CUDA 与 OpenGL 的互操作

 

　　CUDA 与 OpenGL 的互操作一般是使用CUDA生成数据，然后在OpenGL中渲染数据对应的图形。这两者的结合有两种方式：

　　　　1、使用OpenGL中的PBO（像素缓冲区对象）。CUDA生成像素数据，OpenGL直接渲染即可。

　　　　2、使用OpenGL中的FBO（顶点缓冲区对象）。CUDA生成顶点数据，OpenGL渲染。

　　这两种方法的核心都是将OpenGL中的缓冲区对象映射到CUDA内存空间中（让CUDA的内存指针指向OpenGL的缓冲区），这样就不需要将缓冲区中的数据传输至CUDA内存中，然后利用CUDA的高并行计算性能加速计算，最后直接使用OpenGL渲染。

　　

　　一个例子，使用CUDA根据时间动态生成16个点，在屏幕上显示。

　　步骤：

　　1、设置与OpenGL互操作的设备

status=cudaGLSetGLDevice(0);

　　2、在CUDA中注册缓冲区对象

status = cudaGLRegisterBufferObject(this->VBO);

　　3、映射缓冲区对象：让CUDA内存指针指向缓冲区对象对应的空间

// 映射缓冲对象
    float4* position;
    status=cudaGLMapBufferObject((void**)&position, this->VBO);

　　4、运行核函数

// 运行核函数
    dim3 dimBlock(4, 4, 1);
    dim3 dimGrid(1);
    KernelFunc<<<dimGrid, dimBlock>>>(position, clock(), 4, 4);
    cudaThreadSynchronize(); //同步线程

　　5、取消映射

status=cudaGLUnmapBufferObject(this->VBO);

　效果图：

　　

　　注意：当CUDA的kernel函数修改CUDA指针指向的空间超出OpenGL缓冲对象大小时，会导致后面出现取消映射失败。（这里所说的CUDA指针是映射到OpenGL缓冲对象的）

　　完整代码如下：

• .cuh文件

#include "cuda_runtime.h" //CUDA运行时API
#include "device_launch_parameters.h"
#include <cuda.h>
#include "GL/glew.h"
#include <cuda_gl_interop.h>
#include <iostream>
#include <stdio.h>

class GenVertex
{
public:
    GenVertex();
    ~GenVertex();
    void setVBO(unsigned int vbo);
    void createVtxWithCuda();

private:
    unsigned int VBO;

private:
    void setup();
};

• .cu文件

#include "GenVertex.cuh"
#include <time.h>


__global__ void KernelFunc(float4* position, float time, unsigned int width, unsigned int height)
{
    unsigned int x = blockIdx.x*blockDim.x + threadIdx.x;
    unsigned int y = blockIdx.y*blockDim.y + threadIdx.y;
    float u = x / (float)width;
    float v = y / (float)height;
    u = u*2.0f - 1.0f;
    v = v*2.0f - 1.0f;
    float freq = 4.0f;
    float w = sinf(u*freq + time*0.001f)*cosf(v*freq + time*0.001f)*0.5f;
    position[y*width + x] = make_float4(u*10, w*10, v*10, 1.0f);
}

GenVertex::GenVertex()
{
    this->setup();
}

GenVertex::~GenVertex()
{
}

void GenVertex::setup() {
    cudaError_t status;
    //设备设置
    status=cudaGLSetGLDevice(0);
    if (status != cudaSuccess) {
        puts("setup Device failed!");
    }
}

void GenVertex::setVBO(unsigned int vbo) {
    this->VBO = vbo;
    cudaError_t status;
    status = cudaGLRegisterBufferObject(this->VBO);
    if (status != cudaSuccess) {
        puts("Register buffer object failed!");
    }
}


void GenVertex::createVtxWithCuda()
{
    cudaError_t status;
    // 映射缓冲对象
    float4* position;
    status=cudaGLMapBufferObject((void**)&position, this->VBO);
    if (status != cudaSuccess) {
        puts("map buffer object failed!");
    }
    // 运行核函数
    dim3 dimBlock(4, 4, 1);
    dim3 dimGrid(1);
    KernelFunc<<<dimGrid, dimBlock>>>(position, clock(), 4, 4);
    cudaThreadSynchronize(); //同步线程
    status=cudaGLUnmapBufferObject(this->VBO);
    if (status != cudaSuccess) {
        puts("unmap buffer object failed!");
    }
}