Question

我在简单的opengl（通过GLFW3）应用程序中遇到了一个奇怪的口吃。虽然启用了vsync（帧速率几乎稳定在60 fps），但旋转三角形的运动并不总是平滑的 - 它几乎就像某些帧有时被跳过一样。我试着查看连续调用glSwapBuffers（）之间的时间差，但这些看起来非常一致。

我做错了吗？我应该使用某种运动模糊过滤来使它看起来更流畅吗？

代码：

#include <cstdlib>
#include <cstdio>
#include <cmath>
#include <cfloat>
#include <cassert>
#include <minmax.h>
#include <string>
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>

#include <Windows.h>
#include <GL/glew.h>
#include <gl/GLU.h>
//#include <GL/GL.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
#include <glm/glm.hpp>
#include <glm/gtc/type_ptr.hpp> 

#ifdef _WIN32
#pragma warning(disable:4996)
#endif

static int swap_interval;
static double frame_rate;


GLuint LoadShaders(const char * vertex_file_path,const char * fragment_file_path){

    // Create the shaders
    GLuint VertexShaderID = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    GLuint FragmentShaderID = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);

    // Read the Vertex Shader code from the file
    std::string VertexShaderCode;
    std::ifstream VertexShaderStream(vertex_file_path, std::ios::in);
    if(VertexShaderStream.is_open()){
        std::string Line = "";
        while(getline(VertexShaderStream, Line))
            VertexShaderCode += "\n" + Line;
        VertexShaderStream.close();
    }else{
        printf("Impossible to open %s. Are you in the right directory ? Don't forget to read the FAQ !\n", vertex_file_path);
        return 0;
    }

    // Read the Fragment Shader code from the file
    std::string FragmentShaderCode;
    std::ifstream FragmentShaderStream(fragment_file_path, std::ios::in);
    if(FragmentShaderStream.is_open()){
        std::string Line = "";
        while(getline(FragmentShaderStream, Line))
            FragmentShaderCode += "\n" + Line;
        FragmentShaderStream.close();
    }

    GLint Result = GL_FALSE;
    int InfoLogLength;

    // Compile Vertex Shader
    printf("Compiling shader : %s\n", vertex_file_path);
    char const * VertexSourcePointer = VertexShaderCode.c_str();
    glShaderSource(VertexShaderID, 1, &VertexSourcePointer , NULL);
    glCompileShader(VertexShaderID);

    // Check Vertex Shader
    glGetShaderiv(VertexShaderID, GL_COMPILE_STATUS, &Result);
    if (Result != GL_TRUE)
    {
        glGetShaderiv(VertexShaderID, GL_INFO_LOG_LENGTH, &InfoLogLength);
        if ( InfoLogLength > 0 ){
            std::vector<char> VertexShaderErrorMessage(InfoLogLength+1);
            glGetShaderInfoLog(VertexShaderID, InfoLogLength, NULL, &VertexShaderErrorMessage[0]);
            printf("%s\n", &VertexShaderErrorMessage[0]);
        }
    }


    // Compile Fragment Shader
    printf("Compiling shader : %s\n", fragment_file_path);
    char const * FragmentSourcePointer = FragmentShaderCode.c_str();
    glShaderSource(FragmentShaderID, 1, &FragmentSourcePointer , NULL);
    glCompileShader(FragmentShaderID);

    // Check Fragment Shader
    glGetShaderiv(FragmentShaderID, GL_COMPILE_STATUS, &Result);
    if (Result != GL_TRUE)
    {
        glGetShaderiv(FragmentShaderID, GL_INFO_LOG_LENGTH, &InfoLogLength);
        if ( InfoLogLength > 0 ){
            std::vector<char> FragmentShaderErrorMessage(InfoLogLength+1);
            glGetShaderInfoLog(FragmentShaderID, InfoLogLength, NULL, &FragmentShaderErrorMessage[0]);
            printf("%s\n", &FragmentShaderErrorMessage[0]);
        }
    }

    // Link the program
    printf("Linking program\n");
    GLuint ProgramID = glCreateProgram();
    glAttachShader(ProgramID, VertexShaderID);
    glAttachShader(ProgramID, FragmentShaderID);
    glLinkProgram(ProgramID);

