快捷導(dǎo)航

Opengl?ES之FBO幀緩沖對(duì)象使用詳解

更新時(shí)間：2022年09月29日 11:52:36 作者：思想覺(jué)悟

這篇文章主要為大家介紹了Opengl?ES之FBO幀緩沖對(duì)象使用詳解，<BR>有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪

FBO介紹

FBO幀緩沖對(duì)象，它的主要作用一般就是用作離屏渲染，例如做Camera相機(jī)圖像采集進(jìn)行后期處理時(shí)就可能會(huì)用到FBO。假如相機(jī)出圖的是OES紋理，為了方便后期處理，
一般先將OES紋理通過(guò)FBO轉(zhuǎn)換成普通的2D紋理，然后再通過(guò)FBO等增加美顏等其他各種特效濾鏡，最后將FBO一路流送進(jìn)編碼器進(jìn)行編碼，另外一路渲染到屏幕上進(jìn)行預(yù)覽顯示。

FBO總結(jié)起來(lái)就是可以暫時(shí)將未處理完的幀不直接渲染到屏幕上，而是渲染到離屏Buffer中緩存起來(lái)，在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)再取出來(lái)渲染到屏幕。

FBO（Frame Buffer Object）幀緩沖對(duì)象提供了與顏色緩沖區(qū)（color buffer）、深度緩沖區(qū)（depth buffer）和模版緩沖區(qū)（stencil buffer），但并不會(huì)直接為這些緩沖區(qū)分配空間，而只是為這些緩沖區(qū)提供一個(gè)或多個(gè)掛接點(diǎn)。我們需要分別為各個(gè)緩沖區(qū)創(chuàng)建對(duì)象，申請(qǐng)空間，然后掛接到相應(yīng)的掛接點(diǎn)上。

從上圖可以看出FBO中包含了：

多個(gè)顏色附著點(diǎn)（GL_COLOR_ATTACHMENT0、GL_COLOR_ATTACHMENT1...）
一個(gè)深度附著點(diǎn)（GL_DEPTH_ATTACHMENT）
一個(gè)模板附著點(diǎn)（GL_STENCIL_ATTACHMENT）

所謂的顏色附著(紋理附著)就是用于將顏色渲染到紋理中去的意思。后面我們主要介紹FBO的顏色附著。

如何使用FBO

使用函數(shù)glGenFramebuffers生成一個(gè)FBO對(duì)象，保存對(duì)象ID。
使用函數(shù)glBindFramebuffer綁定FBO。
使用函數(shù)glFramebufferTexture2D關(guān)聯(lián)紋理和FBO，并執(zhí)行渲染步驟。后續(xù)如果需要使用FBO的效果時(shí)只需要操作與FBO綁定的紋理即可。
使用函數(shù)glBindFramebuffer解綁FBO，一般在Opengl中ID參數(shù)傳遞0就是解綁。
使用函數(shù)glDeleteFramebuffers刪除FBO。

當(dāng)掛接完成之后，我們?cè)趫?zhí)行FBO下面的操作之前，可以檢查一下FBO的狀態(tài)，使用函數(shù)GLenum glCheckFramebufferStatus(GLenum target)檢查。

本著學(xué)以致用的原則，我們將結(jié)合之前的文章，例如紋理貼圖、VBO/VAO、EBO等相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，使用這些知識(shí)點(diǎn)結(jié)合FBO繪制做一個(gè)實(shí)踐的例子：首先將紋理渲染到FBO上去，然后再將FBO的紋理渲染到屏幕上。

