OpenGL 帧缓冲区

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帧缓冲区

几乎每个图形程序的重要目标之一都是在屏幕上绘制图形。屏幕是由一个矩形像素数组组成的，每个像素都可以在图像的某一个点上显示一个某种颜色的微小方块。在光栅化阶段（包括纹理和雾）之后，数据就不再是像素，而是片段。每个片段都具有与像素对应的坐标数据以及颜色值和深度值。

如果顺利通过了这些测试和操作，片段值便可以转换为像素。 如果顺利通过了这些测试和操作，片段值便可以转换为像素。为了绘制这些像素，我们需要知道它们的颜色（即存储在颜色缓冲区中的信息）。当每个像素的数据按照统一的方式存储时，存储所有像素的数据按照统一的方式存储时，存储所有像素的存储空间就叫做缓冲区。不同的缓冲区为每个像素存储的数据量可能不同。但是，在一个特定的缓冲区内，每个像素存储的数据是相同的。为每个像素存储了1位信息的缓冲区又称为位平面（bitplane）。

颜色缓冲区

颜色缓冲区，它用于保存屏幕上所显示的颜色信息。假设屏幕的宽度为1280个像素，高度为1024像素，并使用24位的完整颜色。换句话说，这个屏幕可以显示2的24次方中不同的颜色。由于24位相当于3个字节，因此这个颜色缓冲区必须为屏幕上1289*1024个像素的每一个都存储在3个字节的数据。在特定的硬件系统中，物理屏幕所显示的像素可能更多或更少。另外，每个像素可能更多或更少。另外，每个像素的数据量也可能更多或更少。但是，对于一个特定的颜色缓冲区而言，它为屏幕上每个像素所存储的数据量是相同的。

颜色缓冲区只是用了存储像素信息的许多缓冲区之一，还有很多其他缓冲区。例如，深度缓冲区存储了每个像素的深度信息。颜色缓冲区本身也可能包括几个子缓冲区。系统的帧缓冲区是由所有这些缓冲区组成的。除了颜色缓冲区之外，其他缓冲区都无法直接查看，它们用于实现诸如隐藏表面消除，场景抗锯齿、模版测试、绘制平滑的运动图像等功能。

颜色缓冲区通常用于绘图的缓冲区。它们包含了颜色索引或RGB颜色数据，还可能包含alpha数据。支持立体画面的OpenGL实现了提供了左右颜色缓冲区，分别包含了左右立体图像。如果OpenGL实现不支持立体图像，那就值使用了左缓冲区。类似地，双缓冲系统提供了前后缓冲区，而单缓冲系统只提供了前缓冲区。

深度缓冲区

深度缓冲区存储每个像素的深度值。深度通常是根据物体和观察点的距离来测量的，因此具有较大深度的像素有可能会被具有较小深度值的像素覆盖。但是，这只是一种通常的约定，我们完全可以更改深度缓冲区的行为。深度缓冲区有时又称为z缓冲区（x表示屏幕的水平方向，y表示屏幕的垂直方向，z表示从观察点垂直于屏幕的方向）。

模版缓冲区

模版缓冲区的用途之一就是把绘图限制在屏幕中的某个区域，就像使用纸板和喷漆实现精确的绘图一样。例如，例如，如果想绘制一幅在形状怪异的挡风玻璃上出现的图像，可以在模版缓冲区内存储一幅挡风玻璃形状的图像，然后在绘制整个场景。模版缓冲区可以防止哪些透过挡风玻璃无法看到的物体被绘制出来。因此，如果应用程序是一个模拟驾驶的程序，可以只绘制车内的仪表和其他物体1次，当汽车开动时，只有车窗外的场景需要更新。

积累缓冲区

与RGBA模式下的颜色缓冲区一样，积累缓冲区也用于存储RGBA颜色数据（在颜色索引模式下，使用积累缓冲区的结果是未定义的）。积累缓冲区通常用于把一些列的图像合成为一幅图像。通过这种方法，可以对图像进行超量采样，然后对样本求平均值，并且将结果写入到颜色缓冲区中，从而显示场景的抗锯齿处理。不能把数据直接写入到积累缓冲区，积累操作总是以矩形块为单位对数据进行操作，通常是把数据移入或一出颜色缓冲区。

清除缓冲区

在图形程序中，清除屏幕（以及所有缓冲区）是开销最大的操作之一。一个1280*1024的屏幕包含了上百万的像素。对于简单的图形应用程序，清除操作话费的时间可能比接下来进行的绘图操作的时间还要多。如果需要清除的不仅仅是颜色缓冲区，还需要清除深度和模版缓冲区，清除操作所花费的时间可能还要成倍地增加。 为了解决这个问题，有些计算机提供了能够同时清除多个缓冲区的硬件。OpenGL的清除命令能够充分的利用这类硬件的优势。首先，指定需要写入到每个将要清除的缓冲区的值，然后发布一条命令执行清除操作。在这个命令中，需要传递将要清除的缓冲区列表。如果硬件支持同时清除多个缓冲区，这些清除操作就会同时进行。否则，这些缓冲区就会按顺序逐个清除。