    // Check the program
    glGetProgramiv(ProgramID, GL_LINK_STATUS, &Result);
    if (Result != GL_TRUE)
    {
        glGetProgramiv(ProgramID, GL_INFO_LOG_LENGTH, &InfoLogLength);
        if ( InfoLogLength > 0 ){
            std::vector<char> ProgramErrorMessage(InfoLogLength+1);
            glGetProgramInfoLog(ProgramID, InfoLogLength, NULL, &ProgramErrorMessage[0]);
            printf("%s\n", &ProgramErrorMessage[0]);
        }
    }
#ifdef _DEBUG
    glValidateProgram(ProgramID);
#endif

    glDeleteShader(VertexShaderID);
    glDeleteShader(FragmentShaderID);

    return ProgramID;
}


static void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height)
{
    glViewport(0, 0, width, height);
}

static void set_swap_interval(GLFWwindow* window, int interval)
{
    swap_interval = interval;
    glfwSwapInterval(swap_interval);
}

static void key_callback(GLFWwindow* window, int key, int scancode, int action, int mods)
{
    if (key == GLFW_KEY_SPACE && action == GLFW_PRESS)
        set_swap_interval(window, 1 - swap_interval);
}

static bool init(GLFWwindow** win)
{
    if (!glfwInit())
        exit(EXIT_FAILURE);

    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_COMPAT_PROFILE);

    // creating a window using the monitor param will open it full screen
    const bool useFullScreen = false;
    GLFWmonitor* monitor = useFullScreen ? glfwGetPrimaryMonitor() : NULL;
    *win = glfwCreateWindow(640, 480, "", monitor, NULL);
    if (!(*win))
    {
        glfwTerminate();
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    glfwMakeContextCurrent(*win);

    GLenum glewError = glewInit();
    if( glewError != GLEW_OK )
    {
        printf( "Error initializing GLEW! %s\n", glewGetErrorString( glewError ) );
        return false;
    }
    //Make sure OpenGL 2.1 is supported
    if( !GLEW_VERSION_2_1 )
    {
        printf( "OpenGL 2.1 not supported!\n" );
        return false; 
    }

    glfwMakeContextCurrent(*win);
    glfwSetFramebufferSizeCallback(*win, framebuffer_size_callback);
    glfwSetKeyCallback(*win, key_callback);

    // get version info
    const GLubyte* renderer = glGetString (GL_RENDERER); // get renderer string
    const GLubyte* version = glGetString (GL_VERSION); // version as a string
    printf("Renderer: %s\n", renderer);
    printf("OpenGL version supported %s\n", version);

    return true;
}
std::string string_format(const std::string fmt, ...) {
    int size = 100;
    std::string str;
    va_list ap;
    while (1) {
        str.resize(size);
        va_start(ap, fmt);
        int n = vsnprintf((char *)str.c_str(), size, fmt.c_str(), ap);
        va_end(ap);
        if (n > -1 && n < size) {
            str.resize(n);
            return str;
        }
        if (n > -1)
            size = n + 1;
        else
            size *= 2;
    }
    return str;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
    srand(9); // constant seed, for deterministic results

    unsigned long frame_count = 0;

    GLFWwindow* window;
    init(&window);

    // An array of 3 vectors which represents 3 vertices
    static const GLfloat g_vertex_buffer_data[] = {
        -1.0f, -1.0f, 0.0f,
        1.0f, -1.0f, 0.0f,
        0.0f,  1.0f, 0.0f,
    };

    GLuint vbo;
    glGenBuffers(1, &vbo);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);

    // acclocate GPU memory and copy data
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(g_vertex_buffer_data), g_vertex_buffer_data, GL_STATIC_DRAW);

    unsigned int vao = 0;
    glGenVertexArrays (1, &vao);
    glBindVertexArray (vao);
    glEnableVertexAttribArray (0);
    glBindBuffer (GL_ARRAY_BUFFER, vbo);
    glVertexAttribPointer (0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, 0);

    // Create and compile our GLSL program from the shaders
    GLuint programID = LoadShaders( "1.vert", "1.frag" );

    // Use our shader
    glUseProgram(programID);

    GLint locPosition = glGetAttribLocation(programID, "vertex");
    assert(locPosition != -1);

    glm::mat4 world(1.0f);
    GLint locWorld = glGetUniformLocation(programID, "gWorld");
    assert(locWorld != -1 && "Error getting address (was it optimized out?)!");
    glUniformMatrix4fv(locWorld, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(world));
    GLenum err = glGetError();

