OpenGL像素传输详解-优快云博客

1.简介

前文中描述了OpenGL的图像格式，本文接着描述像素格式
图像格式可以理解为对GPU中数据的解释，那么对于CPU端（也就是内存中）的数据解释就是像素格式的内容。

像素数据一般会在CPU和GPU中进行传输，如果传输过程是从GPU到CPU一般称为压包(pack)，从CPU到GPU的传输称为解包(unpack)

2. 像素传输的应用场景

在OpenGL中有许多函数会用到像素的传输，主要包括两类
1. 压包操作：

glReadpixels
glGetTexImage

解包操作：

glTexImage*
glTexSubImage*

3. 像素传输的参数

所有上面列举的像素传输类函数，都包含了一下三个参数，用来定义像素的格式，这三个参数如下：

GLenum format, GLenum type, void *data

这三个参数中：
data：指向内存中数据的指针或者是缓冲区对象的偏移量（由GL_PIXEL_PACK_BUFFER、GL_PIXEL_UNNPACK_BUFFER是否有缓冲区对象绑定来决定data的含义是前者还是后者）
format和type：真正定义了在内存或者缓冲区中像素数据的格式

这两个参数在《OpenGL图像格式》中也有提到，只不过OpenGL图像格式把二者混合写在一起了。(例如GL_RGBA8I实际上通过解析它的format是RGBA，type是GL_SHORT）下面分别进行介绍。

3.1 像素格式 format

内存中的像素可以分为颜色数据、深度数据、深度/模板数据、模板数据。颜色数据一般分为4个成分：R、G、B、A。深度和模板数据一般只有一个成分。深度/模板数据是混合了深度和模板的数据，包含两个成分。
format定义了一下的数据特性：
1. 像素中的数据类型（是颜色、深度、深度/模板、模板）
2. 每一个像素的成分顺序（是RGBA还是BGRA）
3. 对于颜色数据来说，是否需要转换为浮点类型传输
format的定义格式和它的描述

format	描述	数据类型
GL_DEPTH_COMPONENT	深度数据	浮点型
GL_STENCIL_INDEX	模板数据	浮点型
GL_DEPTH_STENCIL	深度模板数据	浮点型
GL_RED GL_GREEN GL_BLUE GL_RG GL_RGB GL_BGR GL_RGBA GL_BGRA	颜色数据	浮点型

默认上面的数据都是浮点类型的，如果对于内存中的整型数据使用了上述浮点类型的标签，那么这些内存中的整型数据会被解析为归一化的浮点类型。
如果真的想传输整型的数据，那么需要使用_INTEGER后缀。

3.2 像素数据类型 type

type定义了每一个成分所占用的字节数。有两种表示方式，一种是定义单一成分占用多少字节，另一种是定义所有成分占用总的字节数。

第一种方式

示例：

format   type
GL_RGBA  GL_UNSIGNED_BYTE
表示数据是颜色数据、成分是R\G\B\A，每个成分占用1个字节(8位)

其他可用的枚举包括

type枚举值	占用的字节
GL_(UNSIGNED_)BYTE	1字节
GL_(UNSIGNED_)SHORT	2字节
GL_(UNSIGNED_)INT	4字节
GL_HALF_FLOAT	2字节
GL_FLOAT	4字节

第二种方式

格式如下，将所有成分打包在一起：

GL_[base type]_[size1]_[size2]_[size3]_[size4](_REV)

例如：
GL_UNSIGNED_SHORT_5_6_5 (GL_UNSIGNED_SHORT的大小必须容纳下后面的5+6+5 = 16位）
_REV是可选的，如果定义了，那么解析的方向按format中定义的方式反向解析。

定义了format是GL_RGB，同时定义type是GL_UNSIGNED_SHORT_5_6_5_REV，那么在解析的时候等同于
定义format是GL_BGR type是GL_UNSIGNED_SHORT_5_6_5

4. 像素传输的控制

通过format和type定义了单一像素的数据格式，像素传输的是一整块的数据，因此数据的布局也非常重要，OpenGL通过glPixelStore定义了数据的布局格式，详细的内容可以参考另一篇文章的描述。OpenGL API 之 glPixelStore(2)

5. 格式转换

像素格式在传输中客户端(cpu内存中)的数据和OpenGL图像(纹理和帧缓冲区)中的数据必须保持一致。
一般来说客户端的数据可以是浮点类型（包含归一化的整型）或者整型。在客户端指定数据类型时，如果format指定的是_INTEGER，但是type指定的是浮点类型的值（如GL_FLOAT,GL_HALF_FLOAT)，那么就会出现错误。同样如果客户端format指定的是_INTERGER，但是GPU端的图像格式指定的不是整型，那么传输也会失败。一般来说最好将两者指定的兼容，省去转换的麻烦。

参考文献： Pixel Transfer