实践项目：https://github.com/JackieLong/OpenGL/tree/main/project_framebuffer_test

由以下几个缓冲组成：

颜色缓冲（Color Buffer）
深度缓冲（Depth Buffer）
模板缓冲（Stencil Buffer）
一、创建和使用
```cpp

// * // *第一步：创建，和其他OpenGL对象一样创建 // * GLuint fbo;
glGenFrameBuffers(1, &fbo); // 创建FrameBuffer对象。

glBindFrameBuffer(GL_FRAMEBUFFER, fbo); // 读取帧缓冲操作都将作用在这个fbo上，一般就是用这个。 glBindFrameBuffer(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, fbo); // 写操作（渲染、清除）作用在这个fbo上。 glBindFrameBuffer(GL_READ_FRAMEBUFFER, fbo); // 读操作作用在这个fbo上。

// * // *第二步：创建附件，并绑定到帧缓冲中，下面会讲 // * ……; // 创建附件并绑定到帧缓冲上。

// * // *第三步：检查帧缓冲完整性 // * if( glCheckFramebufferStatus( GL_FRAMEBUFFER ) != GL_FRAMEBUFFER_COMPLETE ) { cout << “ERROR::FRAMEBUFFER:: FRAMEBUFFER is not complete” << endl; }

// * // *第四步：使用 // * else { // do some junk }

// * // *第五步：结尾 // * glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0); // 记得恢复成默认缓冲，这步不是必须，但是你得知道它的意义 // OpenGL只会从默认帧缓冲，读取显示画面。

glDeleteFrameBuffer(1, &fbo); // 如果不再使用了，别忘记删除，和其他openGL对象一样。

// * // * 函数解释 // * GLenum result = glCheckFramebufferStatus(GL_FRAMEBUFFER); // 检查帧缓冲是否完整 // result可能取值如下： // GL_FRAMEBUFFER_COMPLETE: 帧缓冲是完整的，可以正常使用。 // GL_FRAMEBUFFER_UNDEFINED:
// if target is the default framebuffer, but the default framebuffer does not exist. // GL_FRAMEBUFFER_INCOMPLETE_ATTACHMENT: // if any of the framebuffer attachment points are framebuffer incomplete. // GL_FRAMEBUFFER_INCOMPLETE_MISSING_ATTACHMENT: // if the framebuffer does not have at least one image attached to it. // GL_FRAMEBUFFER_INCOMPLETE_DRAW_BUFFER // if the value of GL_FRAMEBUFFER_ATTACHMENT_OBJECT_TYPE is GL_NONE for any color attachment // point( s ) named by GL_DRAW_BUFFERi. // GL_FRAMEBUFFER_INCOMPLETE_READ_BUFFER // if GL_READ_BUFFER is not GL_NONE and the value of GL_FRAMEBUFFER_ATTACHMENT_OBJECT_TYPE is // GL_NONE for the color attachment point named by GL_READ_BUFFER. // GL_FRAMEBUFFER_UNSUPPORTED // if the combination of internal formats of the attached images violates an implementation - // dependent set of restrictions. // GL_FRAMEBUFFER_INCOMPLETE_MULTISAMPLE // if the value of GL_RENDERBUFFER_SAMPLES is not the same for all attached renderbuffers; if // the value of GL_TEXTURE_SAMPLES is the not same for all attached textures; or , if the attached // images are a mix of renderbuffers and textures, the value of GL_RENDERBUFFER_SAMPLES does not match // the value of GL_TEXTURE_SAMPLES. // also if the value of GL_TEXTURE_FIXED_SAMPLE_LOCATIONS is not the same for all attached textures; or , if the attached images are a mix of renderbuffers and textures, the value of GL_TEXTURE_FIXED_SAMPLE_LOCATIONS is not GL_TRUE for all attached textures. // GL_FRAMEBUFFER_INCOMPLETE_LAYER_TARGETS // if any framebuffer attachment is layered, and any populated attachment // is not layered, or if all populated color attachments are not from textures of the same target. // 0 // an error is occurs.

离屏渲染（Off-screen Rendering）：当前帧缓冲不是默认帧缓存，渲染指令会将结果输出到当前帧缓冲中，窗口不会有任何视觉输出。
```cpp
glBindFrameBuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0);    // 激活默认帧缓冲，窗口才会输出渲染结果。

二、附件

在完整性检查执行之前，我们需要给帧缓冲附加一个附件。
附件是一个内存位置，它能够作为帧缓冲的一个缓冲，可以将它想象为一个图像。当创建一个附件的时候我们有两个选项：

