vbo

根据OpenGL所支持VBO的情况,有三种方式执行渲染
(1)支持OpenGL 1.5,使用标准的VBO函数
             // 设置顶点缓冲
             glGenBuffers(1, &iVertexBuffer);
             glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, iVertexBuffer);
             glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertex_list),
                 vertex_list, GL_STATIC_DRAW);

             // 设置索引缓冲
             glGenBuffers(1, &iIndexBuffer);
             glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, iIndexBuffer);
             glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(index_list),
                 index_list, GL_STATIC_DRAW);
(2)不支持OpenGL 1.5,但以ARB扩展的形式支持VBO
 
             glGenBuffersARB(1, &iVertexBuffer);
             glBindBufferARB(GL_ARRAY_BUFFER_ARB, iVertexBuffer);
             glBufferDataARB(GL_ARRAY_BUFFER_ARB, sizeof(vertex_list),
                 vertex_list, GL_STATIC_DRAW_ARB);

             glGenBuffersARB(1, &iIndexBuffer);
             glBindBufferARB(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER_ARB, iIndexBuffer);
             glBufferDataARB(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER_ARB, sizeof(index_list),
                 index_list, GL_STATIC_DRAW_ARB);
(3)不支持VBO,使用Vertex Array代替



Learning vbo


 VBO,全称Vertex Buffer Object,与FBO,PBO并称,但它实际上老不少。就某种意义来说,它就是VA(Vertex Array)的升级版。——ZwqXin.com
事实上,对VBO的接触可以追溯到当初接触FBO之后[学一学,FBO] 。那时候还在做Shadow Volume吧,见识到FBO的强大之后,就想把VBO也学了——于是不觉得有什么难理解和难应用的地方,就把构造Volume(多侧面锥体)的任务交给它了——谁知道(应该说,想当然知道),失败了。结果大概忘记了,反正不会不糟糕。因为想把时间继续放在Shadow Volume算法学习上[Shadow Volume 阴影锥技术之探Ⅴ] ,就放弃使用VBO了。 而如今再次拿起来,想学的成分和不甘心的成分都有吧,用于最近做的水效DEMO[水效果Ⅰ - 水池] 上 ,构造网格看看吧。
1.“客户端状态”和“服务端状态”
从VBO的作用说起吧。VBO出现的背景是人们发现VA还有不让人满足的地方。一般,在OpenGL里,提高顶点绘制速度的手法,一是把常规的glBegin() - glEnd()类代码段放入一个显示列表中(通常在初始化阶段完成),然后每遍渲染都调用这个显示列表;二是使用顶点数组,把顶点以及顶点属性数据作为数组,渲染的时候直接用一个或几个函数调动这些数组里的数据进行绘制,形式上是减少函数调用的次数(glVertex再见),提高绘制效率。但是这两种方法都有缺点。在说这个之前,应该对“客户端状态”和“服务端状态”两个名词有点了解。
OpenGL是个状态机,我们通常见到的glEnable - glDisable函数就是通知OpenGL开启/关闭某种状态的,譬如光照、深度检测等等。但是也有glEnableClientState - glDisableClientState这对。它们的区别是通知的具体对象在概念上不一样——分别是服务端和客户端。事实上我也无法很清楚地告诉你区别之处,反正你把你电脑上的具体程序,包括它用到的内存等等看作客户端,把你电脑里面的——显卡里的OpenGL“模块”,乃至整张拥有OpenGL流水线、硬件实现OpenGL功能的显卡,作为服务端。它们各自维护一些“状态”,glEnable 等是直接维护流水线处理相关的状态的,glEnableClientState 维护的则是进入流水线前的状态。流水线早期的T&L阶段,程序的顶点数据就被获知而接受处理了。至于顶点是怎么来的——是glVertex来的,还是glDrawArray来的,流水线没必要知道——这就是客户端的任务,所以是否使用顶点数组(作为一种状态是否需要被启动)都是由客户端决定。显示列表的glCallList比较特殊,它绕过客户端,直接通知服务端把之前初始化时设定的代码段所映射的硬件设置“启亮”,这是相当于直接把显存的某一段占有而随时呼唤了,硬件对此命令没有丝毫犹豫地接受,对该呼唤的答应变成一种“神经反射”行为——这是最理想最高级的“绘制”。
2. VBO,存在的理由
VBO出现的背景是人们发现VA还有不让人满足的地方,同样,显示列表也是。VA(顶点数组)是在客户端设置的,所以执行这类函数(glDrawArray,glDrawElement等等)后,客户端还得把得到的顶点数据向服务端传输一次(所谓的“二次处理”),这样一来就有了不必要的动作了,降低了效率——如果我们写的函数能直接把顶点数据发给服务端就好了——这正是VBO的特性之一。你可能会说,既然上面说到显示列表这么强大,用显示列表不就好了?显示列表的缺点正在于它的古板——一旦设定,就不容许更改,所以它只适合对一些“固定”的东西的绘制进行包装。(我们无办法直接在硬件层改顶点数据,因为这是脱离了流水线的事物。)而VBO直接把顶点数据交到流水线的第一步,与显示列表的效率还是有差距,但它这样就得到了操作数据的弹性——渲染阶段,我们的VBO绘制函数持续把顶点数据交给流水线,在某一刻我们可以把该帧到达了流水线的顶点数据捏回客户端修改(Vertex mapping),再提交回流水线(Vertex unmapping),(或者用glBufferData或glBufferSubData重新全部/部分提交更改了的顶点数据,)这是VBO的另一特性。
或者说,VBO结合了VA和显示列表的这个说法不太妥当,应该说它结合了两者的一些的特性,绘制效率在两者之间,且拥有良好的数据更改弹性。这种折衷造就了它一直为目前“最高”的地位。
3.VBO的使用
VBO的使用一方面跟FBO相似(应该调转一下主谓),另一方面与VA相似,绘制部分函数的样子根本就是同一个(毕竟叫作VA的升级版嘛)。以前VBO用不成功,现在用VBO最初也老出问题,其实不是没掌握好VBO而是没掌握好VA。的确,顶点数组是我学过而没怎么用过的OpenGL功能,一直偏向于使用容易理解的glVertex,glNormal系列,这种倾向希望从今天开始改变吧。
初始化部分:
 
