在Qt3D中对QGLView(不是QGLWidget)进行覆盖和后期渲染效果

Question

我目前正在使用Qt3D模块在C++/Qt5中编写游戏.

我可以在QGLView上渲染场景(QGLSceneNodes),但现在我不得不用一些GUI元素重复绘制场景.我还没有决定是否使用QML或C++来定义界面的外观,所以我愿意接受两者的解决方案.(注意,QML模块称为QtQuick3D,C++模块称为Qt3D,它们都是Qt5的一部分.)

我非常喜欢基于QML的解决方案.

我该如何做一些过度涂色？

必须具备以下条件:

• 在给定的屏幕坐标处绘制2D项目(图像),当然还支持alpha通道.
• 使用系统字体绘制文本,可能首先在图像上绘制并在Qt3D OpenGL上下文中将其用作纹理.
• 对屏幕坐标中的鼠标输入作出反应(与3D场景对象拾取相反).

我认为这只是使用另一个QGLSceneNode用于2D GUI部分.但是我认为定位和定向一些场景节点以便在渲染期间(使用顶点着色器)重新定位和重新定位没有意义,引入数值误差并且看起来效率低下.

是否正确使用另一个"GUI"顶点着色器？

(如何)我可以一起制作后期渲染效果和重复绘画？

如果我可以执行以下后期渲染效果,那将是非常好的:

• 读取先前渲染的场景,应用一些2D图像效果(我可以设想将它们实现为片段着色器,并使用此效果着色器在最终屏幕上渲染先前渲染的缓冲区).这使我能够使GUI的某些部分看起来像具有模糊效果的玻璃.
• 一些更高级的效果可以使场景看起来更逼真:深度和运动模糊,依赖于热量的空气闪烁,发光效果.它们都可以使用片段着色器(不应该是问题的一部分)和渲染时间内的附加缓冲区来描述.它们应该放在主屏幕渲染过程和GUI重绘之间,这就是我将它包含在这个问题中的原因.

当我使用特殊的着色器程序实现重绘时,我发现了一个问题:我无法访问GUI后面的像素来应用高斯模糊等效果,使GUI看起来像玻璃.我必须将场景渲染到另一个缓冲区而不是QGLView.这是我的主要问题......

Answer 1

我在通过 qglwidget 制作 opengl 游戏时也遇到过类似的问题，我想出的解决方案是使用正交投影来渲染临时构建的控件。在主绘制函数的末尾，我调用一个单独的函数来设置视图，然后绘制 2d 位。至于鼠标事件，我捕获发送到主小部件的事件，然后结合使用命中测试、递归坐标偏移和允许嵌套控件的伪回调。在我的实现中，我一次将命令转发到顶层控件（主要是滚动框），但如果需要动态添加控件，则可以轻松添加链接列表结构。我目前仅使用四边形将部件渲染为彩色面板，但添加纹理甚至使它们成为响应动态光照的 3D 组件应该很简单。代码很多，所以我将把相关的部分分成几部分：

void GLWidget::paintGL() {
  if (isPaused) return;
  glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

  glPushMatrix();

  glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, FV0001);

  gluLookAt(...);

  // Typical 3d stuff

  glCallList(Body::glGrid);

  glPopMatrix();

//non3d bits
  drawOverlay(); //  <---call the 2d rendering

  fpsCount++;
}

以下是为 2d 渲染设置模型视图/投影矩阵的代码：

void GLWidget::drawOverlay() {
  glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

  glPushMatrix();   //reset
  glLoadIdentity(); //modelview

  glMatrixMode(GL_PROJECTION);//set ortho camera
  glPushMatrix();
  glLoadIdentity();
  gluOrtho2D(0,width()-2*padX,height()-2*padY,0); // <--critical; padx/y is just the letterboxing I use
  glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

  glDisable(GL_DEPTH_TEST);  //  <-- necessary if you want to draw things in the order you call them
  glDisable( GL_LIGHTING );  //  <-- lighting can cause weird artifacts

  drawHUD();  //<-- Actually does the drawing

  glEnable( GL_LIGHTING );
  glEnable(GL_DEPTH_TEST);

  glMatrixMode(GL_PROJECTION); glPopMatrix();
  glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glPopMatrix();
}

