Qt 5 QOpenGLWidget 和 QGLQidget 总结

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2023-06-17 02:57 6阅读 0赞

1. QOPenGLWidget 类

1.1 概述

QOpenGLWidget类是用于渲染OpenGL图形的小部件。

QOpenGLWidget提供了显示集成在Qt应用程序中的OpenGL图形的功能。使用起来非常简单：将你的类继承于QOpenGLWidget，然后可以像使用任何QWidget一样使用这个子类。 并且，您可以选择使用QPainter或者标准OpenGL来进行图形渲染。

`#include <QOpenGLWidget>`  
pro文件: QT += widgets  
开始于: Qt 5.4  
继承于: QWidget

public 函数

QOpenGLWidget(QWidget *parent = Q_NULLPTR, Qt::WindowFlags f = Qt::WindowFlags())
    ~QOpenGLWidget()
    QOpenGLContext *context() const //返回上下文
    GLuint defaultFramebufferObject() const //返回帧缓存句柄
    void doneCurrent() // 释放上下文
    QSurfaceFormat format() const // 返回面格式
    QImage grabFramebuffer() // 返回帧缓存对象的32位位图对象
    bool isValid() const // 窗口部件显示时返回false，初始化了未显示时返回true
    void makeCurrent() // 通过让对应的待渲染上下文为当前并绑定到该上下文以预渲染
    void setFormat(const QSurfaceFormat &format) //设置页面格式为所选择的格式
    void setUpdateBehavior(UpdateBehavior updateBehavior) //设置部件更新行为
    UpdateBehavior updateBehavior() const // 返回部件的更新行为

signal 函数

void aboutToCompose() //即将开始最上层构建信号
    void aboutToResize()  //部件窗口大小变化，帧缓存对象即将重新创建信号
    void frameSwapped()  //完成最顶层构建，既完成swapBuffer之后的信号
    void resized() //帧缓存因为部件大小变化重新创建之后信号

protected 函数 以及继承的protected 函数

virtual void initializeGL() //在PaintGl或者ResizeGl之前调用一次
    virtual void paintGL()  //在该部件任何需要绘制之前的时候被调用
    virtual void resizeGL(int w, int h) //部件改变大小之后被调用
    
    virtual void paintEvent(QPaintEvent *e) //继承自QWidget::paintEvent() 处理绘制事件
    //部件的update方法会发送绘制事件消息,这是个异步过程在调用update方法后的某一时间点,在进过一些准备过程之后,会调用到PaintGL方法更新帧缓存，然后部件顶层在下一个swapbuffer过程则会绘制这个更新后的帧缓存
    virtual void resizeEvent(QResizeEvent *e)
    //传入事件参数，避免在派生类里重写该方法，实在要重写，请保证QOpenGLWidget的实现被调用,以避免相关资源不随大小改变事件变化或者正确渲染

1.2 绘制说明

QOpenGLWidget提供了三个方便的virtual函数，您可以在子类中重新实现以执行典型的OpenGL任务

> paintGL() - 渲染OpenGL场景。每当需要更新窗口小部件时就会调用。
> 
> resizeGL() - 设置OpenGL视口，投影等。每当窗口小部件被调整大小时，都会调用（也是第一次显示时，因为所有新创建的窗口小部件都会自动获取调整大小的事件）。
> 
> initializeGL()  - 设置OpenGL资源和状态。在第一次调用resizeGL()或paintGL()之前调用一次。

如果您需要在paintGL（）之外的其他地方触发重绘（典型的例子是使用定时器来驱动场景）时，您应该调用窗口小部件的update（）函数来计划更新。

当调用paintG()，resizeGL()或initializeGL()时，您的窗口小部件的OpenGL渲染上下文将变为最新状态。如果您需要从其他地方调用标准的OpenGL API函数（例如，在窗口小部件的构造函数或自己的绘图函数中），则必须首先调用makeCurrent()。

所有渲染发生在一个OpenGL帧缓冲区对象中。 makeCurrent（）确保它在上下文中被绑定。请记住，当在paintGL（）中的渲染代码中创建和绑定附加的帧缓冲对象时，不要使用ID 0重新绑定帧缓冲区。相反，调用defaultFramebufferObject（）来获取应该绑定的ID。

QOpenGLWidget允许在平台支持时使用不同的OpenGL版本和配置文件。只需通过setFormat（）设置所请求的格式。但请记住，在同一个窗口中无论在同一个窗口中有多少个QOpenGLWidget实例，要求它们都使用相同的格式，或至少不会使上下文成为不可共享的格式。为了克服这个问题，更喜欢使用QSurfaceFormat :: setDefaultFormat（）而不是setFormat（）。

注意：在需要OpenGL核心配置文件上下文（context）时，在某些平台（例如，macOS）上，在构建QApplication实例之前，调用QSurfaceFormat :: setDefaultFormat（）上是必需的。这是为了确保上下文之间的资源共享保持功能，因为使用正确的版本和配置文件创建所有内部上下文。