 
//mVertexBufferObject为VBO对象ID
    GLsizeiptr VertDataSize = XSCALE * ZSCALE * sizeof(CVector3);
    glGenBuffers(1, &mVertexBufferObject);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mVertexBufferObject);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, VertDataSize, Waterpos, GL_STREAM_DRAW);
 
    GLsizeiptr TexCoordDataSize = XSCALE * ZSCALE * sizeof(TexCoord);
    glGenBuffers(1, &mTexCoordBufferObject);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mTexCoordBufferObject);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, TexCoordDataSize, Watertex, GL_STREAM_DRAW);
    
    GLsizeiptr NormalDataSize = XSCALE * ZSCALE * sizeof(CVector3);
    glGenBuffers(1, &mNormalBufferObject);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mNormalBufferObject);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, NormalDataSize, Waternorm, GL_STREAM_DRAW);
   //mVertexBufferObject为VBO对象ID 
   GLsizeiptr VertDataSize = XSCALE * ZSCALE * sizeof(CVector3); 
   glGenBuffers(1, &mVertexBufferObject); 
   glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mVertexBufferObject); 
   glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, VertDataSize, Waterpos, GL_STREAM_DRAW);   
 
   GLsizeiptr TexCoordDataSize = XSCALE * ZSCALE * sizeof(TexCoord); glGenBuffers(1, &mTexCoordBufferObject); 
   glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mTexCoordBufferObject); 
   glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, TexCoordDataSize, Watertex, GL_STREAM_DRAW);  
  
   GLsizeiptr NormalDataSize = XSCALE * ZSCALE * sizeof(CVector3); 
   glGenBuffers(1, &mNormalBufferObject); 
   glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mNormalBufferObject); 
   glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, NormalDataSize, Waternorm, GL_STREAM_DRAW);

跟FBO[学一学,FBO]很像吧。其他顶点属性(包括顶点位置glVertex,顶点法线glNormal,顶点颜色glColor,顶点纹理坐标glTexCoord,顶点雾坐标等等,或者shader的attribute属性变量)也是类似的。其中,Waterpos等储存了具体的数据(注意数据存放次序呀,一般栽会栽在这里)。GL_STATIC_DRAW,GL_STREAM_DRAW,GL_DYNAMIC_DRAW用于给OpenGL系统提醒:预期数据是一直不变、数据每帧变一次或几帧变一次、数据每帧变两三次以上,方便硬件内部优化吧。
渲染部分:
 
//
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mVertexBufferObject);
    glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
    glVertexPointer(3, GL_FLOAT, 0, 0);
 
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mNormalBufferObject);
    glEnableClientState(GL_NORMAL_ARRAY);
    glNormalPointer(GL_FLOAT, 0, 0);
          ........
 
       glDrawArrays(GL_QUADS, 0, VertexCount);
 
          .........
    glDisableClientState(GL_NORMAL_ARRAY);
    glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
    // glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mVertexBufferObject); 
    glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
    glVertexPointer(3, GL_FLOAT, 0, 0); 
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mNormalBufferObject); 
    glEnableClientState(GL_NORMAL_ARRAY); glNormalPointer(GL_FLOAT, 0, 0);         
    ........      
   glDrawArrays(GL_QUADS, 0, VertexCount);         
    .........   
   glDisableClientState(GL_NORMAL_ARRAY); 
   glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY); 
   glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);