这是处理 HUD 内容的主要绘图函数；大多数绘图功能类似于大“背景面板”块。您基本上推送模型视图矩阵，像在 3d 中一样使用平移/旋转/缩放，绘制控件，然后弹出矩阵：

void GLWidget::drawHUD() {
  float gridcol[] = { 0.5, 0.1, 0.5, 0.9 };
  float gridcolB[] = { 0.3, 0.0, 0.3, 0.9 };

//string caption
  QString tmpStr = QString::number(FPS);
  drawText(tmpStr.toAscii(),120+padX,20+padY);

//Markers
  tGroup* tmpGroup = curGroup->firstChild;

  while (tmpGroup != 0) {
    drawMarker(tmpGroup->scrXYZ);
    tmpGroup = tmpGroup->nextItem;
  }

//Background panel
  glEnable(GL_BLEND);
  glTranslatef(0,height()*0.8,0);
  glBegin(GL_QUADS);
    glColor4fv(gridcol);
    glVertex2f(0.0f, 0.0);
    glVertex2f(width(), 0);
    glColor4fv(gridcolB);
    glVertex2f(width(), height()*0.2);
    glVertex2f(0.0f, height()*0.2);
  glEnd();
  glDisable(GL_BLEND);

  glLoadIdentity(); //nec b/c of translate ^^
  glTranslatef(-padX,-padY,0);

//Controls
  cargoBox->Draw();
  sideBox->Draw();
  econBox->Draw();
}

现在谈谈控件本身。我的所有控件（如按钮、滑块、标签等）都继承自具有空虚拟函数的公共基类，这些函数允许它们以类型无关的方式相互交互。基础有高度、坐标等典型的东西，以及一些处理回调和文本渲染的指针。还包括通用的 hittest(x,y) 函数，用于判断是否已被单击。如果您想要椭圆控制，您可以将其设为虚拟。这是基类、命中测试和一个简单按钮的代码：

class glBase {
public:
  glBase(float tx, float ty, float tw, float th);

  virtual void Draw() {return;}

  virtual glBase* mouseDown(float xIn, float yIn) {return this;}
  virtual void mouseUp(float xIn, float yIn) {return;}
  virtual void mouseMove(float xIn, float yIn) {return;}

  virtual void childCallBack(float vIn, void* caller) {return;}

  bool HitTest(float xIn, float yIn);

  float xOff, yOff;
  float width, height;

  glBase* parent;

  static GLWidget* renderer;
protected:
  glBase* callFwd;
};


bool glBase::HitTest(float xIn, float yIn) { //input should be relative to parents space
  xIn -= xOff; yIn -= yOff;
  if (yIn >= 0 && xIn >= 0) {
    if (xIn <= width && yIn <= height) return true;
  }
  return false;
}

class glButton : public glBase {
public:
  glButton(float tx, float ty, float tw, float th, char rChar);

  void Draw();

  glBase* mouseDown(float xIn, float yIn);
  void mouseUp(float xIn, float yIn); 
private:
  bool isPressed;
  char renderChar;
};

glButton::glButton(float tx, float ty, float tw, float th, char rChar) :
glBase(tx, ty, tw, th), isPressed(false), renderChar(rChar) {}

void glButton::Draw() {
  float gridcolA[] = { 0.5, 0.6, 0.5, 1.0 };//up
  float gridcolB[] = { 0.2, 0.3, 0.2, 1.0 };
  float gridcolC[] = { 1.0, 0.2, 0.1, 1.0 };//dn
  float gridcolD[] = { 1.0, 0.5, 0.3, 1.0 };
  float* upState;
  float* upStateB;

  if (isPressed) {
    upState = gridcolC;
    upStateB = gridcolD;
  } else {
    upState = gridcolA;
    upStateB = gridcolB;
  }

  glPushMatrix();
  glTranslatef(xOff,yOff,0);

  glBegin(GL_QUADS);
    glColor4fv(upState);
    glVertex2f(0, 0);
    glVertex2f(width, 0);
    glColor4fv(upStateB);
    glVertex2f(width, height);
    glVertex2f(0, height);
  glEnd();

  if (renderChar != 0) //center
    renderer->drawChar(renderChar, (width - 12)/2, (height - 16)/2);

  glPopMatrix();
}

glBase* glButton::mouseDown(float xIn, float yIn) {
  isPressed = true;
  return this;
}

void glButton::mouseUp(float xIn, float yIn) {
  isPressed = false;
  if (parent != 0) {
    if (HitTest(xIn, yIn)) parent->childCallBack(0, this);
  }
}

