GPUImage源码解读之GPUImageFramebuffer
简介
OpenGL ES的FrameBuffer是渲染发生的地方,普通的2D图形的渲染默认发生在屏幕上;而三维的图形渲染则除了包括像素点的颜色,还有Depth Buffer,Stencil Buffer等其他空间。因此,FrameBuffer就是一个这些Buffer的一个集合。
默认情况下,FrameBuffer存在于现存中,但是当需要进行多次渲染或者离屏渲染的时候,可以通过创建一个离屏的FrameBuffer进行渲染。当需要渲染3D效果时,除了创建frameBuffer以外,还需要创建相应的Render Buffer, Depth Buffer, Stencil Buffer,并且将它们attach到frameBuffer上;而当只需要渲染2D图形时,可以直接生成一个Texture,并且将FrameBuffer渲染的结果放入Texture中。
生成一个FrameBuffer的代码:
glGenFramebuffers(1, &framebuffer);
glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, framebuffer);
由于存在离屏渲染的情况,实际渲染开始之前,需要先激活目标FrameBuffer,而在渲染完成之后,需要将FrameBuffer绑定为0,回到默认的FrameBuffer,才能够显示在屏幕上:
glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, framebuffer);
//Rendering Code
glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0);
如果要渲染一个2D图像到一个Texture上,则还需要先生成一个Texture,并且将Texture绑定到FrameBuffer上。当使用FrameBuffer进行流的传递的时候,则可以使用这个Texture:
glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
glGenTextures(1, &_texture);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, _texture);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
// This is necessary for non-power-of-two textures
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, _texture);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, (int)_size.width, (int)_size.height, 0,GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, 0);
glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_TEXTURE_2D, _texture, 0);
GPUImageFrameBuffer
GPUImageFrameBuffer不只是简单的对OpenGL ES的FrameBuffer的对象化封装,而是一个对渲染对象的对象化封装。它生成的可以是一个带有Texture作为Attachment的FrameBuffer,也可以仅仅生成一个Texture作为渲染对象。它的主要功能有:
- 生成渲染对象,FrameBuffer或者Texture,带的参数包括size和texture option,这两个参数主要是用于FrameBuffer的重用,GPUImageFramebufferCache中会介绍到:
- (id)initWithSize:(CGSize)framebufferSize;
- (id)initWithSize:(CGSize)framebufferSize textureOptions:(GPUTextureOptions)fboTextureOptions onlyTexture:(BOOL)onlyGenerateTexture;
- (id)initWithSize:(CGSize)framebufferSize overriddenTexture:(GLuint)inputTexture;
- FrameBuffer的管理,在渲染的时候激活frameBuffer:
- (void)activateFramebuffer;
- FrameBuffer的引用计数。同样用于FrameBuffer的重用,GPUImageFramebufferCache会详细介绍:
- (void)lock;
- (void)unlock;
- (void)clearAllLocks;
- (void)disableReferenceCounting;
- (void)enableReferenceCounting;
- 从FrameBuffer中生成图片或者源数据:
- (CGImageRef)newCGImageFromFramebufferContents;
- (GLubyte *)byteBuffer;
GPUImageFrameBuffer的引用计数
由于GPUImageFrameBuffer需要重用,因此,当FrameBuffer的引用为0的时候,这个FrameBuffer就会被放到Cache中,来给其他的需要的地方进行使用。因此作者给GPUImageFrameBuffer引入了引用计数的概念。
引用计数的概念其实和OC自带的MRC有点类似,每当一个地方需要使用这个FrameBuffer的时候,手动调用lock方法,使引用计数+1;当渲染完毕或者这个FrameBuffer使用完毕的时候,手动调用unlock方法,使引用计数-1;当引用计数为0的时候,FrameBuffer会被归还到Cache中。
调用增加FrameBuffer引用计数方法的地方:
- 每次从Cache中获取到一个FrameBuffer的时候,都会调用一次lock方法,因为既然获取了FrameBuffer就是需要使用它进行渲染的时候,因此这个是最合适的调用时机;
- 将一个FrameBuffer作为Output传给下一个Input的时候,会调用setInputFrameBuffer:atIndex:方法。因为这个FrameBuffer会被传递给下一个input进行使用,因此我们需要手动的将这个FrameBuffer的引用计数+1;
- 如果需要将一个Filter的输出进行截图的话(usingNextFrameForImageCapture == YES),也需要手动调用lock方法。因为默认情况下,当下一个input渲染完成之后,就会释放这个FrameBuffer。如果你需要对当前的Filter的输出进行截图的话,则需要保留住这个FrameBuffer。
调用减少FrameBuffer引用计数方法的地方:
- 在renderToTextureWithVertices:textureCoordinates:渲染完成之后,需要将从上一个Output中传过来的所有InputFrameBuffer都unlock掉;
- 在informTargetsAboutNewFrameAtTime:通知下一个input之后,需要将当前的这个Output中的outputFrameBuffer给unlock掉;
不需要引用计数的情况:
在有些地方我们是不需要使用引用计数的,比如GPUImagePicture。因为生成了Picture之后,它只会有一个outputFrameBuffer。而且这个frameBuffer只有在GPUImagePicture初始化的时候生成。因此这个FrameBuffer不能被释放,否则以后它的target就不能使用了。因此GPUImagePicture初始化的时候调用了disableReferenceCounting方法。只有当这个GPUImagePicture在dealloc的时候才能被释放。
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