OpenGL ES 3.0(四)图元、VBO、VAO
发布日期:2021-07-30 06:11:47 浏览次数:8 分类:技术文章

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图元

OpenGL ES 3.0 可供绘制的图元类型有:

1) Triangles,三角形
2) Lines,线
3) Point sprites,点

三角形

绘制三角形时,可供选择的绘制方式有:GL_TRIANGLES、GL_TRIANGLE_STRIP、GL_TRIANGLE_FAN 三种,效果如下:

三角形的三种绘制方式

即:

1) GL_TRIANGLES,共有 n/3 个三角形会被绘制,绘制的方式是:(v0, v1, v2)、(v3, v4, v5) ……

2) GL_TRIANGLE_STRIP,共有 n-2 个三角形会被绘制,绘制的方式是:(v0, v1, v2)、(v2, v1, v3)、(v2, v3, v4)……

3) GL_TRIANGLE_FAN,共有 n-2 个三角形会被绘制,绘制的方式是:(v0, v1, v2)、(v0, v2, v3)、(v0, v3, v4)……

线

支持 GL_LINES、GL_LINE_STRIP、GL_LINE_LOOP 三种,效果如下:

线的三种绘制方式

可以使用 glLineWidth 指定线的宽度。

多用于游戏,未研究,略

图元绘制

除了使用 glDrawArrays 绘制之外,还可以使用 glDrawElements。glDrawArrays 的缺点是顶点不共享,比如:

正方体

如果要用 glDrawArrays 绘制这样一个立方体,则由于顶点不共享,因此每个面都需要 4 个顶点存储数据,一共有六个面,需要 24 个顶点数据。

而使用 glDrawElements,则可以定义顶点索引,指定每次绘制一个三角形时,所用到的顶点,比如绘制一个正方形:

const static GLfloat VERTICES[] = {        -0.5f, 0.5f, 0.0f,  // 顶点 0        -0.5f, -0.5f, 0.0f, // 顶点 1        0.5f, -0.5f, 0.0f,  // 顶点 2        0.5f, 0.5f, 0.0f,   // 顶点 3};const static GLfloat COLORS[]{        0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f,        1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f,        0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f,        1.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f};const static GLushort INDICES[] = {        0, 1, 2, // 使用顶点 0、1、2 绘制第一个三角形        0, 2, 3  // 使用顶点 0、2、3 绘制第二个三角形};

值得注意的是,图元绘制的方式有两种,上述顶点数据和颜色数据分开的属于第一种,还可以把顶点和颜色数据放在同一个数据里:

const static GLfloat VERTICES[] = {        -0.5f, 0.5f, 0.0f,      // 顶点 0        0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f,   // 颜色 0        -0.5f, -0.5f, 0.0f,     // 顶点 1        1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f,   // 颜色 1        0.5f, -0.5f, 0.0f,      // 顶点 2        0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f,   // 颜色 2        0.5f, 0.5f, 0.0f,       // 顶点 3        1.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f    // 颜色 3};

只需要在设置顶点、颜色数据的时候指定 stride 和 offset 即可:

const static GLint VERTEX_POS_SIZE = 3;const static GLint VERTEX_COLOR_SIZE = 4;const static GLsizei VERTEX_STRIDE = sizeof(GLfloat) * (VERTEX_POS_SIZE + VERTEX_COLOR_SIZE);glVertexAttribPointer(ATTRIB_POSITION, VERTEX_POS_SIZE, GL_FLOAT, GL_FALSE,                      VERTEX_STRIDE, VERTICES);glVertexAttribPointer(ATTRIB_COLOR, VERTEX_COLOR_SIZE, GL_FLOAT, GL_FALSE,                      VERTEX_STRIDE, VERTICES[3]); // 3 为第一个颜色数据在数组中的位置

Vertex Buffer Object

存储在应用程序中的顶点数据,在每次调用 glDrawArrays、glDrawElements 的时候,必须从 CPU 内存复制到 graphics 内存中,复制的操作显得十分繁琐且降低了程序的运行效率。Vertex Buffer Object(VBO) 可以很好地解决这个问题,它能在绘制图元之前缓冲顶点或索引数据,避免每次绘制图元时都要重新发送数据。

使用示例(继续上面的例子):

1) 生成 VBO 缓存数据

// 生成 3 个 VBOglGenBuffers(3, mVboIds);// GL_ARRAY_BUFFER、GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER 是可选的两个 buffer 目标glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mVboIds[0]);// 缓存顶点数据glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(VERTICES), VERTICES, GL_STATIC_DRAW);// 缓存颜色数据glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mVboIds[1]);glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(COLORS), COLORS, GL_STATIC_DRAW);// 缓存索引数据glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, mVboIds[2]);glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(INDICES), INDICES, GL_STATIC_DRAW);

2) 使用 VBO 绘制图元

glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mVboIds[0]);glEnableVertexAttribArray(ATTRIB_POSITION);glVertexAttribPointer(ATTRIB_POSITION, VERTEX_POS_SIZE, GL_FLOAT, GL_FALSE,                      sizeof(GLfloat) * VERTEX_POS_SIZE, 0);glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mVboIds[1]);glEnableVertexAttribArray(ATTRIB_COLOR);glVertexAttribPointer(ATTRIB_COLOR, VERTEX_COLOR_SIZE, GL_FLOAT, GL_FALSE,                      sizeof(GLfloat) * VERTEX_COLOR_SIZE, 0);glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, mVboIds[2]);glDrawElements(GL_TRIANGLES, INDEX_NUMBER, GL_UNSIGNED_SHORT, 0);glDisableVertexAttribArray(ATTRIB_POSITION);glDisableVertexAttribArray(ATTRIB_COLOR);glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, 0);

Vertex Array Objects

VAO 是 OpenGL ES 3.0 引入的新特性,可以使图元的绘制更高效。VBO 用于缓存顶点、颜色、索引等数据,VAO 则可以认为是用于缓存 VBO 的容器:

glGenVertexArrays(1, &mVaoId);glBindVertexArray(mVaoId);glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mVboIds[0]);glEnableVertexAttribArray(ATTRIB_POSITION);glVertexAttribPointer(ATTRIB_POSITION, VERTEX_POS_SIZE, GL_FLOAT, GL_FALSE,                      sizeof(GLfloat) * VERTEX_POS_SIZE, 0);glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mVboIds[1]);glEnableVertexAttribArray(ATTRIB_COLOR);glVertexAttribPointer(ATTRIB_COLOR, VERTEX_COLOR_SIZE, GL_FLOAT, GL_FALSE,                      sizeof(GLfloat) * VERTEX_COLOR_SIZE, 0);glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, mVboIds[2]);glBindVertexArray(0);glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, 0);

绘制图元时,代码就会变得非常简单:

glBindVertexArray(mVaoId);glDrawElements(GL_TRIANGLES, INDEX_NUMBER, GL_UNSIGNED_SHORT, 0);glBindVertexArray(0);

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