在另一个线程中使用OpenGL绘图

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我已经为Windows创建了一个简单的OpenGL应用程序。它创建一个窗口,然后使用OpenGL命令在其中绘制一个三角形。这按预期工作。

稍后我想将我的绘图代码封装到一个DLL中,以便可以在C# WinForms应用程序中使用它来绘制到WinForm中。 为此,我将绘图代码移动到一个单独的类和线程中。我的想法是,我可以将我的类“附加”到任何现有的窗口,并让我的线程绘制到它上面。

可悲的是事情似乎并不那么简单。一旦我将窗口创建和绘图内容分开到不同的线程中,屏幕就一直是黑色的。绘图调用似乎不再起作用。

是否有办法使我的绘图完全独立于窗口创建和主UI线程?

编辑:这是一些代码:

这是我的渲染器(从UI线程调用时有效,从后台线程调用时无效):

// Constructor
Renderer::Renderer(HWND hwnd, size_t windowWidth, size_t windowHeight)
  :
  mContext(hwnd)
{
  mWindowWidth = windowWidth;
  mWindowHeight = windowHeight;
  mHdc = GetDC(hwnd);

  // From now on everything is similar to initializing a context on any other hdc
  PIXELFORMATDESCRIPTOR pfd;
  ZeroMemory(&pfd, sizeof(pfd));
  pfd.nSize = sizeof(pfd);
  pfd.nVersion = 1;
  pfd.dwFlags = PFD_DRAW_TO_WINDOW | PFD_SUPPORT_OPENGL | PFD_DOUBLEBUFFER;
  pfd.iPixelType = PFD_TYPE_RGBA;
  pfd.cColorBits = 32;
  pfd.cDepthBits = 24;
  int iFormat = ChoosePixelFormat(mHdc, &pfd);
  SetPixelFormat(mHdc, iFormat, &pfd);

  mHrc = wglCreateContext(mHdc);
  wglMakeCurrent(mHdc, mHrc);


  // Set up OpenGL
  glDisable(GL_DEPTH_TEST);
  glDisable(GL_LIGHTING);
  glDisable(GL_TEXTURE_2D);
  glLoadIdentity();
  glViewport(0, 0, windowWidth, windowHeight);
  glOrtho(0, windowWidth, windowHeight, 0, -1, 1);
}


// Draws the scene
void Renderer::Draw()
{
  wglMakeCurrent(mHdc, mHrc);

  glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
  glColor4f(1, 0, 1, 1);

  glBegin(GL_QUADS);
  glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
  glVertex3f(0.0f, float(mWindowHeight/2), 0.0f);
  glVertex3f(float(mWindowWidth/2), float(mWindowHeight/2), 0.0f);
  glVertex3f(float(mWindowWidth/2), 0.0f, 0.0f);
  glVertex3f(0.0f, 0.0f, 0.0f);
  glEnd();

  glFlush();
  SwapBuffers(mHdc);
}

这是我如何从后台线程中调用渲染器:

// Constructor
BackgroundRenderer::BackgroundRenderer(HWND hwnd, uint32_t windowWidth, uint32_t windowHeight)
  :
  mCancelThread(false)
{
  // Initialize OpenGL
  mRenderer = std::make_shared<Renderer>(hwnd, windowWidth, windowHeight);

  // Start rendering thread
  mRenderingThread = std::thread(&BackgroundRenderer::BackgroundLoop, this);
}


// Destructor
BackgroundRenderer::~BackgroundRenderer()
{
  // Stop rendering thread
  mCancelThread = true;
  mRenderingThread.join();
}


// The background rendering loop
void BackgroundRenderer::BackgroundLoop()
{
  while (!mCancelThread)
  {
    // Draw stuff
    mRenderer->Draw();
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(10));
  }
}

这里是我主要的部分,它将所有内容粘合在一起:

// Message loop
LONG WINAPI WindowProc(HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
  switch (uMsg)
  {
  case WM_CLOSE:
    PostQuitMessage(0);
    return 0;
  }

  return DefWindowProc(hWnd, uMsg, wParam, lParam);
}


// Window creation
HWND CreateApplicationWindow(char* title, int x, int y, int width, int height, int nCmdShow)
{
  HWND        hWnd;
  WNDCLASS    wc;
  static HINSTANCE hInstance = 0;

  if (!hInstance)
  {
    hInstance = GetModuleHandle(NULL);
    wc.style = CS_OWNDC;
    wc.lpfnWndProc = (WNDPROC)WindowProc;
    wc.cbClsExtra = 0;
    wc.cbWndExtra = 0;
    wc.hInstance = hInstance;
    wc.hIcon = LoadIcon(NULL, IDI_WINLOGO);
    wc.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
    wc.hbrBackground = NULL;
    wc.lpszMenuName = NULL;
    wc.lpszClassName = "OpenGL";

