【QA】Qt中直接渲染和离屏渲染有什么区别

直接渲染

在Qt里，直接在屏幕渲染是较为常见的操作，通常借助QWidget及其子类，通过重写paintEvent方法来达成。下面为你提供几个直接在屏幕渲染的示例。

示例一：绘制简单图形

此示例会在QWidget上绘制一个矩形和一个圆形。

#include <QApplication>
#include <QWidget>
#include <QPainter>class MyWidget : public QWidget {
public:void paintEvent(QPaintEvent *event) override {Q_UNUSED(event);QPainter painter(this);// 绘制矩形painter.setPen(Qt::blue);painter.setBrush(Qt::green);painter.drawRect(50, 50, 100, 100);// 绘制圆形painter.setPen(Qt::red);painter.setBrush(Qt::yellow);painter.drawEllipse(200, 50, 100, 100);}
};int main(int argc, char *argv[]) {QApplication a(argc, argv);MyWidget w;w.show();return a.exec();
}

代码解释

1. 创建自定义QWidget类：MyWidget继承自QWidget，并重写了paintEvent方法。
2. 重写paintEvent方法：在该方法里创建QPainter对象，用于在QWidget上绘制图形。
3. 绘制图形：借助drawRect和drawEllipse方法分别绘制矩形和圆形。

示例二：绘制文本

此示例会在QWidget上绘制一段文本。

#include <QApplication>
#include <QWidget>
#include <QPainter>
#include <QFont>class MyWidget : public QWidget {
public:void paintEvent(QPaintEvent *event) override {Q_UNUSED(event);QPainter painter(this);// 设置字体QFont font("Arial", 24);painter.setFont(font);// 设置文本颜色painter.setPen(Qt::black);// 绘制文本painter.drawText(50, 50, "Hello, Qt!");}
};int main(int argc, char *argv[]) {QApplication a(argc, argv);MyWidget w;w.show();return a.exec();
}

代码解释

1. 设置字体：运用QFont类设置文本的字体和大小。
2. 设置文本颜色：使用setPen方法设置文本的颜色。
3. 绘制文本：通过drawText方法在指定位置绘制文本。

示例三：绘制图片

此示例会在QWidget上绘制一张图片。

#include <QApplication>
#include <QWidget>
#include <QPainter>
#include <QPixmap>class MyWidget : public QWidget {
public:void paintEvent(QPaintEvent *event) override {Q_UNUSED(event);QPainter painter(this);// 加载图片QPixmap pixmap("path_to_your_image.jpg");if (!pixmap.isNull()) {// 绘制图片painter.drawPixmap(50, 50, pixmap);}}
};int main(int argc, char *argv[]) {QApplication a(argc, argv);MyWidget w;w.show();return a.exec();
}

代码解释

1. 加载图片：利用QPixmap类加载指定路径的图片。
2. 绘制图片：若图片加载成功，使用drawPixmap方法在指定位置绘制图片。

这些示例都直接在屏幕上进行渲染，借助重写paintEvent方法，利用QPainter对象绘制不同的图形、文本和图片。

---

示例四：使用QOpenGL渲染

Qt 中的 QOpenGL 相关类是可以进行直接渲染的。下面为你详细介绍相关的原理、示例和解释。

原理

直接渲染指的是将图形数据直接绘制到屏幕上对应的缓冲区。在 Qt 里，QOpenGLWidget 类能实现直接渲染，它是一个专门用于 OpenGL 渲染的窗口部件，继承自 QWidget。当 QOpenGLWidget 接收到绘制事件时，会调用 paintGL 方法，在这个方法中可以使用 OpenGL 函数直接在屏幕上绘制图形。

示例代码

#include <QApplication>
#include <QOpenGLWidget>
#include <QOpenGLFunctions>class OpenGLWidget : public QOpenGLWidget, protected QOpenGLFunctions
{
public:OpenGLWidget(QWidget *parent = nullptr) : QOpenGLWidget(parent) {}protected:// 初始化 OpenGL 上下文void initializeGL() override{initializeOpenGLFunctions();glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);}// 设置视口和投影矩阵void resizeGL(int w, int h) override{glViewport(0, 0, w, h);}// 进行 OpenGL 绘制void paintGL() override{glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);glBegin(GL_TRIANGLES);glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);glVertex2f(-0.5f, -0.5f);glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);glVertex2f(0.5f, -0.5f);glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);glVertex2f(0.0f, 0.5f);glEnd();}
};int main(int argc, char *argv[])
{QApplication a(argc, argv);OpenGLWidget w;w.show();return a.exec();
}

代码解释

1. 类的定义：OpenGLWidget 继承自 QOpenGLWidget 和 QOpenGLFunctions，QOpenGLFunctions 提供了 OpenGL 函数的访问接口。
2. initializeGL 方法：在这个方法中进行 OpenGL 上下文的初始化操作，例如调用 initializeOpenGLFunctions 来初始化 OpenGL 函数，设置清屏颜色。
3. resizeGL 方法：当窗口大小改变时，这个方法会被调用，在其中设置视口的大小。
4. paintGL 方法：这是进行 OpenGL 绘制的核心方法，在这个方法中首先清除颜色缓冲区，然后使用 glBegin 和 glEnd 来定义一个三角形，并设置顶点的颜色和位置。
5. 主函数：创建 QApplication 实例，创建 OpenGLWidget 对象并显示，最后进入应用程序的事件循环。

