转VBO, PBO与FBO

Posted 2023-02-26 泉_哥

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了转VBO, PBO与FBO相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

PBO,即Pixel Buffer Object也是用于GPU的扩展（）。这里的缓存当然就是GPU的缓存。PBO与VBO扩展类似，只不过它存储的是像素数据而不是顶点数据。PBO借用了VBO框架和所有API函数形式，并加了上两个"target"标志。这两个标识是：

这里的“pack”还是“unpack”，可分别理解为“传给”和“得到”。它们也都可以统一理解为“拷贝”，也就是像素数据的“”。

比如说，glReadPixel就是数据从帧缓存（framebuffer）到内存（memory），可理解为“pack”；glDrawPixel是从内存到帧缓存，可理解为“unpack”；glGetTexImage是从纹理对象到内存，可理解为“pack”；glTexImage2d从内存（memory）到纹理对象（texture object），可理解为“unpack”。

下图是PBO与Framebuffer和Text对象之间的传递。

图1 opengl PBO

使用PBO的好处是快速的像素数据传递，它采用了一种叫DMA（Direct Memory Access）的技术，无需CPU介入。另一个PBO的优点是，这种DMA是异步的。我们可以通过下面两张图来比较使用PBO的与传统的纹理传递的过程。

图2是用传统的方法从图像源（如图像文件或视频）载入图像数据到纹理对象的过程。像素数据首先存到系统内存中，接着使用glTexImage2D将数据从系统内存拷贝到纹理对象。包含的两个子过程均需要有CPU执行。而从图3中，我们可以看到像素数据直接载入到PBO中，这个过程仍需要CPU来执行，但是从数据从PBO到纹理对象的过程则由GPU来执行DMA，而不需要CPU参与。而且opengl可安排异步DMA，不必马上进行像素数据的传递。因此，相比而言，图3中的glTexImage2D立即返回而不是马上执行，这样CPU可以执行其它的操作而不需要等待像素数据传递的结束。

图2 不使用PBO的纹理载入

图3 使用PBO的纹理载入

GL_PIXEL_PACK_BUFFER_ARB用于将像素数据从opengl传递给应用程序，GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER_ARB则是将像素数据从应用程序传递给opengl。

生成PBO

生成PBO分成3步：

1. 用glGenBuffersARB()生成缓存对象；

2. 用glBindBufferARB()绑定缓存对象；

3. 用glBufferDataARB()将像素数据拷贝到缓存对象。

如果在glBufferDataARB函数中将一个NULL的指针给源数组，PBO只会为之分配一个给定大小的内存空间。glBufferDataARB的另一个参数是关于PBO的性能参数（hint)，表明缓存对象如何使用。该参数取GL_STREAM_DRAW_ARB表明是载入，GL_STREAM_READ_ARB表明是异步帧缓存读出。

映射PBO

PBO提供了一种将opengl控制的缓存对象与客户端地址空间进行内存映射的机制。所以客户端可通过glMapBufferARB()和glUnmapbufferARB就可以修改缓存对象的部分或整个数据。

void* glMapBufferARB(GLenum target, GLenum access);

GLboolean glUnmapBufferARB(GLenum target);
glMapBufferARB返回缓存对象的指针。参数target取GL_PIXEL_PACK_BUFFER_ARB或GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER_ARB，参数access是能对映射缓存的操作，可取GL_READ_ONLY_ARB、GL_WRITE_ONLY_ARB和GL_READ_WRITE_ARB，分别表明可从PBO读、可向PBO写，可从PBO读也可向PBO写。

要注意：如果GPU正在对缓存对象进行操作，glMapBufferARB不会返回缓存对象直到GPU结束了对缓存对象的处理。为了避免等待，在调用glMapBufferARB之前，先调用glBufferDataARB（用NULL指针作为参数），这时OpenGL将丢弃老的缓存对象，为新的缓存对象分配空间。

在客户端使用PBO后，应调用glUnmapBufferARB来取消映射。glUnmapBufferARB返回GL_TRUE表明成功，否则返回GL_FALSE。

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Demo

例子程序pboUnpack.zip使用了不同方式来比较将纹理传给OpenGL的模式：

使用一个PBO；使用两个PBO；不使用PBO；

通过按空格键，可以不同模式间切换。

在PBO模式下，每帧的纹理源(像素)都是在映射PBO状态下直接写进去的。再通过调用glTexSubImage2D将PBO中的像素传递给纹理对象。通过使用纹理对象可以在PBO和纹理对象间进行异步DMA传递。它能大大提高像素传递的性能。
由于glTexSubImage2D立即返回，因此CPU能够直接进行其它工作，无需等待实际的像素传递。

图4 两个PBO更新纹理

为了将像素传递的性能最大化，可以使用多个PBO对象。图4中表明同时使用了两个PBO。在glTexSubImage2D将像素数据从PBO拷贝出来的同时，另一份像素数据写进了另一个PBO。
在第n帧时，PBO1用于glTexSubImage2D，而PBO2用于生成一个新的纹理对象了。再到n+1帧时，两个PBO则互换了角色。由于异步DMA传递，像素数据的更新和拷贝过程可同时进行，即CPU将纹理源更新到PBO，同时GPU将从另一PBO中拷贝出纹理。