OpenGL几种绘制方式

Posted 2020-06-14

OpenGL几种绘制方式

OpenGL

绘制

本文介绍了OpenGL的几种绘制方式及各自特点。绘制方式如下：

• 立即模式

• 显示列表

• 顶点数组

• VBO

1、立即模式

最直接的方式，传统的使用glBegin...glEnd绘制的方式，如下所示：

glBegin( GL_TRIANGLES );

glVertex3f(-1.0f, -0.5f, -4.0f); 
glVertex3f( 1.0f, -0.5f, -4.0f); 
glVertex3f( 0.0f, 0.5f, -4.0f);

glEnd();

这种方式效率较低。原因是

• glVertex函数每次调用只把一个顶点从客户端（CPU或内存）传输到服务端（GPU），而这个传输的过程相对于GPU处理数据的过程是很慢的。

• glVertex函数的调用次数过多

2、显示列表

将图形绘制进行预编译，把绘制好的图形放到GPU，使用的时候直接调用。

初始化函数

displayList = glGenLists( 1 );  //请求显示列表名称

glNewList( displayList, GL_COMPILE );   //创建显示列表

glBegin( GL_TRIANGLES );
glVertex3f(-1.0f, -0.5f, -4.0f); 
glVertex3f( 1.0f, -0.5f, -4.0f); 
glVertex3f( 0.0f, 0.5f, -4.0f);
glEnd();

glEndList();

渲染函数

glCallList( displayList );

显示列表的优化策略是将图形绘制命令集（数据块）存储在GPU中，无须CPU到GPU间的数据传递，节省了时间。
然而显示列表虽然提升了绘制速度，但是它一旦创建了就是不可修改的，如果要修改，只能销毁并重新创建显示列表，所以它适用于那些静态的图形。

3、顶点数组

将数据保存在数组中，当执行绘制（glDrawArrays或glDrawElements）的时候一次性将数据从CPU传递到GPU中。

//初始化顶点数组
GLfloat vertices[ 3 ][3] = {0};
vertices[0][0] = -1.0f;
vertices[0][1] = -0.5f;
vertices[0][2] = -4.0f;

vertices[1][0] = 1.0f;
vertices[1][1] = -0.5f;
vertices[1][2] = -4.0f;

vertices[2][0] = 0.0f;
vertices[2][1] = 0.5f;
vertices[2][2] = -4.0f;

glEnableClientState( GL_VERTEX_ARRAY );         //启用顶点数组
glVertexPointer( 3, GL_FLOAT, 0, vertices );    //指定数据
glDrawArrays( GL_TRIANGLES, 0, 3);              //进行绘图
glDisableClientState( GL_VERTEX_ARRAY );    

顶点数据的优化策略是减少数据从CPU到GPU的传递次数，从而节省了时间。但是它仍然有数据的传递，所以绘制效率不如显示列表高。相比于显示列表它的优点是数据可以动态修改。

4、VBO

VBO将顶点数据存储在GPU缓存中，无须CPU到GPU的数据传递，并且可以动态修改。

初始化函数

//初始化顶点数组
GLfloat vertices[ 3 ][3] = {0};
vertices[0][0] = -1.0f;
vertices[0][1] = -0.5f;
vertices[0][2] = -4.0f;

vertices[1][0] = 1.0f;
vertices[1][1] = -0.5f;
vertices[1][2] = -4.0f;

vertices[2][0] = 0.0f;
vertices[2][1] = 0.5f;
vertices[2][2] = -4.0f;

glewInit();
glGenBuffers( 1, buffer );  //创建缓冲区

//指定缓冲区数据
glBindBuffer( GL_ARRAY_BUFFER, buffer );
glBufferData( GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(GLfloat) * 3 * 3, vertices, GL_DYNAMIC_DRAW );

渲染函数

glBindBuffer( GL_ARRAY_BUFFER, buffer );    //绑定缓冲区
glEnableClientState( GL_VERTEX_ARRAY ); //使用VBO必须开启顶点数组
glVertexPointer( 3, GL_FLOAT, 0, 0 );       
glDrawArrays( GL_TRIANGLES, 0, 3 ); //绘制
glDisableClientState( GL_VERTEX_ARRAY );
glBindBuffer( GL_ARRAY_BUFFER, 0 );     //取消绑定缓冲区

关于VBO的动态修改，可以将数据映射到客户端（内存）中，然后再进行修改。以下是一种刷新所有顶点数据的方法。

//初始化新数组
GLfloat newvertices[3][3] = {0};
newvertices[0][0] = 0.0f;
newvertices[0][1] = 0.0f;
newvertices[0][2] = 50.0f;
...

//映射缓冲区
glBindBuffer( GL_ARRAY_BUFFER, buffer] );
glBufferData( GL_ARRAY_BUFFER, sizeof( GLfloat ) * 3* 3, NULL, GL_STREAM_DRAW );
GLvoid* PositionBuffer = glMapBuffer( GL_ARRAY_BUFFER, GL_WRITE_ONLY ); 

//刷新数据
memcpy( PositionBuffer, newvertices, sizeof( GLfloat ) * 1002 * 3 );

//刷新到VBO
glBindBuffer( GL_ARRAY_BUFFER, buffer );
glUnmapBuffer( GL_ARRAY_BUFFER );
glVertexPointer( 3, GL_FLOAT, 0, 0 );

VBO结合了显示列表与顶点数组的优点，既在GPU保存数据避免数据传输，提高了绘制效率，又可以动态修改。

[参考]
OpenGL超级宝典（第四版）

http://www.songho.ca/opengl/gl_vbo.html

http://www.zwqxin.com/archives/opengl/learn-vbo.html