Tengo que renderizar fuera de la pantalla en OpenGL y luego pasar la imagen a una QImage. Además, solo para el ejercicio me gustaría transferir a la CPU también la profundidad y el búfer de la plantilla.

Para dibujar fuera de la pantalla, he usado Frame Buffer Object con Render Buffer (y no con textura porque no necesito la textura).

La operación de transferencia de píxeles con búferes de color (la imagen en bruto real) funciona ... veo lo que estoy esperando. Pero la profundidad y la plantilla no funcionan. Imagen extraña para profundidad y nada con la plantilla.

Primero, la parte fácil, lo que realmente estoy dibujando:

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    glLoadIdentity();
    glTranslatef(-1.5f,0.0f,-6.0f);
    glBegin(GL_TRIANGLES);
    glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);
    glVertex3f( 0.0f, 1.0f, 0.0f);
    glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f);
    glVertex3f(-1.0f,-1.0f, -1.0f);
    glColor3f(0.0f,0.0f,1.0f);
    glVertex3f( 1.0f,-1.0f, 0.0f);
    glEnd();

Aquí la inicialización de la FBO y de los 3 buffer de render:

// frame buffer object
glGenFramebuffers(1, &fboId);
glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, fboId);

// render buffer as color buffer
glGenRenderbuffers(1, &colorBuffer);
glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, colorBuffer);
glRenderbufferStorage(GL_RENDERBUFFER, GL_RGBA, width, height);
glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, 0);
// attach render buffer to the fbo as color buffer
glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_RENDERBUFFER, colorBuffer);

// render buffer as depth buffer
glGenRenderbuffers(1, &depthBuffer);
glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, depthBuffer);
glRenderbufferStorage(GL_RENDERBUFFER, GL_DEPTH_COMPONENT, width, height);
glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, 0);
// attach render buffer to the fbo as depth buffer
glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_ATTACHMENT, GL_RENDERBUFFER, depthBuffer);

glGenRenderbuffers(1, &stencilBuffer);
glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, stencilBuffer);
glRenderbufferStorage(GL_RENDERBUFFER, GL_STENCIL_INDEX, width, height);
glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, 0);
// attach render buffer to the fbo as stencil buffer
glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_STENCIL_BUFFER, GL_RENDERBUFFER, stencilBuffer);

Y finalmente aquí hay 3 métodos para la transferencia de píxeles:

QImage FBO::getImage()
{
    // this is called Pixel Transfer operation: http://www.opengl.org/wiki/Pixel_Transfer
    uchar *pixels;
    pixels = new uchar[width * height * 4];
    for(int i=0; i < (width * height * 4) ; i++ ) {
        pixels[i] = 0;
    }

    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, fboId);
    glReadPixels( 0,0,  width, height, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, pixels);

    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0);

    QImage qi = QImage(pixels, width, height, QImage::Format_ARGB32);
    qi = qi.rgbSwapped();

    return qi;
}

QImage FBO::getDepth()
{
    // this is called Pixel Transfer operation: http://www.opengl.org/wiki/Pixel_Transfer
    uchar *pixels;
    pixels = new uchar[width * height * 4];
    for(int i=0; i < (width * height * 4) ; i++ ) {
        pixels[i] = 0;
    }

    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, fboId);
    glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, depthBuffer);
    glReadPixels( 0,0,  width, height, GL_DEPTH_COMPONENT, GL_FLOAT, pixels);

    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0);

    QImage qi = QImage(pixels, width, height, QImage::Format_ARGB32);
    qi = qi.rgbSwapped();

    return qi;
}

QImage FBO::getStencil()
{
    // this is called Pixel Transfer operation: http://www.opengl.org/wiki/Pixel_Transfer
    uchar *pixels;
    pixels = new uchar[width * height * 4];
    for(int i=0; i < (width * height * 4) ; i++ ) {
        pixels[i] = 0;
    }

    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, fboId);
    glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, stencilBuffer);
    glReadPixels( 0,0,  width, height, GL_STENCIL_INDEX, GL_FLOAT, pixels);

    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0);

    QImage qi = QImage(pixels, width, height, QImage::Format_ARGB32);
    qi = qi.rgbSwapped();

    return qi;

}

Aquí la captura de pantalla 2 (color y profundidad, con la plantilla obtengo una QImage vacía):

El color uno es exactamente lo que estoy dibujando (volteado, pero creo que es normal). La profundidad .. Estoy esperando una imagen en blanco con un triángulo gris degradado. Por supuesto que estoy cometiendo un error en el formato de la imagen (GL_FLOAT?) pero he intentado algunas combinaciones y este es el mejor resultado ... un fondo violeta con colores glitchy en su interior ... y con el buffer de la plantilla ... estoy esperando un contorno de triángulo blanco en un fondo negro pero ... ni idea de por qué no veo nada ..