插個(gè)話。。?？傆腥吮I用不貼原文鏈接，看看是誰(shuí)。。。

首先上代碼，然后我們挑重要的稍微解讀一下：

FBOOpengl.h

class FBOOpengl:public BaseOpengl{
public:
    FBOOpengl();
    void onFboDraw();
    virtual ~FBOOpengl();
    // override要么就都寫，要么就都不寫，不要一個(gè)虛函數(shù)寫override，而另外一個(gè)虛函數(shù)不寫override，不然可能編譯不過(guò)
    virtual void onDraw() override;
    virtual void setPixel(void *data, int width, int height, int length) override;
private:
    void fboPrepare();
    GLint positionHandle{-1};
    GLint textureHandle{-1};
    GLuint vbo{0};
    GLuint vao{0};
    GLuint ebo{0};
    // 本身圖像紋理id
    GLuint imageTextureId{0};
    // fbo紋理id
    GLuint fboTextureId{0};
    GLint textureSampler{-1};
    GLuint fboId{0};
    // 用于fbo的vbo和vao  也可以用數(shù)組的形式，這里為了方便理解先獨(dú)立開(kāi)來(lái)
    GLuint fboVbo{0};
    GLuint fboVao{0};
    int imageWidth{0};
    int imageHeight{0};
};

注意：override作為現(xiàn)代C++的一個(gè)關(guān)鍵字，使用的時(shí)候需要注意一點(diǎn)，要么就整個(gè)類的虛函數(shù)都用，要么整個(gè)類的虛函數(shù)都不用，不要一個(gè)虛函數(shù)用override修飾，另外一個(gè)虛函數(shù)又不用override關(guān)鍵字修飾，不然很有可能會(huì)編譯不過(guò)的。