纹理类型
渲染缓冲对象（Renderbuffer Object）类型

附件使用过程如下，以纹理类型附件为例：


// ***********************************************
// ***********第一步：创建（纹理类型）附件
// ***********************************************
GLuint texture;
glGenTextures(1, &texture);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);        // 暂时绑定为当前激活纹理
// 创建纹理，不同的附件类型（颜色也叫纹理、深度、模板），设置纹理的格式参数有不同，这里以创建纹理附件为例
// 本质上都是开辟一块内存，只不过内存格式有不同。
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB,        // 和创建纹理一样的参数
             800, 600,                         // 设置为一个指定大小（比如屏幕大小）
             0,                             // 一直为0
             GL_RGB,                         // 和创建纹理一样的参数
             GL_UNSIGNED_BYTE,               // 和创建纹理一样的参数
             NULL);                            // 空纹理，创建纹理，这里是纹理内存数据
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
// ***********************************************
// ***********第二步：绑定
// ***********************************************
// 例子：绑定一个颜色纹理附件
glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_TEXTURE_2D, texture, 0);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);            // 恢复成默认绑定是好习惯。

glFrameBufferTexture2D


void glFramebufferTexture2D(GLenum target, GLenum attachment,GLenum textarget, GLuint texture, GLint level);
// 为target帧缓冲绑定纹理类型附件。
// target:        帧缓冲目标，GL_FRAMEBUFFER、GL_DRAW_FRAMEBUFFER、GL_READ_FRAMEBUFFER
// attachment:     我们想要附加的附件类型。
//                     GL_COLOR_ATTACHMENTi          颜色附件
//                     GL_DEPTH_ATTACHMENT           深度附件
//                     GL_STENCIL_ATTACHMENT         模板附件
//                     GL_DEPTH_STENCIL_ATTACHMENT    深度和模板在一个附件上。
// textarget:     希望附加的纹理类型，GL_TEXTURE_2D
// texture:     纹理id
// level:         多级渐远纹理的级别。我们将它保留为0。

纹理类型附件

颜色附件

不同纹理附件，创建过程基本相似，只不过参数不太一样。


GLuint texture;
glGenTextures(1, &texture);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB,        // 和创建纹理一样的参数
             800, 600,                         // 设置为一个指定大小（比如屏幕大小）
             0, 
             GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE,       // 和创建纹理一样的参数
             NULL);                            // 空纹理，创建纹理，这里是纹理内存数据
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);            // 好习惯
glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0,  GL_TEXTURE_2D,  texture,  0);

深度附件


GLuint texture;
glGenTextures(1, &texture);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 
             GL_DEPTH_COMPONENT,    // format
             800, 600,
             0, 
             GL_DEPTH_COMPONENT,     // interal format
             GL_UNSIGNED_INT,        // 一个深度值大小
             NULL);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);            // 好习惯
glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_ATTACHMENT, GL_TEXTURE_2D, texture, 0);

模板附件


GLuint texture;
glGenTextures(1, &texture);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 
             GL_STENCIL_INDEX,        // format
             800, 600,
             0, 
             GL_STENCIL_INDEX,         // interal format
             GL_UNSIGNED_BYTE,        // 一个模板值大小
             NULL);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);            // 好习惯
glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_STENCIL_ATTACHMENT, GL_TEXTURE_2D, texture, 0);

深度/模板附件

深度值和模板（一般）都保存在一个附件上。


GLuint texture;
glGenTextures(1, &texture);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 
             GL_DEPTH24_STENCIL8,    // format，24bit深度值，8bit模板值
             800, 600,
             0, 
             GL_DEPTH_STENCIL,         // interal format
             GL_UNSIGNED_INT_24_8,    // 
             NULL);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);            // 好习惯
glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_STENCIL_ATTACHMENT, GL_TEXTURE_2D, texture, 0);

渲染缓冲类型附件

RenderBuffer Object，在纹理之后引入。在处理离屏渲染上，渲染缓冲比纹理更高效。
渲染缓冲直接存储所有的渲染数据，不做任何纹理格式的转换，让它变为一个更快的可写储存介质。然而，渲染缓冲对象通常都是只写的，所以你不能读取它们（比如使用纹理访问）。当然你仍然还是能够使用glReadPixels来读取它，这会从当前绑定的帧缓冲，而不是附件本身，中返回特定区域的像素。
因为它的数据已经是原生的格式了，当写入或者复制它的数据到其它缓冲中时是非常快的。所以，交换缓冲这样的操作在使用渲染缓冲对象时会非常快。我们在每个渲染迭代最后使用的glfwSwapBuffers，也可以通过渲染缓冲对象实现。
渲染缓冲对象的创建和使用如下：


// ***********************************************
// ***********第一步：创建
// ***********************************************
GLuint rbo;
glGenRenderbuffers(1, &rbo);
glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, rbo);    // 暂时绑定为当前渲染缓冲对象。
// 创建深度和模板渲染缓冲对象：开辟内存
// 一般情况深度、模板缓冲都无需采样读取，因此非常适合实用渲染类型缓冲。
glRenderbufferStorage(GL_RENDERBUFFER, GL_DEPTH24_STENCIL8, 800, 600);                            // 下面有解释
// ***********************************************
// ***********第二步：绑定
// ***********************************************
// 绑定渲染缓冲对象到帧缓冲，这里是创建了一个深度模板渲染缓冲对象。下面有解释：
glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_STENCIL_ATTACHMENT, GL_RENDERBUFFER, rbo);    
glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, 0);        // 好习惯

