vbo

根据OpenGL所支持VBO的情况，有三种方式执行渲染
（1）支持OpenGL 1.5，使用标准的VBO函数
             // 设置顶点缓冲
             glGenBuffers(1, &iVertexBuffer);
             glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, iVertexBuffer);
             glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertex_list),
                 vertex_list, GL_STATIC_DRAW);

             // 设置索引缓冲
             glGenBuffers(1, &iIndexBuffer);
             glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, iIndexBuffer);
             glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(index_list),
                 index_list, GL_STATIC_DRAW);

（2）不支持OpenGL 1.5，但以ARB扩展的形式支持VBO

 

             glGenBuffersARB(1, &iVertexBuffer);
             glBindBufferARB(GL_ARRAY_BUFFER_ARB, iVertexBuffer);
             glBufferDataARB(GL_ARRAY_BUFFER_ARB, sizeof(vertex_list),
                 vertex_list, GL_STATIC_DRAW_ARB);

             glGenBuffersARB(1, &iIndexBuffer);
             glBindBufferARB(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER_ARB, iIndexBuffer);
             glBufferDataARB(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER_ARB, sizeof(index_list),
                 index_list, GL_STATIC_DRAW_ARB);

（3）不支持VBO，使用Vertex Array代替

11:11 | 添加评论 | 固定链接 | 写入日志 | OpenGL

Learning vbo

 VBO，全称Vertex Buffer Object，与FBO，PBO并称，但它实际上老不少。就某种意义来说，它就是VA（Vertex Array）的升级版。——ZwqXin.com
事实上，对VBO的接触可以追溯到当初接触FBO之后[学一学，FBO] 。那时候还在做Shadow Volume吧，见识到FBO的强大之后，就想把VBO也学了——于是不觉得有什么难理解和难应用的地方，就把构造Volume（多侧面锥体）的任务交给它了——谁知道（应该说，想当然知道），失败了。结果大概忘记了，反正不会不糟糕。因为想把时间继续放在Shadow Volume算法学习上[Shadow Volume 阴影锥技术之探Ⅴ] ，就放弃使用VBO了。 而如今再次拿起来，想学的成分和不甘心的成分都有吧，用于最近做的水效DEMO[水效果Ⅰ - 水池] 上 ，构造网格看看吧。
1.“客户端状态”和“服务端状态”
从VBO的作用说起吧。VBO出现的背景是人们发现VA还有不让人满足的地方。一般，在OpenGL里，提高顶点绘制速度的手法，一是把常规的glBegin() - glEnd()类代码段放入一个显示列表中（通常在初始化阶段完成），然后每遍渲染都调用这个显示列表；二是使用顶点数组，把顶点以及顶点属性数据作为数组，渲染的时候直接用一个或几个函数调动这些数组里的数据进行绘制，形式上是减少函数调用的次数（glVertex再见），提高绘制效率。但是这两种方法都有缺点。在说这个之前，应该对“客户端状态”和“服务端状态”两个名词有点了解。
OpenGL是个状态机，我们通常见到的glEnable - glDisable函数就是通知OpenGL开启/关闭某种状态的，譬如光照、深度检测等等。但是也有glEnableClientState - glDisableClientState这对。它们的区别是通知的具体对象在概念上不一样——分别是服务端和客户端。事实上我也无法很清楚地告诉你区别之处，反正你把你电脑上的具体程序，包括它用到的内存等等看作客户端，把你电脑里面的——显卡里的OpenGL“模块”，乃至整张拥有OpenGL流水线、硬件实现OpenGL功能的显卡，作为服务端。它们各自维护一些“状态”，glEnable 等是直接维护流水线处理相关的状态的，glEnableClientState 维护的则是进入流水线前的状态。流水线早期的T&L阶段，程序的顶点数据就被获知而接受处理了。至于顶点是怎么来的——是glVertex来的，还是glDrawArray来的，流水线没必要知道——这就是客户端的任务，所以是否使用顶点数组（作为一种状态是否需要被启动）都是由客户端决定。显示列表的glCallList比较特殊，它绕过客户端，直接通知服务端把之前初始化时设定的代码段所映射的硬件设置“启亮”，这是相当于直接把显存的某一段占有而随时呼唤了，硬件对此命令没有丝毫犹豫地接受，对该呼唤的答应变成一种“神经反射”行为——这是最理想最高级的“绘制”。
2. VBO，存在的理由
VBO出现的背景是人们发现VA还有不让人满足的地方，同样，显示列表也是。VA（顶点数组）是在客户端设置的，所以执行这类函数(glDrawArray,glDrawElement等等)后，客户端还得把得到的顶点数据向服务端传输一次（所谓的“二次处理”），这样一来就有了不必要的动作了，降低了效率——如果我们写的函数能直接把顶点数据发给服务端就好了——这正是VBO的特性之一。你可能会说，既然上面说到显示列表这么强大，用显示列表不就好了？显示列表的缺点正在于它的古板——一旦设定，就不容许更改，所以它只适合对一些“固定”的东西的绘制进行包装。（我们无办法直接在硬件层改顶点数据，因为这是脱离了流水线的事物。）而VBO直接把顶点数据交到流水线的第一步，与显示列表的效率还是有差距，但它这样就得到了操作数据的弹性——渲染阶段，我们的VBO绘制函数持续把顶点数据交给流水线，在某一刻我们可以把该帧到达了流水线的顶点数据捏回客户端修改（Vertex mapping），再提交回流水线（Vertex unmapping），（或者用glBufferData或glBufferSubData重新全部/部分提交更改了的顶点数据，）这是VBO的另一特性。
或者说，VBO结合了VA和显示列表的这个说法不太妥当，应该说它结合了两者的一些的特性，绘制效率在两者之间，且拥有良好的数据更改弹性。这种折衷造就了它一直为目前“最高”的地位。
3.VBO的使用
VBO的使用一方面跟FBO相似（应该调转一下主谓），另一方面与VA相似，绘制部分函数的样子根本就是同一个（毕竟叫作VA的升级版嘛）。以前VBO用不成功，现在用VBO最初也老出问题，其实不是没掌握好VBO而是没掌握好VA。的确，顶点数组是我学过而没怎么用过的OpenGL功能，一直偏向于使用容易理解的glVertex,glNormal系列，这种倾向希望从今天开始改变吧。
初始化部分：
 