由于像滑块这样的复合控件有多个按钮，而滚动框有磁贴和滑块，因此对于绘图/鼠标事件来说，所有这些都需要递归。每个控件还有一个通用回调函数，用于传递一个值及其自己的地址；这允许父级测试每个子级以查看谁在呼叫，并做出适当的响应（例如向上/向下按钮）。请注意，子控件是通过 c/dtors 中的 new/delete 添加的。此外，子控件的draw()函数在父控件自己的draw()调用期间被调用，这使得所有内容都是独立的。以下是中级滑动条的相关代码，其中包含 3 个子按钮：

glBase* glSlider::mouseDown(float xIn, float yIn) {
  xIn -= xOff; yIn -= yOff;//move from parent to local coords
  if (slider->HitTest(xIn,yIn-width)) { //clicked slider
    yIn -= width; //localize to field area
    callFwd = slider->mouseDown(xIn, yIn);
    dragMode = true;
    dragY = yIn - slider->yOff;
  } else if (upButton->HitTest(xIn,yIn)) {
    callFwd = upButton->mouseDown(xIn, yIn);
  } else if (downButton->HitTest(xIn,yIn)) {
    callFwd = downButton->mouseDown(xIn, yIn);
  } else {
    //clicked in field, but not on slider
  }

  return this;
}//TO BE CHECKED (esp slider hit)

void glSlider::mouseUp(float xIn, float yIn) {
  xIn -= xOff; yIn -= yOff;
  if (callFwd != 0) {
    callFwd->mouseUp(xIn, yIn); //ok to not translate b/c slider doesn't callback
    callFwd = 0;
    dragMode = false;
  } else {
    //clicked in field, not any of the 3 buttons
  }
}

void glSlider::childCallBack(float vIn, void* caller) { //can use value blending for smooth
  float tDelta = (maxVal - minVal)/(10);

  if (caller == upButton) {//only gets callbacks from ud buttons
    setVal(Value - tDelta);
  } else {
    setVal(Value + tDelta);
  }
}

现在我们已经有了可以渲染到 opengl 上下文中的自包含控件，所需要的只是来自顶级控件的接口，例如来自 glWidget 的鼠标事件。

void GLWidget::mousePressEvent(QMouseEvent* event) {
  if (cargoBox->HitTest(event->x()-padX, event->y()-padY)) { //if clicked first scrollbox
    callFwd = cargoBox->mouseDown(event->x()-padX, event->y()-padY); //forward the click, noting which last got
    return;
  } else if (sideBox->HitTest(event->x()-padX, event->y()-padY)) {
    callFwd = sideBox->mouseDown(event->x()-padX, event->y()-padY);
    return;
  } else if (econBox->HitTest(event->x()-padX, event->y()-padY)) {
    callFwd = econBox->mouseDown(event->x()-padX, event->y()-padY);
    return;
  }

  lastPos = event->pos(); //for dragging
}

void GLWidget::mouseReleaseEvent(QMouseEvent *event) {
  if (callFwd != 0) { //Did user mousedown on something?
    callFwd->mouseUp(event->x()-padX, event->y()-padY); 
    callFwd = 0; //^^^ Allows you to drag off a button before releasing w/o triggering its callback
    return;
  } else { //local
    tBase* tmpPick = pickObject(event->x(), event->y());
    //normal clicking, game stuff...
  }
}

总的来说，这个系统有点老套，我没有添加一些功能，如键盘响应或调整大小，但这些应该很容易添加，可能需要回调中的“事件类型”（即鼠标或键盘）。您甚至可以将 glBase 子类化为最顶层的小部件，它甚至允许它接收父->子回调。虽然工作量很大，但这个系统只需要 vanilla c++/opengl，并且它使用的 cpu/内存资源比原生 Qt 少得多，可能少一两个数量级。如果您需要更多信息，请询问。