swift - 用于更改顶点数据的缓冲区对象和属性指针是什么样的

Question

所以我想知道执行以下操作的正确做法是什么。

所以基本上我拥有的只是一个保存立方体坐标的数组。然后随着时间的推移，我更改坐标的值，但不更改数组的大小。我正在努力让事情尽可能高效地进行!

很多地方都从理论上讨论过类似的事情会是什么样子。但是，它们从不包含有关将属性传递给着色器的数据。我一直不明白属性传递的东西如何知道要查看哪个缓冲区。

另请注意，在绘图结束时，我需要进行一些操作，以便正确禁用所有会妨碍其他绘图的流式处理和缓冲区。这是我到目前为止所拥有的，我认为它可能不是最有效的。

var locArray:[GLfloat] = []
var colArray:[GLfloat] = []
var sizeArray:[GLfloat] = []
var bObjColor:GLuint = 0
var bObjSize:GLuint = 0
var bObjVertex:GLuint = 0

var aLocColor:GLuint = 0
var aLocSize:GLuint = 0
var aLocVertex:GLuint = 0
func init() //Called on initializations
{
    glGenBuffers(1, &bObjColor)
    glGenBuffers(1, &bObjSize)
    glGenBuffers(1, &bObjVertex)

    aLocColor = GLuint(glGetAttribLocation(pointShader, "color"))
    aLocSize = GLuint(glGetAttribLocation(pointShader, "size"))
    aLocVertex = GLuint(glGetAttribLocation(pointShader, "vertex"))
}
func draw() //Called on each frame
{
    editTheVertexData() // I didnt show because it does what it says
    build()
    draw()
    cleanup()
}
func build()
{
   glUseProgram(pointShader)
   glUniformMatrix4fv(uLocOrtho, 1, GLboolean(GL_FALSE), &matrix)

   glBindBuffer(GLenum(GL_ARRAY_BUFFER), bObjColor)
   glBufferData(GLenum(GL_ARRAY_BUFFER), sizeof(GLfloat) * maxParticles * 8, colArray, GLenum(GL_DYNAMIC_DRAW))
   glEnableVertexAttribArray(aLocColor)
   glVertexAttribPointer(aLocColor, 4, GLenum(GL_FLOAT), GLboolean(GL_FALSE), 0, BUFFER_OFFSET(0))


   glBindBuffer(GLenum(GL_ARRAY_BUFFER), bObjSize)
   glBufferData(GLenum(GL_ARRAY_BUFFER), sizeof(GLfloat) * maxParticles * 2, sizeArray, GLenum(GL_DYNAMIC_DRAW))
   glEnableVertexAttribArray(aLocSize)
   glVertexAttribPointer(aLocSize, 1, GLenum(GL_FLOAT), GLboolean(GL_FALSE), 0, BUFFER_OFFSET(0))

   glBindBuffer(GLenum(GL_ARRAY_BUFFER), bObjVertex)
   glBufferData(GLenum(GL_ARRAY_BUFFER), sizeof(GLfloat) * maxParticles * 6, locArray, GLenum(GL_DYNAMIC_DRAW))
   glEnableVertexAttribArray(aLocVertex)
   glVertexAttribPointer(aLocVertex, 3, GLenum(GL_FLOAT), GLboolean(GL_FALSE), 0, BUFFER_OFFSET(0))


}
func draw()
{
    glDrawArrays(GLenum(GL_POINTS), 0, 1000)
}
func cleanup()
{
     glDisableVertexAttribArray(aLocVertex)
     glDisableVertexAttribArray(aLocSize)
     glDisableVertexAttribArray(aLocColor)
}

我怎么样？我猜测 OpenGL 可以以某种方式保存指向数组的指针，因此我不需要每帧调用 glBuffer 数据。但我真的不知道!