 
//mVertexBufferObject为VBO对象ID
    GLsizeiptr VertDataSize = XSCALE * ZSCALE * sizeof(CVector3);
    glGenBuffers(1, &mVertexBufferObject);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mVertexBufferObject);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, VertDataSize, Waterpos, GL_STREAM_DRAW);
 
    GLsizeiptr TexCoordDataSize = XSCALE * ZSCALE * sizeof(TexCoord);
    glGenBuffers(1, &mTexCoordBufferObject);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mTexCoordBufferObject);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, TexCoordDataSize, Watertex, GL_STREAM_DRAW);
    
    GLsizeiptr NormalDataSize = XSCALE * ZSCALE * sizeof(CVector3);
    glGenBuffers(1, &mNormalBufferObject);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mNormalBufferObject);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, NormalDataSize, Waternorm, GL_STREAM_DRAW);

   //mVertexBufferObject为VBO对象ID 

   GLsizeiptr VertDataSize = XSCALE * ZSCALE * sizeof(CVector3); 

   glGenBuffers(1, &mVertexBufferObject); 

   glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mVertexBufferObject); 

   glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, VertDataSize, Waterpos, GL_STREAM_DRAW);   

 

   GLsizeiptr TexCoordDataSize = XSCALE * ZSCALE * sizeof(TexCoord); glGenBuffers(1, &mTexCoordBufferObject); 

   glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mTexCoordBufferObject); 

   glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, TexCoordDataSize, Watertex, GL_STREAM_DRAW);  

  

   GLsizeiptr NormalDataSize = XSCALE * ZSCALE * sizeof(CVector3); 

   glGenBuffers(1, &mNormalBufferObject); 

   glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mNormalBufferObject); 

   glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, NormalDataSize, Waternorm, GL_STREAM_DRAW);

跟FBO[学一学，FBO]很像吧。其他顶点属性（包括顶点位置glVertex，顶点法线glNormal，顶点颜色glColor，顶点纹理坐标glTexCoord，顶点雾坐标等等，或者shader的attribute属性变量）也是类似的。其中，Waterpos等储存了具体的数据（注意数据存放次序呀，一般栽会栽在这里）。GL_STATIC_DRAW，GL_STREAM_DRAW，GL_DYNAMIC_DRAW用于给OpenGL系统提醒：预期数据是一直不变、数据每帧变一次或几帧变一次、数据每帧变两三次以上，方便硬件内部优化吧。
渲染部分：
 
//
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mVertexBufferObject);
    glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
    glVertexPointer(3, GL_FLOAT, 0, 0);
 
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mNormalBufferObject);
    glEnableClientState(GL_NORMAL_ARRAY);
    glNormalPointer(GL_FLOAT, 0, 0);
          ........
 
       glDrawArrays(GL_QUADS, 0, VertexCount);
 
          .........
    glDisableClientState(GL_NORMAL_ARRAY);
    glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
    // glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mVertexBufferObject); 

    glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);

    glVertexPointer(3, GL_FLOAT, 0, 0); 

    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mNormalBufferObject); 

    glEnableClientState(GL_NORMAL_ARRAY); glNormalPointer(GL_FLOAT, 0, 0);         

