六、OpenGL中EBO的使用及本质

一、什么是顶点索引

OpenGL 中，顶点索引（Vertex Index）用于减少重复的顶点数据，提高绘制效率。其核心概念涉及索引缓冲对象（Index Buffer Object，IBO 或 EBO），用于存储顶点的索引信息。

为什么需要顶点索引？
在 3D 渲染中，一个物体的多个三角形可能会共享相同的顶点。例如，正方形由两个三角形构成；如果使用 GL_TRIANGLES 绘制，需要 6 个顶点：

float vertices[] = {
   
   
    // 位置
    -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
};

unsigned int indices[] = {
   
   
    0, 1, 2,  // 第一个三角形
    1, 3, 2   // 第二个三角形
};

这里，顶点 1 和 2 在两个三角形中都出现了，但实际位置相同。如果不使用索引，每个三角形必须重新定义所有顶点，会导致数据冗余。

二、什么是EBO

在OpenGL中，EBO（Element Buffer Object，元素缓冲对象）是一种用于存储顶点索引数据的缓冲对象。它允许你通过索引来引用顶点数组中的顶点，从而避免重复存储相同的顶点数据，提高渲染效率。

1. EBO的作用的作用
EBO存储的是顶点的索引（Indices），而不是顶点数据本身。通过索引，你可以指定绘制时顶点的使用顺序。例如，绘制一个矩形时，只需要4个顶点，但需要2个三角形（6个顶点索引）来描述。使用EBO可以避免重复存储顶点数据。

示例：绘制一个矩形

• 矩形由两个三角形组成。
• 需要 6 个顶点来绘制 2 个三角形。

如果使用 GL_TRIANGLES 直接绘制：

float 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
};

// 每个三角形需要 3 个顶点，总共 6 个顶点：
float noEBO_vertices[] = {
   
   
    -0.5f,  0.5f, 0.0f,  // 三角形 1，顶点 0
     0.5f,  0.5f, 0.0f,  // 三角形 1，顶点 1
    -0.5f, -0.5f, 0.0f,  // 三角形 1，顶点 2

     0.5f,  0.5f, 0.0f,  // 三角形 2，顶点 1
     0.5f, -0.5f, 0.0f,  // 三角形 2，顶点 3
    -0.5f, -0.5f, 0.0f   // 三角形 2，顶点 2
};

可以看到 顶点 1 和 2 被重复存储，造成数据冗余。

如何使用 EBO可以只存储 4 个顶点，并使用索引数组来定义三角形：

unsigned int indices[] = {
   
   
    0, 1, 2,  // 第一个三角形
    1, 3, 2   // 第二个三角形
};

2. EBO的工作原理

• 顶点数据存储在VBO（Vertex Buffer Object，顶点缓冲对象）中。
• 索引数据存储在EBO中。
• 绘制时，OpenGL根据EBO中的索引从VBO中获取顶点数据。

3.EBO的使用步骤

• 生成EBO：使用glGenBuffers生成一个缓冲对象。
• 绑定EBO：使用glBindBuffer将EBO绑定到GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER目标。
• 填充数据：使用glBufferData将索引数据上传到EBO。
• 绘制：使用glDrawElements根据EBO中的索引绘制图形。

以下是一个使用EBO的简单示例：

// 顶点数据
GLfloat vertices[] = {
   
   
    // 位置             // 颜色
     0.5f,  0.5f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, // 右上角
     0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, // 右下角
    -0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, // 左下角
    -0.5f,  0.5f, 0.0f,</