简直就是VA!对吧(虽然我没什么感觉)。记得前后要对VBO进行绑定和解绑哦,跟FBO一样的流程了。
4.数据更改的方式
其实前面也提到了,就是三种:1.重新对VBO对象进行绑定,用glBufferData把新数据交给VBO。它在当前帧执行,会把当前VBO内容清空,放入新数据后继续;2.glBufferSubData只更新VBO中部分数据,但是如果当前数据正在进行中,它会等待数据全部发送完毕,然后待把某部分改好了再全部发送;3.glMapBuffer - glUnMapBuffer,如上所述,数据会全传回来再传过去。这里是参考资料的一断代码,可参考:
 
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, BufferName[COLOR_OBJECT]);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, ColorSize, NULL, GL_STREAM_DRAW);
GLvoid* ColorBuffer = glMapBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, GL_WRITE_ONLY);
 
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, BufferName[POSITION_OBJECT]);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, PositionSize, NULL, GL_STREAM_DRAW);
GLvoid* PositionBuffer = glMapBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, GL_WRITE_ONLY);
 
memcpy(ColorBuffer, ColorData, ColorSize);
memcpy(PositionBuffer, PositionData, PositionSize);
 
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, BufferName[COLOR_OBJECT]);
glUnmapBuffer(GL_ARRAY_BUFFER);
glColorPointer(3, GL_UNSIGNED_BYTE, 0, 0);
 
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, BufferName[POSITION_OBJECT]);
glUnmapBuffer(GL_ARRAY_BUFFER);
glVertexPointer(2, GL_FLOAT, 0, 0);

对本文有问题可在我的网站www.zwqxin.com一起讨论讨论?本文参考资料:OpenGL Vertex Buffer Objects、OpenGL Vertex Buffer Object(VBO)
对VBO的初步学习先到此吧。接下来我会根据自己实际应用的经验,谈谈怎么控制顶点数据中顶点顺序的问题,构造网格不能简单使用glDrawArrays,而应该通过建立顶点索引,用GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER下的glDrawElements绘制;同时谈谈对于纹理坐标这种一顶点可能存在多个的问题(多重纹理),怎样设置VBO的问题。并可能简单介绍Interleaved arrays 、Serialized arrays这类用法。
 
 

VBO的核心是顶点数组的使用,因此顶点索引数组和多重顶点纹理坐标数组的设置才是本文的核心。当然还有的是,它们在VBO下是什么样子的。——ZwqXin.xom
紧接上篇:[学一学,VBO]
1.索引顶点的VBO
在VA(顶点数组)下,索引数据被放入一个名为索引数组的“容器”里,在绘制的时候跟其他顶点属性一样,要先用glEnableClientState(GL_INDEX_ARRAY),再用glIndexPointer指定该容器……这一切在VBO中都是不需要的。因为它与glDrawElements函数必定一起出现,所以VBO通过同一标志位GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER把它们的关系“确定”下来。只需要创建一个储存索引数据索引的VBO,渲染时绑定,调用glDrawElements时,第二参数是索引数据的大小,足矣。
 
//初始化部分
    glGenBuffers(1, &mIndexBufferObject);
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, mIndexBufferObject);
    glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, IndexDataSize, IndexData, GL_STREAM_DRAW);
 
//渲染部分
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mVertexBufferObject);
    glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
    glVertexPointer(3, GL_FLOAT, 0, 0);
 
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, mIndexBufferObject);
 
    glDrawElements(GL_QUADS, IndexSize, GL_UNSIGNED_INT, 0);
 
    glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, 0);
   
现在我要用VBO技术画一个网格。网格看起来是这样的:
其中1,2,3,4......是放入顶点数组(GL_VERTEX_ARRAY)里的点的顺序。因为这种存放方式(行扫描)最方便。但是绘制的时候不能按这种顺序绘制(即不能直接用glDrawArrays),应该是一小块一小快矩形来画:1-8-9-2,2-9-10-3,3-10-11-4......6-13-14-7,8-15-16-9........而这个就是所谓的顶点索引,它决定了调用顶点的先后次序,取出顶点数据中相应索引的数据作画。结合顶点位置数据VBO的glVertexPointer对数据的解析(3个FLOAT数据为一组决定一个顶点),以及glDrawElements对数据的解析(4个顶点一组成为QUAD),整个流程就是这样了。注意索引的数据格式是GL_UNSIGNED_INT,我没尝试过其他(听说是不行的)。
 
 
//初始化时,设定索引数据的过程
    int IndexSize = (ZSCALE - 1) * (XSCALE - 1) * 4;
    GLsizeiptr IndexDataSize = IndexSize * sizeof(GLuint);
 
