參考原文：openGL Pixel Buffer Object (PBO)

我個人覺得：PBO(像素緩沖對象)是基于數據存儲優化的管理器，有點像共享內存的設計思想。

OpenGL像素緩沖區對象（PBO）

OpenGL PBO

OpenGL ARB_pixel_buffer_object的擴展非常接近ARB_vertex_buffer_object。
它只是ARB_vertex_buffer_object的擴展，以便不僅存儲頂點數據，而且像素數據到緩沖區對象。
存儲像素數據的該緩沖對象稱為像素緩沖對象（PBO）。
ARB_pixel_buffer_object擴展借用了所有VBO框架和API，另外，添加了2個額外的"target" tokens。
這些tokens輔助PBO存儲器管理器（OpenGL驅動器）來確定緩沖器對象的最佳位置;
系統存儲器，共享存儲器或視頻存儲器。
此外，"target" tokens清楚地指定綁定的PBO將在兩個不同操作中的一個中使用;
GL_PIXEL_PACK_BUFFER_ARB用于將像素數據傳輸到PBO，或GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER_ARB用于從PBO傳輸像素數據。

例如，glReadPixels（）和glGetTexImage（）是“pack” 像素操作，glDrawPixels（），glTexImage2D（）和glTexSubImage2D（）是
“解包”操作。
當PBO與GL_PIXEL_PACK_BUFFER_ARB令牌綁定時，glReadPixels（）從OpenGL幀緩沖區讀取像素數據，并將數據寫入（打包）到PBO中。
當PBO與GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER_ARB令牌綁定時，glDrawPixels（）從PBO讀取（解壓縮）像素數據并將其復制到OpenGL幀緩沖區。

PBO的主要優點是通過DMA（直接存儲器訪問）實現快速像素數據傳輸到圖形卡和從圖形卡傳輸，而不會影響CPU周期。
而且，PBO的另一個優點是異步DMA傳輸。
讓我們比較一個傳統的紋理傳輸方法和使用一個像素緩沖對象。
下圖的左側是從圖像源（圖像文件或視頻流）加載紋理數據的常規方法。
源首先被加載到系統內存中，然后從系統內存復制到一個帶有glTexImage2D（）的OpenGL紋理對象。
這兩個傳送過程（加載和復制）都由CPU執行。

常規紋理加載

無PBO的紋理加載

紋理加載與PBO

紋理加載與PBO

相反，在右側圖中，圖像源可以直接加載到由OpenGL控制的PBO中。
CPU仍然涉及將源加載到PBO，但是不用于將像素數據從PBO傳送到紋理對象。
相反，GPU（OpenGL驅動程序）管理將數據從PBO復制到紋理對象。
這意味著OpenGL執行DMA傳輸操作，而不會浪費CPU周期。
此外，OpenGL可以調度異步DMA傳輸以供稍后執行。
因此，glTexImage2D（）立即返回，CPU可以執行其他操作，而不用等待像素傳輸完成。

有兩個主要的PBO方法來提高像素數據傳輸的性能：

流紋理更新和從幀緩沖區異步讀回。

創建PBO

如前所述，Pixel Buffer Object從 頂點緩沖區對象中
借用所有API 。
唯一的區別是PBO有2個額外的token：

GL_PIXEL_PACK_BUFFER_ARB和GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER_ARB。

GL_PIXEL_PACK_BUFFER_ARB用于將像素數據從OpenGL傳輸到應用程序，GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER_ARB表示將像素數據從應用程序傳輸到OpenGL。
OpenGL指的是這些token以確定PBO的最佳存儲空間，例如，用于上傳（拆包）紋理的視頻存儲器或用于讀取（打包）幀緩沖區的系統存儲器。
然而，這些target token只是提示。
OpenGL驅動程序決定適當的位置。

創建PBO需要3個步驟：
使用glGenBuffersARB（）生成一個新的緩沖區對象。
使用glBindBufferARB（）綁定緩沖區對象。
使用glBufferDataARB（）

將像素數據復制到緩沖區對象。

如果在glBufferDataARB（）中指定了指向源數組的NULL指針，則PBO只分配給定數據大小的內存空間。
glBufferDataARB（）的最后一個參數是PBO提供如何使用緩沖區對象的另一個性能提示。

GL_STREAM_DRAW_ARB用于流紋理上傳，
GL_STREAM_READ_ARB用于異步幀緩沖讀回。

請檢查
VBO了解更多詳情。

映射PBO
PBO提供了一種存儲器映射機制，以將OpenGL控制的緩沖器對象映射到客戶機的存儲器地址空間。
因此，客戶端可以通過使用
glMapBufferARB（）和glUnmapBufferARB（）
來修改緩沖區對象或整個緩沖區的一部分。

void* glMapBufferARB(GLenum target, GLenum access)

GLboolean glUnmapBufferARB(GLenum target)

如果成功，glMapBufferARB（）返回指向緩沖區對象的指針。
否則返回NULL。
該目標參數是GL_PIXEL_PACK_BUFFER_ARB或GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER_ARB。
第二個參數，

access
指定如何處理映射緩沖區;
從PBO讀取數據（GL_READ_ONLY_ARB），將數據寫入PBO（GL_WRITE_ONLY_ARB）或兩者（GL_READ_WRITE_ARB）。

注意，如果GPU仍然使用緩沖區對象，glMapBufferARB（）將不會返回，直到GPU完成其作業與相應的緩沖區對象。
為了避免這種停頓（等待），在glMapBufferARB（）之前調用帶有NULL指針的glBufferDataARB（）。
然后，OpenGL將丟棄舊的緩沖區，并為緩沖區對象分配新的內存空間。