    ........      

   glDrawArrays(GL_QUADS, 0, VertexCount);         

    .........   

   glDisableClientState(GL_NORMAL_ARRAY); 

   glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY); 

   glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);

简直就是VA！对吧（虽然我没什么感觉）。记得前后要对VBO进行绑定和解绑哦，跟FBO一样的流程了。
4.数据更改的方式
其实前面也提到了，就是三种：1.重新对VBO对象进行绑定，用glBufferData把新数据交给VBO。它在当前帧执行，会把当前VBO内容清空，放入新数据后继续；2.glBufferSubData只更新VBO中部分数据，但是如果当前数据正在进行中，它会等待数据全部发送完毕，然后待把某部分改好了再全部发送；3.glMapBuffer - glUnMapBuffer，如上所述，数据会全传回来再传过去。这里是参考资料的一断代码，可参考：
 
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, BufferName[COLOR_OBJECT]);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, ColorSize, NULL, GL_STREAM_DRAW);
GLvoid* ColorBuffer = glMapBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, GL_WRITE_ONLY);
 
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, BufferName[POSITION_OBJECT]);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, PositionSize, NULL, GL_STREAM_DRAW);
GLvoid* PositionBuffer = glMapBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, GL_WRITE_ONLY);
 
memcpy(ColorBuffer, ColorData, ColorSize);
memcpy(PositionBuffer, PositionData, PositionSize);
 
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, BufferName[COLOR_OBJECT]);
glUnmapBuffer(GL_ARRAY_BUFFER);
glColorPointer(3, GL_UNSIGNED_BYTE, 0, 0);
 
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, BufferName[POSITION_OBJECT]);
glUnmapBuffer(GL_ARRAY_BUFFER);
glVertexPointer(2, GL_FLOAT, 0, 0);

对本文有问题可在我的网站www.zwqxin.com一起讨论讨论？本文参考资料：OpenGL Vertex Buffer Objects、OpenGL Vertex Buffer Object(VBO)
对VBO的初步学习先到此吧。接下来我会根据自己实际应用的经验，谈谈怎么控制顶点数据中顶点顺序的问题，构造网格不能简单使用glDrawArrays，而应该通过建立顶点索引，用GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER下的glDrawElements绘制；同时谈谈对于纹理坐标这种一顶点可能存在多个的问题（多重纹理），怎样设置VBO的问题。并可能简单介绍Interleaved arrays 、Serialized arrays这类用法。

 

 

VBO的核心是顶点数组的使用，因此顶点索引数组和多重顶点纹理坐标数组的设置才是本文的核心。当然还有的是，它们在VBO下是什么样子的。——ZwqXin.xom
紧接上篇：[学一学，VBO]
1.索引顶点的VBO
在VA（顶点数组）下，索引数据被放入一个名为索引数组的“容器”里，在绘制的时候跟其他顶点属性一样，要先用glEnableClientState(GL_INDEX_ARRAY)，再用glIndexPointer指定该容器……这一切在VBO中都是不需要的。因为它与glDrawElements函数必定一起出现，所以VBO通过同一标志位GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER把它们的关系“确定”下来。只需要创建一个储存索引数据索引的VBO，渲染时绑定，调用glDrawElements时，第二参数是索引数据的大小，足矣。
 
//初始化部分
    glGenBuffers(1, &mIndexBufferObject);
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, mIndexBufferObject);
    glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, IndexDataSize, IndexData, GL_STREAM_DRAW);
 
//渲染部分
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mVertexBufferObject);
    glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
    glVertexPointer(3, GL_FLOAT, 0, 0);
 
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, mIndexBufferObject);
 
    glDrawElements(GL_QUADS, IndexSize, GL_UNSIGNED_INT, 0);
 
    glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, 0);
   

现在我要用VBO技术画一个网格。网格看起来是这样的：

其中1，2，3，4......是放入顶点数组（GL_VERTEX_ARRAY）里的点的顺序。因为这种存放方式（行扫描）最方便。但是绘制的时候不能按这种顺序绘制（即不能直接用glDrawArrays），应该是一小块一小快矩形来画：1-8-9-2，2-9-10-3，3-10-11-4......6-13-14-7，8-15-16-9........而这个就是所谓的顶点索引，它决定了调用顶点的先后次序，取出顶点数据中相应索引的数据作画。结合顶点位置数据VBO的glVertexPointer对数据的解析（3个FLOAT数据为一组决定一个顶点），以及glDrawElements对数据的解析（4个顶点一组成为QUAD），整个流程就是这样了。注意索引的数据格式是GL_UNSIGNED_INT，我没尝试过其他（听说是不行的）。
 
