技术标签: Qml Qt OpenGL OpenGL ES Qt 开发之旅 现代 OpenGL 开发之旅
首先,想要说明的是,本系列学习教程是根据我自己学习的经历而写,并非完全科普性的,零基础的教程,而且其水平也很受我本身的水平影响,so 如果有不足之处,还请多多指教~~
其次,本系列使用 Qt / Quick 来编写所有的 opengl 程序,所以和原生的 opengl 有一些区别,当然也不要担心,我会另开一个使用 glfw 的教程来完成同样的 opengl 程序。
在Qt中使用OpenGL,我所知的有三种方法:
1. 继承 QOpenGLWidget(老版本 Qt 为 QGLWidget),然后重新实现:
+void initializeGL() 此函数在第一次调用 paintGL() 或 resizeGL() 之前调用一次,主要用于初始化opengl环境,以及设置任何需要的 OpenGL 资源和状态。
+viod resizeGL(int w, int h) 当该部件大小发生改变时调用此函数,主要用于重新设置纵横比(用于投影矩阵)。
+void paintGL() 重新绘制该部件时调用此函数,主要用于实际的绘制。
2. 继承 QOpenGLWindow,同 QOpenGLWidget,差别是继承自 QWindow,并且提供比widget 更好的性能。
3. 本系列所使用的方法,继承 QQuickItem,并 connect 必要的信号,这种方法好处是可以很轻松的和其他的 Qml 组件搭配使用,接下来我将详细讲解其步骤。
首先,我们需要一个继承 QQuickItem 的类,我将它命名为 OpenGLItem:
#ifndef OPENGLWINDOW_H
#define OPENGLWINDOW_H
#include "render.h"
#include <QTime>
#include <QQuickItem>
#include <QBasicTimer>
class MyRender : public Render
{
public:
MyRender() { }
~MyRender() { }
void render()
{
glClearColor(0.2, 0.3, 0.3, 1.0);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
}
};
class OpenGLItem : public QQuickItem
{
Q_OBJECT
public:
OpenGLItem();
~OpenGLItem();
public slots:
void sync();
void cleanup();
protected:
void timerEvent(QTimerEvent *event);
private:
QBasicTimer m_timer;
Render *m_render;
};
#endif // OPENGLWINDOW_H
先看 OpenGLItem,MyRender 待会再进行讲解,关键的两个槽函数 :void sync(), void cleanup() 实现如下:
void OpenGLItem::sync()
{
if (!m_render)
{
m_render = new MyRender();
m_render->initializeGL(); //可以放在Render的构造函数中
m_render->resizeGL(window()->width(), window()->height());
connect(window(), &QQuickWindow::beforeRendering, this, [this]()
{
//window()->resetOpenGLState();
m_render->render();
}, Qt::DirectConnection);
connect(window(), &QQuickWindow::afterRendering, this, [this]()
{
//渲染后调用,计算fps
}, Qt::DirectConnection);
connect(window(), &QQuickWindow::widthChanged, this, [this]()
{
m_render->resizeGL(window()->width(), window()->height());
});
connect(window(), &QQuickWindow::heightChanged, this, [this]()
{
m_render->resizeGL(window()->width(), window()->height());
});
}
}
void OpenGLItem::cleanup()
{
if (m_render)
{
delete m_render;
m_render = nullptr;
}
}
可以看到,sync() 函数主要是进行一些初始化工作,并连接相应的信号,其中beforeRendering() 是在真正渲染之前发出的,要理解 Qt Quick 整个渲染过程,我先上一张图片:
所以我们要把渲染工作放到 beforeRendering() 和 afterRender() 之间,我这里直接在 beforeRendering() 发出之后立即开始绘制:m_render->render(),这里有一个地方必须要注意,那就是要确保 connect 的连接类型为:Qt::DirectConnection。
而 afterRender() 应该是计算fps(帧率)的地方,这里不会用到,当窗口大小发生改变时,就必须重置 opengl 的视口,计算纵横比等等,这些应该在 Render::resizeGL(int w, int h) 中进行,所以这里只需要连接信号并调用:m_render->resizeGL()。
cleanup() 做一些清理工作,这里仅仅是释放并置空 m_render。
那么,sync() 和 cleanup() 在何时调用呢?来看 OpenGLItem 的构造函数:
OpenGLItem::OpenGLItem()
: m_render(0)
{
m_timer.start(12, this);
connect(this, &QQuickItem::windowChanged, this, [this](QQuickWindow *window)
{
if (window)
