如何使用OpenGL 3.x的VBO来渲染动态世界？

Question

尽管似乎OpenGL 3.x本身的最新参考资料很少，但实际的OpenGL低级操作相对简单。然而，我正在尝试概念化如何操作VBO以渲染动态世界，这让我遇到了严重的困难。

显然，旧的立即模式方式不适用了，但是从那里我应该怎么做呢？我是否需要编写某种场景结构，然后将其转换为一组顶点并将其流式传输到VBO中？我如何存储平移数据？如果是这样，代码上会是什么样子？

基本上，我真的不确定该怎么继续下去。

- jsimmons

Answer 1

如果你的整个世界都是真正动态的，你可以使用GL_STREAM_DRAW_ARB使用标志并在每帧重置数据。不要费力去操纵它，只需尽可能高效地进行流式传输即可。

然而，我假设您有一个由多个刚体对象组成的场景，这些对象相对移动。在这种情况下，为每个对象使用一个VBO，并指定GL_STATIC_DRAW_ARB使用标志。然后，您可以为每个对象实例设置模型视图变换，并使用每个实例的一个绘制调用进行渲染。

在PC上的一个经验法则是每MHz CPU发出不超过一个绘制调用。这是一个粗略的估计，但其中有些真理。如果您保持在此限制以下，则不必担心将多个独立对象放入单个VBO或其他性能技巧。

- Malte Clasen

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“+1” 因为批处理在当前图形编程中是最大的问题。尽管在 OpenGL ES iPhone 编码中，每 MHz 的绘制调用似乎对我来说过于乐观了 - 我发现为了保持不错的帧率，我只能使用 30-40 批处理！ - tsalter

好的，我应该补充一下，这个规则可能不适用于移动设备。我几年前在一些GDC幻灯片上看到过它，而且在Windows PC上它对我很有帮助。 - Malte Clasen

顺便说一下，我刚刚在这里找到了幻灯片：http://ati.amd.com/developer/gdc/D3DTutorial3_Pipeline_Performance.pdf（主要是D3D9，第28页上有OpenGL） - Malte Clasen

Answer 2

简短回答：

使用glMapBufferRange，仅更新需要修改的子范围。

详细回答：

技巧在于使用glMapBufferRange映射已经存在的缓冲区，然后只映射需要的范围。基于以下假设：

• 您的几何体使用每个顶点动画变形
• 模型的顶点数量在动画期间保持不变。

那么您可以使用glMapBufferRange仅更新发生变化的部分，而将其余数据保留不变。使用glBufferData进行完整上传速度很慢，因为它会删除旧的存储器并分配新的存储器。这还加上了上传新数据。 glMapBufferRange仅允许您读取/写入现有数据，它不进行任何分配或解除分配。

但是，如果您使用骨架动画，则应该将每个顶点的变换作为4x4矩阵传递到顶点着色器中，并在那里进行计算。每个顶点的数据当然使用glVertexAttribPointer指定。

此外，请记住，您可以在顶点着色器中读取纹理数据，并且OpenGL 3.1引入了一些新的实例绘制调用；glDrawArraysInstanced和glDrawElementsInstanced。这两个结合可以用于特定实例的查找。也就是说，您可以使用相同的几何数据绑定进行实例绘制调用，但将位置或任何需要的每个顶点数据作为纹理或纹理数组发送。这可以避免混合和匹配不同的顶点数组数据集。

想象一下，如果您想要呈现100个相同模型的实例，但具有不同的位置或颜色方案。甚至是纹理贴图。

- Mads Elvheim

Answer 3

使用VBO并不意味着您必须仅使用单个绘制调用渲染整个场景。您仍然可以发出多个绘制调用，并在途中设置不同的变换矩阵。

例如，如果您正在使用场景图，则场景图中的每个模型都可以对应一个单独的绘制调用。在这种情况下，使用VBO的最简单方法是为每个模型创建一个单独的VBO。

作为一种优化，您可能能够将几个模型合并到单个VBO中，然后在进行绘制调用时传入非零偏移量；这会从VBO中取出正确的模型。将多个绘制调用合并到单个绘制调用中也是可取的，但如果它们需要具有独立的变换，则不可能实现。（实际上，在某些情况下，如果使用实例化或顶点混合，则可以实现，但我建议先了解基础知识。）

- prideout