QT+OpenGL 面剔除和帧缓冲

简介: OpenGL能够检查所有面向(Front Facing)观察者的面,并且渲染他们,而丢弃那些背向的面,节省我们很多的片段着色器的调用。我们需要告诉OpenGL哪些是正面,哪些是背面。逆时针是正面,顺时针是反面。

QT+OpenGL 面剔除和帧缓冲

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面剔除

OpenGL能够检查所有面向(Front Facing)观察者的面,并且渲染他们,而丢弃那些背向的面,节省我们很多的片段着色器的调用。


我们需要告诉OpenGL哪些是正面,哪些是背面。逆时针是正面,顺时针是反面。

glEnable(GL_CULL_FACE);
glCullFace(GL_FRONT);

glCullFace函数有三个可用的选项:


●  GL_BACK:只剔除背向面。

GL_FRONT:只剔除正向面。

GL_FRONT_AND_BACK:剔除正向面和背向面。


帧缓冲

颜色缓冲、深度缓冲和模板缓冲,这些缓冲结合起来就叫帧缓冲。他被存储在显存中,我们目前所做的所有操作都在默认帧缓冲的渲染缓冲上进行的。


帧缓冲能够让我们在场景中加入类似镜子的东西,或者作出很酷的后期处理效果。


创建一个帧缓冲,并绑定它:

unsigned int fbo;
glGenFramebuffers(1, &fbo);
glBindFramebuffers(GL_FRAMEBUFFER, fbo);

也可以使用GL_READ_FRAMEBUFFER或者GL_WRITE_FRAMEBUFFER,将一个帧缓冲分别绑定到读取目标或者写入目标。


我们现在还不能使用我们的帧缓冲,因为它还不完整,一个完整的帧缓冲需要满足以下的条件:


   ● 附加至少一个缓冲(颜色、深度或模板缓冲)。

   ● 至少有一个颜色附件(Attachment)。

   ● 所有的附件都必须是完整的(保留了内存)。

   ● 每个缓冲都应该有相同的样本数。


从上面的条件中可以知道,我们需要为帧缓冲创建一些附件,并将附件附加到帧缓冲上。在完成所有的条件之后,我们可以以GL_FRAMEBUFFER为参数调用glCheckFramebufferStatus,检查帧缓冲是否完整。它将会检测当前绑定的帧缓冲,并返回规范中值的其中之一。如果它返回的是GL_FRAMEBUFFER_COMPLETE,帧缓冲就是完整的了。


GL_FRAMEBUFFER_UNDEFINED是 如果指定的帧缓冲是默认值,则返回 读取或绘制帧缓冲,但默认 帧缓冲不存在。

GL_FRAMEBUFFER_INCOMPLETE_ATTACHMENT如果有任何帧缓冲连接,则返回 点是帧缓冲不完整。

GL_FRAMEBUFFER_INCOMPLETE_MISSING_ATTACHMENT如果帧缓冲没有 至少附有一个图像。

GL_FRAMEBUFFER_INCOMPLETE_DRAW_BUFFER如果值 为 对于任何颜色,则返回 由 命名的连接点。GL_FRAMEBUFFER_ATTACHMENT_OBJECT_TYPE GL_NONE GL_DRAW_BUFFERi

GL_FRAMEBUFFER_INCOMPLETE_READ_BUFFER如果不是,则返回,并且值 is 表示颜色 由 命名的连接点。GL_READ_BUFFER GL_NONE GL_FRAMEBUFFER_ATTACHMENT_OBJECT_TYPE GL_NONE GL_READ_BUFFER

GL_FRAMEBUFFER_UNSUPPORTED是 如果内部格式的组合返回 附加的图像违反了 依赖于实现的限制集。

GL_FRAMEBUFFER_INCOMPLETE_MULTISAMPLE如果值不是 ,则返回 对于所有附加的渲染缓冲区都相同;如果 的值是 对于所有附加的纹理都不相同;或者,如果 附加的图像是渲染缓冲区和 纹理,做的价值 与 的值不匹配。GL_RENDERBUFFER_SAMPLES GL_TEXTURE_SAMPLES GL_RENDERBUFFER_SAMPLES GL_TEXTURE_SAMPLES

GL_FRAMEBUFFER_INCOMPLETE_MULTISAMPLE如果 的值对于所有附着的纹理都不相同,则也会返回;或者,如果 附加的图像是渲染缓冲区和 纹理,的值不是所有附加的 纹理。GL_TEXTURE_FIXED_SAMPLE_LOCATIONS GL_TEXTURE_FIXED_SAMPLE_LOCATIONS GL_TRUE

GL_FRAMEBUFFER_INCOMPLETE_LAYER_TARGETS如果任何帧缓冲附件为 分层,任何填充的附件都不是 分层,或者如果所有填充的颜色附件都是 不是来自同一目标的纹理。

if(glCheckFramebufferStatus(GL_FRAMEBUFFER) == GL_FRAMEBUFFER_COMPLETE)
  // 执行胜利的舞蹈

