[转]OpenGL 使用 PBO 高速复制屏幕图像到内存或者纹理中

Posted 2020-11-02 rainbow70626

如果你想给游戏做个截图功能，或者想把屏幕图像弄成一个纹理，你就非常需要 PBO 了

通常情况下，你想把屏幕图像的像素数据读到内存需要用 glReadPixels 然后 pixels 参数传进去一块内存地址

这样做是非常非常不好的，因为 glReadPixels 会把屏幕图像的像素数据从显卡的显存复制到内存条，这个过程就非常非常的慢，特别是数据量大的时候

然后如果你要把像素数据再用 glTexImage2D 传到纹理，数据就又要从内存条复制到显存，这个过程也是非常非常慢的，特别是数据量大的时候

那么有没有一种办法，让我们可以通过一个内存指针，直接访问显存的数据呢？当然是有的，那就是 OpenGL 的 Array Buffer

这个东西中文叫做 数组缓冲区 也可以直接省略成 缓冲区 因为它就是显存里的一块内存，所以我们下文就叫缓冲区吧

你可以用 glMapBuffer 得到它的内存指针，然后就可以为所欲为了，另外，OpenGL 很多用来返回数据的函数，都可以把数据写到缓冲区里，而不是复制到内存条。

就比如说 glReadPixels 原本你是要传一个内存指针进去的，但是有了缓冲区，它就可以把数据复制到缓冲区里而不是复制到内存条

因为，屏幕的像素数据是在显存里的，缓冲区也是在显存里的，所以，“显存->复制数据->显存“的速度就比“显存->复制数据->内存条“的速度快非常非常的多

然后我们直接用 glMapBuffer 来获取缓冲区的内存地址，就能访问到复制好的屏幕像素数据了，接着该干嘛干嘛。

而且，OpenGL 的一些函数可以把数据写入到缓冲区里，还有些函数也可以从缓冲区里读取数据来用，比如，glTexImage2D 什么的，如果你很聪明，你已经知道接下来要干嘛了

假如我们上一步把屏幕的像素数据读取到缓冲区里了，我们就可以直接用 glTexImage2D、glTexSubImage2D 什么的函数把缓冲区里的数据传给纹理了

这样我们就把屏幕图像存储在纹理了，然后干嘛干嘛，并且这个过程完全不关内存条的事，所以速度也是非常非常的快

 

当然我们需要用来操作Buffer的函数。你也可以用GLEW库来偷懒

#include "glext.h"

PFNGLBINDBUFFERPROC glBindBuffer = NULL;
PFNGLBUFFERDATAPROC glBufferData = NULL;
PFNGLGENBUFFERSPROC glGenBuffers = NULL;
PFNGLMAPBUFFERPROC glMapBuffer = NULL;
PFNGLUNMAPBUFFERPROC glUnmapBuffer = NULL;

void gl_init()
{
    glBindBuffer = (PFNGLBINDBUFFERPROC)wglGetProcAddress("glBindBuffer");
    glBufferData = (PFNGLBUFFERDATAPROC)wglGetProcAddress("glBufferData");
    glGenBuffers = (PFNGLGENBUFFERSPROC)wglGetProcAddress("glGenBuffers");
    glMapBuffer = (PFNGLMAPBUFFERPROC)wglGetProcAddress("glMapBuffer");
    glUnmapBuffer = (PFNGLUNMAPBUFFERPROC)wglGetProcAddress("glUnmapBuffer");
}

那么上面我们已经讲了一堆，接下来就开始写代码了

GLuint Buffer;
GLuint Texture;

void init()
{
    // 创建1个缓冲区
    glGenBuffers(1, &Buffer);
    
    // 缓冲区刚创建出来的时候还没有分配内存，所以我们要初始化一下它
    // 先绑定..
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, Buffer);
    
    // 这一步十分重要，第2个参数指定了这个缓冲区的大小，单位是字节，一定要注意
    //  然后第3个参数是初始化用的数据，如果你传个内存指针进去，这个函数就会把你的
    //  数据复制到缓冲区里，我们这里一开始并不需要什么数据，所以传个NULL就行了
    //  GL内部会给缓冲区分配内存，然后什么都不干，第4个参数可以优化显存效率，指定
    //  缓冲区中的数据读写频繁程度，如果缓冲区中的数据不经常读写，可以传入 GL_STATIC_****
    //  这样GL会把缓冲区放在内存数据不经常变动的区域，如果要经常读写缓冲区中的数据，可以传
    //  别的值，具体参考 @https://www.khronos.org/registry/OpenGL-Refpages/gl2.1/ 吧
    // 注意这里的 BUFFER_SIZE 我们假设要复制整个屏幕的像素数据，格式为RGB就行了，那么
    //  大小就是 屏幕宽度×屏幕高度×3，每个像素1字节
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, BUFFER_SIZE, NULL, GL_STREAM_COPY);
    
