GUI输出如何从应用程序到硬件级别工作？

Question

我正在进入GUI编程并做了一些研究。现在不是一切都清楚了。如果我使用GTK +作为工具包，它如何与显卡通信？

在Linux系统上，我认为它将是GTK - > X Server - （OpenGL） - >显卡。这是正确的吗？

我读到一些GUI直接绘制OpenGL（例如Blender3D），那么其他应用程序如何绘制他们的GUI？

如果显卡的唯一API（我知道）是Direct3D和OpenGL，那么软件渲染和硬件加速之间的区别是什么？

可以将“软件渲染”的软件直接写入显卡的帧缓冲区，以便OpenGL不受影响吗？

PS：对不起有很多问题，但我真的不知道这一切是如何运作的，谢谢你的每一个答案:)

Answer 1

在Linux系统上，我认为它将是GTK - > X Server - （OpenGL） - >显卡。这是正确的吗？

Linux上的GTK +号

                                              /-[ if direct context ]---\
                     /--> OpenGL >-+---------/                           \
                    /              \-> GLX -+--------------\              \
                   /                         \              \              \
GTK+ -+-> cairo >-+---> XRender >--------+----+-> Xlib/xcb >-+-> X server >-+-> Kernel Module >-> GPU
       \           \–-> pixmap buffer >–/
        \                              /
         \―---------------------------/

我读到一些GUI直接绘制OpenGL（例如Blender3D），那么其他应用程序如何绘制他们的GUI？

它只是“Blender”（没有尾随3D）。 Blender的GUI工具包使用OpenGL作为其唯一的后端，是的。但是GUI不是直接使用OpenGL绘制的，这只是为了使用繁琐（使用OpenGL调用绘制每个按钮.Blender有自己的工具包.GTK +是另一个工具包但不依赖于Blender（事实上，一个）我的宠物项目正在提取Blender的GUI工具包，以便它可以在独立项目中使用）。

GTK +和Qt等工具包旨在实现最大的便携性。 Blender很高兴知道会有OpenGL可用。为GTK +或Qt开发的应用程序可以在非3D系统上运行，因此GTK +和Qt的设计允许在许多后端上运行。现在版本3中的GTK +使用Cairo图形引擎作为图形后端。开罗还有自己的后端，即软件光栅化器绘制成像素图（像素图像），或代理绘图命令到底层图形架构。对于Linux上的Cairo，这可能是OpenGL或X11（核心和XRender协议扩展）。

如果显卡的唯一API（我知道）是Direct3D和OpenGL，那么软件渲染和硬件加速之间的区别是什么？

OpenGL和Direct3D都不与显卡通信。他们与显卡的驱动程序交谈。因此，您可以选择与驾驶员交谈，绕过OpenGL和Direct3D。但你为什么要这样做？这很乏味。

在Windows上，您还有用于绘制内容的GDI和/或WPF（Windows Presentation Foundation）和Direct2D。

在Linux上，你可以获得X11核心和XRender扩展协议来绘制漂亮的图片。

另一个崛起的API是OpenVG，旨在标准化所有这些2D绘图API。至少在Linux中，OpenGL和OpenVG被选中成为唯一可用的抽象绘图API，具有一些用于管理帧缓冲和用户输入的窗口系统。开发中的Wayland（我完全不喜欢它的设计）和X11，我认为它有更好的设计（它是一个面向网络的系统，允许分布式执行，我认为将来非常重要），但是需要一个对一些“X12”进行全面检修 - 清理旧版本，使其在联系颜色空间中运行，使连接可转换（这样您就可以在X服务器之间迁移客户端，这将允许更优雅的方式锁定X会话，通过将所有连接移动到某个影子X服务器，而不是尝试使用锁定屏幕保护程序阻止访问。

可以将“软件渲染”的软件直接写入显卡的帧缓冲区，以便OpenGL不受影响吗？

不适用于现代操作系统。但是，操作系统可能会通过一些帧缓冲API（Linux上的/ dev / fb0）为您提供对图形卡的抽象访问。然而，帧缓冲是不受管理的，所以如果有一台X服务器或Wayland正在运行，那么其中任何一个都在管理FB的任务，那么这不关你的事。

Answer 2

可以将“软件渲染”的软件直接写入显卡的帧缓冲区，以便OpenGL不受影响吗？

不完全或更准确：取决于驾驶员。像XServer（或Windows和MacOS等价物）这样的显示系统不使用API​​，而是描述API。特别称为显示驱动程序必须满足的驱动程序模型（或在XServers案例中，如XAA，EXA，UXA和​​DRI之类的多个模型之一）。

这些模型中未定义的所有内容都必须在“软件”中完成并在CPU上计算。此外，模型定义的一些操作也可以由驱动程序在CPU上计算。

OpenGL曾经是这些模型的完全独立的标准。图形驱动程序根本不必实现OpenGL以供操作系统使用。但随着3D图形和更复杂的合成在现代操作系统中的不断整合，驱动程序模型已经开始依赖于与OpenGL和Direct3D相同的范例。例如，WDDM（Windows显示驱动程序模型）完全需要Direct3D 9支持。