如何有效地在openGL中渲染大量对象？

Question

这个问题是广泛的，所以我将尽我所能使其更加精确。

我编写了程序，仅加载和渲染具有多个纹理的模型。由于我使用单一模型，因此能够在负责绘制的循环之前一次形成所有缓冲区，启用所有顶点属性数组，绑定所有顶点数组以及绑定并设置活动纹理。

因此，我的绘图循环每次迭代的程序仅执行单个line-glDrawArrays。在有大量对象的情况下可以这样做吗？或者我确实需要形成所有缓冲区，启用attrib数组，绑定和设置活动纹理，设置着色器程序等等，每次绘制循环都需要迭代（这意味着向视频发送大量数据）卡应该慢）？

Answer 1

目前还不清楚您到底在寻找什么-我们正在谈论多少对象。

因此，我的绘图循环每次迭代的程序仅执行单个line-glDrawArrays。在有大量对象的情况下可以这样做吗？或者我确实需要形成所有缓冲区，启用attrib数组，绑定和设置活动纹理，设置着色器程序等等，每次绘制循环都需要迭代（这意味着向视频发送大量数据）卡应该慢）？

是的，那太慢了。缓冲区对象允许您以GL可访问的方式存储数据。在理想情况下，GL可以决定将数据直接存储在VRAM中（尽管您永远无法完全控制OpenGL的数据）。因此，如果您有静态的，不变的网格数据，则只需上传一次即可。在单个缓冲区中合并许多小对象的数据可能也很有用。

您可以使用存储顶点属性指针并启用的顶点数组对象（VAO），因此在绘制时，您可以绑定VAO并发出绘制调用。因此，渲染多个对象的基本方法是

// ... at initinialization
for each object:
    create and upload VBO(s) and index buffers
    create and upload textures
    create and initialize VAO

// at draw time
for each object:
    bind VAO
    bind texture(s)
    set all other object-related OpenGL state
    (like switching programs, setting unforms for
     the model matrix, base colors, ...)
    glDraw*(...)

如果每帧仅绘制数百个对象，则使用此方法可能不会遇到性能问题。（不要误会我的意思，这里我只是在谈论每个对象的一次绘制调用的开销，而不是实际对象的渲染成本-如果您的对象具有数百万个顶点，或者您正在生成很多片段，您仍然可以通过很少或单个对象来降低性能。在这种情况下，您需要一种更聪明的策略来有效地呈现对象本身，例如，通过应用“细节级别”方法）

通常，有两种主要方法可改善此类渲染循环的性能：

1. 减少状态更改次数。

   切换不同的GL状态意味着性能下降。一种标准方法是按着色器程序，纹理对对象进行分组，以便您可以绘制多个对象，而无需在它们之间进行昂贵的状态切换。

   看看这个相关问题的答案，了解不同状态变化的相对成本。

2. 增加通过单个绘制调用绘制的对象的数量。从某种意义上说，这也意味着方法1，因为您不能在draw调用期间切换OpenGL状态。但是，使用现代GL，例如，您可以使用阵列纹理，并将不同对象的纹理放入单个纹理对象中（也可以通过使用纹理图集在不使用纹理阵列的情况下进行此操作，并且可以将两者组合在一起）。

   在这方面，其他非常有趣的功能是

   • 实例化渲染（渲染同一对象的许多实例，每个实例的某些属性不同，例如模型矩阵）
   • 间接渲染（将多个draw调用的参数放入另一个缓冲区中，并通过一个glMultiDrawElementsIndirect（）调用执行。由于源数据来自缓冲区对象，因此您可以将其用作生成对draw调用的参数的范围。直接在GPU上飞行，例如通过计算着色器。

近年来，已经提出了一些策略以有效地渲染许多对象，这些策略以标题“ 接近零驱动器开销（AZDO）”而闻名。