数组纹理 (Array Texture)

数组纹理是一种特殊的纹理类型，每个 Mipmap 级别包含一组相同尺寸的图像。数组纹理可以作为纹理图集 (Texture Atlas) 的替代方案，避免了图集的一些问题。

核心版本：3.0
扩展：EXT_texture_array

概述

数组纹理的优势：

• 减少纹理切换开销
• 避免纹理图集的边界伪影问题
• 每层可独立寻址

WARNING

数组纹理不能用于固定管线，必须通过着色器访问。

术语

每个 Mipmap 级别是一系列图像，每张图像称为一个层 (layer)。所有 Mipmap 级别的层数相同。

创建与管理

1D 数组纹理

绑定到 GL_TEXTURE_1D_ARRAY，使用"2D"图像函数，height 参数设置层数：

glBindTexture(GL_TEXTURE_1D_ARRAY, texture);
glTexStorage2D(GL_TEXTURE_1D_ARRAY, levels, GL_RGBA8, width, layerCount);

每行像素数据对应一个 1D 层。

2D 数组纹理

绑定到 GL_TEXTURE_2D_ARRAY，使用"3D"图像函数，depth 参数设置层数：

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D_ARRAY, texture);
glTexStorage3D(GL_TEXTURE_2D_ARRAY, levels, GL_RGBA8, width, height, layerCount);

每个 2D 像素序列对应一个 2D 层。

示例代码

GLuint texture = 0;
GLsizei width = 2, height = 2, layerCount = 2, mipLevelCount = 1;

GLubyte texels[32] = {
    // 第一层
    0,   0,   0,   255,
    255, 0,   0,   255,
    0,   255, 0,   255,
    0,   0,   255, 255,
    // 第二层
    255, 255, 255, 255,
    255, 255, 0,   255,
    0,   255, 255, 255,
    255, 0,   255, 255,
};

glGenTextures(1, &texture);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D_ARRAY, texture);

glTexStorage3D(GL_TEXTURE_2D_ARRAY, mipLevelCount, GL_RGBA8, width, height, layerCount);
glTexSubImage3D(GL_TEXTURE_2D_ARRAY, 0, 0, 0, 0, width, height, layerCount, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, texels);

glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D_ARRAY, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D_ARRAY, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D_ARRAY, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D_ARRAY, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);

Mipmap 注意事项

与 3D 纹理不同，数组纹理的所有 Mipmap 级别使用相同的层数：

glTexImage3D(GL_TEXTURE_2D_ARRAY, 0, format, width, height, num_layers, ...);
glTexImage3D(GL_TEXTURE_2D_ARRAY, 1, format, width/2, height/2, num_layers, ...);
glTexImage3D(GL_TEXTURE_2D_ARRAY, 2, format, width/4, height/4, num_layers, ...);

着色器访问

GLSL 采样器类型：

• sampler1DArray：1D 数组纹理
• sampler2DArray：2D 数组纹理

纹理坐标比普通纹理多一个维度：

• sampler1DArray 使用 2D 坐标 (s, layer)
• sampler2DArray 使用 3D 坐标 (s, t, layer)

最后一个坐标是层索引。对于浮点坐标，层索引的计算公式：

actual_layer = max(0, min(d - 1, floor(layer + 0.5)))

其中 d 是纹理层数，layer 是纹理坐标中的层值。

示例

采样第 2 层的坐标 (0.4, 0.6)：

vec4 color = texture(texArray, vec3(0.4, 0.6, 2.0));

立方体数组纹理

核心版本：4.0
扩展：ARB_texture_cube_map_array

详见 立方体贴图纹理。

限制

• 纹理尺寸受 GL_MAX_TEXTURE_SIZE 限制
• 层数受 GL_MAX_ARRAY_TEXTURE_LAYERS 限制
  • OpenGL 3.0：至少 256
  • OpenGL 4.5：至少 2048