我们在OpenGL中大量使用缓冲来储存数据已经有很长时间了。操作缓冲其实还有更有意思的方式,而且使用纹理将大量数据传入着色器也有更有趣的方法。这一节中,我们将讨论一些更有意思的缓冲函数,以及我们该如何使用纹理对象来储存大量的数据(纹理的部分还没有完成)。

OpenGL中的缓冲只是一个管理特定内存块的对象,没有其它更多的功能了。在我们将它绑定到一个缓冲目标(Buffer Target)时,我们才赋予了其意义。当我们绑定一个缓冲到GL_ARRAY_BUFFER时,它就是一个顶点数组缓冲,但我们也可以很容易地将其绑定到GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER。OpenGL内部会为每个目标储存一个缓冲,并且会根据目标的不同,以不同的方式处理缓冲。

到目前为止,我们一直是调用glBufferData函数来填充缓冲对象所管理的内存,这个函数会分配一块内存,并将数据添加到这块内存中。如果我们将它的data参数设置为NULL,那么这个函数将只会分配内存,但不进行填充。这在我们需要预留(Reserve)特定大小的内存,之后回到这个缓冲一点一点填充的时候会很有用。

除了使用一次函数调用填充整个缓冲之外,我们也可以使用glBufferSubData,填充缓冲的特定区域。这个函数需要一个缓冲目标、一个偏移量、数据的大小和数据本身作为它的参数。这个函数不同的地方在于,我们可以提供一个偏移量,指定从何处开始填充这个缓冲。这能够让我们插入或者更新缓冲内存的某一部分。要注意的是,缓冲需要有足够的已分配内存,所以对一个缓冲调用glBufferSubData之前必须要先调用glBufferData

glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, 24, sizeof(data), &data); // 范围: [24, 24 + sizeof(data)]

将数据导入缓冲的另外一种方法是,请求缓冲内存的指针,直接将数据复制到缓冲当中。通过调用glMapBuffer函数,OpenGL会返回当前绑定缓冲的内存指针,供我们操作:

float data[] = {
  0.5f, 1.0f, -0.35f
  ...
};
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, buffer);
// 获取指针
void *ptr = glMapBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, GL_WRITE_ONLY);
// 复制数据到内存
memcpy(ptr, data, sizeof(data));
// 记得告诉OpenGL我们不再需要这个指针了
glUnmapBuffer(GL_ARRAY_BUFFER);

当我们使用glUnmapBuffer函数,告诉OpenGL我们已经完成指针操作之后,OpenGL就会知道你已经完成了。在解除映射(Unmapping)之后,指针将会不再可用,并且如果OpenGL能够成功将您的数据映射到缓冲中,这个函数将会返回GL_TRUE。

如果要直接映射数据到缓冲,而不事先将其存储到临时内存中,glMapBuffer这个函数会很有用。比如说,你可以从文件中读取数据,并直接将它们复制到缓冲内存中。

分批顶点属性

通过使用glVertexAttribPointer,我们能够指定顶点数组缓冲内容的属性布局。在顶点数组缓冲中,我们对属性进行了交错(Interleave)处理,也就是说,我们将每一个顶点的位置、法线和/或纹理坐标紧密放置在一起。既然我们现在已经对缓冲有了更多的了解,我们可以采取另一种方式。

我们可以做的是,将每一种属性类型的向量数据打包(Batch)为一个大的区块,而不是对它们进行交错储存。与交错布局123123123123不同,我们将采用分批(Batched)的方式111122223333。

当从文件中加载顶点数据的时候,你通常获取到的是一个位置数组、一个法线数组和/或一个纹理坐标数组。我们需要花点力气才能将这些数组转化为一个大的交错数据数组。使用分批的方式会是更简单的解决方案,我们可以很容易使用glBufferSubData函数实现:

float positions[] = { ... };
float normals[] = { ... };
float tex[] = { ... };
// 填充缓冲
glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, 0, sizeof(positions), &positions);
glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(positions), sizeof(normals), &normals);
glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(positions) + sizeof(normals), sizeof(tex), &tex);

这样子我们就能直接将属性数组作为一个整体传递给缓冲,而不需要事先处理它们了。我们仍可以将它们合并为一个大的数组,再使用glBufferData来填充缓冲,但对于这种工作,使用glBufferSubData会更合适一点

我们还需要更新顶点属性指针来反映这些改变:

glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), 0);  
glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)(sizeof(positions)));  
glVertexAttribPointer(
  2, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 2 * sizeof(float), (void*)(sizeof(positions) + sizeof(normals)));

注意stride参数等于顶点属性的大小,因为下一个顶点属性向量能在3个(或2个)分量之后找到。

这给了我们设置顶点属性的另一种方法。使用哪种方法都不会对OpenGL有什么立刻的好处,它只是设置顶点属性的一种更整洁的方式。具体使用的方法将完全取决于你的喜好与程序类型。

复制缓冲

当你的缓冲已经填充好数据之后,你可能会想与其它的缓冲共享其中的数据,或者想要将缓冲的内容复制到另一个缓冲当中。glCopyBufferSubData能够让我们相对容易地从一个缓冲中复制数据到另一个缓冲中。这个函数的原型如下:

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