Answer 1

实际上你应该调用glBufferSubData来重用GPU上的内存。但是您确实需要调用一些东西来将数据发送到缓冲区。

因此，缓冲区通常会在 GPU 上分配内存，或者至少在最适合 GPU 使用的地方分配内存。缓冲区通常用于将数据发送到 GPU，然后继续重复使用它们。如果您继续将数据发送到 GPU，您将不会获得太多性能(如果有的话)。如果您确实发现自己处于在每一帧上更新缓冲区数据的情况，那么您很可能应该使用GL_STREAM_DRAW。检查一些有关这些的文档。

因此，生成缓冲区将为 API 上下文创建一个唯一标识符来访问该缓冲区。之后，您应该调用glBufferData，它用于分配缓冲区数据，并有一个可选的指针将数据直接发送到缓冲区。因此指针参数可能为NULL并且仅分配内存。要与缓冲区通信，通常有两个过程。一种是使用已经提到的子数据，但在您的情况下，您应该能够通过使用 glMapBuffer 映射它来直接访问内存。这将锁定地址，因此您还应该使用 glUnmapBuffer 取消映射它。在 swift 中映射缓冲区可能有点难以处理，但在 C(或 Objective-C)等语言中，这对于使用 memcpy 非常有用。

因此，只要您使用这些过程中的任何一个，就不需要通过调用 glVertexAttribPointer 来重置指针，因为指针应该与原来相同。但即使指针仍然存在，我也不敢在不重新设置的情况下保留它。如果不出意外的话，这可能会在以后的开发中产生问题。而且这并没有带来太大的性能提升。

至于内存访问和保存指针，你现在大概可以想象为什么每次都需要调用缓冲区数据了。缓冲区使用的内存位于单独的位置甚至硬件上。您可以使用glVertexAttribPointer 直接从内存将指针传递给openGL，但不能绑定(bind)任何缓冲区来执行此操作。如果绑定(bind)了特定缓冲区，则 glVertexAttribPointer 将接受缓冲区中的相对指针，在大多数情况下为 0 BUFFER_OFFSET(0)，尽管这不是最佳方法。使用交错顶点数据是很常见的，例如:

{
        GLfloat x, y, z;
        GLfloat texX, texY;
        GLfloat colorR, colorG, colorB, colorA;
}

然后对于颜色，您将使用 (3+2)*sizeof(GLfloat) 的偏移量。

但一般来说，在处理顶点数据并操作它们时，最好创建您将使用的特定结构。不幸的是，我还没有尝试过 swift 结构及其功能，但是使用 C 结构，您可以创建一个非常可靠的结构系统，您可以随意修改它，并且不会破坏您的代码。看一下这个示例以更好地理解:

union Vector4f {
    struct {
        GLfloat x, y, z, w;
    };
    struct {
        GLfloat r, g, b, a;
    };
};
typedef union Vector4f Vector4f;

struct Vector3f {
    GLfloat x, y, z;
};
typedef struct Vector3f Vector3f;
struct Vector2f {
    GLfloat x, y;
};
typedef struct Vector2f Vector2f;

union Vertex {
    struct {
        Vector3f position;
        Vector2f textureCoordinates;
        Vector3f normals;
        Vector4f colors;
    };
};
typedef union Vertex Vertex;

void generateBufferExample() {
    int numberOfVertices = 100;

    Vertex *data = malloc(sizeof(Vertex)*numberOfVertices);
    // fill data here
    GLuint bufferID;
    glGenBuffers(1, &bufferID);

    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, bufferID);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(Vertex)*numberOfVertices, data, GL_STATIC_DRAW);
    free(data);

    GLuint positionLocation, textureLocation, normalLocation, colorLocation, alphaLocation;
    glVertexAttribPointer(positionLocation, 3, GL_FLAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex), (void *)(0));
    glVertexAttribPointer(textureLocation, 2, GL_FLAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex), (void *)(offsetof(Vertex, textureCoordinates)));
    glVertexAttribPointer(normalLocation, 3, GL_FLAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex), (void *)(offsetof(Vertex, normals)));
    glVertexAttribPointer(colorLocation, 4, GL_FLAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex), (void *)(offsetof(Vertex, colors)));
    glVertexAttribPointer(alphaLocation, 1, GL_FLAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex), (void *)(offsetof(Vertex, colors.a)));
}

这里有趣的部分是设置顶点属性指针。尽管大小是硬编码的(应该如此)，其余参数完全取决于 Vertex 结构。这意味着您可以在开发过程中重新排序、调整大小甚至添加 Vertex 结构的一部分，并且代码永远不会中断。您甚至可以使用相同的结构来绘制 2D 顶点数据，只需在属性指针中传递大小 2，它仍然可以工作。