OpenGL的图像渲染加速方法实验研究
2015-05-30唐宪郡
唐宪郡
摘要：在计算机图像处理中，基于图像渲染速度问题，主要与
CPU、GPU效率有关，可以改进OpenGL渲染流程，根据GPU和CPU实际情况，优化分配绘图、渲染任务，不仅能够优化图像处理速度，还可以实现图像渲染加速。以下本篇针对OpenGL图像渲染加速方法，进行实验研究。
关键词：图像渲染 OpenGL 渲染速度
1 OpenGL简介
OpenGL是一个跨平台的图形库，可在Windows、Unix、Mac等平台上运行。本书主要介绍怎样在Windows平台上建立OpenGL程序，并以Visual C++ 6.0编程环境为例来说明整个编程环境的建立和设置[1]。OpenGL指令模式，也就是在C/S（CIient/Server，客户/服务器）模型之中，通常可以根据用户程序中（客户）发出的命令，将其提交给相应内核程序中的（服务器），内核服务器再对收到的不同指令进行相应的解释，并在进行初步处理之后，将其交给操作系统服务管理，然后再转交给硬件进行计算加速。
2 OpenGL图像渲染流程
对于实际中的OpenGL指令，主要是集封装在库以及共享程序集之中的，可以当应用程序发出的OpenGL命令，以此来调用库处理文件。然后，可以传递服务到内核处理。其工作流程如下图所示：
图1 OpenGL工作流程
应用程序OpenGL内核服务显示器显示卡显卡驱动操作系统服务包含OpenGL指令OpenGL指令集（Windows上以DLL形式存在）OpenGL图像渲染中，具有超强图形绘制的能力，主要包括绘制物体指令、启动光照指令、管理位图指令、图像纹理映射指令、动画指令，还与图像实现交互，发挥实际功能[2]。对于OpenGL渲染中，首先可以将物体转化成可以描述的物体，使其形成具有集合性质的顶点（Vertex），以及形成可以描述图像性质的像素（Pixel），并能够在执行一系列的操作之后，最终把这些数据转化成相应的像素数据。
3 分析研究OpenGL图像渲染加速试验
3.1 试验环境
可以在windows操作系统之下，对OpenGL应用程序指令，主要就是被封装在OpenGL32.dll库以及Glu32.dl动态链接库中。其中，Glut库作为OpenGL图像渲染过程中的实用工具包，是一个可以独立于子窗口的系统工具包，在OpenGL可以发挥隐藏特性，能够以此来隐藏不同窗口系统的API复杂性。实际应用中，Glu只封装基础API窗口，只是用于OpenGL的教学演示。在应用中，可以在文件首部中添加头文件：
# include “ gl ＼ gl.h”
# include “gl ＼ glu.h”
然后，可以打开菜单Project＼Settings选型，随后可以在弹出的对话框中，选择Link 的标签，并在Object＼Library Modules 栏，可以增加OpenGL32.lib 及glu32.lib 两个库文件。
3.2 像素格式设置
对于OpenGL图像渲染过程中，对其进行绘图操作指示， OpenGL可以将数据转化为像素，使其可以写入帧中进行缓存。因此在OpenGL图像渲染中，OpenGL只需要知道像素格式，就可以在初始化OpenGL时，根据PIXELFORMATDESCRIPTOR函数，设置像素的属性格式。
3.3 设置渲染描述表
对于OpenGL渲染加速中，应用描述表来表示输出同Windows设备的联系机制，可以把OpenGL图像渲染信息存入描述表，在Windows系统中，更新OpenGL中一个窗口图形的状态[3]。利用“MFC ClassWizard”，使CMFCOpenGLExplView类响应WM_CREATE、WM_SIZE、WM_ERASEBKGND、WM_DESTROY、WM_LBUTTONDOWN、WM_RBUTTONDOWN、和WM_TIMER這7个消息，得到相应的7个消息响应函数。
3.4 绘制图像
在OnDraw（）函数中调用成员函数RenderScene（）来绘制场景，该函数体其实就是ConsoleExpl工程中display（）的函数体。
void CMFCOpenGLExplView：：OnDraw（CDC* pDC）
{CMFCOpenGLExplDoc* pDoc = GetDocument（）；
ASSERT_VALID（pDoc）；
RenderScene（）；}
void CMFCOpenGLExplView：：RenderScene（）
{gl Clear （ GL_COLOR_ BUFFER_BIT | GL_ DEPTH_BUFFER_BIT ）；
glPushMatrix（）；//保存模型视图矩阵
glRotatef（m_rotAngle， 0.0， 0.0， 1.0）；
glBegin（GL_POLYGON）；
glColor3f（1.0， 0.0，0.0）；
glVertex2f（0.0， -25.0）；
glColor3f（0.0， 1.0， 0.0）；
glVertex2f（25.0， -12.5）；
glColor3f（0.0， 0.0， 1.0）；
glVertex2f（25.0， 12.5）；
glColor3f（1.0， 1.0， 0.0）；
glVertex2f（0， 25.0）；
glColor3f（1.0， 0.0， 1.0）；
glVertex2f（-25.0， 12.5）；
glColor3f（0.0， 1.0， 1.0）；
glVertex2f（-25.0， -12.5）；
glEnd（）；
glPopMatrix（）；//恢复模型视图矩阵
SwapBuffers（wglGetCurrentDC（））；//交换缓冲区}
绘制出结果，并且基于整个处理过程中，都可以确保在计算机的后台模式下完成，并且只需要程序员开发应用程序部分，基本上后续工作则不需要程序员参与，对于硬件的管理工作也可以交由计算机完成，具有实际应用价值。
4 结论
综上所述，实验研究证实，在基于OpenGL图像渲染基础上，应用OpenGL，有效实现图像渲染加速，优化图像渲染流程，值得在实际中应用推广。
参考文献：
[1]乔少杰，王有为.基于OpenGL的快速图像渲染方法[J].计算机应用研究，2008，5（5）：1589-1595.
[2]苏国中.OpenGL模拟摄影测量方法研究[J].中国图像图形学报，2006（04）.
[3]向世明.OpenGL 编程与实例[M].北京：电子工业出版社，1999：22-82.
