OpenGL实例化绘图如何处理顶点输入限制

Posted 2023-02-22

【中文标题】OpenGL实例化绘图如何处理顶点输入限制

【英文标题】：OpenGL instanced drawing how to deal with vertex input limitation

【发布时间】：2014-09-06 22:33:44

【问题描述】：

我想为我的 opengl 引擎实现实例化渲染，但我刚刚了解到，对于我的 GPU，顶点着色器支持的最大输入数仅为 16。

这些是我需要移动到输入的以下矩阵：

uniform mat4 MVP;
uniform mat4 modelMatrix;
uniform mat3 normalMatrix;
uniform mat4 DepthBiasMVP;

如果我理解正确，每个矩阵的每一列都需要一个属性，所以我需要 4+4+3+4 = 15 个属性空间。 19 和我已经使用的属性（pos、color、texCoord、normal），如果我添加切线和其他东西，它会增长到 20+。

有没有办法解决这个问题，还是我必须忘记实例化的绘图？假设我设法摆脱了其中一个矩阵（modelMatrix）并且我有大约 15-16 个属性，它可以在不同的 GPU 上工作吗？ 16个限制是所有GPU的最小值吧？

【参考方案1】：

请注意，16 是您的实现实际拥有的最小数量的顶点属性；大多数情况下，您可以通过以下方式查询更多信息：

glGetIntegerv(GL_MAX_VERTEX_ATTRIBS, &n).

现在，当您尝试将所有数据存储在实例化数组中时，您应该尝试组织您希望每个实例不同的实际数据。您是否有很多仅位置和/或方向不同的实例化对象？那么您可能仅需要将您的uniform modelMatrix 设置为实例数组（这需要4 个顶点属性，一个可接受的值）。您真的需要为每个实例使用不同的视图和投影矩阵吗？可能不是。 DepthBiasMVP 也是如此。

如果您执行非均匀缩放，则需要normalMatrix，并且如果您计划为每个实例执行此操作，您还需要为每个实例设置一个normalMatrix。您可以事先在 CPU 上计算它们并将它们作为顶点属性发送，这会花费您另外 4 个顶点属性。另一种选择是在顶点着色器中计算normalMatrix，但这可能会稍微减慢您的顶点着色器（也许是可以接受的权衡？）。

这些应该会将每个实例所需的信息减少到仅modelMatrix 和normalMatrix，已经减少了一半。也许每个实例您只有不同的位置？在这种情况下，即使是简单的vec4 也可以。

基本上，试着想想您实际上需要为每个实例更新哪些数据，您很可能会对每个实例实际需要多少数据感到惊讶。

【参考方案2】：

可以将每个实例的数据存储在统一数组uniform buffer objects 或texture buffer objects 中，并使用GLSL 中的gl_InstanceID 变量来访问缓冲区对象中的数据。统一数组可能看起来最简单，但大小最有限，因此仅适用于少量实例。 UBO 可以更大一些，但也非常有限。另一方面，TBO 将允许您存储数兆字节的数据，但您必须在此处适当地打包数据。在您的情况下，您似乎只需要浮点类型，因此具有 32 位浮点的基本格式就足够了。