OpenGL3.0教程

原文链接：http://www.opengl-tutorial.org/intermediate-tutorials/tutorial-12-opengl-extensions/

原译文链接:https://github.com/cybercser/OpenGL_3_3_Tutorial_Translation/blob/master/Tutorial%2014%20%20Render%20To%20Texture%20opengl-tutorial.org.md

“渲染到纹理”是一系列特效方法之一。基本思想是：像通常那样渲染一个场景——只是这次是渲染到可以重用的纹理中。

应用包括：游戏（in-game）相机、后期处理（post-processing）以及你能想象到一切.

渲染到纹理

我们有三个任务：创建要渲染的纹理对象；将纹理渲染到对象上；使用生成的纹理。

创建渲染目标（Render Target）

我们要渲染的对象叫做帧缓存。它像一个容器，用来存纹理和一个可选的深度缓冲区(depth buffer)。在OpenGL中我们可以像创建其他对象一样创建它:

// The framebuffer, which regroups 0, 1, or more textures, and 0 or 1 depth buffer.GLuint FramebufferName = 0;glGenFramebuffers(1, &FramebufferName);glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, FramebufferName);

现在需要创建纹理，纹理中包含着色器的RGB输出。这段代码非常的经典：

// The texture we're going to render toGLuint renderedTexture;glGenTextures(1, &renderedTexture);// "Bind" the newly created texture : all future texture functions will modify this textureglBindTexture(GL_TEXTURE_2D, renderedTexture);// Give an empty image to OpenGL ( the last "0" )glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0,GL_RGB, 1024, 768, 0,GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, 0);// Poor filtering. Needed !glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);

同时还需要一个深度缓冲区（depth buffer）。这是可选的，取决于纹理中实际需要画的东西；由于我们渲染的是小猴Suzanne，所以需要深度测试。

// The depth bufferGLuint depthrenderbuffer;glGenRenderbuffers(1, &depthrenderbuffer);glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, depthrenderbuffer);glRenderbufferStorage(GL_RENDERBUFFER, GL_DEPTH_COMPONENT, 1024, 768);glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_ATTACHMENT, GL_RENDERBUFFER, depthrenderbuffer);

最后，配置frameBuffer。

// Set "renderedTexture" as our colour attachement #0glFramebufferTexture(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, renderedTexture, 0);// Set the list of draw buffers.GLenum DrawBuffers[2] = {GL_COLOR_ATTACHMENT0};glDrawBuffers(1, DrawBuffers); // "1" is the size of DrawBuffers

这个过程中可能出现一些错误，取决于GPU的性能；下面是检查的方法：

// Always check that our framebuffer is okif(glCheckFramebufferStatus(GL_FRAMEBUFFER) != GL_FRAMEBUFFER_COMPLETE)    return false;

渲染到纹理

渲染到纹理很直观。简单地绑定帧缓存，然后像往常一样画场景。轻松搞定！

// Render to our framebufferglBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, FramebufferName);glViewport(0,0,1024,768); // Render on the whole framebuffer, complete from the lower left corner to the upper right

fragment shader只需稍作调整：
layout(location = 0) out vec3 color;

这意味着每当修改变量“color”时，实际修改了0号渲染目标；这是因为之前调用了glFramebufferTexture(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, renderedTexture, 0);

注意：最后一个参数表示mipmap的级别，这个0和GL_COLOR_ATTACHMENT0没有任何关系。

使用渲染出的纹理

我们将画一个简单的铺满屏幕的四边形。需要buffer、shader、ID……

// The fullscreen quad's FBOGLuint quad_VertexArrayID;glGenVertexArrays(1, &quad_VertexArrayID);glBindVertexArray(quad_VertexArrayID);static const GLfloat g_quad_vertex_buffer_data[] = {    -1.0f, -1.0f, 0.0f,    1.0f, -1.0f, 0.0f,    -1.0f,  1.0f, 0.0f,    -1.0f,  1.0f, 0.0f,    1.0f, -1.0f, 0.0f,    1.0f,  1.0f, 0.0f,};GLuint quad_vertexbuffer;glGenBuffers(1, &quad_vertexbuffer);glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, quad_vertexbuffer);glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(g_quad_vertex_buffer_data), g_quad_vertex_buffer_data, GL_STATIC_DRAW);// Create and compile our GLSL program from the shadersGLuint quad_programID = LoadShaders( "Passthrough.vertexshader", "SimpleTexture.fragmentshader" );GLuint texID = glGetUniformLocation(quad_programID, "renderedTexture");GLuint timeID = glGetUniformLocation(quad_programID, "time");

现在想渲染到屏幕上的话，必须把glBindFramebuffer的第二个参数设为0。

// Render to the screenglBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0);glViewport(0,0,1024,768); // Render on the whole framebuffer, complete from the lower left corner to the upper right

我们用下面这个shader来画全屏的四边形：

#version 330 corein vec2 UV;out vec3 color;uniform sampler2D renderedTexture;uniform float time;void main(){    color = texture( renderedTexture, UV + 0.005*vec2( sin(time+1024.0*UV.x),cos(time+768.0*UV.y)) ).xyz;}

这段代码只是简单地采样纹理，加上一个随时间变化的微小偏移。

结果

wavvy-1024x793

进一步探索

使用深度

在一些情况下，使用已渲染的纹理可能需要深度。本例中，像下面这样，简单地渲染到纹理中：

glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0,GL_DEPTH_COMPONENT24, 1024, 768, 0,GL_DEPTH_COMPONENT, GL_FLOAT, 0);

(“24”是精度。你可以按需从16,24,32中选。通常24刚好)

上面这些已经足够您起步了。课程源码中有完整的实现。

运行可能有点慢，因为驱动无法使用Hi-Z这类优化。

下图的深度层次已经经过手动“优化”。通常，深度纹理不会这么清晰。深度纹理中，近 = Z接近0 = 颜色深； 远 = Z接近1 = 颜色浅。

wavvydepth-1024x793

多重采样

能够用多重采样纹理来替代基础纹理：只需要在C++代码中将glTexImage2D替换为glTexImage2DMultisample，在fragment shader中将sampler2D/texture替换为sampler2DMS/texelFetch。

但要注意：texelFetch多出了一个参数，表示采样的数量。换句话说，就是没有自动“滤波”（在多重采样中，正确的术语是“分辨率（resolution）”）功能。

所以需要你自己解决多重采样的纹理，另外，非多重采样纹理，是多亏另一个着色器。

没有什么难点，只是体积庞大。

多重渲染目标

你可能需要同时写多个纹理。

简单地创建若干纹理（都要有正确、一致的大小！），调用glFramebufferTexture，为每一个纹理设置一个不同的color attachement，用更新的参数（如(2,{GL_COLOR_ATTACHMENT0,GL_COLOR_ATTACHMENT1,GL_DEPTH_ATTACHMENT})一样）调用glDrawBuffers，然后在片断着色器中多添加一个输出变量：

layout(location = 1) out vec3 normal_tangentspace; // or whatever

提示1：如果真需要在纹理中输出向量，浮点纹理也是有的，可以用16或32位精度代替8位……看看glTexImage2D的参考手册（搜GL_FLOAT）。
提示2：对于以前版本的OpenGL，请使用glFragData[1] = myvalue。

练习

  • 试使用glViewport(0,0,512,768)代替glViewport(0,0,1024,768)；（帧缓存、屏幕两种情况都试试）
  • 在最后一个fragment shader中尝试一下用其他UV坐标
  • 试用一个真正的变换矩阵变换四边形。首先用硬编码方式。然后尝试使用controls.hpp里面的函数，观察到了什么现象？

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