总结

通过 QOpenGLWidget 及其相关方法，能够在 Qt 中方便地实现 OpenGL 的直接渲染，开发者可以在 paintGL 方法中使用 OpenGL 函数进行各种图形的绘制。

离屏渲染

离屏渲染（Off-screen rendering）是一种图形渲染技术，它指的是在屏幕外的缓冲区中进行渲染操作，而不是直接在屏幕上进行绘制。完成渲染后，再将结果复制到屏幕上显示。下面结合Qt来详细介绍离屏渲染。

离屏渲染的原理

在传统的渲染过程中，图形数据会直接绘制到屏幕缓冲区，然后显示在屏幕上。而离屏渲染则是先将图形数据绘制到一个离屏缓冲区（也称为帧缓冲区对象，Frame Buffer Object，FBO），这个缓冲区并不直接对应屏幕上的显示区域。当离屏缓冲区完成渲染后，再将其中的内容传输到屏幕缓冲区进行显示。

离屏渲染的用途

• 提高性能：在某些复杂的渲染场景中，离屏渲染可以避免频繁的屏幕刷新，减少渲染过程中的闪烁和卡顿现象，提高渲染效率。
• 实现特效：通过离屏渲染可以方便地实现一些特效，如模糊、阴影等，因为可以在离屏缓冲区对图像进行处理后再显示。
• 多步骤渲染：对于需要多个渲染步骤的场景，离屏渲染可以将每个步骤的结果保存下来，便于后续处理和组合。

Qt中的离屏渲染示例

在Qt中，可以使用QImage、QPixmap或QOpenGLFramebufferObject来实现离屏渲染。以下是一个使用QImage进行离屏渲染的示例：

#include <QApplication>
#include <QImage>
#include <QPainter>
#include <QLabel>int main(int argc, char *argv[])
{QApplication a(argc, argv);// 创建一个离屏的QImage对象QImage offscreenImage(200, 200, QImage::Format_RGB32);offscreenImage.fill(Qt::white);// 创建一个QPainter对象，用于在离屏图像上进行绘制QPainter painter(&offscreenImage);// 设置画笔和画刷painter.setPen(Qt::blue);painter.setBrush(Qt::green);// 绘制一个矩形painter.drawRect(50, 50, 100, 100);// 结束绘制painter.end();// 创建一个QLabel对象，用于显示离屏渲染的结果QLabel label;label.setPixmap(QPixmap::fromImage(offscreenImage));label.show();return a.exec();
}

代码解释

1. 创建离屏图像：使用QImage类创建一个200x200像素的离屏图像，并将其填充为白色。
2. 创建QPainter对象：使用QPainter类在离屏图像上进行绘制操作。可以设置画笔和画刷的属性，然后调用drawRect方法绘制一个矩形。
3. 结束绘制：调用painter.end()方法结束绘制操作。
4. 显示结果：将离屏图像转换为QPixmap对象，并设置给QLabel对象进行显示。

使用QOpenGLFramebufferObject进行离屏渲染

对于更复杂的3D渲染场景，可以使用QOpenGLFramebufferObject进行离屏渲染。以下是一个简单的示例：

#include <QApplication>
#include <QOpenGLWidget>
#include <QOpenGLFramebufferObject>
#include <QOpenGLFunctions>
#include <QLabel>class OffscreenRenderer : public QOpenGLWidget, protected QOpenGLFunctions
{
public:OffscreenRenderer(QWidget *parent = nullptr) : QOpenGLWidget(parent) {}protected:void initializeGL() override{initializeOpenGLFunctions();}void paintGL() override{// 创建一个离屏帧缓冲区对象QOpenGLFramebufferObject fbo(200, 200);fbo.bind();// 清除颜色缓冲区glClearColor(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);// 设置视口glViewport(0, 0, 200, 200);// 绘制一个三角形glBegin(GL_TRIANGLES);glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);glVertex2f(-0.5f, -0.5f);glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);glVertex2f(0.5f, -0.5f);glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);glVertex2f(0.0f, 0.5f);glEnd();// 解除绑定fbo.release();// 将离屏渲染的结果保存为QImageQImage image = fbo.toImage();// 创建一个QLabel对象，用于显示离屏渲染的结果QLabel label;label.setPixmap(QPixmap::fromImage(image));label.show();}
};int main(int argc, char *argv[])
{QApplication a(argc, argv);OffscreenRenderer renderer;renderer.show();return a.exec();
}

代码解释

1. 创建离屏帧缓冲区对象：使用QOpenGLFramebufferObject类创建一个200x200像素的离屏帧缓冲区对象，并将其绑定。
2. 进行渲染操作：在离屏帧缓冲区对象上进行OpenGL渲染操作，如清除颜色缓冲区、设置视口、绘制三角形等。
3. 解除绑定：渲染完成后，解除离屏帧缓冲区对象的绑定。
4. 保存结果：将离屏渲染的结果保存为QImage对象，并显示在QLabel上。

通过上述示例可以看到，在Qt中可以方便地使用离屏渲染技术来实现复杂的图形渲染效果。