[转]OpenGL核心技术之帧缓冲

笔者介绍：姜雪伟，IT公司技术合伙人，IT高级讲师，CSDN社区专家，特邀编辑，畅销书作者，国家专利发明人;已出版书籍：《手把手教你架构3D游戏引擎》电子工业出版社和《Unity3D实战核心技术详解》电子工业出版社等。

CSDN视频网址：http://edu.csdn.net/lecturer/144

本篇博文主要是给读者解密关于游戏后处理渲染效果的原理，后处理渲染效果在Unity，UE4虚幻引擎等商业引擎使用的非常多，

比如Bloom，Blur，SSAO，PSSM，HDR等等都属于后处理渲染效果，它们的实现其实就是应用帧缓冲技术实现的，本篇博文主要是

围绕帧缓冲给读者介绍其实现原理以及应用案例。

在前面给读者介绍了几种不同的屏幕缓冲：用于写入颜色值的颜色缓冲，用于写入深度信息的深度缓冲，以及允许我们基于一些条件丢弃指定片段的模板缓冲。本篇博客主要是给读者介绍帧缓冲，什么是帧缓冲？其实就是把前面介绍的这几种缓冲结合起来叫做帧缓冲(Framebuffer)，它被储存于内存中。OpenGL给了我们自己定义帧缓冲的自由，我们可以选择性的定义自己的颜色缓冲、深度和模板缓冲。本篇博客主要是给读者介绍帧缓冲，我们前面介绍的渲染操作都是在默认的帧缓冲之上进行的，当你创建了你的窗口的时候默认帧缓冲就被创建和配置好了，通过创建我们自己的帧缓冲我们能够获得一种额外的渲染方式。通过帧缓冲可以将你的场景渲染到一个不同的帧缓冲中，可以使我们能够在场景中创建镜子这样的效果，或者做出一些炫酷的特效。首先我们会讨论它们是如何工作的，然后我们将利用帧缓冲来实现一些炫酷的效果。

我们在引擎渲染中经常会使用一些后处理效果，这些后处理效果就是在帧缓冲中进行的。下面我们就告诉读者帧缓冲是如何工作的？

我们可以使用一个叫做glGenFramebuffers的函数来创建一个帧缓冲对象（简称FBO）：

GLuint fbo;
glGenFramebuffers(1, &fbo);

首先我们要创建一个帧缓冲对象，把它绑定到当前帧缓冲，做一些操作，然后解绑帧缓冲。我们使用glBindFramebuffer来绑定帧缓冲：

glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, fbo);

绑定到GL_FRAMEBUFFER目标后，接下来所有的读、写帧缓冲的操作都会影响到当前绑定的帧缓冲。也可以把帧缓冲分开绑定到读或写目标上，分别使用GL_READ_FRAMEBUFFER或GL_DRAW_FRAMEBUFFER来做这件事。如果绑定到了GL_READ_FRAMEBUFFER，就能执行所有读取操作，

像glReadPixels这样的函数使用了，绑定到GL_DRAW_FRAMEBUFFER上，就允许进行渲染、清空和其他的写入操作。在此给读者总结一下构建一个完整的帧

缓冲满足的条件：

建构一个完整的帧缓冲必须满足以下条件：

我们必须往里面加入至少一个附件（颜色、深度、模板缓冲）。
其中至少有一个是颜色附件。
所有的附件都应该是已经完全做好的（已经存储在内存之中）。
每个缓冲都应该有同样数目的样本。

上面的条件提到了样本，如果你不知道什么是样本也不用担心，我们会在后面的博文中讲到。

我们需要为帧缓冲创建一些附件(Attachment)，还需要把这些附件附加到帧缓冲上。当我们做完所有上面提到的条件的时候我们就可以用 glCheckFramebufferStatus 带上 GL_FRAMEBUFFER 这个参数来检查是否真的成功做到了。然后检查当前绑定的帧缓冲，返回了这些规范中的哪个值。如果返回的是 GL_FRAMEBUFFER_COMPLETE就对了：

if(glCheckFramebufferStatus(GL_FRAMEBUFFER) == GL_FRAMEBUFFER_COMPLETE)
  // Execute victory dance

后续所有渲染操作将渲染到当前绑定的帧缓冲的附加缓冲中，由于我们的帧缓冲不是默认的帧缓冲，渲染命令对窗口的视频输出不会产生任何影响。出于这个原因，它被称为离屏渲染（off-screen rendering），就是渲染到一个另外的缓冲中。为了让所有的渲染操作对主窗口产生影响我们必须通过绑定为0来使默认帧缓冲被激活：

glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0);

当我们做完所有帧缓冲操作，不要忘记删除帧缓冲对象：

glDeleteFramebuffers(1, &fbo);

现在在执行完成检测前，我们需要把一个或更多的附件附加到帧缓冲上。一个附件就是一个内存地址，这个内存地址里面包含一个为帧缓冲准备的缓冲，它可以是个图像。当创建一个附件的时候我们有两种方式可以采用：纹理或渲染缓冲（renderbuffer）对象。

接下来介绍纹理，当把一个纹理附加到帧缓冲上的时候，所有渲染命令会写入到纹理上，就像它是一个普通的颜色/深度或者模板缓冲一样。使用纹理的好处是，所有渲染操作的结果都会被储存为一个纹理图像，这样我们就可以简单的在着色器中使用了。

创建一个帧缓冲的纹理和创建普通纹理差不多：

GLuint texture;
glGenTextures(1, &texture);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);

glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB, 800, 600, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, NULL);

glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);

这里主要的区别是我们把纹理的维度设置为屏幕大小（尽管不是必须的），我们还传递NULL作为纹理的data参数。对于这个纹理，

我们只分配内存，而不去填充它。纹理填充会在渲染到帧缓冲的时候去做。

如果你打算把整个屏幕渲染到一个或大或小的纹理上，你需要用新的纹理的尺寸作为参数再次调用glViewport（要在渲染到你的帧缓冲之前

做好），否则只有一小部分纹理或屏幕能够绘制到纹理上。现在我们已经创建了一个纹理，最后一件要做的事情是把它附加到帧缓冲上：

glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0,GL_TEXTURE_2D, texture, 0);

glFramebufferTexture2D函数需要传入下列参数：

target：我们所创建的帧缓冲类型的目标（绘制、读取或两者都有）。
attachment：我们所附加的附件的类型。现在我们附加的是一个颜色附件。需要注意，最后的那个0是暗示我们可以附加1个以上颜色的附件。

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