高效地向GLSL着色器传递值

Question

我正在尝试为OpenGL ES 2.0编写粒子系统。每个粒子由4个顶点组成，形成小正方形，在其上绘制透明纹理。

问题是：每个粒子都有自己的属性（颜色、位置、大小），这些属性在该粒子的4个顶点中保持不变。每个顶点唯一的变化是它所处正方形的角落。

如果我要通过统一变量发送粒子的属性，我必须执行以下操作：

for(each particle) { // do maaaany times
  glUniform*(...);
  glDrawArray(...); // only draw 4 vertexes
};

这显然很低效，因为每次 glDrawArray 调用只会绘制 4 个顶点。

如果我通过属性变量发送这些属性，则必须为属性缓冲区中的每个片段填充相同的信息 4 次。

struct particle buf[n];

for(each particle) {
  struct particle p;
  p = ...; // Update particle
  buf[i+0] = buf[i+1] = buf[i+2] = buf[i+3] = p;
};

glBufferData(..., buf, ...);
// then draw everithing once afterwards...

什么是内存效率低并且看起来非常丑陋。那么这个问题的解决方案是什么？在每个顶点中更改参数的正确方法是什么？

- lvella

Answer 1

使用点精灵解决您的问题，该介绍非常明确。

您还可以将点精灵与point_size_array扩展结合使用。

...

正如Christian Rau所评论的那样，在可编程管道中使用point_size_array没有更多用处：像往常一样设置最大点大小，然后根据OpenGL生成的纹理坐标从点中心派生出片段距离，并基于其距离舍弃。粒子大小应通过额外属性发送。

- Luca

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由于他使用ES 2.0，他可以使用自定义浮点属性并将其委托给gl_PointSize，无需使用OES_point_size_array。但是对于点精灵总体而言，加1分，它们的标准应用确实是粒子系统。虽然它们存在一些问题（基于中心的裁剪），但对于小颗粒物可能可以忽略不计。 - Christian Rau

仔细查看规范后，我无法弄清如何从片段着色器内获取纹理坐标。该规范似乎假定存在固定功能管线（在OpenGL ES 2.0中不存在）。 - lvella

经过一番搜索，我找到了这个链接：http://klazuka.tumblr.com/post/249698151/point-sprites-and-opengl-es-2-0 显然，这些扩展都不再适用了，但正如@ChristianRau所说，点精灵仍然值得一试。 - lvella

@Ivella 从你提供的链接中看，似乎ES 2.0始终支持点精灵。就像链接中所说的那样，只需从内置的gl_PointCoord变量中获取精灵纹理坐标即可。那么问题在哪里？ - Christian Rau

请注意，点精灵存在一些限制。一个点精灵只能够有那么大。而且，点的裁剪是针对点的中心进行的，因此如果粒子的中心移出屏幕，整个粒子就会消失。 - Nicol Bolas

Answer 2

GL ES在这方面没有一个好的解决方案。桌面OpenGL允许实例化和其他各种技巧，但ES就没有这些。

- Nicol Bolas

Answer 3

您可以使用Uniform Buffer Object。请注意，此功能仅适用于D3D10+硬件。

- Axel Gneiting

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我猜这在 ES 中不太可能被支持。 - Christian Rau

Answer 4

通过纹理发送信息。我不确定OpenGL ES 2.0顶点着色器是否支持纹理采样，但如果支持的话，那将是最佳选择。

- NickLH

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关于纹理访问远非免费或快速，我不确定这是否真的是最佳选择，但必须进行评估。与渲染到纹理一起，这可能使粒子更新直接在GPU上实现。 - Christian Rau

与通过uniform发送大量数据相比（特别是如果这是一个具有相当数量粒子的粒子系统），我认为这是一种更快的解决方案。 - NickLH