OpenGL 4.5如何绑定VBO

2017年4月16日 | Oscar | OpenGL

OpenGL 4.5如何绑定VBO

OpenGL 4.3 的更新中，使用 glVertexAttribFormat 和 glBindVertexBuffer 取代 glVertexAttribPointer 来将 VBO 绑定到 VAO。由于老是忘记写法，故记录下来。本文使用 OpenGL 4.5 新增的 DSA 函数，最后会贴出与 4.3 函数的关系表，它们是一一对应的。

glVertexAttribPointer 的缺陷

glVertexAttribPointer 函数有两个缺陷。
第一个缺陷是它依赖于 GL_ARRAY_BUFFER 的内容。调用 glVertexAttribPointer 前，必须绑定 vbo，然后将特定被绑定 vbo 的索引、格式信息复制到 vao 中。这是一种非常笨拙的方式，因为这样 vao 和特定 vbo 处于绑死的关系，一旦对这个特定 vbo 有任何修改，都要重新绑定 vbo 的信息到 vao 中（根据实现有所不同），这一点上很容易产生 bug，云风的博客也说明过这个问题。
不仅如此，glVertexAttribPointer 最后一个参数使用指针而不是整数来表示偏移量。使用时都要加一个丑陋的转换，相信很多人都碰到过下述的写法。

glVertexAttribPointer(2, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(float), static_cast<void*>(6 * sizeof(float)));

第二个缺点是它将逻辑上分离的两个操作合在一起：获取数据、组织数据。这也带来性能的浪费。如果只要改变组织数据的方式，比如改变偏移量，也必须一次性指定 buffer 信息和组织格式；切换绑定的 buffer 也是如此。
话虽如此，即使在写 OpenGL 4.5 程序的时候，这两个操作几乎是永远伴随在一起的（大笑）。这也是早期定义 glVertexAttribPointer 的原因，更先进的 OpenGL 将它们区分开，给予程序员选择的自由。

获取数据

OpenGL 4.5 可以使用 glVertexArrayVertexBuffer 来将 vbo 绑定到 vao 独有的绑定点，与 ubo 的绑定点相似，但相互不干扰。然后使用 glVertexArrayAttribBinding 将 glsl 中的 attrib 变量绑定到同一个绑定点即可。

void glVertexArrayVertexBuffer(GLuint vaobj, // vao 系数
    GLuint bindingindex,                    // 绑定点
    GLuint buffer,                          // 需要绑定的 vbo
    GLintptr offset,                        // vbo 在 buffer 内的偏移字节数
    GLsizei stride);                        // 每个 vertex 的字节数（pos,normal 等表示一个 vertex）

void glVertexArrayAttribBinding(GLuint vaobj, // vao 系数
    GLuint attribindex,                      // attrib 位置（可以在 glsl 中指定）
    GLuint bindingindex);                    // 绑定点

组织数据

glVertexArrayAttribFormat 被用来指定 attrib 的组织形式。它是绑定到 attrib 上的，而不是 bindingindex 上。

void glVertexAttribFormat(GLuint attribindex, // attrib 位置
    GLint size,                              // 数据分量的个数，RGB 为 3
    GLenum type,                             // 每个分量的格式
    GLboolean normalized,                    // 整形是否已经可以映射到 0-1
    GLuint relativeoffset);                  // 不同变量的相对偏移，比如 pos 和 uv

比如，对于下面的例子，位置、颜色和纹理坐标存储在一个 vbo 中。

struct Vertex
{
    GLfloat pos[3];
    GLubyte color[4];
    GLushort texCoord[2];
};

就可以使用下面的方式组织数据。

glVertexAttribFormat(0, ..., offsetof(Vertex, pos)); //AKA: 0
glVertexAttribFormat(1, ..., offsetof(Vertex, color)); //Probably 12
glVertexAttribFormat(2, ..., offsetof(Vertex, texCoord)); //Probably 16

比较

既然上述函数是拆分后的结果，就可以用新函数来表示老函数，如下所示。

void glVertexAttrib*Pointer(GLuint index, GLint size, GLenum type, {GLboolean normalized,} GLsizei stride, const GLvoid * pointer)
{
  glVertexAttrib*Format(index, size, type, {normalized,} 0);
  glVertexAttribBinding(index, index);

  GLuint buffer;
  glGetIntegerv(GL_ARRAY_BUFFER_BINDING, buffer);
  if(buffer == 0)
    glErrorOut(GL_INVALID_OPERATION); //Give an error.

  if(stride == 0)
    stride = CalcStride(size, type);

  GLintptr offset = reinterpret_cast<GLintptr>(pointer);
  glBindVertexBuffer(index, buffer, offset, stride);
}

附：函数对照表

OpenGL 4.5	OpenGL 4.3
glVertexArrayVertexBuffer	glBindVertexBuffer
glVertexArrayAttribBinding	glVertexAttribBinding
glVertexArrayAttribFormat	glVertexAttribFormat