EDITAR:

De acuerdo, nunca uses el búfer de la plantilla solo, así que lo he refaccionado un poco.

Al declarar el FBO:

// render buffer for both depth and stencil buffer
glGenRenderbuffers(1, &depthStencilBuffer);
glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, depthStencilBuffer);
glRenderbufferStorage(GL_RENDERBUFFER, GL_DEPTH24_STENCIL8, width, height);
glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, 0);
// attach render buffer to the fbo as depth buffer
glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_STENCIL_ATTACHMENT, GL_RENDERBUFFER, depthStencilBuffer);

Transferencia de píxeles de la profundidad:

QImage FBO::getDepth()
{
    std::vector<uchar> pixels;
    pixels.reserve(width * height*4);
    for(int i=0; i < (width * height*4) ; i++ ) {
        pixels.push_back(0);
    }

    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, fboId);
    glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, depthStencilBuffer);
    glReadPixels( 0,0,  width, height,  GL_DEPTH24_STENCIL8, GL_UNSIGNED_BYTE, pixels.data());

    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0);

    std::vector<uchar> _pixels;
    _pixels.reserve(width * height*4);
    for(int i=0; i < (width * height*4) ; i++ ) {
        uchar p_red = pixels[i];
        uchar p_green = pixels[i+1];
        uchar p_blue = pixels[i+2];

        uchar p_stencil = pixels[i+3];

        _pixels.push_back(p_red);
        _pixels.push_back(p_green);
        _pixels.push_back(p_blue);

        _pixels.push_back(255); // alpha
    }

    QImage qi = QImage(_pixels.data(), width, height, QImage::Format_ARGB32);
    //qi = qi.rgbSwapped();

    return qi;
}

La plantilla es similar pero usandop_stencil con componente rgb

.. la imagen resultante es una imagen negra para la profundidad y la plantilla

EDITAR

Gracias a la respuesta de Nicolas, logré usar un renderbuffer tanto para la profundidad como para el búfer de plantilla y extraer el componente de profundidad para que se ajuste a unQImage::Format_ARGB32 con este código:

QImage FBO1::getDepth()
{
    // sizeof( GLuint ) = 4 byte
    // sizeof( uchar ) = 1 byte

    std::vector<GLuint> pixels(width * height);
    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, fboId);
    glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, depthStencilBuffer);
    glReadPixels( 0,0,  width, height,  GL_DEPTH_STENCIL, GL_UNSIGNED_INT_24_8, pixels.data());
    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0);

    std::vector<uchar> _pixels;
    for(int i=0; i < (width * height) ; i++ ) {
        GLuint color = pixels[i];

        float temp = (color & 0xFFFFFF00) >> 8; // 24 bit of depth component

        // remap temp that goes from 0 to 0xFFFFFF (24 bits) to
        // _temp that goes from 0 to 0xFF (8 bits)
        float _temp = (temp / 0xFFFFFF) * 0xFF;

        _pixels.push_back((uchar)_temp);
        _pixels.push_back((uchar)_temp);
        _pixels.push_back((uchar)_temp);
        _pixels.push_back(255);
    }

    QImage qi = QImage(_pixels.data(), width, height, QImage::Format_ARGB32);
    qi = qi.rgbSwapped();

    return qi;
}

.. Todavía algunos problemas con el componente de la plantilla (el siguiente código no funciona: produce fallas en la imagen):

QImage FBO1::getStencil()
{
    // sizeof( GLuint ) = 4 byte
    // sizeof( uchar ) = 1 byte

    std::vector<GLuint> pixels(width * height);
    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, fboId);
    glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, depthStencilBuffer);
    glReadPixels( 0,0,  width, height,  GL_DEPTH_STENCIL, GL_UNSIGNED_INT_24_8, pixels.data());
    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0);

    std::vector<uchar> _pixels;
    for(int i=0; i < (width * height); i++ ) {
        GLuint color = pixels[i];

        uchar temp = (color & 0x000000FF); // last 8 bit of depth component

        _pixels.push_back(temp);
        _pixels.push_back(temp);
        _pixels.push_back(temp);
        _pixels.push_back(255);
    }

    QImage qi = QImage(_pixels.data(), width, height, QImage::Format_ARGB32);
    qi = qi.rgbSwapped();

    return qi;
}