OpenGL 的缓冲区如何工作?

Iva*_*van 4 c++ opengl

我不明白 OpenGL 的缓冲区是如何工作的。我通过 OpenGL 红皮书第 8 版学习 OpenGL。例如,我有一个位置数组、一个颜色数组和一个索引数组:

static const GLfloat strip_position[] =
    {
        -4.0f,  0.0f, -1.0f, 1.0f,  //0
        -3.5f, -1.0f, -1.0f, 1.0f,  //1
        -3.0f,  0.0f, -1.0f, 1.0f,  //2
        -2.5f, -1.0f, -1.0f, 1.0f,  //3
        -2.0f,  0.0f, -1.0f, 1.0f,  //4
        -1.5f, -1.0f, -1.0f, 1.0f,  //5
        -1.0f,  0.0f, -1.0f, 1.0f,  //6
        -0.5f, -1.0f, -1.0f, 1.0f,  //7
         0.0f,  0.0f, -1.0f, 1.0f   //8
    };
static const GLfloat strip_colors[] =
    {
        1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f,
        1.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f,
        1.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f,
        1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f,
        0.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f,
        0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f,
        0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f,
        1.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f,
        1.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f,
    };

static const GLushort strip_indices[] =
{
    0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
};
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好。然后我创建的顶点数组对象如下:

    GLuint vao[1]; // vertex array object
    glGenVertexArrays(1, vao);
    glBindVertexArray(vao[0]);
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在我的理解中,第一个参数 ( GLsizei n) 是位置数组的数量(或一个我的对象的顶点坐标)。然后我创建Element Array Buffer如下:

GLuint ebo[1]; // element buffer object
glGenBuffers(1, ebo);
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, ebo[0]);
glBufferData(
             GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, 
             sizeof(strip_indices), 
             strip_indices, 
             GL_STATIC_DRAW
);
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然后我创建的顶点缓冲区对象如下:

GLuint vbo[1]; // vertex buffer object
glGenBuffers(1, vbo);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo[0]);
    glBufferData(
                 GL_ARRAY_BUFFER, 
                 sizeof(strip_position) + sizeof(strip_colors), 
                 NULL, 
                 GL_STATIC_DRAW
    );
    glBufferSubData(
                    GL_ARRAY_BUFFER, 
                    0,                      //offset
                    sizeof(strip_position), //size date
                    strip_position          //data
    );
    glBufferSubData(
                    GL_ARRAY_BUFFER, 
                    sizeof(strip_position), //offset
                    sizeof(strip_colors),   //size data
                    strip_colors               //data
    );
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接下来我调用glVertexAttribPointer()如下:

glVertexAttribPointer(
                      0,         //index
                      4,         //size
                      GL_FLOAT,  //type
                      GL_FALSE,  //normalized
                      0,         //stride
                      NULL       //pointer
);
glVertexAttribPointer(
                      1, 
                      4, 
                      GL_FLOAT, 
                      GL_FALSE, 
                      0, 
                      (const GLvoid*)sizeof(strip_position)
);
glEnableVertexAttribArray(0);
glEnableVertexAttribArray(1);
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那个功能是什么?(glVertexAttribPointer()glEnableVertexAttribArray()
好的。我完成了初始化我的数据。现在我可以绘制如下:

glBindVertexArray(vao[0]);
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, ebo[0]);
glDrawElements(GL_TRIANGLE_STRIP, 8, GL_UNSIGNED_SHORT, NULL);
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OpenGL 如何理解,需要使用哪个缓冲区以及它在哪里?“绑定”一词是指关系吗?即某事与某事绑定?如果我想显示两个对象,我该怎么办?例如,我有两个位置数组,两个位置数组和两个索引数组?

static const GLfloat TWOstrip_colors[] =
{
    1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f,
    1.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f,
    1.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f,
    1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f,
    0.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f,
    0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f,
    0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f,
    1.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f,
    1.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f
};
static const GLfloat TWOstrip_colors[] =
    {
        1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f,
        1.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f,
        1.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f,
        1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f,
        0.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f,
        0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f,
        0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f,
        1.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f,
        1.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f,
    };

static const GLushort TWOstrip_indices[] =
{
    0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
};
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这怎么办?

