OpenGL 离屏渲染

OpenGL 离屏渲染（Off-screen Rendering），短答案：

eglCreatePbufferSurface()
glReadPixels()

TLDR

EGL 1.5 的 2 个扩展

定义了一个独立于具体窗口系统（如：X11, Wayland, Windows）的抽象设备类别 EGLDeviceEXT。大致而言，一个 EGLDeviceEXT object 代表一个 GPU 设备。各个具体的窗口系统（X11, Wayland...）及 EGLDeviceEXT 在 EGL 规范中统称"platform"。指定 platform，调用 eglGetPlatformDisplay() 函数可创建针对此 platform 的 EGLDisplay object，进一步创建 EGLSurface 和 EGLContext object，供 OpenGL 渲染。

基于 EGLDeviceEXT 的应用程序，不依赖于平台的窗口系统 API，例如，不需要在 X11 或 Wayland 图形环境下运行，适合 headless 系统下的图像渲染，且利用了 OpenGL 提供的硬件加速。

下面按先后顺序介绍用到的 API。

首先需检查 EGL 实现是否支持前述扩展。调用 EGL 函数 eglQueryString() 并提供 EGL_NO_DISPLAY 参数可查询 EGL 支持的全部扩展。如下：

C 复制代码

const char *s = eglQueryString(EGL_NO_DISPLAY, EGL_EXTENSIONS);
if (NULL == strstr(s, "EGL_EXT_platform_device") || NULL == strstr(s, "EGL_EXT_device_base"))
{
    printf("EGL extension EXT_platform_device not supported\n");
    exit(-1);
}

要使用 EGL 扩展，程序需包含 <EGL/eglext.h> 头文件，并调用 eglGetProcAddress() 函数获取扩展函数的函数指针/地址。EGL_EXT_device_base 扩展中定义了一个 eglQueryDevicesEXT() 函数是后面需要用到的，必须先获取其函数地址，如下：

C 复制代码

#include <EGL/egl.h>
#include <EGL/eglext.h>

PFNEGLQUERYDEVICESEXTPROC eglQueryDevicesEXT;

...

eglQueryDevicesEXT = (PFNEGLQUERYDEVICESEXTPROC)eglGetProcAddress("eglQueryDevicesEXT");

接下来可调用此函数获取支持的 EGLDeviceEXT object：

C 复制代码

EGLDeviceEXT egl_device;
{
    EGLint num;
    eglQueryDevicesEXT(0, NULL, &num);
        
    if (0 == num)
    {
        ...
    }

    eglQueryDevicesEXT(1, &egl_device, &num);
}

然后通过 EGLDeviceEXT object 创建 EGLDisplay object，并初始化：

C 复制代码

EGLDisplay egl_disp = eglGetPlatformDisplay(EGL_PLATFORM_DEVICE_EXT, egl_device, NULL);
if (EGL_NO_DISPLAY == egl_disp)
{
    ...
}

if (!eglInitialize(egl_disp, NULL, NULL))
{
    ...
}

接下来创建 pbuffer surface。Pbuffer surface 不同于 window surface，用于 off screen 渲染。通常 pbuffer 用作 OpenGL texture object，但也可以直接将其复制到应用程序地址空间，例如，保存为图片文件。创建 pbuffer surface 代码如下：

C 复制代码

#define WINDOW_WIDTH 480
#define WINDOW_HEIGHT 480

...

EGLConfig egl_config;
{

    const EGLint attr_list[] = {
        EGL_RENDERABLE_TYPE, EGL_OPENGL_ES2_BIT, //
        EGL_SURFACE_TYPE, EGL_PBUFFER_BIT,       //
        EGL_COLOR_BUFFER_TYPE, EGL_RGB_BUFFER,   //
        EGL_RED_SIZE, 5,                         //
        EGL_GREEN_SIZE, 6,                       //
        EGL_BLUE_SIZE, 5,                        //
        EGL_DEPTH_SIZE, 8,                       //
        EGL_NONE,                                //
    };

    EGLint num;
    if (!eglChooseConfig(egl_disp, attr_list, &egl_config, 1, &num) || 1 != num)
    {
        ...
    }
}

EGLSurface egl_surf;
{
    EGLint attr_list[] = {
        EGL_WIDTH, WINDOW_WIDTH,   //
        EGL_HEIGHT, WINDOW_HEIGHT, //
        EGL_NONE,                  //
    };
    egl_surf = eglCreatePbufferSurface(egl_disp, egl_config, attr_list);
    if (EGL_NO_SURFACE == egl_surf)
    {
        ...
    }
}

特别留意上面代码第 10, 11 行。

最后，创建 EGLContext object，并将其设为当前：

C 复制代码

EGLContext egl_context;
{
    EGLint attr_list[] = {
        EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 2, //
        EGL_NONE,                      //
    };
    egl_context = eglCreateContext(egl_disp, egl_config, EGL_NO_CONTEXT, attr_list);
    if (EGL_NO_CONTEXT == egl_context)
    {
        ...
    }
}

eglMakeCurrent(egl_disp, egl_surf, egl_surf, egl_context);

至此，EGL 初始化完毕，可以进行 OpenGL 渲染，并调用 OpenGL glReadPixels() 函数从 pbuffer 中将图像/像素数据复制到 CPU 地址空间：

C 复制代码

GLubyte buf[3 * WINDOW_WIDTH * WINDOW_HEIGHT];
glReadPixels(0, 0, WINDOW_WIDTH, WINDOW_HEIGHT, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, buf);

完整的示例程序代码在 gitlab.com/sihokk/lear...