Qt 3D Render

QOpenGLWidget

比如我们想要显示一张 QImage

我们可以用 QLabel 直接 setPixmap

也可以用 QGraphicsView 里设置一个 QGraphicsPixmapItem

但假如我们这张图需要不停刷新（30fps）并能随着控件大小缩放时

特别是 4K 分辨率下，性能 就出现了瓶颈

究其原因，还是 CPU 渲染慢，所以我们改用 GPU 来渲染

自然，我们首先想到的是 QOpenGLWidget

下面是个保持图像 400x640 比例的类，m_x、m_y 代表横纵黑边的长度

glwidget.h

​x
1
#ifndef GLWIDGET_H
2
#define GLWIDGET_H
3
#include <QOpenGLWidget>
4
#include <QOpenGLFunctions>
5
#include <QImage>
6
#include <QPainter>
7

8
class GLWidget : public QOpenGLWidget, protected QOpenGLFunctions
9
{    
10
    Q_OBJECT
11
public:    
12
    explicit GLWidget(QWidget *parent) : QOpenGLWidget(parent) {}
13
    void setImage(QImage image)
14
    {
15
        currentImage = image;
16
        update();
17
    }
18
    void clearImage()
19
    {
20
        QImage image(m_w, m_h, QImage::Format_RGB888);
21
        image.fill(Qt::black);
22
        currentImage = image;
23
        update();
24
    }
25
protected:
26
    void paintGL()
27
    {
28
        QPainter painter;
29
        painter.begin(this);
30
        if(!currentImage.isNull())
31
        {
32
            painter.drawImage(QRectF(m_x, m_y, m_w, m_h), currentImage);
33
        }
34
        painter.end();
35
    }
36
    void initializeGL()
37
    {
38
        initializeOpenGLFunctions();
39
        glClearColor(0.f, 0.f, 0.f, 1.0f);
40
    }
41
    void resizeGL(int w, int h)
42
    {
43
        if(h > 640 * w / 400)
44
        {
45
            m_w = w;
46
            m_h = 640 * w / 400;
47
            m_x = 0;
48
            m_y = ( h - 640 * w / 400 ) / 2;
49
        }
50
        else
51
        {
52
            m_w = 400 * h / 640;
53
            m_h = h;
54
            m_x = ( w - 400 * h / 640) / 2;
55
            m_y = 0;
56
        }
57
    }
58
private:
59
    int m_w{400};
60
    int m_h{640};
61
    int m_x{0};
62
    int m_y{0};
63
    QImage currentImage;
64
};
65

66
#endif

我们可以在 Qt Creator 的 UI 设计器里拖出一个 QWidget

然后提升为这个自定义的类 GLWidget 来显示图像

glfw 转 QOpenGLWidget

很多算法相关的同学喜欢用 glfw 去做科研

如果用 QOpenGLWidget 重构下的话

就能获得 Qt 事件、Qt 信号槽等特性，更 方便使用

把 GLFW 的渲染代码迁到 Qt 的 QOpenGLWidget，核心思路是：

GLFW 负责的“创建窗口/创建上下文/事件循环/交换缓冲”，

在 Qt 里分别由 QOpenGLWidget + Qt 事件系统接管；

你只保留 OpenGL 初始化与绘制逻辑，

然后搬到 initializeGL() / paintGL() / resizeGL() 里。

1) GLFW 代码里哪些东西要删/替换

A. GLFW 初始化与窗口

GLFW:

3
1
glfwInit();
2
GLFWwindow* w = glfwCreateWindow(...);
3
glfwMakeContextCurrent(w);

Qt：

• 不需要 glfwInit/glfwCreateWindow/glfwMakeContextCurrent

• 用 QOpenGLWidget 就已经创建好 OpenGL 上下文了（在它内部）

如果你需要设置 OpenGL 版本/核心模式/多重采样等，用：

5
1
QSurfaceFormat fmt;
2
fmt.setVersion(3, 3);
3
fmt.setProfile(QSurfaceFormat::CoreProfile);
4
fmt.setSamples(4);
5
QSurfaceFormat::setDefaultFormat(fmt);

（在 QApplication 创建后、创建任何 OpenGL widget 之前设置最好）

B. 主循环 & swap buffers

GLFW:

5
1
while (!glfwWindowShouldClose(w)) {
2
  render();
3
  glfwSwapBuffers(w);
4
  glfwPollEvents();
5
}