在FBOOpengl中為了區(qū)分屏幕渲染和FBO離屏渲染，我們聲明了兩套VAO和VBO。

FBOOpengl.cpp

#include "FBOOpengl.h"
#include "../utils/Log.h"
// 頂點(diǎn)著色器
static const char *ver = "#version 300 es\n"
                         "in vec4 aPosition;\n"
                         "in vec2 aTexCoord;\n"
                         "out vec2 TexCoord;\n"
                         "void main() {\n"
                         "  TexCoord = aTexCoord;\n"
                         "  gl_Position = aPosition;\n"
                         "}";
// 片元著色器
static const char *fragment = "#version 300 es\n"
                              "precision mediump float;\n"
                              "out vec4 FragColor;\n"
                              "in vec2 TexCoord;\n"
                              "uniform sampler2D ourTexture;\n"
                              "void main()\n"
                              "{\n"
                              "    FragColor = texture(ourTexture, TexCoord);\n"
                              "}";
const static GLfloat VERTICES_AND_TEXTURE[] = {
        0.5f, -0.5f, // 右下
        // 紋理坐標(biāo)
        1.0f,1.0f,
        0.5f, 0.5f, // 右上
        // 紋理坐標(biāo)
        1.0f,0.0f,
        -0.5f, -0.5f, // 左下
        // 紋理坐標(biāo)
        0.0f,1.0f,
        -0.5f, 0.5f, // 左上
        // 紋理坐標(biāo)
        0.0f,0.0f
};
// 紋理坐標(biāo)原點(diǎn)在圖片的左上角    又是倒置的？什么鬼？疑惑吧？
//const static GLfloat FBO_VERTICES_AND_TEXTURE[] = {
//        1.0f, -1.0f, // 右下
//        // 紋理坐標(biāo)
//        1.0f,1.0f,
//        1.0f, 1.0f, // 右上
//        // 紋理坐標(biāo)
//        1.0f,0.0f,
//        -1.0f, -1.0f, // 左下
//        // 紋理坐標(biāo)
//        0.0f,1.0f,
//        -1.0f, 1.0f, // 左上
//        // 紋理坐標(biāo)
//        0.0f,0.0f
//};
// 真正的紋理坐標(biāo)在圖片的左下角
const static GLfloat FBO_VERTICES_AND_TEXTURE[] = {
        1.0f, -1.0f, // 右下
        // 紋理坐標(biāo)
        1.0f,0.0f,
        1.0f, 1.0f, // 右上
        // 紋理坐標(biāo)
        1.0f,1.0f,
        -1.0f, -1.0f, // 左下
        // 紋理坐標(biāo)
        0.0f,0.0f,
        -1.0f, 1.0f, // 左上
        // 紋理坐標(biāo)
        0.0f,1.0f
};
// 使用byte類型比使用short或者int類型節(jié)約內(nèi)存
const static uint8_t indices[] = {
        // 注意索引從0開(kāi)始!
        // 此例的索引(0,1,2,3)就是頂點(diǎn)數(shù)組vertices的下標(biāo)，
        // 這樣可以由下標(biāo)代表頂點(diǎn)組合成矩形
        0, 1, 2, // 第一個(gè)三角形
        1, 2, 3  // 第二個(gè)三角形
};
FBOOpengl::FBOOpengl() {
    initGlProgram(ver,fragment);
    positionHandle = glGetAttribLocation(program,"aPosition");
    textureHandle = glGetAttribLocation(program,"aTexCoord");
    textureSampler = glGetUniformLocation(program,"ourTexture");
    LOGD("program:%d",program);
    LOGD("positionHandle:%d",positionHandle);
    LOGD("textureHandle:%d",textureHandle);
    LOGD("textureSample:%d",textureSampler);
    // VAO
    glGenVertexArrays(1, &vao);
    glBindVertexArray(vao);
    // vbo
    glGenBuffers(1, &vbo);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(VERTICES_AND_TEXTURE), VERTICES_AND_TEXTURE, GL_STATIC_DRAW);
    // stride 步長(zhǎng) 每個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)之間相隔4個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，數(shù)據(jù)類型是float
    glVertexAttribPointer(positionHandle, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 4 * sizeof(float), (void *) 0);
    // 啟用頂點(diǎn)數(shù)據(jù)
    glEnableVertexAttribArray(positionHandle);
    // stride 步長(zhǎng) 每個(gè)顏色坐標(biāo)之間相隔4個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，數(shù)據(jù)類型是float，顏色坐標(biāo)索引從2開(kāi)始
    glVertexAttribPointer(textureHandle, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 4 * sizeof(float),
                          (void *) (2 * sizeof(float)));
    // 啟用紋理坐標(biāo)數(shù)組
    glEnableVertexAttribArray(textureHandle);
    // EBO
    glGenBuffers(1,&ebo);
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER,ebo);
    glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER,sizeof(indices),indices,GL_STATIC_DRAW);
    // 這個(gè)順序不能亂啊，先解除vao，再解除其他的，不然在繪制的時(shí)候可能會(huì)不起作用，需要重新glBindBuffer才生效
    // vao解除
    glBindVertexArray(0);
    // 解除綁定
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
    // 解除綁定
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER,0);
    LOGD("program:%d", program);
    LOGD("positionHandle:%d", positionHandle);
    LOGD("colorHandle:%d", textureHandle);
}
void FBOOpengl::setPixel(void *data, int width, int height, int length) {
    LOGD("texture setPixel");
    imageWidth = width;
    imageHeight = height;
    glGenTextures(1, &imageTextureId);
    // 激活紋理，注意以下這個(gè)兩句是搭配的，glActiveTexture激活的是那個(gè)紋理，就設(shè)置的sampler2D是那個(gè)
    // 默認(rèn)是0，如果不是0的話，需要在onDraw的時(shí)候重新激活一下？
//    glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
//    glUniform1i(textureSampler, 0);
// 例如，一樣的
    glActiveTexture(GL_TEXTURE2);
    glUniform1i(textureSampler, 2);
    // 綁定紋理
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, imageTextureId);