渲染到一个不同的帧缓冲叫做离屏渲染


在完成所有的帧缓冲操作之后不要忘了删除这个帧缓冲对象:

glDeleteFramebuffers(1, &fbo);

对帧缓冲创建一个纹理和普通纹理差不多:

unsigned int texture;
glGenTextures(1, &texture);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB, 800, 600, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, NULL);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);

对于这个纹理,我们仅仅分配了内存而没有填充它。填充这个纹理将会在我们渲染到帧缓冲之后来进行。


已经创建好了一个纹理,要做的最后一件事情就是将它附加到帧缓冲上面:

glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_TEXTURE_2D, texture, 0);

glFrameBufferTexture2D有以下的参数:


target:帧缓冲的目标(绘制、读取或者两者皆有)

attachment:我们想要附加的附件类型。当前我们正在附加一个颜色附件。注意最后的0意味着我们可以附加多个颜色附件。我们将在之后的教程中提到。

textarget:你希望附加的纹理类型

texture:要附加的纹理本身

level:多级渐远纹理的级别。我们将它保留为0。


将一个深度和模板缓冲附加为一个纹理,存入帧缓冲:

glTexImage2D(
  GL_TEXTURE_2D, 0, GL_DEPTH24_STENCIL8, 800, 600, 0, 
  GL_DEPTH_STENCIL, GL_UNSIGNED_INT_24_8, NULL
);
glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_STENCIL_ATTACHMENT, GL_TEXTURE_2D, texture, 0);

当创建一个附件的时候我们有两个选项:


纹理:过去纹理是唯一可用附件

渲染缓冲对象: 它会将数据存储为OpenGL原生的渲染格式


渲染缓冲对象通常都是只写的,需要深度和模板值用于测试,但是不需要对他们进行采样,所以渲染缓冲对象非常适合他们。

unsigned int rbo;
glGenRenderbuffers(1, &rbo);
glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, rbo);
glRenderbufferStorage(GL_RENDERBUFFER, GL_DEPTH24_STENCIL8, 800, 600);
glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_STENCIL_ATTACHMENT, GL_RENDERBUFFER, rbo);

渲染到纹理

想要绘制场景到一个纹理上,我们需要采取以下步骤:


将新的帧缓冲绑定为激活的帧缓冲,和往常一样渲染场景

绑定默认的帧缓冲

绘制一个四边形,将帧缓冲的颜色缓冲作为它的纹理。

44c7ad723ba54d629a8cdb27ddfd2d16.png

代码在gitee中查看,这里不做展示了。


后期处理

既然整个场景都被渲染到了一个纹理上面,我们可以简单的通过修改纹理数据创建出一个非常有意思的效果。


反向:

void main()
{
    FragColor = vec4(vec3(1.0 - texture(screenTexture, TexCoords)), 1.0);
}

411d9bc315824b9192d6e164915a21b7.png

灰度:

void main()
{
    FragColor = texture(screenTexture, TexCoords);
    float average = (FragColor.r + FragColor.g + FragColor.b) / 3.0;
    FragColor = vec4(average, average, average, 1.0);
}

ea8f650eddf14452a446ebb4c81f63ae.png

void main()
{
    FragColor = texture(screenTexture, TexCoords);
    float average = 0.2126 * FragColor.r + 0.7152 * FragColor.g + 0.0722 * FragColor.b;
    FragColor = vec4(average, average, average, 1.0);
}

c1a845cbacf24dd28cfb1bc417ed95b3.png

核效果:

const float offset = 1.0 / 300.0;
void main()
{
    vec2 offsets[9] = vec2[](
    vec2(-offset,  offset), // 左上
    vec2( 0.0f,    offset), // 正上
    vec2( offset,  offset), // 右上
    vec2(-offset,  0.0f),   // 左
    vec2( 0.0f,    0.0f),   // 中
    vec2( offset,  0.0f),   // 右
    vec2(-offset, -offset), // 左下
    vec2( 0.0f,   -offset), // 正下
    vec2( offset, -offset)  // 右下
    );
   float kernel[9] = float[](
    1.0 / 16, 2.0 / 16, 1.0 / 16,
    2.0 / 16, 4.0 / 16, 2.0 / 16,
    1.0 / 16, 2.0 / 16, 1.0 / 16  
);
    vec3 sampleTex[9];
    for(int i = 0; i < 9; i++)
    {
        sampleTex[i] = vec3(texture(material.diffuse, TexCoords.st + offsets[i]));
    }
    vec3 col = vec3(0.0);
    for(int i = 0; i < 9; i++)
    col += sampleTex[i] * kernel[i];
    FragColor = vec4(col, 1.0);
}

e2969dcd87764748ac6e1daa842c891b.png

模糊:

float kernel[9] = float[](
    1.0 / 16, 2.0 / 16, 1.0 / 16,
    2.0 / 16, 4.0 / 16, 2.0 / 16,
    1.0 / 16, 2.0 / 16, 1.0 / 16
);

080aa0513e3e46aca7a3ca0e68dc7bc2.png

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