OpenGL glReadPixels 性能

Posted 2023-02-22

【中文标题】OpenGL glReadPixels 性能

【英文标题】：OpenGL glReadPixels Performance

【发布时间】：2015-09-30 03:59:42

【问题描述】：

我正在尝试为 HDR 色调映射实现自动曝光，并且我正在尝试降低查找场景平均亮度的成本，我似乎遇到了 glReadPixels 的瓶颈。这是我的设置：

1：我创建了一个下采样的 FBO，以减少在使用 glReadPixels 时仅使用 GL_RED 值和 GL_BYTE 格式的读取成本。

private void CreateDownSampleExposure() 
        DownFrameBuffer = glGenFramebuffers();
        DownTexture = GL11.glGenTextures();
        glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, DownFrameBuffer);
        GL11.glBindTexture(GL11.GL_TEXTURE_2D, DownTexture);
        GL11.glTexImage2D(GL11.GL_TEXTURE_2D, 0, GL11.GL_RED, 1600/8, 1200/8,
                0, GL11.GL_RED, GL11.GL_BYTE, (ByteBuffer) null);
        glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0,
                GL11.GL_TEXTURE_2D, DownTexture, 0);
        if (glCheckFramebufferStatus(GL_FRAMEBUFFER) != GL_FRAMEBUFFER_COMPLETE) 
            System.err.println("error");
         else 
            System.err.println("success");
        
        GL11.glBindTexture(GL11.GL_TEXTURE_2D, 0);
        glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0);

    

2：设置ByteBuffers并读取FBO贴图的贴图。

Setup()
byte[] testByte = new byte[1600/8*1000/8];
ByteBuffer testByteBuffer = BufferUtils.createByteBuffer(testByte.length);
testByteBuffer.put(testByte);
testByteBuffer.flip();

MainLoop()
  //Render scene and store result into downSampledFBO texture

   GL11.glBindTexture(GL11.GL_TEXTURE_2D, DeferredFBO.getDownTexture());

  //GL11.glGetTexImage(GL11.GL_TEXTURE_2D, 0, GL11.GL_RED, GL11.GL_BYTE,       
  //testByteBuffer); <- This is slower than readPixels. 

  GL11.glReadPixels(0, 0, DisplayManager.Width/8, DisplayManager.Height/8, 
  GL11.GL_RED, GL11.GL_BYTE, testByteBuffer);
  int x = 0;

  for(int i = 0; i <testByteBuffer.capacity(); i++)
        x+= testByteBuffer.get(i);
        
    System.out.println(x); <-Print out accumulated value of brightness. 
    
  //Adjust exposure depending on brightness. 

问题是，我可以将我的 FBO 纹理降低 100 倍，所以我的glReadPixels读取只有 16x10 像素，几乎没有性能提升。没有下采样可以显着提高性能，但是一旦我将宽度和高度除以 8，它似乎就会下降。似乎仅调用此函数就有如此巨大的开销。致电glReadPixels 时是否有我做错或没有考虑的事情？

【问题讨论】：

显然 readPixels 很慢，并且来自 GameDev 上的 Darth Melkor “您读取的像素数量与摊位无关紧要，即使在 1x1 区域和最快的现代硬件上，您仍然可以获得- 最好使用不涉及回读的方法”。我想我会尝试找到更好更有效的方法。我会试试像素缓冲区对象。

【参考方案1】：

glReadPixels 很慢，因为 CPU 必须等到 GPU 完成所有渲染后才能为您提供结果。可怕的同步点。

使 glReadPixels 快速的一种方法是使用某种双/三缓冲方案，以便您只在您期望 GPU 已经完成的渲染到纹理上调用 glReadPixels。仅当在您的应用程序中可以接受之前等待几帧接收 glReadPixels 的结果时，这才是可行的。例如，在视频游戏中，延迟可以被证明是模拟学生对照明条件变化的响应时间。

但是，对于您的特定色调映射示例，您可能只想计算平均亮度，以便将该信息反馈回 GPU 以进行另一次渲染。而不是 glReadPixels，通过将图像复制到具有线性过滤（盒式过滤器）的连续一半大小的渲染目标来计算平均值，直到您下降到 1x1 目标。

该 1x1 目标现在是包含平均亮度的纹理，并且可以在色调映射渲染过程中使用该纹理。没有同步点。