OpenGL ES 共享上下文实现多线程渲染

OpenGL ES 共享上下文时,可以共享哪些资源?

OpenGL ES 共享上下文实现多线程渲染

EGL 概念回顾

EGL 是 OpenGL ES 和本地窗口系统(Native Window System)之间的通信接口,它的主要作用:

  • 与设备的原生窗口系统通信;
  • 查询绘图表面的可用类型和配置;
  • 创建绘图表面;
  • 在OpenGL ES 和其他图形渲染API之间同步渲染;
  • 管理纹理贴图等渲染资源。

OpenGL ES 的平台无关性正是借助 EGL 实现的,EGL 屏蔽了不同平台的差异(Apple 提供了自己的 EGL API 的 iOS 实现,自称 EAGL)。

本地窗口相关的 API 提供了访问本地窗口系统的接口,而 EGL 可以创建渲染表面 EGLSurface ,同时提供了图形渲染上下文 EGLContext,用来进行状态管理,接下来 OpenGL ES 就可以在这个渲染表面上绘制。

egl、opengles 和设备之间的关系

在使用 QOpenGL 进行 OpenGL 渲染时,共享上下文和离屏渲染是两个重要的技术点,它们可以提升程序的性能和可扩展性。 ### 共享上下文实现方法 QOpenGLContext 是 Qt 提供的一个类,用于管理 OpenGL 上下文共享上下文的目的是在多个线程或多个 OpenGL 上下文之间共享资源(如纹理、缓冲区等),从而避免重复加载资源,提升效率。 实现共享上下文的关键在于创建共享OpenGL 上下文。可以通过以下步骤实现: 1. **创建主上下文**:通常主上下文用于 GUI 线程中的 OpenGL 渲染。 2. **创建共享上下文**:在工作线程中创建一个新的 QOpenGLContext,并将其与主上下文设置为共享关系。 ```cpp // 创建主上下文 QOpenGLContext mainContext; mainContext.create(); // 创建共享上下文 QOpenGLContext workerContext; workerContext.setShareContext(&mainContext); workerContext.create(); ``` 3. **确保上下文激活**:在操作 OpenGL 资源之前,需要确保当前线程的上下文被激活。 ```cpp workerContext.makeCurrent(); // 在此处执行 OpenGL 操作,如生成纹理 workerContext.doneCurrent(); ``` 通过这种方式,可以在工作线程上生成纹理等资源,然后在 GUI 线程中使用这些资源进行绘制。 ### 离屏渲染实现方法 离屏渲染是指在不直接显示到屏幕的情况下进行渲染操作,通常用于预处理或生成纹理等任务。实现离屏渲染通常需要使用帧缓冲区对象(Framebuffer Object, FBO)。 在 Qt 中,可以使用 QOpenGLFramebufferObject 来实现离屏渲染: 1. **创建帧缓冲区对象**:根据需求创建一个 FBO,指定其尺寸和格式。 ```cpp QOpenGLFramebufferObjectFormat fboFormat; fboFormat.setAttachment(QOpenGLFramebufferObject::CombinedDepthStencil); fboFormat.setSamples(4); // 可选:启用多重采样 QOpenGLFramebufferObject fbo(800, 600, fboFormat); ``` 2. **绑定帧缓冲区并执行渲染操作**:将 FBO 绑定为当前渲染目标,并在其中执行渲染操作。 ```cpp fbo.bind(); // 执行 OpenGL 渲染操作,如绘制几何体 fbo.release(); ``` 3. **获取渲染结果**:渲染完成后,可以从 FBO 中获取渲染结果,例如将其作为纹理用于后续的绘制操作。 ```cpp GLuint textureId = fbo.takeTexture(); ``` 通过上述方法,可以在离屏渲染中生成纹理,并在后续的绘制操作中使用这些纹理。 ### OpenGL 版本化函数的使用 在 OpenGL 3.0+ 的上下文中,可以使用版本化的 QOpenGLFunctions 变体来访问特定版本的功能。例如,在 `paintGL()` 函数中,可以使用以下代码获取 OpenGL 3.2 核心功能: ```cpp void paintGL() override { QOpenGLFunctions_3_2_Core *f = QOpenGLContext::currentContext()->versionFunctions<QOpenGLFunctions_3_2_Core>(); if (f) { f->glDrawArraysInstanced(...); // 使用 OpenGL 3.2 的功能 } } ``` 这种方法可以确保使用的 OpenGL 功能与当前上下文的版本兼容。 ### 总结 通过共享上下文,可以在多个线程之间共享 OpenGL 资源,提升资源利用率和性能;而离屏渲染则允许在非显示目标上进行渲染操作,适用于生成纹理或其他预处理任务。结合 Qt 提供的 QOpenGLContext 和 QOpenGLFramebufferObject,可以高效地实现这些功能。 [^1]: 在工作线程上执行离屏渲染,例如生成纹理,然后在 GUI/主线程中使用它们进行 paintGL() 绘制,可以通过公开 widget 的 QOpenGLContext 来支持,在每个线程上可以创建与其共享的附加上下文。 [^2]: 在 OpenGL 3.0+ 上下文中,当可移植性并不重要时,版本化的 QOpenGLFunctions 变体可以轻松访问给定版本中可用的所有现代 OpenGL 功能。 [^3]: 参考链接:https://www.imgtec.com/blog/understanding-opengl-es-multi-thread-multi-window-rendering/
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