{
connect(window, &QQuickWindow::beforeSynchronizing, this, &OpenGLItem::sync,
Qt::DirectConnection);
connect(window, &QQuickWindow::sceneGraphInvalidated, this, &OpenGLItem::cleanup,
Qt::DirectConnection);
window->setClearBeforeRendering(false);
}
else return;
});
}
我们看到,在 beforeSynchronizing() 信号发出时调用sync(),此信号在场景图与QML状态同步之前发出,可以理解为:绘制准备的信号,所以sync()也确实是做绘制准备的工作,而sceneGraphInvalidated()是连接到cleanup()的,这个信号意味着所使用的图形呈现上下文已经失效,所有与该上下文相关的用户资源都应该被释放,并且,两个connect的类型还是:Qt::DirectConnection。
还有一点要注意的就是最后一行:window->setClearBeforeRendering(false); setClearBeforeRendering() 设置 QML 场景图形渲染是否在开始渲染之前清除颜色缓冲区,禁用它可以保证呈现我们自己的 OpenGL 内容。
这些工作是在 QQuickItem 发出 windowChanged() 信号后进行的,windowChanged() 在 Item 的窗口发生改变时发出。
还有一个 timerEvent(),它提醒窗口进行重绘,间隔为12毫秒:
void OpenGLItem::timerEvent(QTimerEvent *event)
{
Q_UNUSED(event);
window()->update();
}
接下来是 Render 类,写的很简单,但是已经可以看出 OpenGL 的绘制步骤了:
#ifndef RENDER_H
#define RENDER_H
#include <QOpenGLFunctions>
class Render : protected QOpenGLFunctions
{
public:
Render() { }
virtual ~Render() { }
public:
virtual void initializeGL();
virtual void initializeShader();
virtual void resizeGL(int w, int h);
virtual void render(); //与paintGL相似,但我更喜欢叫render
};
#endif // RENDER_H
#include "render.h"
void Render::initializeGL()
{
initializeOpenGLFunctions();
initializeShader();
}
void Render::initializeShader()
{
}
void Render::resizeGL(int w, int h)
{
glViewport(0, 0, w, h);
}
void Render::render()
{
}
关于这些函数的命名我还是按照 QOpenGLWidget 里面的来的,当然大致的工作也可以从函数名可以看出,不过这一篇只讲怎么在 Qt Quick 中使用 opengl,所以这些函数都只做了最基本的工作。
然后自己的 render 类只需要继承Render,重写这几个虚函数就行了,就像我上面的MyRender。
最后还是老样子,注册到 qml 中就可以愉快的使用了:
#include "openglItem.h"
#include <QGuiApplication>
#include <QQmlApplicationEngine>
int main(int argc, char *argv[])
{
QCoreApplication::setAttribute(Qt::AA_EnableHighDpiScaling);
QGuiApplication app(argc, argv);
#ifdef Q_OS_ANDROID
app.setAttribute(Qt::AA_UseOpenGLES);
#else
app.setAttribute(Qt::AA_UseDesktopOpenGL);
#endif
qmlRegisterType<OpenGLItem>("an.OpenGLItem", 1, 0, "OpenGLItem");
QQmlApplicationEngine engine;
engine.load(QUrl(QStringLiteral("qrc:/main.qml")));
if (engine.rootObjects().isEmpty())
return -1;
return app.exec();
}
main.qml:
import QtQuick 2.9
import QtQuick.Window 2.2
import an.OpenGLItem 1.0
Window
{
visible: true
width: Qt.platform.os == "android" ? Screen.desktopAvailableWidth : 640
height: Qt.platform.os == "android" ? Screen.desktopAvailableHeight : 480
title: qsTr("MPS Opengl Qt/Quick 教程(0)!")
OpenGLItem
{
id: openGLItem
visible: true
anchors.fill: parent
}
}
最后来看一下效果图(只是一个灰绿色的空窗口而已):
啊终于讲完了这最开始的一篇,主要还是窗口相关的东西,接下来将会把注意力转移到render中,毕竟那才是真正的核心,但就像我开头所说,很多基础的东西都不会仔细讲,但我一般会给出在哪可以学习这些东西。
整个系列教程的源码在我的Github上可以找到,地址是:https://github.com/mengps/OpenGL-Totural-Qt-Quick,会不定时进行更新~~
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