QGLWidget 和快速的离屏渲染

Posted 2023-02-14

【中文标题】QGLWidget 和快速的离屏渲染

【英文标题】：QGLWidget and fast offscreen rendering

【发布时间】：2013-11-12 16:07:28

【问题描述】：

是否可以使用 Qt 在 QGLWidget 中完全渲染屏幕外，而无需将场景重新绘制到屏幕，从而完全避免缓冲区在监视器上翻转？

我需要保存在帧缓冲区上生成的每一帧，但是，由于序列由 4000 帧组成，并且屏幕上的时间间隔为 15ms，我花费了 4000*15ms=60s，但我需要比 60 秒快得多（计算不是这里的瓶颈，只是更新问题）。

在帧缓冲区上渲染离屏可以更快吗？我可以避免 QGLWidget 中的显示器刷新率吗？

如何在没有缓慢的paintGL() 调用的情况下完全在帧缓冲区上渲染？

【问题讨论】：

会QGLWidget::renderPixmap 帮忙吗？

swapBuffers 怎么样？ qt-project.org/doc/qt-5.0/qtopengl/qglwidget.html#swapBuffers

@CrazyIvanovich:swapBuffers() 不会帮助 OP 修复他们的问题，因为交换间隔取决于 VSync。此外，根据您要渲染的内容，您实际上并不需要双缓冲。 OP 需要澄清他们正在渲染的内容。

我找到了一个名为QGL::IndirectRendering 的QGL 格式，它需要什么？

【参考方案1】：

现在我假设我们谈论的是 Qt4。

是否可以在 QGLWidget 中完全渲染到屏幕外

离屏渲染根本不是一个依赖于窗口系统的任务。在大多数工具包中，WGL（至少）和 GLX 的唯一问题是您不能拥有 无表面上下文，即未绑定到窗口系统提供的可绘制对象的上下文。换句话说，只要当前上下文存在，您将始终拥有窗口系统提供的 默认帧缓冲区，该帧缓冲区是不可变的。

有一些方法可以使用 X11 手动创建不需要 窗口 的上下文，但通常不值得这么麻烦。例如，对于 EGL 和 OpenGL ES，这个问题不存在，因为有一个扩展正是针对这个问题的，即离屏渲染。

但是，您可以在设置有效上下文后简单地隐藏 QGLWidget，并使用帧缓冲区对象完成所有操作，而无需默认帧缓冲区干预。

我可以避免 QGLWidget 中的显示器刷新率吗？

不，据我所知，Qt4 的 OpenGL 模块无法以编程方式打开 vsync。你可以求助于 SDL 或 GLFW 类似的东西（不确定 FreeGLUT）。

不过，您始终可以在驱动程序设置中关闭某些功能。这也会影响 QGLWidget（或者更好的说法，底层窗口系统的交换行为。）

在帧缓冲区上渲染离屏可以更快吗？

最后真的应该没关系。您将需要 VRAM 以外的其他地方的图像数据，因此在将当前帧渲染到 FBO 之后，无论如何您都需要获取图像。您可以将结果 blit 到前端缓冲区（如果需要双缓冲和交换，则将结果传送到后端缓冲区），或者您需要在进一步处理当前帧之前读回内容。

但是，与 OpenGL 和性能相关的任何事物一样，不要猜测 - 配置文件！

如何在没有缓慢的 paintGL() 调用的情况下完全在帧缓冲区上渲染？

一旦设置了上下文，您就根本不需要小部件。您可以在没有 Qt 干预的情况下自己完成所有的魔法。 paintGL() 存在的唯一原因是为用户提供一个易于使用的界面，保证在需要更新小部件时调用该界面。

编辑：关于您在 cmets 中的查询，请参阅这个最小的代码示例，它应该可以跨平台工作而无需更改。

#include <iostream>
#include <QtOpenGL/QGLWidget>
#include <QtGui/QApplication>

void renderOffScreen ()

  std::cout << glGetString(GL_VENDOR)   << std::endl;
  std::cout << glGetString(GL_RENDERER) << std::endl;
  std::cout << glGetString(GL_VERSION)  << std::endl;

  // do whatever you want here, e.g. setup a FBO, 
  // render stuff, read the results back until you're done
  // pseudocode:
  //     
  //      setupFBO();
  //   
  //      while(!done)
  //      
  //        renderFrame();
  //        readBackPixels();
  //        processImage();
  //      


int main(int argc, char* argv[])

