[置顶] OpenGL离线渲染和缓冲区对象

时间:2022-01-13 03:04:18

理论

OpenGLl离线渲染就是通过OpenGL将绘制结果渲染到显存中的一张图片上,通过gl接口函数可以从显存读取到内存中。基于OpenGL的离线渲染机制,可以快速实现一个渲染器:

输入:图像,点,线。。。

输出:图像

实现方案

从一般到特殊:

1. 不支持FBO

主要介绍PC上,移动设备如果不支持FBO要实现离线渲染那就实在没辙了 glDrawBuffer(GL_BACK); glReadBuffer(GL_BACK); 设置读写时后缓存区。  一般pc都支持双缓冲机制,如果没有GL_BACK就没辙了 glDrawPixels 更新颜色缓冲区。
调用opengl绘制函数在GL_BACK绘制。 完成后glReadPixels将颜色缓冲区以从显存调入内存。  该函数会导致gpu阻塞,效率不高。

2. PC支持FBO

opengl支持多种缓冲区对象 缓冲区对象说白了就是 显存中一块缓存区。OpenGL是业界渲染标准,具体接口功能由显卡驱动实现,OpenGL客户端是使用OpeGL的应用程序,OpenGL服务器可以理解成GPU,如果没有GPU就是OS内核中的一个模块,缓冲区对象定义在服务器端,减少客户端每次渲染时数据传输开销。每个缓冲区对象有唯一的ID,类似handle概念,客户端通过BufferId管理缓冲区对象。
1)纹理对象,最常见的从gl1.0就开始支持,基本操作指令:glGenTextures, glBindTextures, glDeleteTextures,后续有多重纹理增加新的指令。 服务器端的纹理数据,客户端只有写权限:glTexSubImage2D函数局部或者全部更新纹理缓冲区内容。
2)VBO(vertex buffer object)和PBO(pixel buffer object) 原理完全一样使用相同的gl指令:glGenBuffers,glBindBuffers,glDeleteBuffers。。。 只不过buffer中存的数据内容不一致,前者存顶点后者存像素。VBO的出现 顶点列表逐渐淡出了人们的视野。 服务器端的VBO,PBO,客户端有读写权限:glMapBuffer 将服务器端内存地址映射为客户端地址,操作完成调用glUnMapBuffer;或者直接通过glBufferSubData 更新数据。
3)VBO后又出现VAO(vertex array buffer),VAO的是GL3.0出来的东东,有点高处不甚寒 考虑移动设备 考虑android行情木有研究,有志者请猛击此处: http://www.zwqxin.com/archives/opengl/vao-and-vbo-stuff.html

4)RBO(render buffer object),rbo并不能单独使用,必须配合fbo,与opengl缓冲区对应,RBO可以存放颜色、深度、模板数据。指令集合:glGenRenderbuffers,glBindRenderbuffer,glDeleteRenderbuffers。
5)FBO(frame buffer object) 有一套专门的指令集合:glGenFramebuffers, glBindFramebuffer, glDeleteFramebuffers.。 FBO创建以后必须绑定缓冲区:颜色、深度必须,模板缓冲区看需求而定。 缓冲区对象并不局限于RBO,纹理对象也可以充当缓冲区对象:创建纹理是glTexImage2D最后一个参数为NULL,在显存中只需要创建纹理对象,而并不需要传纹理数据。 纹理对象作为缓冲区对象的例子:http://www.songho.ca/opengl/gl_fbo.html 采用RBO的例子:http://www.codesampler.com/source/ogl_fbo_pbo_readback.zip
回到主题,通过fbo实现离线渲染流程如下: 主渲染流程,使用系统默认的缓冲区对象 保存OpenGL现场               —————————>>  bind FBO              a)  glClear 清空FBO对应的各种缓冲区内容              b)  在离线渲染之前,往颜色缓冲区中添加内容,如背景图片              c)  set projectionMatrix              d)  set modelviewMatrix              e)  all draw calls  // draw some stuff              f)  glReadPixels // 如果需要,渲染结果图片从显存调入内存,在后续主渲染流程中创建纹理对象使用                  glCopyTexImage2D使用帧缓冲区的数据定义纹理单元,像素直接从颜色缓冲区读取,功能类似glCopyPixels
                 如果颜色缓冲区采用 纹理对象,后续在主渲染流程中 可以直接使用该纹理进行绘制               <<—————————  unbind FBO 回到主渲染流程

3.  Mobile 上离线渲染

移动设备,明显特点是受限,gles是opengl的缩减版,gles没有glDrawBuffer和glReadBuffer接口,没法直接操纵前后缓冲区,所以方案1失效 只能转向FBO。 gles1.1开始支持FBO,gl变量和指令加OES后缀。
手机上fbo离线渲染流程跟PC上基本类似,在此主要说两点主要差别: 1)关于离线渲染的步骤b,pc上最常见的做法glDrawPixels直接往颜色缓冲区拷贝数据,但是gles不支持glDrawPixels。 想到的第一种替代方案:正交投影模式下直接drawTextureQuad,走OpenGL标准流水线:纹理对象创建、数据传输,顶点传输、几何变换流程,光栅化、纹理坐标寻址取纹理单元,最终通过缓冲区各种测试将结果写到颜色缓冲区中。 优化后的方案:纹理对象作为FBO的颜色缓冲区,可以通过glTexSubImage2D函数直接将图像数据更新到颜色缓冲区中,全部或者局部,功能跟glDrawPixels完全一致,避免走OpenGL流水线。
2)在手机上效率优先,建议不要直接使用glReadPixels函数,可以参考ogl_fbo_pbo_readback示例。