QT+OpenGL 面剔除和帧缓冲

news2024/9/28 15:26:08

QT+OpenGL 面剔除和帧缓冲

本篇完整工程见gitee:QtOpenGL 对应点的tag，由turbolove提供技术支持，您可以关注博主或者私信博主

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。

在这里插入图片描述

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);
}

在这里插入图片描述

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);
}

在这里插入图片描述

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);
}

在这里插入图片描述

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);
}

在这里插入图片描述

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
);

在这里插入图片描述

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