1.3 绘制技巧（Painting Techniques）

如上所述，子类QOpenGLWidget以以下方式呈现纯3D内容：

*  重新实现initializeGL（）和resizeGL（）函数来设置OpenGL状态并提供透视变换。
 *  重新执行paintGL（）来绘制3D场景，仅调用OpenGL函数。

也可以使用QPainter将2D图形绘制到QOpenGLWidget子类上：

*  在paintGL（）中，而不是发出OpenGL命令，构造一个QPainter对象以在widget上使用。
 *  使用QPainter的成员函数绘制原语。
 *  仍然可以直接发出OpenGL命令。但是，您必须确保这些都是通过调用画笔的beginNativePainting（）和endNativePainting（）来包含的。

当仅使用QPainter进行绘制时，也可以像普通小部件一样进行绘画：通过重新实现paintEvent（）。

*  重新实现paintEvent（）函数。
 *  构造一个针对小部件的QPainter对象。或者将小部件传递给构造函数或QPainter :: begin（）函数。
 *  使用QPainter的成员函数绘制原语。
 *  绘画完成，然后QPainter实例被销毁，或者，显式调用QPainter:: end（）。

1.4  OpenGL函数调用，头文件和QOpenGL函数

在进行OpenGL函数调用时，强烈建议避免直接调用函数。 相反，更偏爱使用QOpenGLFunctions（当制作便携式应用程序）或版本化的变体（例如，当定位现代的仅桌面版OpenGL时，QOpenGLFunctions\_3\_2\_Core和类似的）。 这样，应用程序将在所有Qt构建配置中正常工作，包括执行动态OpenGL实现加载的应用程序，这意味着应用程序不直接链接到GL实现，因此直接调用函数是不可行的。

在paintGL（）中，当前上下文可以通过调用QOpenGLContext :: currentContext（）来访问。从这个上下文中，通过调用QOpenGLContext :: functions（）来检索已经初始化的、并可以使用的QOpenGLFunctions实例。每个GL调用前缀的替代方法是继承QOpenGLFunctions，并在initializeGL（）中调用QOpenGLFunctions :: initializeOpenGLFunctions（）。

对于OpenGL头文件，请注意，在大多数情况下，不需要直接包含任何头文件，如GL.h。 OpenGL相关的Qt头文件将包括于qopengl.h，它将依次包括系统的适当标题。这可能是OpenGL ES 3.x或2.0头(文件)，可用的最高版本或系统提供的gl.h.另外，为OpenGL和OpenGL ES提供了扩展头（在某些系统上称为glext.h）的副本作为Qt的一部分。这些将在可行的情况下自动包含在平台上。这意味着来自ARB，EXT，OES扩展的常量和函数指针typedef自动可用。

### 1.5 与QGLWidget的关系 ###

遗留的QtOpenGL模块（以QGL为前缀的类）提供了一个名为QGLWidget的小部件。QOpenGLWidget旨在成为现代的替代品。因此，特别是在新的应用程序中，一般的建议是使用QOpenGLWidget。

虽然API非常相似，但两者之间存在重大差异：QOpenGLWidget总是使用framebuffer对象来渲染屏幕外。另一方面，QGLWidget使用本机窗口和表面。后者在复杂用户界面中使用时会导致问题，因为根据平台，这些本机子窗口小部件可能会有各种限制，例如关于堆栈顺序。 QOpenGLWidget通过不创建单独的本机窗口来避免这种情况。

由于受到framebuffer对象的支持，当更新行为设置为PartialUpdateBlit或PartialUpdateBlend时，QOpenGLWidget的行为非常类似于QOpenGLWindow。这意味着内容在paintGL（）调用之间保留，以便增量渲染是可能的。使用QGLWidget（和自然的QOpenGLWindow具有默认的更新行为）通常不是这种情况，因为交换缓冲区会留下具有未定义内容的后台缓冲区。

注意：大多数应用程序不需要增量渲染，因为它们会在每个绘图调用的视图中呈现所有内容。在这种情况下，重要的是在paintGL（）中尽可能早地调用glClear（）。这有助于使用基于瓦片的架构的移动GPU识别瓦片缓冲区，而不需要重新加载帧缓冲区的先前内容。省略明确的通话可能会导致这种系统的性能显着下降。

注意：避免在QOpenGLWidget上调用winId（）。此功能可触发本机窗口的创建，从而降低性能并可能导致故障。

### 1.6 与QGLWidget的区别 ###

除了由framebuffer对象支持的主要概念差异外，QOpenGLWidget和较旧的QGLWidget之间存在一些较小的内部差异：

*  调用paintGL（）时的OpenGL状态。 QOpenGLWidget通过glViewport（）设置视口。 它不执行任何清算。
 *  通过QPainter开始绘画时清除。 与常规小部件不同，QGLWidget默认为autoFillBackground的值为true。 然后每次使用QPainter :: begin（）时，执行清除调色板的背景颜色。 QOpenGLWidget不会这样：autoFillBackground默认为false，就像任何其他小部件一样。 唯一的例外是用作其他小部件（如QGraphicsView）的视口。 在这种情况下，autoFillBackground将自动设置为true，以确保与基于QGLWidget的视口兼容。