緩沖區對象必須在使用PBO后通過glUnmapBufferARB（）取消映射。
如果成功，glUnmapBufferARB（）返回GL_TRUE。
否則，它返回GL_FALSE。

示例：流紋理上傳

與PBO的流紋理

下載源碼和二進制文件：

pboUnpack.zip（Updated：2014-04-24）

這個演示應用程序使用PBO上傳（解壓縮）流紋理到一個OpenGL紋理對象。
您可以通過按空格鍵切換到不同的傳輸模式（單個PBO，雙PBO和無PBO），并比較性能差異。

在PBO模式中每個幀，紋理源直接寫在映射的像素緩沖器上。
然后，使用glTexSubImage2D（）將這些數據從PBO傳輸到紋理對象。
通過使用PBO，OpenGL可以在PBO和紋理對象之間執行異步DMA傳輸。
它顯著增加了紋理上傳性能。
如果支持異步DMA傳輸，glTexSubImage2D（）應立即返回，并且CPU可以處理其他作業，而不等待實際的紋理復制。

使用2個流傳輸紋理上傳

要最大化流傳輸性能，您可以使用多個像素緩沖區對象。
該圖顯示了2個PBO同時使用;
當紋理源正在寫入另一個PBO時，glTexSubImage2D（）從PBO復制像素數據。

對于第n幀，
PBO 1
用于glTexSubImage2D（），
PBO 2
用于獲取新的紋理源。
對于第n + 1幀，2個像素緩沖器正在切換角色并繼續更新紋理。
由于異步DMA傳輸，更新和復制過程可以同時執行。
CPU將紋理源更新為PBO，而GPU從其他PBO復制紋理。

// "index" is used to copy pixels from a PBO to a texture object
// "nextIndex" is used to update pixels in the other PBO
index = (index + 1) % 2;
nextIndex = (index + 1) % 2;

// bind the texture and PBO
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureId);
glBindBufferARB(GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER_ARB, pboIds[index]);

// copy pixels from PBO to texture object// Use offset instead of ponter.
glTexSubImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 0, 0, WIDTH, HEIGHT,
GL_BGRA, GL_UNSIGNED_BYTE, 0);

// bind PBO to update texture source
glBindBufferARB(GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER_ARB, pboIds[nextIndex]);

// Note that glMapBufferARB() causes sync issue.// If GPU is working with this buffer, glMapBufferARB() will wait(stall)// until GPU to finish its job. To avoid waiting (idle), you can call// first glBufferDataARB() with NULL pointer before glMapBufferARB().// If you do that, the previous data in PBO will be discarded and// glMapBufferARB() returns a new allocated pointer immediately// even if GPU is still working with the previous data.
glBufferDataARB(GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER_ARB, DATA_SIZE, 0, GL_STREAM_DRAW_ARB);

// map the buffer object into client's memory
GLubyte* ptr = (GLubyte*)glMapBufferARB(GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER_ARB,
GL_WRITE_ONLY_ARB);
if(ptr)
{
// update data directly on the mapped buffer
updatePixels(ptr, DATA_SIZE);
glUnmapBufferARB(GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER_ARB); // release the mapped buffer
}

// it is good idea to release PBOs with ID 0 after use.// Once bound with 0, all pixel operations are back to normal ways.
glBindBufferARB(GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER_ARB, 0);

示例：異步讀回

使用PBO進行異步回讀

此演示應用程序將幀緩沖區（左側）的像素數據讀取（打包）到PBO，然后在修改圖像的亮度之后將其繪制回窗口的右側。
您可以通過按空格鍵切換PBO開/關，并測量glReadPixels（）的性能。

傳統的glReadPixels（）阻塞流水線并等待，直到所有像素數據被傳輸。
然后，它將控制權返回給應用程序。
相反，具有PBO的glReadPixels（）可以調度異步DMA傳輸并立即返回而不會停頓。
因此，應用程序（CPU）可以立即執行其他進程，同時通過OpenGL（GPU）使用DMA傳輸數據。

Asynchronous glReadPixels() with 2 PBOs

應用程序使用glReadPixels（）從OpenGL幀
緩沖區讀取像素數據到PBO 1，并處理PBO 2中的像素數據.
這些讀取和處理可以同時執行，因為glReadPixels（）到PBO 1立即返回，并且CPU開始在PBO 2中無延遲地處理數據。
并且，我們在每個幀上
在PBO 1和PBO 2之間交替

// "index" is used to read pixels from framebuffer to a PBO
// "nextIndex" is used to update pixels in the other PBO
index = (index + 1) % 2;
nextIndex = (index + 1) % 2;

// set the target framebuffer to read
glReadBuffer(GL_FRONT);

// read pixels from framebuffer to PBO// glReadPixels() should return immediately.
glBindBufferARB(GL_PIXEL_PACK_BUFFER_ARB, pboIds[index]);
glReadPixels(0, 0, WIDTH, HEIGHT, GL_BGRA, GL_UNSIGNED_BYTE, 0);

// map the PBO to process its data by CPU
glBindBufferARB(GL_PIXEL_PACK_BUFFER_ARB, pboIds[nextIndex]);
GLubyte* ptr = (GLubyte*)glMapBufferARB(GL_PIXEL_PACK_BUFFER_ARB,
GL_READ_ONLY_ARB);
if(ptr)
{
    processPixels(ptr, ...);
    glUnmapBufferARB(GL_PIXEL_PACK_BUFFER_ARB);
}

// back to conventional pixel operation
glBindBufferARB(GL_PIXEL_PACK_BUFFER_ARB, 0);