像素缓冲区对象PBO 记录

Posted 2020-09-26

像素缓冲区对象PBO 记录

和所有的缓冲区对象一样，它们都存储在GPU内存中，我们可以访问和填充PBO，方法和其他的缓冲区一样。

• 当一个PBO被绑定到GL_PIXEL_PACK_BUFFER，任何读取像素的OpenGL操作都会从PBO中获取它们的数据，如glReadPixels，glGetTexImage和glGetCompressedTexImage。通常的操作会从FBO或纹理中抽取数据，并将它们读取客户端内存中。当PBO绑定到GL_PIXEL_PACK_BUFFER时，像素数据在GPU内存中的PBO，而不会下载到客户端的内存。
• 当一个PBO绑定点是GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER，任何绘制像素的OpenGL操作都会向一个绑定的PBO对象写入数据。如glTexImage*D，glTexSubImage*D等等。通常的这些操作将数据和纹理从CPU内存中上传到帧缓冲区中，当PBO绑定到GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER时，上传数据和纹理过程经过PBO。如图（from:http://www.songho.ca/opengl/gl_pbo.html）

 

PBO的主要优势：

• 可以通过DMA (Direct Memory Access) 快速地在显卡上传递像素数据，而不需要耗费CPU的时钟周期。
• 另一个优势是它还具备异步DMA传输。

左侧图是从图像文件或视频中加载纹理。首先，资源被加载到系统内存（Client）中，然后使用glTexImage2D()函数从系统内存上传到OpenGL纹理对象中(Client->Server)。这两次数据传输(加载和复制)完全由CPU执行。

右侧图中图像可以直接加载到PBO中，而PBO是由OpenGL控制的。虽然CPU有参与加载纹理到PBO，但不涉及将像素数据从PBO传输到纹理对象的工作，而是由GPU(OpenGL驱动)来负责PBO到纹理对象的数据传输的，这也就意味着OpenGL执行DMA传输操作不会占用CPU的时钟周期。此外，OpenGL还可以安排稍后执行的异步DMA传输。所以glTexImage2D立即返回，CPU也无需等待像素数据的传输了，可以继续其他工作。

使用

当绘制内容在屏幕上显示时，可能需要在像素彻底消失之前再次取回，原因可能是检查实际的渲染情况，也可能是应用到后续帧的效果需要使用前面帧的像素进行合成；总之这时需要glReadPixels函数发挥作用。 
glReadPixels本身是同步操作，需要操作完成后才返回，这期间对程序性能会有很大冲击，是影响性能的关键点。

//从缓存区中读取像素数据到PBO，避免了复制到客户端的内存上可能带来的性能问题
glBindBuffer(GL_PIXEL_PACK_BUFFER, pixBufferObj[0]);
glReadPixels(0, 0, width, height, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, NULL);
glBindBuffer(GL_PIXEL_PACK_BUFFER, 0);

//接下来将PBO绑定为解包缓冲区，然后直接将像素读取到PBO，然后直接将像素加载到纹理中
glBindBuffer(GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER, pixBufferObj[0]);
glActiveTexture(GLTexture0 + X);
glTexImage2D(GL_Texture_2D, 
                0, 
                GL_RGB8, 
                width, 
                height, 
                0, 
                GL_RGB, 
                GL_UNSIGNED_BYTE, 
                NULL);
glBindBuffer(GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER, 0);

这样能将像素重定向到GPU中的PBO中，避免复制到客户端内存可能带来的性能问题。

参考

• 《OpenGL 超级宝典 （第5版)）》
• http://www.songho.ca/opengl/gl_pbo.html