OpenGL與CUDA互操作方式總結
阿新 • • 發佈：2017-08-22
source 紋理貼圖 cnblogs 過程 嘗試 cuda _array vao 開始
一、介紹
CUDA是Nvidia推出的一個通用GPU計算平臺，對於提升並行任務的效率非常有幫助。本人主管的項目中采用了OpenGL做圖像渲染，但是在數據處理方面比較慢，導致幀率一直上不來。於是就嘗試把計算工作分解成小的任務，使用核函數在CUDA中加速計算。對於CUDA和OpenGL如何交互以前從來沒有接觸過，這次在實施時趟了不少的坑。在這裏記錄下OpenGL與CUDA的互操作的兩種方式。
二、基本操作流程
OpenGL與CUDA互操作可以分成兩種，一種是OpenGL將Buffer對象註冊到CUDA中去，供CUDA讀寫操作，然後再在OpenGL中使用。一般這種情況下註冊的是VBO和PBO，VBO一般用於存儲頂點坐標、索引等數據；PBO則一般用於存儲圖像數據，因此稱作Pixel Buffer Object。
- 在OpenGL裏面初始化Buffer Object
- 在CUDA中註冊OpenGL中的Buffer Object
- CUDA鎖定資源，獲取操作資源的指針，在CUDA核函數中進行處理
- CUDA釋放資源，在OpenGL中使用Buffer Object
下面就以代碼為例，講講兩種方式的異同：
（1）OpenGL PBO/VBO在CUDA中的使用
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// 初始化Buffer Object
//vertex array object
glGenVertexArrays(1, &this->VAO);
//Create vertex buffer object
glGenBuffers(2, this->VBO);
//Create Element Buffer Objects
glGenBuffers(1, &this->EBO);
//Bind the Vertex Array Object first, then bind and set vertex buffer(s) and attribute pointer(s).glBindVertexArray(this->VAO);
// 綁定VBO後即在CUDA中註冊Buffer Object
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, this->VBO[0]);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(*this->malla)*this->numPoints, this->malla, GL_DYNAMIC_COPY);
cudaGraphicsGLRegisterBuffer(&this->cudaResourceBuf[0], this->VBO[0], cudaGraphicsRegisterFlagsNone);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, this->VBO[1]);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(*this->malla)*this->numPoints, this->malla, GL_DYNAMIC_COPY);
cudaGraphicsGLRegisterBuffer(&this->cudaResourceBuf[1], this->VBO[1], cudaGraphicsRegisterFlagsNone);
// 在CUDA中映射資源，鎖定資源
cudaGraphicsMapResources(1, &this->cudaResourceBuf[0], 0);
cudaGraphicsMapResources(1, &this->cudaResourceBuf[1], 0);
point *devicePoints1;
point *devicePoints2;
size_t size = sizeof(*this->malla)*this->numPoints;
// 獲取操作資源的指針，以便在CUDA核函數中使用
cudaGraphicsResourceGetMappedPointer((void **)&devicePoints1, &size, this->cudaResourceBuf[0]);
cudaGraphicsResourceGetMappedPointer((void **)&devicePoints2, &size, this->cudaResourceBuf[1]);
// execute kernel
dim3 dimGrid(20, 20, 1);
dim3 dimBlock(this->X/dimGrid.x, this->Y/dimGrid.y, 1);
modifyVertices<<<dimGrid, dimBlock>>>(devicePoints1, devicePoints2,this->X, this->Y);
modifyVertices<<<dimGrid, dimBlock>>>(devicePoints2, devicePoints1,this->X, this->Y);
// 處理完了即可解除資源鎖定，OpenGL可以開始利用處理結果了。
// 註意在CUDA處理過程中，OpenGL如果訪問這些鎖定的資源會出錯。
cudaGraphicsUnmapResources(1, &this->cudaResourceBuf[0], 0);
cudaGraphicsUnmapResources(1, &this->cudaResourceBuf[1], 0);
|
值得註意的是，由於這裏綁定的是VBO，屬於Buffer對象，因此調用的CUDA API是這兩個：
| 1 2 |
cudaGraphicsGLRegisterBuffer();
cudaGraphicsResourceGetMappedPointer();
|
（2）OpenGL Texture在CUDA中的使用
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// 初始化兩個Texture並綁定
cudaGraphicsResource_t cudaResources[2];
GLuint textureID[2];
