OpenGL 链式滤镜(帧缓冲离屏渲染)

OpenGL 编写特效在部分应用中可通过单个shader实现，即通过修过修改顶点着色器或片元着色器实现。但更多的场景是要求有多个特效组合而成，例如最终效果是图片灰度加上下颠倒，效果不复杂条件下可以通过修改片元着色器实现，当效果复杂特效、组合特效、特效的模块化开发都会通过链式滤镜实现。

一、链式滤镜概念

链式滤镜 通过帧缓冲离屏渲染技术实现特效的组合和叠加。通过多次draw最终实现预期效果。

二、渲染流程中的帧缓冲

OpenGL的工作流程，输入像素数据和顶点数据，两种数据分别操作后，通过光栅化，得到片段，再经过片段处理，最后绘制到帧缓冲区，最终转化为像素数据。OpenGL 管线渲染的最终目的地就是FrameBuffer（帧缓冲）。下面是OpenGL渲染流程图。

三、帧缓冲对象

在OpenGL渲染管线中，几何数据和纹理经过多次转化和多次测试，最后以二维像素的形式显示在屏幕上。OpenGL管线的最终渲染目的地被称作帧缓存（framebuffer）。帧缓冲是一些二维数组和OpenG所使用的存储区的集合：颜色缓存、深度缓存、模板缓存和累计缓存。一般情况下，帧缓存完全由window系统生成和管理，由OpenGL使用。这个默认的帧缓存被称作“window系统生成”（window-system-provided）的帧缓存。OpenGL允许我们定义我们自己的帧缓冲，也就是说我们能够定义我们自己的颜色缓冲，甚至是深度缓冲和模板缓冲。在一个帧缓存对象中有多个颜色关联点、一个深度关联点，和一个模板关联。每个帧缓存中至少有一个颜色关联点，其数目与实体显卡相关。可以通过GL_MAX_COLOR_ATTACHMENTS_EXT来查询颜色关联点的最大数目。
需要注意：FBO中并没有存储图像，只有多个关联点。

四、自定义帧缓冲

1：创建一个帧缓冲.

unsigned int fbo;
glGenFramebuffers(1, &fbo);

2：绑定帧缓冲,帧缓冲会在被绑定时隐士开启
glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, fbo);

3：渲染到纹理

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);

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

五、渲染链条

多个特效组合结构如下,绑定frame buffer 0 作用是再次激活默认帧缓冲，在主窗口中有视觉效果。

1：灰度 fragment shaderGray

precision highp float; uniform sampler2D Texture; 
varying vec2 TextureCoordsVarying; 
const highp vec3 W = vec3(0.2125, 0.7154, 0.0721);
void main (void) { 
 vec4 mask = texture2D(Texture, TextureCoordsVarying); 
 floatluminance = dot(mask.rgb, W); 
 gl_FragColor = vec4(vec3(luminance), 1.0); 
}

1：上下颠倒 fragment shaderReverse

precision highp float;
uniform sampler2D Texture;
varying vec2 TextureCoordsVarying;

void main (void) {
    vec4 color = texture2D(Texture, vec2(TextureCoordsVarying.x, 1.0 - TextureCoordsVarying.y));
    gl_FragColor = color;
}

伪代码如下:

// Step one

unsigned int fbo;
glGenFramebuffers(1, &fbo);
glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, fbo);

unsigned int 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);

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

DrawShaderGray(); //绘制结果在texture

//setp two  
DrawWithGrayInShaderReverse(texture)