    RegisterClass(&wc);
  }

  hWnd = CreateWindowA("OpenGL", title, WS_OVERLAPPEDWINDOW | WS_CLIPSIBLINGS | WS_CLIPCHILDREN, x, y, width, height, NULL, NULL, hInstance, NULL);
  ShowWindow(hWnd, nCmdShow);

  return hWnd;
}


// Main entry point of application
int APIENTRY WinMain(HINSTANCE hCurrentInst, HINSTANCE hPreviousInst, LPSTR lpszCmdLine, int nCmdShow)
{
  HWND hWnd = CreateApplicationWindow("Test", 0, 0, 640, 480, nCmdShow);

  // This renders from another thread (not working)
  auto  backgroundRenderer = std::make_shared<BackgroundRenderer>(hWnd, 640, 480);

  // This would render in the UI thread (works)
  //auto renderer = std::make_shared<Renderer>(hWnd, 640, 480);

  MSG msg;
  while (GetMessage(&msg, hWnd, 0, 0))
  {
    // This would render in the UI thread (works)
    //renderer->Draw();

    TranslateMessage(&msg);
    DispatchMessage(&msg);
  }

  DestroyWindow(hWnd);
  return msg.wParam;
}

好的,你发布的代码与GLFW毫无关系,那么你为什么要提到它呢? - user7881131
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我之前使用了GLFW。为了简化事情,我完全将其从我的项目中删除(然后我将上面的代码添加到了这个主题中)。但问题仍然存在,无论是否使用GLFW。 - Boris
2个回答

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两条基本规则是:

  • 任何给定的OpenGL渲染上下文一次只能在一个线程中处于活动状态。
  • 任何线程一次只能使一个OpenGL上下文处于当前活动状态。

然而,特定的OpenGL上下文和特定的窗口(Win32为使用单个OpenGL上下文与多个窗口的测试程序)或特定的线程之间没有严格的关联。您始终可以将OpenGL上下文从一个线程迁移到另一个线程。

两种常见方法是:

  • 在线程A中创建一个窗口,将窗口句柄传递给线程B,并在那里创建OpenGL上下文。

或者

  • 在线程A中创建窗口和OpenGL上下文,在A中将上下文设置为不活动状态,将处理程序传递给线程B并在那里激活它们。

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你需要为每个目标窗口创建OpenGL上下文...并且在渲染之前需要交换上下文...请看wglMakeCurrent的使用方式,否则你所执行的所有渲染都是为最后选择的上下文而执行的。
因此,在每个渲染线程中,在渲染之前为需要的窗口设置wglMakeCurrent(hdc, hrc)...然后进行渲染。
还有其他问题需要注意,例如:

在后台线程上进行每次绘制之前,我已经使用了wglMakeCurrent(请参见上面的代码)。 - Boris
@Boris,你从来没有检查过wglCreateContext,wglMakeCurrent是否成功。在我回答的那个链接中,我遇到了完全相同的问题,所以值得检查一下。另外,你用的是什么显卡和驱动程序?你尝试过其他供应商的显卡(排除驱动程序错误)吗?还有,你尝试过glGetError();吗?你的GL调用是否有效(获取一些字符串以在不渲染的情况下进行检查)?例如像这样:通过WinAPI确定Intel HD Graphics Card版本 - Spektre
如果上下文仍然在其他线程上活动,仅在线程A上调用wglMakeCurrent是不够的。必须先将其分离。 - datenwolf
@Spektre:我不确定我是否正确解析了你回答中的第一句话,但你让它听起来好像你需要为每个窗口单独创建一个OpenGL上下文。如果是这样的话,那就是错误的。一个OpenGL上下文可以在任意数量的窗口上使用;你可以随时切换关联。 - datenwolf
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@Spektre:供参考,这是我用于单上下文多窗口使用的测试程序:https://github.com/datenwolf/wglarb/blob/master/test/shared.c - datenwolf
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