c++ - 使用 glDrawElementsInstanced 进行实例渲染时行为不一致，有时没有渲染也没有错误

Question

我一直致力于使用 OpenGL 的项目。使用实例化绘制调用渲染粒子。

问题是有时 glDrawElementsInstanced 不会渲染任何东西。并且没有报错。其他模型和效果渲染良好。但是里面没有颗粒我的粒子系统将渲染。绘图调用看起来像

ec(glBindVertexArray(vao));
ec(glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, ebo));
ec(glDrawElementsInstanced(GL_TRIANGLES, triangleElementIndices.size(), GL_UNSIGNED_INT, reinterpret_cast<void*>(0), instanceCount));

ec 是一个用于error check opengl 的宏。它有效地做到了这一点:

while (GLenum error = glGetError()){
    std::cerr << "OpenGLError:" << std::hex << error << " " << functionName << " " << file << " " << line << std::endl;
}

问题渲染粒子在 Release模式下更为普遍，而不是 Debug模式；但在两种模式下都会发生。该问题发生在 Release模式下的 8/10 和 Debug模式下的 1/10。

下面是粒子的渲染过程:对于每个实例化的绘制调用...

1. 绑定(bind)一个共享顶点缓冲对象(vbo)
2. 将数据放入该顶点缓冲区对象 (vbo)
3. 迭代多个顶点数组对象(vao)，将VBO与它们相关联并设置顶点属性
4. 渲染每个vao

所有对象共享相同的 VBO，但它们是按顺序呈现的。整个应用程序目前是单线程的，因此这应该不是问题。

粒子 A(两个 vao)和粒子 B(一个 vao)的给定帧如下:

• -将A的数据缓冲到名为VBO的顶点缓冲区
• -绑定(bind)A_vao1
• -设置A的实例顶点属性
• -绑定(bind)A_vao2
• -设置A的实例顶点属性
• -渲染A_vao1
• -渲染A_vao2
• -将缓冲区 B 的数据放入名称为 VBO 的顶点缓冲区(没有 glGenBuffers，这是同一个缓冲区)
• -绑定(bind)B_vao1
• -设置B的实例顶点属性
• -渲染B_vao1

这种方法有明显的问题吗？

下面的源代码已经过简化，但我保留了大部分相关部分。与我上面的不同，它实际上使用了 2 个共享顶点缓冲区对象 (VBO)，一个用于 matrix4s，一个用于 vector4s。

GLuint instanceMat4VBO = ...     //valid created vertex buffer objects
GLuint instanceVec4VBO = ...     //valid created vertex buffer objects

//iterate over all the instnaces; data is stored in class EffectInstanceData
for(EffectInstanceData& eid : instancedEffectsData) 
{
    if (eid.numInstancesThisFrame > 0) 
    {
        // ---- BUFFER data ---- before binding it to all VAOs (model's may have multiple meshes, each with their own VAO)
        ec(glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, instanceMac4VBO)); //BUFFER MAT4 INSTANCE DATA
        ec(glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(glm::mat4) * eid.mat4Data.size(), &eid.mat4Data[0], GL_STATIC_DRAW));

        ec(glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, instanceVec4VBO)); //BUFFER VEC4 INSTANCE DATA
        ec(glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(glm::vec4) * eid.vec4Data.size(), &eid.vec4Data[0], GL_STATIC_DRAW));

        //meshes may have multiple VAO's that need rendering, set up buffers with instance data for each VAO before instance rendering is done
        for (GLuint effectVAO : eid.effectData->mesh->getVAOs())
        {
            ec(glBindVertexArray(effectVAO));

            { //set up mat4 buffer

                ec(glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, instanceMat4VBO));
                GLsizei numVec4AttribsInBuffer = 4 * eid.numMat4PerInstance;
                size_t packagedVec4Idx_matbuffer = 0;

                //pass built-in data into instanced array vertex attribute
                {
                    //mat4 (these take 4 separate vec4s)
                    {
                        //model matrix
                        ec(glEnableVertexAttribArray(8));
                        ec(glEnableVertexAttribArray(9));
                        ec(glEnableVertexAttribArray(10));
                        ec(glEnableVertexAttribArray(11));

