OpenGL(3)——图像撕裂及视频掉帧

1.⾼级光栅扫描显示系统结构

我们已计算机显示一张图片为例，首先由CPU解码到内存里，然后将解码数据从内存拷贝到显存中，后续处理将在显卡中进行，不在受限于系统总线。

GPU渲染->存到帧缓存区->视频控制器->读取帧缓冲区信息(位图)->数模转化(数字信号->模拟信号)->显示(逐行扫描)

在完美的情况下，屏幕每次刷新时，都能从帧缓冲区读取完整的数据，显示在屏幕上。但是有时会出现如下图的撕裂情况，那这是怎么造成的呢？

如下图，屏幕是逐行扫描显示内容的，从帧缓冲区不断的读取数据，然后按顺序显示在屏幕上。

这时候如果屏幕扫描到一半的时候，帧缓冲区数据发生了更新，这时后续读取数据为新的数据。就会造成如上图的撕裂情况。

垂直同步，相当于加锁。当一帧画面绘制完成后，显示器会发出一个垂直同步信号（vertical synchronization），简称 VSync，只是才开始下一帧的绘制。

为了解决效率问题，GPU 通常会引入两个缓冲区，即双缓冲机制。在这种情况下，GPU 会预先渲染一帧放入一个缓冲区中，用于视频控制器的读取。当下一帧渲染完毕后，GPU 会直接把视频控制器的指针指向第二个缓冲器。

垂直同步+双缓冲区，虽然能解决图像撕裂问题，但会引入新的问题——掉帧。在接收到垂直同步信号的时候，CPU和GPU可能还没有将处理处理完成，这样就视频控制器就拿不到最新的数据，只能显示旧的缓冲数据。造成掉帧（重复渲染同一帧数据）。如下如所示，当VSync来临时，B还没处理好，只能继续显示A。

使⽤了双缓冲区和垂直同步技术之后，由于总是要等待缓冲区交换之后再进行下⼀帧的渲染，使得帧率无法完全达到硬件允许的最⾼水平。为了解决这个问题，引⼊了三缓冲区技术，在等待垂直同步时，来回交替渲染两个离屏的缓冲区，⽽垂直同步发⽣时，屏幕缓冲区和最近渲染完成的离屏缓冲区交换，实现充分利⽤硬件性能的目的。

注意，三缓冲区也不能完全解决掉帧的情况，只能是减少掉帧的情况