    GLint loc = glGetUniformLocation(programID, "time");
    assert(loc != -1 && "Error getting uniform address (was it optimized out?)!");

    bool isRunning = true;
    while (isRunning)
    {
        static float time = 0.0f;
        static float oldTime = 0.0f;
        static float fpsLastUpdateTime = 0.0f;
        oldTime = time;
        time = (float)glfwGetTime();
        static std::string fps;

        glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
        glUseProgram (programID);
        glUniform1f(loc, time);
        glBindVertexArray (vao);
        glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 3);
        glfwSwapBuffers(window);
        glfwPollEvents();
        isRunning = !glfwWindowShouldClose(window);

        float dT = time-oldTime;
        if (time-fpsLastUpdateTime > 0.5)
        {
            static const char* fmt = "frame rate: %.1f frames per second";      
            glfwSetWindowTitle(window, string_format(fmt, 1.0f/(dT)).c_str());
            fpsLastUpdateTime = time;
        }
    }

    glfwDestroyWindow(window);
    glfwTerminate();

    return 0;
}


////////////////////////////////////////
// 1.frag
////////////////////////////////////////
#version 330 core

// Ouput data
out vec3 color;

void main()
{
    // Output color = red
    color = vec3(1,0,0);
}

//////////////////////////////////////////////
// 1.vert
//////////////////////////////////////////////
#version 330 core

// Input vertex data, different for all executions of this shader.
in vec3 vertex;

uniform mat4 gWorld;
uniform float time;

void main()
{
    gl_Position = gWorld * vec4(vertex, 1.0f);
    gl_Position.x += sin(time);
    gl_Position.y += cos(time)/2.0f;
    gl_Position.w = 1.0;
}

行。我回到家，做了更多测试。

首先我尝试禁用V-Sync，但我不能！我不得不禁用Windows的桌面效果（Aero）才能这样做，并且看到 - 一旦Aero被禁用，口吃就会消失（启用V-Sync）。

然后我用V-Sync关闭测试了它，当然，我的帧速率要高得多，偶尔会有预期的撕裂。

然后我全屏测试了。 Aero的渲染很顺利，没有它。

我找不到其他人分享这个问题。你认为这是一个GLFW3错误吗？驱动程序/硬件问题（我有最新驱动程序的GTS450）？

谢谢大家的答案。我学到了很多，但我的问题仍然没有解决。

Answer 1

这是一个奇怪的Windows dwm（桌面窗口管理器）合成模式和glfwSwapBuffers()交互问题。我还没有找到问题的根源。但是，您可以通过执行以下操作之一来解决口吃问题：

全屏
禁用dwm窗口组合（请参阅我对Linear movement stutter的回答）
启用多次采样：glfwWindowHint(GLFW_SAMPLES, 4);

Answer 2

没有看到这个口吃问题，很难说出问题所在。但是你的程序的第一印象还可以所以我猜你会观察到偶尔出现两次框架。导致一个非常小的口吃。当您尝试使用vsync在60Hz监视器上输出60帧时，通常会发生这种情况在这样的设置中，你不能错过一个vsync周期，否则你会看到一个口吃，因为框架显示两次另一方面，几乎不可能保证这一点，因为Windows平台上的调度程序调度线程为15ms（关于我不知道正确的值）。
因此，更高优先级的线程可能会使用CPU，并且您的呈现线程无法及时交换缓冲区以获得新帧。当您增加值时，例如在120 Hz监视器上120帧，你会更频繁地看到这些口吃所以我不知道如何在Windows平台上阻止这种情况。但如果有人知道我也会很高兴知道它。

Answer 3

在没有想象你的问题的情况下很难分辨，但除非我们谈论一些严重的口吃，否则很少会出现渲染问题。程序中的运动/物理由CPU处理/处理。实现动画的方式是以一种完全依赖于CPU的方式处理的。

这意味着：

假设您在每个CPU周期中将三角形旋转固定量。这完全取决于CPU周期完成所需的时间。像cpu工作负载这样的事情会对屏幕结果产生巨大影响（尽管不一定）。它甚至没有占用巨大的CPU占用率来注意差异。所需要的只是唤醒和查询更新的后台进程。这可能导致“尖峰”，可以观察到动画流中的微小停顿（由于CPU在动画循环中可能造成的小延迟）。这可以解释为口吃。

现在了解上述问题有几种方法可以解决您的问题（但在我看来，不值得为上述尝试做什么投资）。您需要找到一种方法来实现一致的动画步骤（变化幅度很小）。

这是一篇值得探讨的好文章： http://gafferongames.com/game-physics/fix-your-timestep/

最终，上面实现的大多数方法都会产生更好的渲染流程。但仍然不是所有这些都能保证物理渲染精度。在没有尝试自己的情况下，我会说在他/她的渲染过程中必须尽可能地实现插值，以保证尽可能顺利绘制。

现在我想向你解释的是，口吃通常是由CPU引起的，因为它直接干预你处理物理的方式。但总的来说，在渲染周期中使用时间处理物理和插值是一个值得探讨的话题。

奇怪的opengl渲染口吃

3 个答案: