关于 OpenGL 布局 std140 统一块中的数组

Posted 2023-02-22

【中文标题】关于 OpenGL 布局 std140 统一块中的数组

【英文标题】：Regarding arrays in layout std140 uniform block for OpenGL

【发布时间】：2013-03-15 00:54:14

【问题描述】：

根据specification：

如果成员是标量或向量数组，则基对齐 + * 和数组步幅设置为匹配单个的基本对齐方式 + * 数组元素，根据规则（1）、（2）和（3），向上取整 + * 到 vec4 的基本对齐。数组可能在 + * 结束；数组后面成员的基本偏移量向上取整 + * 到基本对齐的下一个倍数。

这是否意味着如果我有一个大小为 3 的 (float)vec3 数组，会是这样吗

vec3,vec3,vec3,（12个空字节达到vec4倍数），（16个空字节因为最后一句）

或

vec3,(4个空字节),vec3,(4个空字节)vec3,(4个空字节),(因为最后一句是16个空字节)

【参考方案1】：

来自实际OpenGL Specification, version 4.3 (PDF)：

3：如果成员是一个三分量向量，其分量消耗 N 基本机器单元，基本对齐为4N。

4：如果成员是标量或向量数组，则基对齐和数组 步幅设置为匹配单个数组元素的基本对齐方式，根据 符合规则 (1)、(2) 和 (3)，并向上舍入到 vec4 的基本对齐方式。这 数组末尾可能有填充；以下成员的基本偏移量 数组向上舍入到基本对齐的下一个倍数。

所以vec3 的基本对齐方式为 4*4。因此，vec3 数组的基本对齐方式和数组步长为 4*4。步幅是从一个元素到下一个元素的字节数。所以每个元素的大小为 16 个字节，前 12 个是实际的vec3 数据。

最后，最后有等于基本对齐方式的填充，因此有空白空间。

或者，在图表形式中，vec3[3] 看起来像这样：

|#|#|#|0|#|#|#|0|#|#|#|0| 

其中每个单元格为 4 个字节，# 是实际数据，0 是未使用的数据。

【讨论】：

那么这句话是什么意思呢？ “数组后面的成员的基本偏移量向上舍入到基本对齐的下一个倍数。”如果块中有第二个成员，您会在示例中添加额外的 [0][0][0][0] 还是下一个成员的基本偏移量只是您的示例？

@DanWebster：基本偏移量四舍五入。因此，如果下一个成员的基本偏移量是 4，它会向上取整为 16。因此，无论下一个成员是什么，它的基本偏移量总是至少为 16。这就是上面最后一个 0 所代表的含义；数组末尾未使用的字节，它将下一个成员与基本对齐对齐。

【参考方案2】：

都没有。

红皮书中的appendix L 指出：

标量或向量数组 -> 数组中的每个元素都是底层类型的大小（sizeof(vec4) for vec3），任何元素的偏移量都是它的索引（使用从零开始的索引）乘以元素大小（再次 sizeof(vec4)）。整个数组被填充为 vec4 大小的倍数。

所以正确答案是 vec3, (4 empty), vec3, (4 empty),vec3, (4 empty) -> 48 bytes