 
//初始化时，设定索引数据的过程
    int IndexSize = (ZSCALE - 1) * (XSCALE - 1) * 4;
    GLsizeiptr IndexDataSize = IndexSize * sizeof(GLuint);
 
    GLuint *IndexData = new GLuint[IndexSize];
    i = 0;
    for(z = 0; z < ZSCALE - 1; ++z) 
      for(x = 0; x < XSCALE - 1; ++x)
      {
        index = x + z * XSCALE;
        IndexData[i]   = index;
        IndexData[i+1] = index + XSCALE;
        IndexData[i+2] = index + 1 + XSCALE;
        IndexData[i+3] = index + 1;
 
        i += 4;
      }
     2.多重纹理下的VBO
其实多重纹理的VBO不是很复杂，但是网上介绍VBO的文章很少涉及这方面，加上网上外国论坛的帖子里的解释内容又不清不楚，所以我还是靠自己不断尝试，不断调整语句的顺序——花了差不多一晚才弄清楚的。
初始化的时候其实与其他顶点属性是一样的，也没必要设多个VBO，一个就可以了：
 
//
   GLsizeiptr TexCoordDataSize = XSCALE * ZSCALE * sizeof(TexCoord);
    glGenBuffers(1, &mTexCoordBufferObject);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mTexCoordBufferObject);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, TexCoordDataSize, Watertex, GL_STREAM_DRAW);

渲染的时候，注意，以前的glActiveTexture不要扔掉！不要。glEnable(GL_TEXTURE_2D)也不要扔掉。我们弄的是纹理坐标而不是纹理。前者可以作为客户端状态后者不能[学一学，VBO] ，我们还是需要通知服务端启用纹理与否的。
 
//
    glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
    glEnable(GL_TEXTURE_2D);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, Tex0);
 
 
    glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
    glEnable(GL_TEXTURE_2D);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, Tex1);
 
    glActiveTexture(GL_TEXTURE2);
    glEnable(GL_TEXTURE_2D);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, Tex2);
 
..........
 
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mTexCoordBufferObject);
    glClientActiveTexture(GL_TEXTURE0);
    glEnableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
    glTexCoordPointer(2, GL_FLOAT, 0, 0);
 
    glClientActiveTexture(GL_TEXTURE1);
    glEnableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
    glTexCoordPointer(2, GL_FLOAT, 0, 0);
 
    glClientActiveTexture(GL_TEXTURE2);
    glEnableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
    glTexCoordPointer(2, GL_FLOAT, 0, 0);
 
    ..............
                    glDarwArrays / glDrawElements
    ..............
 
    glClientActiveTexture(GL_TEXTURE0);
    glDisableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
    glClientActiveTexture(GL_TEXTURE1);
    glDisableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
    glClientActiveTexture(GL_TEXTURE2);
    glDisableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
 
    glActiveTexture(GL_TEXTURE2);
    glDisable(GL_TEXTURE_2D);
    glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
    glDisable(GL_TEXTURE_2D);
    glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
    glDisable(GL_TEXTURE_2D);

多重纹理坐标VBO的整个过程跟多重纹理的设置过程是差不多的。但它体现起来是更改客户端状态（虽然VBO不经过客户端作二次传送，但是因为是继承VA.....）。glClientActiveTexture和glActiveTexture类似，都是用来指定当前使用的纹理句柄的，之后是glEnableClientState进行激活动作，再用glTexCoordPointer指定VBO内的数据的格式。再让阁下注意，这都是针对纹理坐标VBO的。
3.Interleaved arrays & Serialized arrays
参考此文OpenGL Vertex Buffer Objects -  PRACTICE。
Interleaved arrays可以进一步减少函数调用的次数，主要是减少VBO的数量……但总觉得这样有点矫枉过正了。
 
//
#pragma pack(push, 1)
struct SVertex
{
    GLubyte r;
    GLubyte g;
    GLubyte b;
    GLfloat x;
    GLfloat y;
};
#pragma pack(pop)
//#pragma pack(push, 1)struct SVertex{    GLubyte r;    GLubyte g;    GLubyte b;    GLfloat x;    GLfloat y;};#pragma pack(pop)
譬如这样把两类数据装一起，就只要一个VBO来存储数据就可了。但渲染时glXXXPointer还得设置stride间距值（如果用glInterleavedArrays反而更不好，参考文说的）……。另外pragma pack可以切除编译器４字节对宽的优化，不过不给优化不就＂减速＂了嘛……
参考文也这么认为。所以倡议同样减少函数调用次数，减少VBO个数的Serialized arrays。其实就是把两种或多种顶点属性的数据前后拼一起放入一个VBO里而已。然后更新的时候用glBufferSubData[学一学，VBO] 只更新数据里头需要被更新的那一段。glBufferSubData第二个参数是OFFSET了。确实这样比Interleaved arrays的做法好不少。

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