glRenderbufferStorage


// 开辟渲染缓冲内存，类比于glTexImage2D
void glRenderbufferStorage(
        GLenum  target,                    // 必须是GL_RENDERBUFFER
         GLenum  internalformat,            // internal format，存储格式
         GLsizei width,                    // 渲染缓冲的像素宽高。
        GLsizei height);

glFrameBufferRenderbuffer


// 绑定渲染缓冲到帧缓冲
void glFramebufferRenderbuffer(    GLenum target, GLenum attachment, GLenum renderbuffertarget, GLuint renderbuffer);
// target: 帧缓冲对象，可能值如下：
//            GL_DRAW_FRAMEBUFFER
//            GL_READ_FRAMEBUFFER
//            GL_FRAMEBUFFER，等同于GL_DRAW_FRAMEBUFFER
// attachment:     我们想要附加的附件类型。
//                     GL_COLOR_ATTACHMENTi          颜色附件
//                     GL_DEPTH_ATTACHMENT           深度附件
//                     GL_STENCIL_ATTACHMENT         模板附件
//                     GL_DEPTH_STENCIL_ATTACHMENT    深度和模板在一个附件上。
// renderbuffertarget:     必须是GL_RENDERBUFFER
// renderbuffer:        渲染缓冲id，由glBindRenderbuffer得到

如何选择附件

如果不需要从缓冲中采样（读取）数据，选择渲染缓冲对象，比如深度值、模板值一般不会去读取。
如果需要从缓冲中采样颜色、深度值等，则选择纹理附件，性能方面它不会产生非常大的影响的。

三、帧缓冲例子


GLuint createFrameBuffer()
{
    // ***************************************************
    // ******* 第一步，创建帧缓冲
    // ***************************************************
    GLuint frameBuffer;
    glGenFramebuffers( 1, &frameBuffer );               // 创建自己的帧缓冲
    glBindFramebuffer( GL_FRAMEBUFFER, frameBuffer );   // 暂时绑定到当前帧缓冲（代替默认帧缓冲），目的是保证后续的附件绑定能生效，在最后别忘记恢复到默认的帧缓冲
    // ***************************************************
    // ******* 第二步，绑定颜色附件，创建为纹理类型，原因是后续我们需要进行采样（读取数据）。
    // ***************************************************
    glGenTextures( 1, &textureColorBuffer );
    glBindTexture( GL_TEXTURE_2D, textureColorBuffer ); // 暂时绑定到当前激活纹理单元，目的是保证后面开辟纹理内存能生效，最后别忘了恢复成默认
    // 开辟纹理内存
    glTexImage2D( GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB,     // 和纹理一样的参数类型
                 ScreenWidth, ScreenHeight,    // 设置为一个指定大小（比如屏幕大小）
                 0,                            // 总是0
                 GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE,     // 和纹理一样的参数类型
                 NULL );                       // 空纹理数据，暂不填充
    // 和普通纹理一样，设置纹理参数
    glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR );
    glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR );
    glBindTexture( GL_TEXTURE_2D, 0 );          // 别忘了恢复成默认的，到这一步，纹理附件已经创建完成
    // 绑定到我们创建的帧缓冲中
    glFramebufferTexture2D( GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_TEXTURE_2D, textureColorBuffer, 0 );
    // ***************************************************
    // ******* 第三步，绑定一个深度和模板附件（深度和模板数据都保存在一块内存中）,使用的渲染缓冲类型，原因是我们只会写入数据，不进行采样读取，使用渲染缓冲，性能会非常好。
    // ***************************************************
    GLuint renderbuffer;
    glGenRenderbuffers( 1, &renderbuffer );
    glBindRenderbuffer( GL_RENDERBUFFER, renderbuffer );    // 暂时绑定，目的保证下面的开辟内存能生效
    glRenderbufferStorage( GL_RENDERBUFFER, GL_DEPTH24_STENCIL8, ScreenWidth, ScreenHeight );
    glBindRenderbuffer( GL_RENDERBUFFER, 0 );               // 恢复成默认绑定
    glFramebufferRenderbuffer( GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_STENCIL_ATTACHMENT, GL_RENDERBUFFER, renderbuffer );   // 绑定渲染缓冲
    // ***************************************************
    // ******* 第四步：检查帧缓冲的完整性，是否所有必需的工作都做完了，绑定附件就是必须的。
    // ***************************************************
    if( glCheckFramebufferStatus( GL_FRAMEBUFFER ) != GL_FRAMEBUFFER_COMPLETE )
    {
        cout << "ERROR::FRAMEBUFFER:: FRAMEBUFFER is not complete" << endl;
    }
    glBindFramebuffer( GL_FRAMEBUFFER, 0 );     // 恢复到默认的帧缓冲，后续有需要，随时绑定使用。
    return frameBuffer;
}

计算机科学

OpenGL_帧缓冲（FrameBuffer）

一、创建和使用