                        ec(glVertexAttribPointer(8, 4, GL_FLOAT, GL_FALSE, numVec4AttribsInBuffer * sizeof(glm::vec4), reinterpret_cast<void*>(packagedVec4Idx_matbuffer++ * sizeof(glm::vec4))));
                        ec(glVertexAttribPointer(9, 4, GL_FLOAT, GL_FALSE, numVec4AttribsInBuffer * sizeof(glm::vec4), reinterpret_cast<void*>(packagedVec4Idx_matbuffer++ * sizeof(glm::vec4))));
                        ec(glVertexAttribPointer(10, 4, GL_FLOAT, GL_FALSE, numVec4AttribsInBuffer * sizeof(glm::vec4), reinterpret_cast<void*>(packagedVec4Idx_matbuffer++ * sizeof(glm::vec4))));
                        ec(glVertexAttribPointer(11, 4, GL_FLOAT, GL_FALSE, numVec4AttribsInBuffer * sizeof(glm::vec4), reinterpret_cast<void*>(packagedVec4Idx_matbuffer++ * sizeof(glm::vec4))));

                        ec(glVertexAttribDivisor(8, 1));
                        ec(glVertexAttribDivisor(9, 1));
                        ec(glVertexAttribDivisor(10, 1));
                        ec(glVertexAttribDivisor(11, 1));
                    }
                }
            }

            { //set up vec4 buffer
                ec(glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, instanceVec4VBO));

                GLsizei numVec4AttribsInBuffer = eid.numVec4PerInstance; 
                size_t packagedVec4Idx_v4buffer = 0;
                {
                    //package built-in vec4s
                    ec(glEnableVertexAttribArray(7));
                    ec(glVertexAttribPointer(7, 4, GL_FLOAT, GL_FALSE, numVec4AttribsInBuffer * sizeof(glm::vec4), reinterpret_cast<void*>(packagedVec4Idx_v4buffer++ * sizeof(glm::vec4))));
                    ec(glVertexAttribDivisor(7, 1));
                }
            }
        }

        //activate shader
        ... code setting uniforms on shaders, does not appear to be issue...

        //instanced render
        for (GLuint vao : eid.effectData->mesh->getVAOs()) //this actually results in function calls to a mesh class instances, but effectively is doing this loop
        {
            ec(glBindVertexArray(vao));
            ec(glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, ebo));
            ec(glDrawElementsInstanced(GL_TRIANGLES, triangleElementIndices.size(), GL_UNSIGNED_INT, reinterpret_cast<void*>(0), instanceCount));
        }

        //clear data for next frame
        eid.clearFrameData();
    }
}


ec(glBindVertexArray(0));//unbind VAO's

这种可见性有错吗？我已经使用 RenderDoc 进行了调试，当问题不存在时，事件浏览器中会出现绘图调用，如下图所示:

但是当问题确实发生时，绘图调用根本不会出现在 RenderDoc 中，如下图所示:

这对我来说似乎很奇怪。我已经通过调试器验证绘制调用正在执行。但它似乎默默地失败了。

我试过使用 nvidia nsight 进行调试，但在通过 nvidia nsight 启动时无法重现。

我已经验证了

• 实例 VBO 缓冲区大小没有变化或增长太大，其大小稳定
• 制服能够正确地找到值(value)
• vao 绑定(bind)似乎以正确的顺序发生

系统规范:windows 10； Opengl3.3，8GB内存； i7-8700k, NVIDIA GeForce GTX TITAN X

还在我的笔记本电脑上观察到问题，再现率大致相同。它有一个英特尔图形芯片。

github 链接 actual source如果有人试图编译让我知道，你需要用我制作的拷贝替换隐藏的 .suo 以自动填写链接器设置。函数:ParticleSystem::handlePostRender

Answer 1

事实证明这不是实例化的问题。我实现了一个非实例版本并遇到了同样的问题。真正的问题是我的渲染系统。当前，交换缓冲区和渲染粒子正在监听同一个委托(delegate)(事件)，偶尔交换缓冲区会在事件广播时首先出现。所以顺序是:

1. 清除屏幕
2. 渲染场景
3. 交换缓冲区
4. 渲染粒子
5. 清除屏幕
6. 渲染场景
7. 交换缓冲区
8. 渲染粒子

因此，粒子永远不可见，因为它们在本应是下一帧开始的地方立即被清除。