### 1.7 多重采样 ###

要启用多重采样，请在传递给setFormat（）的QSurfaceFormat上设置请求的样本数。 在不支持它的系统上，请求可能会被忽略。

多重采样支持需要支持多采样的renderbuffer和帧缓冲区blits。 在OpenGL ES 2.0实现中，这些将不会存在。 这意味着多次采样将不可用。 使用现代OpenGL版本和OpenGL ES 3.0，这通常不是一个问题。

### 1.8 线程 ###

通过暴露窗口小部件的QOpenGLContext，可以在每个线程上创建与之共享的其他上下文，从而支持在工作线程上执行屏幕外渲染，例如生成在paintGL（）中的GUI /主线程中使用的结构（textures）。

直接绘制到GUI /主线程外的QOpenGLWidget的framebuffer可以通过重新执行paintEvent（）来执行任何操作。上下文的线程关系必须通过QObject :: moveToThread（）进行更改。之后，makeCurrent（）和doneCurrent（）在工作线程上可用。稍后将上下文移回GUI /主线程。

与QGLWidget不同，触发仅用于QOpenGLWidget的缓冲区交换是不可能的，因为它没有真正的屏幕上的本机表面。相反，由widget组件管理gui线程上的组合和缓冲区交换。当线程完成更新帧缓冲区时，调用GUI /主线程上的update（）来调度组合。

当GUI /主线程执行合成时，必须特别注意避免使用帧缓冲区。当组合开始和结束时，将发出aboutToCompose（）和frameSwapped（）的信号。它们在GUI /主线程上发出。这意味着通过使用直接连接aboutToCompose（）可以阻止GUI /主线程，直到工作线程完成其渲染。之后，工作线程必须不再进行渲染，直到发送frameSwapped（）信号为止。如果这是不可接受的，工作线程必须实现双缓冲机制。这涉及使用由线程完全控制的替代渲染目标进行绘制，例如。一个额外的帧缓冲区对象，并在适当的时间对QOpenGLWidget的帧缓冲区进行blitting。

### 1.9 上下文共享 ###

当多个QOpenGLWidgets作为子代添加到同一顶级小部件时，它们的上下文将彼此共享。这不适用于属于不同窗口的QOpenGLWidget实例。

这意味着同一窗口中的所有QOpenGLWidget可以访问彼此的共享资源，如纹理(textures)，并且不需要额外的“全局共享”上下文，就像QGLWidget一样。

要设置属于不同窗口的QOpenGLWidget实例之间的共享，请在实例化QApplication之前设置Qt :: AA\_ShareOpenGLContexts应用程序属性。这将触发所有QOpenGLWidget实例之间的共享，无需任何进一步的步骤。

创建额外的QOpenGLContext实例，可以与QOpenGLWidget的上下文共享资源（如纹理textures）。在调用QOpenGLContext :: create（）之前，将从context（）返回的指针传递给QOpenGLContext :: setShareContext（）。所得到的上下文也可以在不同的线程上使用，允许线程生成纹理（textures）和异步纹理（textures）上传。

请注意，当涉及到底层图形驱动程序时，QOpenGLWidget需要符合标准的资源共享实现。例如，一些驱动程序，特别是用于移动和嵌入式硬件的驱动程序，在设置现有上下文与稍后创建的其他内容之间的共享方面存在问题。当尝试在不同线程之间使用共享资源时，其他一些驱动程序可能会出现意外的方式。

### 1.10 资源初始化和清理 ###

当调用initializeGL（）和paintGL（）时，要保证QOpenGLWidget的相关OpenGL上下文是当前的。在调用initializeGL（）之前，不要尝试创建OpenGL资源。例如，在子类的构造函数中完成时，尝试编译着色器，初始化顶点缓冲区对象或上传纹理数据将失败。这些操作必须推迟到initializeGL（）。 Qt的一些OpenGL助手类，如QOpenGLBuffer或QOpenGLVertexArrayObject，具有相似的延迟行为：它们可以在没有上下文的情况下进行实例化，但所有初始化都将推迟到create（）或类似调用。这意味着它们可以用作QOpenGLWidget子类中的普通（非指针）成员变量，但create（）或类似函数只能从initializeGL（）调用。请注意，并不是所有的类都是这样设计的。当有疑问时，将成员变量作为指针，分别在initializeGL（）和析构函数中动态创建和破坏实例。

释放资源也需要上下文为当前。因此，执行这种清理的析构函数预计会调用makeCurrent（），然后继续去破坏任何OpenGL资源或包装器。避免通过deleteLater（）或QObject的父母机制进行延迟删除。当事实真的被破坏时，不能保证正确的上下文是现在的。

参考链接：

[Qt5 QOpenGLWidget类][Qt5 QOpenGLWidget]

[Qt5 QOpenGLWidget]: https://blog.csdn.net/baidu_33850454/article/details/77236754#opengl%E5%87%BD%E6%95%B0%E8%B0%83%E7%94%A8%E5%A4%B4%E6%96%87%E4%BB%B6%E5%92%8Cqopengl%E5%87%BD%E6%95%B0