openGL渲染视频（一）

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《windows平台使用openGL显示摄像头数据代码实现》链接：
openGL显示摄像头数据代码实现

前言

OpenGL（Open Graphics Library，开放图形库或者“开放式图）是用于渲染2D、3D图形的跨平台(windows,linux、安卓等)的应用程序编程接口（API）。OpenGL利用了图形加速硬件，所以其对图像的渲染效率很高。

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一、freeGLUT的介绍

GLUT 全名是OpenGL Utility Toolkit，freeglut 开源免费的GLUT 库。主要负责创建图形显示窗口、初始化 OpenGL 上下文等，使用freeglut 才能够在程序中使用OpenGL API来渲染图形到窗口。
freeGLUT的开源代码在：https://github.com/FreeGLUTProject/freeglut

二、freeGLUT 主要编程接口的介绍

1.void glutInit(int *argcp, char **argv);

该函数主要用于初始化GLUT，其两个参数必须来源自main函数的两个参数，即
　　argcp：指向从main（）函数直接传递过来的argc变量。
　　argv：指向从main（）函数直接传递过来argv变量。

2、void glutInitDisplayMode(unsigned int mode);

该函数用于设置GLUT的初始显示模式。显示模式主要有以下：

模式	含义
GLUT_RGB	采用RGB 颜色模式的窗口
GLUT_RGBA	采用RGBA 颜色模式的窗口
GLUT_INDEX	采用颜色索引模式的窗口
GLUT_SINGLE	采用单缓存窗口
GLUT_DOUBLE	采用双缓存窗口
GLUT_ALPHA	窗口的颜色分量包含 alpha 值
GLUT_LUMINANCE	窗口采用亮度颜色模型

此外还有其他模型，详细定义在glut.h。

3、void glutInitWindowPosition(int x, int y);

该函数用于设置显示窗口左上点在显示屏幕上的位置，。参数（x，y）是基于显示屏幕左上角的值，即(x,y)的原点（0，0）是屏幕坐上角。x，y值是像素为单位。

4、void glutInitWindowSize(int width, int height);

该函数是用于设置显示窗口的大小，通常和视频分辨率有关，可以大于或者等于视频分辨率。

5、int glutCreateWindow(const char *title);

该函数用于创建一个显示窗口，窗口的名字为title。返回值为成窗口的标记符。

6、void glutDisplayFunc(void (*func)(void));

该函数用于注册一个用户自定义的渲染函数（用于绘图像的函数）display1；窗口触发了一个事件该函数被调用一次，如当窗口位置发生变化的时候该渲染函数windDisplay将会被调用执行一次。

7、void glutTimerFunc(unsigned int millis, void (*func)(int value), int value);

该函数用于设置定时器，该函数只会触发一次定时器，如过需要重复触发定时器调用函数，需要重复调用该函数。。
　　millis：表示定时器时间，单位是毫秒；
　　func：定时器触发调用的函数，定时时间结束后定时器调用该函数；
　　value：通常是用于区分定时器的。

8、void glutMainLoop(void);

进入GLUT事件处理循环，只有调用了这个函数之后才能将图像绘制到窗口。
注意，该函数之后的语句不会被执行。（glutMainLoop前执行glutSetOption(GLUT_ACTION_ON_WINDOW_CLOSE, GLUT_ACTION_GLUTMAINLOOP_RETURNS);可以规避该问题）

9、void glutSwapBuffers(void);

该函数的功能是交换两个缓冲区指针。
通常，需要glutInitDisplayMode函数中使用GLUT_DOUBLE，当glutInitDisplayMode函数中使用GLUT_SINGLE时候需要使用glFlush()来更新缓冲区数据。GLUT_DOUBLE采用两个缓冲区，当一个缓冲区在显示的时候，另一个缓冲区可以用于接收待显示的图像来存储，既可以提高高渲染的效率，也可以避免单缓冲画面闪烁问题。如下图是双缓存的数据流程。红色线是从双buff中取数据到OpenGL显示窗口，实线是当前从BUFF1中取数据到OpenGL显示窗口，虚线表示下一次从该buff(BUFF 0)中取数据。蓝色线是将输入图像放入到双缓冲的过程，实线是将图像数据放入当前BUFF 0缓冲区，虚线表示下次将输入图像数据放入到BUFF1缓冲区；输入的写入和读取是从BUFF0/1交替执行的，且读取和写入不会同时操作同一个BUFF。