  QApplication app(argc, argv);
  QGLWidget gl;

  // after construction, you should have a valid context
  // however, it is NOT made current unless show() or
  // similar functions are called
  if(!gl.isValid ())
  
    std::cout << "ERROR: No GL context!" << std::endl;
    return -1;
  

  // do some off-screen rendering, the widget has never been made visible
  gl.makeCurrent (); // ABSOLUTELY CRUCIAL!
  renderOffScreen ();

  return 0;

在我当前的机器上，程序打印：

ATI 技术公司

AMD Radeon HD 7900 系列

1.4（2.1（4.2.12337 兼容性配置文件上下文 13.101））

请注意QGLWidget 从未真正可见，也不会进行任何事件处理。 Qt OpenGL 库仅用于创建上下文。其他任何事情都无需 Qt 干预即可完成。只是不要忘记根据您的需要设置视口和内容。

请注意：如果您只需要一些方便的方法来设置上下文，您可能希望切换到一些比 Qt4 更轻量级的工具包，例如 FreeGLUT。就我个人而言，我发现 FreeGLUT 在按照我想要的方式在某些硬件上设置有效上下文时更加可靠，例如Sandy Bridge CPU。

【讨论】：

让我明白你很详细的答案。 QGLWidget 的诀窍是 1) 设置小部件 2) 使当前上下文成为当前上下文 3) 设置 FBO 4) 隐藏 QGLWidget 5) 在渲染过程中循环但在 FBO 上绘图对吗？

【参考方案2】：

我找到了涉及使用QGLFrameBuffer 对象和glReadPixels 的解决方案。

首先我在QGLWidget::initializeGL 中初始化我的QGLFrameBuffer 对象，以便在QGLFrameBuffer 可以“撒谎”的地方拥有一个有效的GL 上下文。

这是第一个实现。帧率是10 倍，并且不会根据 VSync 更新任何内容！！

MyGLWidget::MyGLWidget(QWidget *parent) :
    //    QGLWidget(parent)
    QGLWidget( QGLFormat(QGL::SampleBuffers), parent) //this format doesn't matter it's the QGLWidget format on the monitor

    //some initializations




void MyGLWidget::initializeGL()


    qglClearColor(Qt::black);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    glShadeModel(GL_SMOOTH);
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    glEnable (GL_BLEND);
    glBlendFunc (GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);

    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
    glTranslatef(0,0,-10);

    this->makeCurrent();

    // Initializing frame buffer object
    // Here we create a framebuffer object with the smallest necessary precision, i.e. GL_LUMINANCE in order to make
    // the subsequent calls to glReadPixels MUCH faster because the internal format is simpler and no casts are needed
    QGLFramebufferObjectFormat fboFormat;
    fboFormat.setMipmap(false);
    fboFormat.setSamples(0);
    fboFormat.setInternalTextureFormat(GL_LUMINANCE);
    // Create the framebuffer object
    fbo = new QGLFramebufferObject(QSize(this->width(),this->height()),fboFormat);



void MyGLWidget::generateFrames()

    //keep unsigned int because of possible integer overflow 
    //when resizing the vector and consequent std::bad_alloc() exceptions
    unsigned int slicesNumber = 1000;
    unsigned int w = this->width();
    unsigned int h = this->height();

    // This vector contains all the frames generated as unsigned char.
    vector<unsigned char> allFrames;
    allFrames.resize(w*h*slicesNumber);

    fbo->bind();
    // Inside this block the rendering is done on the framebuffer object instead of the MyGLWidget
    for ( int i=0; i<slicesNumber; i++ )
    
            this->paintGL();
            // Read the current frame buffer object
            glReadPixels(0, 0, w, h, GL_LUMINANCE, GL_UNSIGNED_BYTE, allFrames.data()+i*w*h);
        // update scene()
    
    fbo->release();

【讨论】：

无需在initializeGL() 内调用makeCurrent()。在调用后者时，上下文已经成为当前的。此外，您似乎没有删除您在堆上创建的QGLFramebufferObject - 除非它是在子类中完成的'dtor，这在您的示例中不可见。此外，您获得一个数量级的帧时间也就不足为奇了。如果你不swapBuffers()，vsync 完全无关紧要。