dat*_*olf 7

OpenGL 有所谓的对象的概念。这些不是模型或几何对象,而是内部状态的封装。如果你熟悉对象面向对象编程和C ++ STL的OpenGL对象可以被认为是一种类实例的。

该调用glGenBuffers(count, out_names)可以粗略地解释为类似

std::map<GLuint, openglobject*> bufferobjects;

glGenBuffers(GLuint count, std::vector<GLuint> *out_names)
{
    out_names->resize(count);
    for(int i=0; i < count; i++) {
        GLuint name = get_next_free_handle_ID();
        bufferobjects[name] = NULL;
        out_names.set(i, name);
    }
}
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所以它的作用是,它保留一个句柄 ID(OpenGL 称它们为名称)并在句柄和缓冲区对象实例指针之间的内部映射中为其分配一个插槽。

该调用glBindBuffer实际上创建了缓冲区对象,类似这样

glBindBuffer(GLenum target, GLuint name)
{

    openglobject *objinstance = NULL;

    if( name != 0 ) {
        if( !bufferobjects.has_key(name) ) {
            push_openglerror( INVALID_NAME );
            return;
        }

        objinstance = bufferobjects[name];

        if( NULL == bufferobjects[name] ) {
            switch(target) {
            case GL_ARRAY_BUFFER:
                objinstance = new OpenGLArrayBuffer; break;

            case GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER:
                objinstance = new OpenGLElementArrayBuffer; break;

            /* ... and so on */    

            default:
                push_openglerror( INVALID_TARGET ); return;
            }

            bufferobjects[name] = objinstance;

            }
        }
    }

    if( objinstance != NULL && target_of(objinstance) != target ) {
         opengl_pusherror( INVALID_TARGET );
    }

    switch( target ) {
    case GL_ARRAY_BUFFER:
         /* this would be a static function of the subclass setting 
          * global singleton instance pointer
          */
         OpenGLArrayBuffer::make_current(objinstance);
         break;

         /* ... and so on */
    }
}
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我想你可以看到这是怎么回事:缓冲区target指定了你正在使用的实例的子类类型及其静态成员。

glBufferData然后实际分配特定对象的内存,并可以使用传递给它的缓冲区的内容对其进行初始化。glBufferSubData只是将数据复制到内部存储。

缓冲区对象(有几种)就到此为止。


另一部分是顶点数组对象。这些是特殊的 OpenGL 对象,它们在顶点属性之间创建关联,顶点属性是基于属性索引传递给着色器的每个顶点的数据,以及获取该数据的数组缓冲区对象。

当你调用 glGenVertexArray 时会发生这样的事情:

std::map<GLuint, openglobject*> vertexarrayobjects;

glGenVertexArrays(GLuint count, std::vector<GLuint> *out_names)
{
    out_names->resize(count);
    for(int i=0; i < count; i++) {
        GLuint name = get_next_free_handle_ID();
        vertexarrayrobjects[name] = NULL;
        out_names.set(i, name);
    }
}
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看起来很熟悉是不是?唯一的区别是使用了不同的映射结构。glBindVertexArray做实例的分配等等。

现在调用glEnableVertexAttributeglVertexAttribPointer可以认为如下:

glEnableVertexAttribute(GLuint idx)
{
    ((OpenGLVertexArrayObject*)currentvertexarray)->add_attribute(idx);
}

glVertexAttribPointer(GLuint idx, ..., void *ptr)
{
    ((OpenGLVertexArrayObject*)currentvertexarray)->bind_attribute(
          idx,
          OpenGLArrayBuffer::get_current(),
          (off_t)ptr );
}
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好的,最后一点需要一些解释。您将指针传递给 glVertexAttribPointer 是 OpenGL-1.1 的遗留问题,其中没有 OpenGL 缓冲区对象,而是直接指向程序的内存。然后引入了缓冲区对象,这些对象在绑定时不需要指针而是字节大小的偏移量。因此,OpenGL 开发人员走上了肮脏的道路,只是向编译器撒了谎。我在回答“NULL + int 的结果是什么?”这个问题时确实解释了细节。

请注意,OpenGL-4 引入了一个新的、更强大、更灵活的 API 来创建 VAO 属性?VBO 绑定。