    // 為當(dāng)前綁定的紋理對(duì)象設(shè)置環(huán)繞、過(guò)濾方式
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, width, height, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, data);
    // 生成mip貼圖
    glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
    // 解綁定
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);
}
void FBOOpengl::fboPrepare(){
    // VAO
    glGenVertexArrays(1, &fboVao);
    glBindVertexArray(fboVao);
    // vbo
    glGenBuffers(1, &fboVbo);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, fboVbo);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(FBO_VERTICES_AND_TEXTURE), FBO_VERTICES_AND_TEXTURE, GL_STATIC_DRAW);
    // stride 步長(zhǎng) 每個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)之間相隔4個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，數(shù)據(jù)類型是float
    glVertexAttribPointer(positionHandle, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 4 * sizeof(float), (void *) 0);
    // 啟用頂點(diǎn)數(shù)據(jù)
    glEnableVertexAttribArray(positionHandle);
    // stride 步長(zhǎng) 每個(gè)顏色坐標(biāo)之間相隔4個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，數(shù)據(jù)類型是float，顏色坐標(biāo)索引從2開(kāi)始
    glVertexAttribPointer(textureHandle, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 4 * sizeof(float),
                          (void *) (2 * sizeof(float)));
    // 啟用紋理坐標(biāo)數(shù)組
    glEnableVertexAttribArray(textureHandle);
    // EBO
    glGenBuffers(1,&ebo);
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER,ebo);
    glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER,sizeof(indices),indices,GL_STATIC_DRAW);
    // 這個(gè)順序不能亂啊，先解除vao，再解除其他的，不然在繪制的時(shí)候可能會(huì)不起作用，需要重新glBindBuffer才生效
    // vao解除
    glBindVertexArray(0);
    // 解除綁定
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
    // 解除綁定
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER,0);
    glGenTextures(1, &fboTextureId);
    // 綁定紋理
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, fboTextureId);
    // 為當(dāng)前綁定的紋理對(duì)象設(shè)置環(huán)繞、過(guò)濾方式
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, GL_NONE);
    glGenFramebuffers(1,&fboId);
    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER,fboId);
    // 綁定紋理
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,fboTextureId);
    glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_TEXTURE_2D, fboTextureId, 0);
    // 這個(gè)紋理是多大的？
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, imageWidth, imageHeight, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, nullptr);
    // 檢查FBO狀態(tài)
    if (glCheckFramebufferStatus(GL_FRAMEBUFFER)!= GL_FRAMEBUFFER_COMPLETE) {
        LOGE("FBOSample::CreateFrameBufferObj glCheckFramebufferStatus status != GL_FRAMEBUFFER_COMPLETE");
    }
    // 解綁
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, GL_NONE);
    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_NONE);
}
void FBOOpengl::onFboDraw() {
    fboPrepare();
    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, fboId);
    // 主要這個(gè)的大小要與FBO綁定時(shí)的紋理的glTexImage2D 設(shè)置的大小一致呀
    glViewport(0,0,imageWidth,imageHeight);
     // FBO繪制
    // 清屏
    glClearColor(0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    glUseProgram(program);
    // 激活紋理
    glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
    glUniform1i(textureSampler, 1);
    // 綁定紋理
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, imageTextureId);
    // VBO與VAO配合繪制
    // 使用vao
    glBindVertexArray(fboVao);
    // 使用EBO
// 使用byte類型節(jié)省內(nèi)存
    glDrawElements(GL_TRIANGLES,6,GL_UNSIGNED_BYTE,(void *)0);
    glUseProgram(0);
    // vao解除綁定
    glBindVertexArray(0);
    if (nullptr != eglHelper) {
        eglHelper->swapBuffers();
    }
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);
    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0);
}
void FBOOpengl::onDraw() {
    // 先在FBO離屏渲染
    onFboDraw();
    // 恢復(fù)繪制屏幕寬高
    glViewport(0,0,eglHelper->viewWidth,eglHelper->viewHeight);
    // 繪制到屏幕
    // 清屏
    glClearColor(0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    glUseProgram(program);
    // 激活紋理
    glActiveTexture(GL_TEXTURE2);
    glUniform1i(textureSampler, 2);
    // 綁定紋理
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, fboTextureId);
    // VBO與VAO配合繪制
    // 使用vao
    glBindVertexArray(vao);
    // 使用EBO
// 使用byte類型節(jié)省內(nèi)存
    glDrawElements(GL_TRIANGLES,6,GL_UNSIGNED_BYTE,(void *)0);
    glUseProgram(0);
    // vao解除綁定
    glBindVertexArray(0);
    // 禁用頂點(diǎn)
    glDisableVertexAttribArray(positionHandle);
    if (nullptr != eglHelper) {
        eglHelper->swapBuffers();
    }
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);
}
FBOOpengl::~FBOOpengl() noexcept {
    glDeleteBuffers(1,&ebo);
    glDeleteBuffers(1,&vbo);
    glDeleteVertexArrays(1,&vao);
    // ... 刪除其他，例如fbo等
}