    GLuint *IndexData = new GLuint[IndexSize];
    i = 0;
    for(z = 0; z < ZSCALE - 1; ++z) 
      for(x = 0; x < XSCALE - 1; ++x)
      {
        index = x + z * XSCALE;
        IndexData[i]   = index;
        IndexData[i+1] = index + XSCALE;
        IndexData[i+2] = index + 1 + XSCALE;
        IndexData[i+3] = index + 1;
 
        i += 4;
      }
     2.多重纹理下的VBO
其实多重纹理的VBO不是很复杂,但是网上介绍VBO的文章很少涉及这方面,加上网上外国论坛的帖子里的解释内容又不清不楚,所以我还是靠自己不断尝试,不断调整语句的顺序——花了差不多一晚才弄清楚的。
初始化的时候其实与其他顶点属性是一样的,也没必要设多个VBO,一个就可以了:
 
//
   GLsizeiptr TexCoordDataSize = XSCALE * ZSCALE * sizeof(TexCoord);
    glGenBuffers(1, &mTexCoordBufferObject);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mTexCoordBufferObject);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, TexCoordDataSize, Watertex, GL_STREAM_DRAW);

渲染的时候,注意,以前的glActiveTexture不要扔掉!不要。glEnable(GL_TEXTURE_2D)也不要扔掉。我们弄的是纹理坐标而不是纹理。前者可以作为客户端状态后者不能[学一学,VBO] ,我们还是需要通知服务端启用纹理与否的。
 
//
    glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
    glEnable(GL_TEXTURE_2D);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, Tex0);
 
 
    glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
    glEnable(GL_TEXTURE_2D);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, Tex1);
 
    glActiveTexture(GL_TEXTURE2);
    glEnable(GL_TEXTURE_2D);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, Tex2);
 
..........
 
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mTexCoordBufferObject);
    glClientActiveTexture(GL_TEXTURE0);
    glEnableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
    glTexCoordPointer(2, GL_FLOAT, 0, 0);
 
    glClientActiveTexture(GL_TEXTURE1);
    glEnableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
    glTexCoordPointer(2, GL_FLOAT, 0, 0);
 
    glClientActiveTexture(GL_TEXTURE2);
    glEnableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
    glTexCoordPointer(2, GL_FLOAT, 0, 0);
 
    ..............
                    glDarwArrays / glDrawElements
    ..............
 
    glClientActiveTexture(GL_TEXTURE0);
    glDisableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
    glClientActiveTexture(GL_TEXTURE1);
    glDisableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
    glClientActiveTexture(GL_TEXTURE2);
    glDisableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
 
    glActiveTexture(GL_TEXTURE2);
    glDisable(GL_TEXTURE_2D);
    glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
    glDisable(GL_TEXTURE_2D);
    glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
    glDisable(GL_TEXTURE_2D);

多重纹理坐标VBO的整个过程跟多重纹理的设置过程是差不多的。但它体现起来是更改客户端状态(虽然VBO不经过客户端作二次传送,但是因为是继承VA.....)。glClientActiveTexture和glActiveTexture类似,都是用来指定当前使用的纹理句柄的,之后是glEnableClientState进行激活动作,再用glTexCoordPointer指定VBO内的数据的格式。再让阁下注意,这都是针对纹理坐标VBO的。
3.Interleaved arrays & Serialized arrays
参考此文OpenGL Vertex Buffer Objects -  PRACTICE。
Interleaved arrays可以进一步减少函数调用的次数,主要是减少VBO的数量……但总觉得这样有点矫枉过正了。
 
//
#pragma pack(push, 1)
struct SVertex
{
    GLubyte r;
    GLubyte g;
    GLubyte b;
    GLfloat x;
    GLfloat y;
};
#pragma pack(pop)
//#pragma pack(push, 1)struct SVertex{    GLubyte r;    GLubyte g;    GLubyte b;    GLfloat x;    GLfloat y;};#pragma pack(pop)
譬如这样把两类数据装一起,就只要一个VBO来存储数据就可了。但渲染时glXXXPointer还得设置stride间距值(如果用glInterleavedArrays反而更不好,参考文说的)……。另外pragma pack可以切除编译器4字节对宽的优化,不过不给优化不就"减速"了嘛……
参考文也这么认为。所以倡议同样减少函数调用次数,减少VBO个数的Serialized arrays。其实就是把两种或多种顶点属性的数据前后拼一起放入一个VBO里而已。然后更新的时候用glBufferSubData[学一学,VBO] 只更新数据里头需要被更新的那一段。glBufferSubData第二个参数是OFFSET了。确实这样比Interleaved arrays的做法好不少。
原文地址:https://www.cnblogs.com/lizhengjin/p/1917358.html