Qt：

• 没有 while 主循环（Qt 自己跑 event loop）

• 不用手动 swap buffers（QOpenGLWidget 自己做 FBO + swap）

• 你只需要在合适时机调用 update() 触发重绘（Qt 会调用 paintGL()）

C. 输入回调（键鼠）

GLFW 的 glfwSetKeyCallback、glfwSetCursorPosCallback 等 → Qt 重写事件函数：

• keyPressEvent / keyReleaseEvent

• mousePressEvent / mouseMoveEvent / wheelEvent

• 或者装 eventFilter

2) 你要把 OpenGL 逻辑放进这三个函数

• initializeGL()：一次性初始化（创建 VAO/VBO、编译 shader、加载纹理等）

• resizeGL(w,h)：窗口尺寸变化（glViewport、投影矩阵更新）

• paintGL()：每帧绘制（clear、bind、draw）

3) 最小可跑的 QOpenGLWidget 模板（等价 GLFW 的结构）

假设你原来用的是现代 OpenGL（VAO/VBO/Shader），建议让类继承 QOpenGLFunctions 来拿到函数指针。

41
1
#include <QOpenGLWidget>
2
#include <QOpenGLFunctions>
3
#include <QTimer>
4

5
class MyGLWidget : public QOpenGLWidget, protected QOpenGLFunctions {
6
  Q_OBJECT
7
public:
8
  explicit MyGLWidget(QWidget* parent=nullptr) : QOpenGLWidget(parent) {
9
    // 需要持续刷新就用定时器
10
    auto* t = new QTimer(this);
11
    connect(t, &QTimer::timeout, this, QOverload<>::of(&MyGLWidget::update));
12
    t->start(16); // ~60 FPS
13
  }
14

15
protected:
16
  void initializeGL() override {
17
    initializeOpenGLFunctions();
18

19
    // 等价于你 GLFW 初始化后做的 glEnable/glGen*/编译shader...
20
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
21

22
    // initResources();  // 你的 VAO/VBO/Shader/Texture 初始化
23
  }
24

25
  void resizeGL(int w, int h) override {
26
    glViewport(0, 0, w, h);
27
    // updateProjection(w, h);
28
  }
29

30
  void paintGL() override {
31
    glClearColor(0.1f, 0.1f, 0.12f, 1.0f);
32
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
33

34
    // renderScene(); // 你的 draw call
35
  }
36

37
  // 如果需要键鼠：
38
  void keyPressEvent(QKeyEvent* e) override {
39
    // 例如：if (e->key() == Qt::Key_W) ...
40
  }
41
};

main.cpp 里：

20
1
#include <QApplication>
2
#include <QSurfaceFormat>
3

4
int main(int argc, char** argv) {
5
  QApplication app(argc, argv);
6

7
  QSurfaceFormat fmt;
8
  fmt.setVersion(3, 3);
9
  fmt.setProfile(QSurfaceFormat::CoreProfile);
10
  fmt.setDepthBufferSize(24);
11
  fmt.setStencilBufferSize(8);
12
  fmt.setSamples(4);
13
  QSurfaceFormat::setDefaultFormat(fmt);
14

15
  MyGLWidget w;
16
  w.resize(800, 600);
17
  w.show();
18

19
  return app.exec();
20
}

4) 迁移时最容易踩的坑（很重要）

1. 不要在构造函数里调用 OpenGL API 构造时上下文还没就绪；必须在 initializeGL() 之后才安全。

2. QOpenGLWidget 默认是“渲染到内部 FBO”再显示 如果你用到 glBindFramebuffer(0) 这类假设“0 就是屏幕”，在 QOpenGLWidget 里可能不成立（因为它在绘制时绑定了自己的 FBO）。

• 通常你无需自己绑定 0，直接在 paintGL() 里画就好

• 如果你必须拿默认 framebuffer id：Qt 提供 defaultFramebufferObject()

1. 函数加载器的替换

• GLFW 常用 glad/glew。Qt 里推荐用 QOpenGLFunctions（或你继续用 glad 也可以，但要确保在正确时机初始化）

• 如果你原来用 glad：把 glad 初始化放到 initializeGL() 里（确保 context current）

1. 线程问题 QOpenGLWidget 的 OpenGL 上下文一般只在 GUI 线程使用；别在别的线程直接调用 GL（除非你很清楚 Qt 的共享上下文/离屏渲染方案）。

5) 你原来的 GLFW 渲染函数怎么“拆”到 Qt

假设你原来：

6
1
init();
2
while (...) {
3
  processInput();
4
  render();
5
}
6
cleanup();

迁到 Qt：

• init() → 放 initializeGL()

• render() → 放 paintGL()

• processInput() → 用 Qt 的事件（或定时器里更新状态）

• cleanup() → 放析构函数里，但要用 makeCurrent() / doneCurrent() 包住释放 GL 资源（因为析构时可能没 current context）

示例（释放资源）：

5
1
MyGLWidget::~MyGLWidget() {
2
  makeCurrent();
3
  // glDeleteBuffers / glDeleteVertexArrays / delete shader program ...
4
  doneCurrent();
5
}