顶点数组对象和顶点缓冲对象的使用

Question

顶点数组对象和顶点缓冲对象的使用

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我正在尝试理解如何使用VAO和VBO以及它们之间的关系。假设我想创建一个简单的地形和一个有纹理的立方体，对于这两个对象，我都有三角形顶点数组，而对于立方体，我有一个包含纹理数据的数组。我的问题是：我该如何使用VAOs和VBOs创建和渲染这两个对象？

我需要为每个对象创建一个VAO和一个VBO吗？
或者我应该为每个对象的VBO（顶点、纹理数据等）创建一个VAO？

有很多教程和书籍，但我仍然不明白这些概念应该如何被理解和使用。

- ali

2个回答

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您的问题不容易在这里得到答复，而是需要通过教程来学习。您可能已经了解了这两个网站，但如果没有的话，我会留下参考文献。 OGLDEV OpenGL-Tutorial.org 现在，为了阐明你的问题，一个顶点数组对象是一个OpenGL对象，旨在减少绘制调用的API开销。您可以把它想象成一个包含顶点缓冲区及其相关状态的容器。或许类似于旧版显示列表。

通常，VAO和VBO之间存在一对一的关系;也就是说，每个VAO包含唯一的VBO。但这并非必须如此。您可以有多个VAO引用同一个VBO。

我认为，在代码中建模这个最简单的方法是，你可以有一个VAO类/类型以及一个将VBO附加到它的方法。然后为每个mesh提供一个VAO实例。mesh反过来可以引用自己的VBO类型或共享的类型。

- glampert

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谢谢。我已经访问了那些链接，但现在我更加理解了，所以我会再去看一眼。 - ali

为每个VBO拥有一个VAO将非常低效，因为你需要在每次绘制调用之前绑定一个VAO。 - Stradigos

@Stradigos，我不认为这比在每次绘制调用之前绑定VBO + IBO更低效。使用VAO，您需要更少的API调用来设置绘图上下文。 - glampert

个人资料，当然，但请参阅此线程：https://dev59.com/Z2Ml5IYBdhLWcg3wV1wE 编辑：我很确定我之前在OpenGL的网站上读到过。不过现在找不到了。 - Stradigos

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@Stradigos，从您提供的答案链接中可以看出："个人而言，我倾向于每个布局使用一个VBO和VAO，也就是说，如果我的数据由具有相同属性的相等数量的属性组成，我将它们放入单个VBO和单个VAO中。" - 这正是我会这样做的方式;) 如果我的回答给您带来了不同的理解，请接受我的道歉。 - glampert

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可以查看英文原文，
原文链接

- Andon M. Coleman · Accepted Answer

基本上，您需要了解两件事：

顶点数组对象（VAO）在概念上只是薄状态包装。
顶点缓冲对象（VBO）存储实际数据。

另一种思考这个问题的方法是，VAOs描述存储在一个或多个VBO中的数据。

将VBOs（和缓冲区对象一般）视为存储在服务器（GPU）内存中的非结构化数据数组。如果您想要，可以将顶点数据布局在多个数组中，或者将它们压缩到单个数组中。在任何情况下，缓冲区对象都会转化为存储数据的位置。

顶点数组对象跟踪绘制命令所需的指向VBO内存的实际指针。

然而，与C语言中的指针相比，它们略微复杂一些。顶点指针跟踪了绑定时指定的缓冲对象、其地址空间中的偏移量、顶点属性之间的步幅以及如何解释底层数据（例如，将整数值保持不变还是将其转换为浮点型[0.0，1.0]，通过将其归一化到数据类型的范围）。

例如，整数数据通常会被转换为浮点型，但是您用于指定顶点指针的命令（glVertexAttribPointer (...)与glVertexAttribIPointer (...)）决定了此行为。

顶点数组对象还跟踪当前绑定到GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER的缓冲对象。

GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER 是 glDrawElements (...) 命令从中获取其索引列表的地方（假设绑定非零），并且没有 glElementArrayPointer (...) 命令。 glDrawElements (...) 将指针和绘制命令组合成单个操作，并将使用存储在活动顶点数组对象中的绑定来完成此操作。

有了这个前提，除非您的对象共享顶点数据，否则通常需要为每个对象使用唯一的VBO集。

如果您愿意，可以为整个软件使用单个VAO，或者您可以利用改变绑定VAO会改变几乎所有必要状态以绘制不同对象的事实。

因此，绘制您的地形和立方体可能只需更改绑定的VAO即可。如果您需要为它们应用不同的纹理，则可能需要执行更多操作，但是VAO会处理所有与顶点数据相关的设置。