按照之前Opengl ES之紋理貼圖一文所說(shuō)的，在Opengl ES中進(jìn)行紋理貼圖時(shí)直接以圖片的左上角為(0,0)原點(diǎn)進(jìn)行貼圖，以糾正紋理貼圖倒置的問(wèn)題，那么這次在綁定FBO之后之后我們就這么干，
使用以下的頂點(diǎn)坐標(biāo)和紋理坐標(biāo)：

// 紋理坐標(biāo)原點(diǎn)在圖片的左上角    又是倒置的？什么鬼？疑惑吧？
const static GLfloat FBO_VERTICES_AND_TEXTURE[] = {
        1.0f, -1.0f, // 右下
        // 紋理坐標(biāo)
        1.0f,1.0f,
        1.0f, 1.0f, // 右上
        // 紋理坐標(biāo)
        1.0f,0.0f,
        -1.0f, -1.0f, // 左下
        // 紋理坐標(biāo)
        0.0f,1.0f,
        -1.0f, 1.0f, // 左上
        // 紋理坐標(biāo)
        0.0f,0.0f
};

一運(yùn)行，我們驚喜地發(fā)現(xiàn)，實(shí)際情況居然和 Opengl ES之紋理貼圖一文所說(shuō)的不一樣了，經(jīng)過(guò)FBO后的貼圖再渲染到屏幕時(shí)，居然圖片是倒置的，如下圖：

這是什么為什么呢？

默認(rèn)情況下，OpenGL ES 通過(guò)繪制到窗口系統(tǒng)提供的幀緩沖區(qū)，也就是屏幕本身就是一個(gè)默認(rèn)的FBO，而使用FBO進(jìn)行紋理貼圖的時(shí)候需要以真正的紋理坐標(biāo)(原點(diǎn)0，0在圖片的左下角)為基準(zhǔn)進(jìn)行貼圖。因此如果直接使用屏幕進(jìn)行紋理貼圖，其實(shí)是應(yīng)該細(xì)分成兩個(gè)過(guò)程的，先以左下角為紋理坐標(biāo)原點(diǎn)進(jìn)行貼圖，然后將貼圖后的屏幕默認(rèn)FBO旋轉(zhuǎn)繞X軸旋轉(zhuǎn)180度與屏幕坐標(biāo)(左上角是坐標(biāo)原點(diǎn))重合，但是這兩個(gè)細(xì)分的過(guò)程可以做個(gè)取巧就是直接以左上角為紋理坐標(biāo)原點(diǎn)進(jìn)行貼圖，得到的結(jié)果是一樣的。

但是我們?cè)趩为?dú)使用FBO時(shí)，仍應(yīng)該遵循以左下角為紋理坐標(biāo)原點(diǎn)的原則進(jìn)行紋理貼圖。因此我們只需修改一下頂點(diǎn)坐標(biāo)和紋理坐標(biāo)，以左下角為紋理坐標(biāo)作為原點(diǎn)進(jìn)行FBO貼圖，然后再將FBO旋繞到屏幕上即可：

// 真正的紋理坐標(biāo)在圖片的左下角
const static GLfloat FBO_VERTICES_AND_TEXTURE[] = {
        1.0f, -1.0f, // 右下
        // 紋理坐標(biāo)
        1.0f,0.0f,
        1.0f, 1.0f, // 右上
        // 紋理坐標(biāo)
        1.0f,1.0f,
        -1.0f, -1.0f, // 左下
        // 紋理坐標(biāo)
        0.0f,0.0f,
        -1.0f, 1.0f, // 左上
        // 紋理坐標(biāo)
        0.0f,1.0f
};

運(yùn)行結(jié)果如圖：