OpenGL glPixelStore glReadPixels 详解

glPixelStore

像glPixelStoreireiglPixel(GL_PACK_ALIGNMENT, 这种调用通常用于像素传输。(PACK/UNPACK)尤其是导入线路(glTexImage2D)的时候：

C 代码

1. glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, 1);  
2.  
3. GlTexImage222D(,,,, &pixelData);
4.   
5. glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, 4);

显然，这是在改变某一状态量，然后Restore回来。-为什麽是状态？你们知道OpenGL是以状态机吗？-什么状态？事实上，这个名字已经很直白了，glPixelStore这组函数需要改变像素的存储格式。

存储格式的概念。什么格式的本地内存中端像素集合？在GPU传输过程中又是什么格式？格式是否相同？在glTexImage2D这个函数中，有两个关于颜色格式的参数，一个是纹路(GPU端，或server端)，另一个是像素数据(程序内存，即client端)，它们不一定相同，即使相同，也不能代表GPU会像内存一样存储。或者想象一下，从硬盘上的图片提取到内存的像素数据，上传到GPU，变成一条线。这条“线”还会是RGBARGBA原来的序列吗？显然不是。有其纹路ID作为一种纹路，、WRAP模式，插值模式，指定maipmap时，每个Level下都会有一串map，等等。就纹理数据而言，实质纹理是边长应满足2的n次方。（power of two）数据集合，这样首先大小可能不同，另外排列方式也不一定是RGBA的方式。在OpenGL的“解释”中，线条是一个复杂的数据集，可以取样。无论外部世界如何变化，GPU只认识到线条作为自己的“图像数据结构”，这显示了世界纽带“标准化”的伟大之处。

一堆X。不要仔细研究一堆X是什么样子的。嗯，反正想象成一堆软软的东西，或者模糊的东西，里面装满了马赛克，(哔-)。相比之下，内存中的像素数据实在是太规范了！各种图片格式的源文件，什么bmp？、jpg、png甚至dds，但是只要你按照这个格式算法结构提取(类似于[Bmp文件的结构和基本操作] ），总能提取出一列整齐的RGBARGBA(或RGBRGB等)数据，总之很整齐就可以管他了)，这是一个可以在系统中测量的东西。

传输方向的概念。那就是PACK和UNPACK，大家都很熟悉。嗯，装载和卸载都可以，包装和解压也可以，可以随你翻译。结合上述存储格式的概念:

• PACK —— 把像素从一堆X的状态变成一个规则的状态(把一堆土装在花盆里，把散落的货物装在集装箱里，或者把一堆各种文件打包成说唱压缩包等。)；
• UNPACK —— 将像素从规则状态转化为一堆X状态(倒出花盆里的泥，将集装箱里的货物卸载到盐田港，或解压缩袋等)。).

我觉得这两个概念还是很容易混淆的，所以形象化一点总比较好。从本地内存传输到GPU（UNPACK），包括各种glTexImage、glDrawPixel；从GPU到本地内存的传输（PACK），它包含glGetTexImaget、GlReadPixel等。同样因为这个原因，PBO也有PACK和UNPACK的区别。

GL_UNPACK_ALIGNMENT版本。但是需要注意的是，不管是什么样的传输技术，它都是针对当地内存端(client端)上的像素数据。在上面的例子中，它起到了补充GlTexImage2D中相关传输起点-当地像素集合格式的作用。

一般而言，这些本地数据集，只要知道它们的起始位置，大小，(width*height)颜色格式(如GL_RGBA等)、值格式(GL_UNSIGNED_CHAR、GL_FLOAT等)，可以准确地传输。而且这些都需要提供glTexImage2D函数(或者上面提到的其它传送函数)。但是，这里也有一些细节，实际上需要glPixelStore这个函数来设置。

3.1GL_UNPACK_ALIGNMENT /GL_PACK_ALIGNMENT

一般来说，在提取图像时，我们如何知道一行的信息量？这一行的信息量应该是：width * sizeof(Pixel) ，对付最普通的RGBA、每个通道都有一个字节像素结构，width * sizeof(Pixel) = width * 4 * sizeof(byte)，是4的整数倍。但有时，我们的像素数据中一行的信息量不一定是4的整数倍(例如，RGB的图像，总宽度为1500。、每个通道都有一个字节的像素结构，一行的信息量为450个字节)。

另外，和编译器一样，GPU在传输过程中也喜欢4字节对齐，也就是说，喜欢按4字节存储像素数据。所以它更倾向于喜欢每一行的信息量是4的整数倍(按上面说，这正好是比较常见的)。因此，为了提高存储效率，OpenGL默认允许像素数据通过4字节4字节传输到GPU-但问题是，对于行非4字节对齐的像素数据，第一行最后一行存储的4字节将包含第一行的一些数据部分包含第二行的数据。当然，致命的不是这里，而是最后一行:存储很可能会越界。为了避免这种情况，首先，像素数据被硬性延伸到4字节对齐(就像BMP文件的存储方式一样，[Bmp文件的结构和基本操作] ）；第二，选择颜色格式或值格式肯定会导致4字节对齐。（GL或者GL__RGBA，INT、GL_FLOAT等等)；第三，以牺牲一些存储效率为代价，改变OpenGL的字节对齐方式-这就是GlPixelStore与GL_UNPACK_ALIGNMENT /GL_PACK_ALIGNMENT。

C 代码

1. glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, 1);    
2.    
3. GlTexImage222D(,,,, &pixelData);  
4.     
5. glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, 4);

再看一遍这个代码，然后就明白了:让字节对齐从默认的4字节对齐改为1字节对齐(如果选择1，无论照片本身如何，都绝对不会有问题，嗯，以牺牲效率为代价)，UNPACK像素数据，然后将字节对齐设置为默认的4字节对齐。哪种方法更适合，取决于你根据硬件配置的限制和麻烦程度来选择。

3.2 GL_UNPACK_ROW_LENGTH/GL_PACK_ROW_LENGTH 和
GL_UNPACK_SKIP_ROWS / GL_PACK_SKIP_ROWS 、 GL_UNPACK_SKIP_PIXELS/GL_PACK_SKIP_PIXELS

像glTexImage2D这样的函数。glPixelStore在上述参数下的应用将有助于我们更好地实现这一目标：

1.   ///需要在原图中独立提取纹理的区域
2. RECT subRect = {{100, 80}, {500, 400}}; //origin.x, origin.y, size.width, size.height
3.  
4. //假设原图的宽度是BaseWidth， BaseHeight高度
5.  
6. glPixelStorei(GL_UNPACK_ROW_LENGTH,  BaseWidth);    //指定像素数据中原图的宽度
7. glPixelStorei(GL_UNPACK_SKIP_ROWS,      subRect. origin.y.); ///指定纹路起点偏移起点高度值
8. glPixelStorei(GL_UNPACK_SKIP_PIXELS,     subRect. origin.x);  //指定纹路起点偏移起点的宽度值
9.  
10. GlTexImage222D(..., subRect.size.width, ubRect.size.height,.. &pixelData);  使用区域的宽度和高度
11.   
12. glPixelStorei(GL_UNPACK_ROW_LENGTH, 0);  
13. glPixelStorei(GL_UNPACK_SKIP_ROWS, 0);  
14. glPixelStorei(GL_UNPACK_SKIP_PIXELS, 0);

GL_UNPACK_ROW_LENGTH的重要性，因为为了确定区域起点的Offset，需要将标有起点的“游标”从0移动到OffsetToDatatata上的线性数据pixelData =subRect. origin.y * BaseWidth subRect. origin.x的位置。通过GlTexImage2D，可以确定区域纹路生成所需的信息，具有区域纹路起点在原图数据的位置和区域的大小。通过glPixelStore的应用，可以避免新建Buffer和自行处理图像数据的费用和麻烦。

谈到这里，到底为什么要这样做来提取区域纹路呢？尤其是如果原图的其余部分都是程序所需要的，那么是否可以通过纹理坐标直接切割更好？我想到的是一种情况(也可以说，正是因为这种情况，我才注意到glPixelStore的用法)：若该区域纹路需要重复铺装(wrap 选择GL_modeREPEAT)呢？在这个时候，纹理坐标的方法是没有用的，因为REPEAT也是基于纹理坐标(用纹理坐标的小部分取样)。这个时候需要以上的做法。(事实上，3DSMAX等软件线路导入的类似区域线路铺设的功能就可以实现这一点。）

4.glScissor

我认为这个函数也应该非常普遍。裁剪测试啊，当初跟Alpha测试，Depth测试，Stencil测试可以并排哦，现在更是不失时尚啊。因为我很难想象在Shader中可以很容易地实现它的功能：裁剪。当然，这只是一个矩形切割，但对于discard渲染中不需要的像素来说，这是相当简单和直接的。我用的最多的是一些二维图片缩略图栏——有时候我们只需要把这些缩略图的显示控制在一个区域，但是我们必须支持滚动。

C 代码 （OpenGL）

1.         glEnable(GL_SCISSOR_TEST);  
2.         glScissor(GLint(m_rtThumbRegion.x), GLint(m_rtThumbRegion.y), GLint(m_rtThumbRegion.width), GLint(m_rtThumbRegion.height));  
3.   
4.        //...  Render
5.   
6.         glDisable(GL_SCISSOR_TEST);

GL_SCISSOR除了TEST之外，只需指出glScissor需要保留显示区域即可。在这个区域之外，像素仍然会被渲染(它不会节省流水线操作，所以不要指望它增加任何功能来提高效率)。在下图中，其实其他照片会继续在左右两侧渲染(或者说，其实这个缩略图栏横跨整个屏幕)，但它就在fragment上。 在shader之后，它们将被发现不在这个区域，而是被discard掉了。