缓冲区和 glVertexAttribPointer 之间的关系

Posted 2023-02-22

【中文标题】缓冲区和 glVertexAttribPointer 之间的关系

【英文标题】：Relation between buffers and glVertexAttribPointer

【发布时间】：2018-12-11 10:18:47

【问题描述】：

我试图了解 [glGenBuffers, glBindData, glBufferData, glBufferSubData] 和 glVertexAttribPointer 之间的关系。

我看到您实际上不必使用 buffers 方法（至少在 android 中不是），而是直接调用 glVertexAttribPointer，将指向缓冲区对象的指针作为最后一个参数传递。 （在这种情况下，缓冲区是 FloatBuffer）

例如

GLES20.glVertexAttribPointer(positionHandle, 3, GLES20.GL_FLOAT, false, 12, vertexBuffer);
GLES20.glVertexAttribPointer(colorHandle, 4, GLES20.GL_FLOAT, false, 16, colorBuffer);
GLES20.glVertexAttribPointer(normalHandle, 3, GLES20.GL_FLOAT, false, 12, normalsBuffer);
GLES20.glVertexAttribPointer(textureHandle, 2, GLES20.GL_FLOAT, false, 8, textureBuffer);

1) 为什么要使用缓冲方法？仅当我的数据碰巧堆叠在一个数组中？

2) OpenGL 如何在幕后处理这些直接（非缓冲）函数？我看到它调用了glVertexAttribPointerBounds——它实际上是把它堆在一起形成一个字节数组吗？

3) 如果我将数组绑定到GL_ARRAY_BUFFER - 这意味着我必须使用堆叠数组版本，并且我将无法再传递直接对象，对吗？即我不能这样做：

int[] bufferVertices = new int[1];
GLES20.glGenBuffers(1, bufferVertices, 0);
vertexBufferId = bufferVertices[0];
GLES20.glBindBuffer(GLES20.GL_ARRAY_BUFFER, vertexBufferId);
GLES20.glBufferData(GLES20.GL_ARRAY_BUFFER, cubeCoords.length * 4 , vertexBuffer, GLES20.GL_STATIC_DRAW);

GLES20.glVertexAttribPointer(positionHandle, COORDS_PER_VERTEX, GLES20.GL_FLOAT, false, vertexStride,0);
GLES20.glVertexAttribPointer(colorHandle, 4, GLES20.GL_FLOAT, false, 16, colorBuffer);
GLES20.glVertexAttribPointer(normalHandle, 3, GLES20.GL_FLOAT, false,12, normalsBuffer);
GLES20.glVertexAttribPointer(textureHandle, 2, GLES20.GL_FLOAT, false,8, textureBuffer);

【参考方案1】：

您可以有多个缓冲区对象。如果绑定了顶点数组缓冲区，当调用glVertexAttribPointer 时，glVertexAttribPointer 的最后一个参数被视为该缓冲区的偏移量，但如果没有绑定顶点缓冲区对象，则最后一个参数被视为指向该缓冲区的指针数据：

见OpenGL ES 2.0 specification; 2.8. VERTEX ARRAYS; 21:

void VertexAttribPointer( uint index, int size, enum type, 
                          boolean normalized,  sizei stride, 
                          const void *pointer );

... 对于每个命令，pointer 指定指定数组的第一个元素的第一个值在内存中的位置。

见OpenGL ES 2.0 specification; 2.9. BUFFER OBJECTS; 25:

... 当一个数组来源于 一个缓冲区对象，该数组的 pointer 值用于以基本机器单位计算偏移量到缓冲区对象的数据存储中。 ...

这意味着可以这样做：

int[] bufferVertices = new int[4];
GLES20.glGenBuffers(4, bufferVertices, 0);

vertexBufferId = bufferVertices[0];
GLES20.glBindBuffer(GLES20.GL_ARRAY_BUFFER, vertexBufferId);
GLES20.glBufferData(GLES20.GL_ARRAY_BUFFER, cubeCoords.length * 4, vertexBuffer, GLES20.GL_STATIC_DRAW);

colorBufferId = bufferVertices[1];
GLES20.glBindBuffer(GLES20.GL_ARRAY_BUFFER, colorBufferId);
GLES20.glBufferData(GLES20.GL_ARRAY_BUFFER, cubeCoords.length * 4, colorBuffer, GLES20.GL_STATIC_DRAW);

normlBufferId = bufferVertices[2];
GLES20.glBindBuffer(GLES20.GL_ARRAY_BUFFER, normlBufferId);
GLES20.glBufferData(GLES20.GL_ARRAY_BUFFER, cubeCoords.length * 4, normalsBuffer, GLES20.GL_STATIC_DRAW);

textureBufferId = bufferVertices[3];
GLES20.glBindBuffer(GLES20.GL_ARRAY_BUFFER, textureBufferId);
GLES20.glBufferData(GLES20.GL_ARRAY_BUFFER, cubeCoords.length * 4, textureBuffer, GLES20.GL_STATIC_DRAW);

GLES20.glBindBuffer(GLES20.GL_ARRAY_BUFFER, vertexBufferId);
GLES20.glVertexAttribPointer(positionHandle, COORDS_PER_VERTEX, GLES20.GL_FLOAT, false, 0, 0);

GLES20.glBindBuffer(GLES20.GL_ARRAY_BUFFER, colorBufferId);
GLES20.glVertexAttribPointer(colorHandle, 4, GLES20.GL_FLOAT, false, 0, 0);

GLES20.glBindBuffer(GLES20.GL_ARRAY_BUFFER, normlBufferId);
GLES20.glVertexAttribPointer(normalHandle, 3, GLES20.GL_FLOAT, false, 0, 0);

GLES20.glBindBuffer(GLES20.GL_ARRAY_BUFFER, textureBufferId);
GLES20.glVertexAttribPointer(textureHandle, 2, GLES20.GL_FLOAT, false, 0, 0);

【讨论】：

好的，很好！我认为您忘记增加缓冲区的索引。你也知道它在幕后是如何处理的吗？如果我用指向缓冲区的指针调用 glVertexAttribPointer（就像我在问题中显示的那样），它是否首先在该缓冲区上调用（在幕后）BindBuffer？

@DavidRefaeli 没有明确说明。但在这种情况下，OpenGL 对缓冲区大小一无所知。顶点数组数据在绘制调用时立即加载到 GPU。

【参考方案2】：

1) 首选方法是尽可能使用缓冲区对象。这样可以确保提前分配必要的 GPU 资源。然而，对于动态几何，调用无缓冲方法有时更方便。根据我的经验，与使用 GLES20.GL_DYNAMIC_DRAW 的缓冲区相比，一些驱动程序使用无缓冲区方法表现出更好的性能。但对于静态几何，最好的方法是使用 GL 缓冲区。这样，驱动程序就可以避免在每次绘制调用之前复制顶点数据。

2) 这里的常识是，当你将一个 CPU 端数组传递给 glVertexAttribPointer 时，它必须在随后的 glDraw* 调用期间由驱动程序复制。然后您可以修改该数组，它将在下一次 glDraw* 调用期间被复制。至于内存中顶点数据的布局，我敢打赌它会保持原样，因为 AFAIK GPU 可以原生处理非交错流。因此，在 GL 绘制调用之前重新排列它们将需要无意义的聚集操作。

3) GL 缓冲区和 CPU 数组流的混合应该可以正常工作。这是一种常见的场景，其中一部分顶点数据是静态的（例如 texcoords），而另一部分是动态的（例如位置），例如，后者由 CPU 转换。