三、opengl 最简单的渲染函数

1、void glRasterPos3f (GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z);

用于设置光栅坐标，也即是窗口坐标中维护的三维位置。glRasterPos3f 用于移动实际渲染的画面在窗口中的位置。如下图原本处于窗口坐下角的图像可以经过glRasterPos3f(-0.5,-0.5,0);移动到屏幕中间。

2、void glPixelZoom (GLfloat xfactor, GLfloat yfactor)

该函数可以用于设置窗口size和图像size的比例。通常窗口大小和图像大小不相等，如窗口大小1280x720，图像大小为640x320，在不配置glPixelZoom 图像画面只会在窗口中占一部分面积。如下图：橙色画面占窗口白色画面的一部分。

通过glPixelZoom ();来条件画面和窗口的大小比例，可以让图像画面和窗口大小一致 ，如下图所示：

参数xfactor：为窗口宽度和图像宽的比值，为float类型，（winSizeW/ImgSizeW）；
参数yfactor：为窗口高度和图像高的比值，为float类型，（winSizeH/ImgSizeH）.

3、 void glDrawPixels (GLsizei width, GLsizei height, GLenum format, GLenum type, const GLvoid *pixels)

该函数用于绘制宽度为width，高为height的矩形图像，该矩形图像的左下坐标为光栅位置，即设置了光栅坐标该矩形图像的位置也会随之变化，这就是为什么glRasterPos3f 函数能够改变图像位置的原因。
　　参数width：图像的实际宽度；
　　参数height：图像的实际高度；
　　参数format：为图像格式，常用的图像格式有：
　　　　GL_BGR，GL_BGRA，GL_LUMINANCE等。
参数type：图像数据类型，即format指定的类中每一个颜色分量像素值的类型，主要有：　
　　GL_UNSIGNED_BYTE：无符号的字节8位类型。
　　GL_BYTE：带符号的字节8位类型。
　　以及其他类型。
参数pixels：为输入图像数据地址，存储图像的有效地址。
　　glDrawPixels(640, 320, GL_BGR, GL_UNSIGNED_BYTE, vbuf);表示渲染的图像宽高为640、320，图像为RGB的数据，RGB每一个分量的数据是8bit。

四、API使用示例

1、窗口渲染函数

void winDisplay(void)
{
	glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
	static int cnt = 0;//调用次数统计，当鼠标点击窗口移动一次当前函数会被调用一次，窗口背景色会发送变化
	                   //(在GLUT_SINGLE模式下，GLUT_DOUBLE下双buf的存在两个buf的颜色可能不同会交替出现闪烁)
	if (cnt < 1)
		glColor4f(1, 0, 0, 1);//红色
	else
		glColor4f(0, 0, 1, 1);//蓝色
	glRectf(-1, -1, 1, 1);
	glFinish();
	cnt++;
	cnt = cnt > 1 ? 0 : cnt;
}

2、图像渲染函数

void imgDisplay(void) {

    /*
     *获取图像数据到vbuf
     */
	glRasterPos3f(-1.0f, -1.0f, 0);//移动图像在窗口中的位置
	//Zoom, Flip
	glPixelZoom((float)screen_w / (float)width, (float)screen_h / height);//设置图像和窗口大小一样
	glDrawPixels(width, height, GL_BGR, GL_UNSIGNED_BYTE, vbuf);//将待显示的图像数据拷贝到显示缓冲区。
	//GLUT_DOUBLE
	glutSwapBuffers();//双缓冲区的buff交换。
}

3、定时器设置函数

//定时器设置函数
void timerFunc(int value) {
	imgDisplay();
	glutTimerFunc(1, timerFunc, 0);
}

4、opengl显示图像主线程

void *opengl_main(void * )
{
	glutInit(argcp, argv);
	glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB);
	glutInitWindowPosition(100, 100);//设置窗口的位置从显示屏幕100x100点的位置开始
	glutInitWindowSize(1280, 720);//设置窗口的分辨率
	glutCreateWindow("rtsp Video Play OpenGL");
	glutDisplayFunc(&winDisplay);//注册自定义的窗口渲染函数
	glutTimerFunc(1, timerFunc, 0);//设置定时器出发函数
	glutMainLoop();

	return NULL;
}