    // 这样我们的缓冲区就已经初始化好了，它现在已经有一块可用的内存
    //  随时可以用 glMapBuffer 来访问
    // 初始化完了那么解绑吧
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
    
    
    // 创建1个纹理，等会把屏幕复制到这个纹理
    glGenTextures(1, &Texture);
    // 初始化纹理，不多解释了
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, Texture);
    // 这里data参数传NULL和上面缓冲区一样，GL仅仅给纹理分配内存而已
    //  ScreenWide和ScreenTall是屏幕的宽度和高度
    // 格式用RGB，因为屏幕不需要透明通道，所以纹理的像素数据大小是和上面的缓冲区大小一样的
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB, ScreenWide, ScreenTall, 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);
    // 初始化完了解绑
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);
}

void draw()
{
    // 假装这里画了游戏场景
    
    
    // 首先我们要把缓冲区绑定到 GL_PIXEL_PACK_BUFFER 这个地方
    glBindBuffer(GL_PIXEL_PACK_BUFFER, Buffer);
    // 这个函数会判断 GL_PIXEL_PACK_BUFFER 这个地方有没有绑定一个缓冲区，如果有，那就把数据写入到这个缓冲区里
    // 前4个参数就是要读取的屏幕区域，不多解释
    //  格式是RGB，类型是BYTE，每个像素1字节
    // 如果GL_PIXEL_PACK_BUFFER有绑定缓冲区，最后一个参数就作为偏移值来使用，这里不啰嗦没用的东西了。
    //  传NULL就行
    glReadPixels(0, 0, ScreenWide, ScreenTall, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, NULL);
    // 好了我们已经成功把屏幕的像素数据复制到了缓冲区里
    
    // 这时候，你可以用 glMapBuffer 得到缓冲区的内存指针，来读取里面的像素数据，保存到图片文件
    // 完成截图
    /******
    
    // 注意glMapBuffer的第1个参数不一定要是GL_PIXEL_PACK_BUFFER，你可以把缓冲区绑定到比如上面init函数的GL_ARRAY_BUFFER
    //  然后这里也传GL_ARRAY_BUFFER，由于懒得再绑定一次，就接着用上面绑定的GL_PIXEL_PACK_BUFFER吧
    void *data = glMapBuffer(GL_PIXEL_PACK_BUFFER, GL_READ_WRITE);
    if (data)
    {
        WriteTGA("screenshot.tga", ScreenWide, ScreenTall, data);
        glUnmapBuffer(GL_PIXEL_PACK_BUFFER);    // 不要忘了解除Map
    }
    
    ******/
    
    // 完事了把GL_PIXEL_PACK_BUFFER这个地方的缓冲区解绑掉，以免别的函数误操作
    qglBindBuffer(GL_PIXEL_PACK_BUFFER, 0);
    

    
    // 接着我们演示一下把缓冲区中的像素数据传给纹理
    //  首先我们把缓冲区绑定到 GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER 这个地方。这里注意啊！GL_PIXEL_PACK_BUFFER 和 GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER 是不同的！
    glBindBuffer(GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER, Buffer);
    // 绑定纹理
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, Texture);
    // 这个函数会判断 GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER 这个地方有没有绑定一个缓冲区
    //   如果有，就从这个缓冲区读取数据，而不是data参数指定的那个内存
    // 前面参数很简单就不解释了，最后一个参数和上面glReadPixels同理，传NULL就行
    // 这样glTexSubImage2D就会从我们的缓冲区中读取数据了
    // 这里为什么要用glTexSubImage2D呢，因为如果用glTexImage2D，glTexImage2D会销毁纹理内存重新申请，glTexSubImage2D就仅仅只是更新纹理中的数据
    //  这就提高了速度，并且优化了显存的利用率
    glTexSubImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 0, 0, ScreenWide, ScreenTall, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, NULL);
    // 完事了把GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER这个地方的缓冲区解绑掉，以免别的函数误操作
    glBindBuffer(GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER, 0);
    
    // 这时候我们已经更新了纹理，我们可以把纹理画出来看看
    
    // 假装这里有绘制纹理的代码
}

代码就这些了。如果你想了解上面用到的函数的详细信息，一定要去看看 https://www.khronos.org/registry/OpenGL-Refpages/gl2.1 这个网页

补充：GL_PIXEL_PACK_BUFFER 和 GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER 统称为 PBO（Pixel Buffer Object）因为这俩就是用来搞像素的，所以就叫 Pixel buffer 了呗

缓冲区什么东西都可以存，可不止像素，具体请搜索其它资料吧 

这是纹理的样子：

纹理中没有看到HUD是因为我读取屏幕像素的时候HUD还没有绘制

 

原文链接额：

OpenGL 使用 PBO 高速复制屏幕图像到内存或者纹理中