glEnable(GL_TEXTURE_2D);
glGenTextures(2, textureID);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureID[0]);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, 1000, 1000, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, NULL);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureID[1]);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, 1000, 1000, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, NULL);
// 在CUDA中註冊這兩個Texture
cudaError_t err = cudaGraphicsGLRegisterImage(&cudaResources[0], textureID[0], GL_TEXTURE_2D, cudaGraphicsRegisterFlagsWriteDiscard);
if (err != cudaSuccess)
{
std::cout << "cudaGraphicsGLRegisterImage: " << err << "Line: " << __LINE__;
return -1;
}
err = cudaGraphicsGLRegisterImage(&cudaResources[1], textureID[1], GL_TEXTURE_2D, cudaGraphicsRegisterFlagsWriteDiscard);
if (err != cudaSuccess)
{
std::cout << "cudaGraphicsGLRegisterImage: " << err << "Line: " << __LINE__;
return -1;
}
// 在CUDA中鎖定資源，獲得操作Texture的指針，這裏是CudaArray*類型
cudaError_t err = cudaGraphicsMapResources(2, cudaResource, 0);
err = cudaGraphicsSubResourceGetMappedArray(&this->cuArrayL, cudaResource[0], 0, 0);
err = cudaGraphicsSubResourceGetMappedArray(&this->cuArrayR, cudaResource[1], 0, 0);
// 數據拷貝至CudaArray。這裏因為得到的是CudaArray，處理時不方便操作，於是先在設備內存中
// 分配緩沖區處理，處理完後再把結果存到CudaArray中，僅僅是GPU內存中的操作。
cudaMemcpyToArray(cuArrayL, 0, 0, pHostDataL, imgWidth*imgHeight * sizeof(uchar4), cudaMemcpyDeviceToDevice);
cudaMemcpyToArray(cuArrayR, 0, 0, pHostDataR, imgWidth*imgHeight * sizeof(uchar4), cudaMemcpyDeviceToDevice);
// 處理完後即解除資源鎖定，OpenGL可以利用得到的Texture對象進行紋理貼圖操作了。
cudaGraphicsUnmapResources(1, &cudaResource[0], 0);
cudaGraphicsUnmapResources(1, &cudaResource[1], 0);
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註意這裏因為使用的是Texture對象，因此使用了不同的API：
| 1 2 |
cudaGraphicsGLRegisterImage();
cudaGraphicsSubResourceGetMappedArray();
|
VBO/PBO是屬於OpenGL Buffer對象，而OpenGL Texture則是另一種對象。因此，兩種類型的處理需要區別對待。在這個地方耽擱了很久，就是因為沒有看文檔說明。下面一段話正是對這種情況的說明：
From the CUDA Reference Guide entry for `cudaGraphicsResourceGetMappedPointer()`:
> If resource is not a buffer then it cannot be accessed via a pointer and cudaErrorUnknown is returned.
From the CUDA Reference Guide entry for `cudaGraphicsSubResourceGetMappedArray()`:
> If resource is not a texture then it cannot be accessed via an array and cudaErrorUnknown is returned.
In other words, use **GetMappedPointer** for mapped buffer objects. Use **GetMappedArray** for mapped texture objects.
三、參考鏈接
- http://stackmirror.cn/page/4ejhmgxan1w
- https://stackoverflow.com/questions/21765604/draw-image-from-vertex-buffer-object-generated-with-cuda-using-opengl
- https://stackoverflow.com/questions/19244191/cuda-opengl-interop-draw-to-opengl-texture-with-cuda?rq=1
- https://www.3dgep.com/opengl-interoperability-with-cuda/
OpenGL與CUDA互操作方式總結