Qt渲染漫談(一)


最近在看一些關於游戲引擎的東西,本來是有幾個游戲的小點子,其實實現起來還挺麻煩的,想找個游戲引擎看看能不能碼起來。輾轉之后發現了很多2D引擎,其中國產的要數cocos2dx用的好像是比較廣泛,但是好多人對此褒貶不一。於是下了准備試試到底怎么樣,無奈搞了一早上,也有點小成果,但是想實現起來貌似還得花點功夫,想想還是找其他的算了。正好之前用過Qt,於是重新撿起來。

 

在Qt上想要渲染性能好點,我想還是得用OpenGL這一類東西的,之前一直對OpenGL這類東西不是很清楚,於是研究了不少時間。我想很多人對這個什么顯示服務器,OpenGL等等這些東西也是雲里霧里的,先來聊聊這些東西,豐富一下知識。

1、關於顯示服務器,最近看的最多的就是Ubuntu17.10把默認顯示服務器改成了wayland這個東西。根據我的理解,有了顯示服務器,我們才可以用窗口系統,顯示服務器的客戶端就是窗口系統,顯示服務器為我們的窗口系統提供畫面繪制,輸入事件等功能,至於輸入事件,常見的就是鼠標鍵盤事件了。

2、然后就是OpenGL,OpenGL是一個跨平台的圖形接口,OpenGL是和顯卡有關系的,只有顯卡提供支持,才可以用OpenGL的,當然OpenGL是和顯卡廠商有協商的。有了OpenGL,我們就可以用顯卡來處理關於圖形圖像的東西,然后交給顯示服務器進行顯示。

3、但是這邊有個問題需要注意,就是OpenGL不能直接和顯示服務器進行通信,也就是說我們用OpenGL處理的圖形圖像是不能直接給顯示服務器的,這中間得有一個東西來進行處理,這個中間件根據平台,windows上叫做wgl,linux上叫做glx,macos上是agl。好了,現在我們就可以用窗口來顯示OpenGL處理的圖形了,也就是我們常說的用OpenGL來進行渲染。

4、之后為了將wgl,glx,agl這些東西統一起來,實現平台統一,就誕生了glfw,glu等東西,這些東西封裝了wgl,glx,agl並且結合了各平台的顯示服務器來創建窗口,可以讓我們用一套代碼來實現跨平台使用OpenGL在窗口中進行渲染。

5、然后問題又來了,因為OpenGL在各個操作系統上的接口有的不一致,如果在不同平台上編譯可能不相互兼容,讓人用着不爽。於是又誕生了glew和glad這類東西來實現各個操作系統OpenGL接口的統一,結合上面提到的,就可以實現全面的跨平台了,是不是很爽。

 

現在我們知道了,至少要做到上面的前3點,才可以用GPU加速渲染,我們再來看看這些東西的應用,其實無非就是各種引擎和圖形庫,比如:

1、Cocos2dx直接使用了第4點的glfw,加上OpenGL實現了UI和繪圖等等東西,變成一套游戲引擎。

2、Qt就比較牛了,他自己實現了第4、5兩點,所以實現了跨平台。 但是沒有獨立出來,所以咱們也不能用。

 

但是Qt不都是用OpenGL渲染的,Qt中的顯示分為三類,QWidget,QGraphics,QQuick。

1、QWidget這一類中,基本上控件的實現都是對各個平台上的對應的控件的封裝。QWidget中使用QWindow來創建窗口,而單獨的QWindow內是不能使用系統插件的,只提供窗口,所以理論上QWindow中是可以直接用OpenGL來進行繪圖的。Qt為了以后的發展和2D,3D繪圖性能的提升以應對游戲等開發需求,在Qt5.0以后將QWidget系的東西從gui模塊中單獨抽出來作為widgets模塊,這也在情理之中。

2、Qt為了提升針對大量簡單組件的渲染性能,創造了QGraphics這一類東西,但是他們仍然是屬於widgets模塊的,也不一定是用OpenGL渲染,如果想用OpenGL渲染,是需要在QWidget和OpenGL搭一個橋梁,這就是QGLWidget。

3、QQuick這一類東西是正真使用OpenGL來進行渲染的,而且還提供了多線程渲染支持,Qt為了方便使用,只提供了qml的接口,暴露出的也就QQuickItem這一個用於自定義控件的類。實際中,在類unix的環境下,QQuick中所有控件也是提供C++接口來實現編程的,只是Qt文檔中沒有,也沒有對應的Qt模塊,需要自己包含頭文件。這類頭文件都是Qt私有的,頭文件格式基本都是*_p.h。並且還要鏈接QtQuick相關的QtQuickTemplate2和QtQuickControls2庫。比如下面是在mac下的一段直接用QQuick C++的控件使用。

 1 #include <QGuiApplication>
 2 #include <QQmlApplicationEngine>
 3 
 4 #include <QQuickView>
 5 #include <QQuickItem>
 6 #include <QObject>
 7 
 8 #include "QtQuick/private/qquickimage_p.h"
 9 #include "QtQuick/private/qquickrectangle_p.h"
10 #include "QtQuickTemplates2/private/qquickbutton_p.h"
11 #include "QtQuickTemplates2/private/qquicklabel_p.h"
12 
13 int main(int argc, char *argv[])
14 {
15     QGuiApplication app(argc, argv);
16 
17     QQuickView view;
18     view.resize(600, 800);
19 
20     QQuickItem* parentItem = view.contentItem();
21 
22     QQuickImage* imgItem = new QQuickImage(parentItem);
23     imgItem->setSource(QUrl::fromLocalFile("/Users/Bearyin/Pictures/P30429-143922.jpg"));
24     imgItem->setSize(QSizeF(600, 800));
25 
26 
27     QObject::connect(&view, &QQuickView::widthChanged, [&](int){
28         imgItem->setSize(view.size());
29     });
30 
31     QObject::connect(&view, &QQuickView::heightChanged, [&](int){
32         imgItem->setSize(view.size());
33     });
34 
35 
36     QQuickRectangle* rectItem = new QQuickRectangle;
37     rectItem->setSize(QSizeF(100, 100));
38     rectItem->setColor(QColor(255, 255, 0));
39 
40     QQuickLabel* labelItem = new QQuickLabel;
41     labelItem->setText("Hello World");
42     labelItem->setColor(QColor(255, 0, 0));
43 //    labelItem->setPosition(QPointF(200, 200));
44     labelItem->setSize(QSize(100, 100));
45     labelItem->setBackground(rectItem);
46 
47 
48     QQuickButton* btItem = new QQuickButton(parentItem);
49     btItem->setSize(QSizeF(100, 100));
50     btItem->setPosition(QPointF(0, 0));
51     btItem->setBackground(labelItem);
52     btItem->setText("Hello World");
53 
54 
55     QObject::connect(btItem, &QQuickButton::clicked, [&](){
56         rectItem->setColor(QColor(0, 255, 0));
57     });
58 
59     view.show();
60 
61 
62     return app.exec();
63 }
View Code

這是pro文件:

 1 QT += quick
 2 CONFIG += c++11
 3 
 4 QT_PRIVATE += core-private gui-private qml-private quick-private
 5 
 6 DEFINES += QT_DEPRECATED_WARNINGS
 7 
 8 SOURCES += main.cpp
 9 
10 qnx: target.path = /tmp/$${TARGET}/bin
11 else: unix:!android: target.path = /opt/$${TARGET}/bin
12 !isEmpty(target.path): INSTALLS += target
13 
14 
15 INCLUDEPATH += \
16 /Users/Bearyin/Software/Qt5.9.2/5.9.2/clang_64/lib/QtQuick.framework/Versions/5/Headers/5.9.2/QtQuick \
17 /Users/Bearyin/Software/Qt5.9.2/5.9.2/clang_64/lib/QtQuickTemplates2.framework/Versions/5/Headers/5.9.2/QtQuickTemplates2 \
18 /Users/Bearyin/Software/Qt5.9.2/5.9.2/clang_64/lib/QtQml.framework/Versions/5/Headers/5.9.2 \
19 /Users/Bearyin/Software/Qt5.9.2/5.9.2/clang_64/lib/QtCore.framework/Versions/5/Headers/5.9.2 \
20 /Users/Bearyin/Software/Qt5.9.2/5.9.2/clang_64/lib/QtGui.framework/Versions/5/Headers/5.9.2 \
21 /Users/Bearyin/Software/Qt5.9.2/5.9.2/clang_64/lib/QtQuick.framework/Versions/5/Headers/5.9.2 \
22 /Users/Bearyin/Software/Qt5.9.2/5.9.2/clang_64/lib/QtQuickTemplates2.framework/Versions/5/Headers/5.9.2
23 
24 LIBS += -framework QtQuickTemplates2
View Code

 我這邊的運行結果大概是這樣的,里面圖片等路徑自行修改一下:

  

 

2017年12月20日更

這篇到現在時間很長了,這段時間因為各種原因,很多東西都落下了,最近晚上一直在看源碼,對QtQuick這部分的機制,包括渲染方式等有了一定的了解。之前說把QtQuick剝離出來的,看來也是比較困難的,但是從某種意義上也是可以實現的,就是可能時間比較長罷了。可能這段時間真的有點感覺自己老了點,所以把之前最后一段刪了,還是給自己減輕點壓力吧,估計還可以多活幾年,KeKe~,開玩笑的了。

往后應該時間會比較充裕一點,可以多了解一點它內部的代碼和機制,並分享出來。另外感覺這標題不太好,順便改了。

 


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