OpenGL（3）对象

前言：

在 OpenGL 中，有许多常见的对象，它们在图形渲染流程中各自承担着重要的角色。下面将详细介绍几种常见对象及其工作原理。

一、对象

1、顶点缓冲区对象（Vertex Buffer Object，VBO）

概念：

顶点缓冲区对象用于在 GPU 内存中存储顶点数据，如顶点的位置、颜色、法线等。通过使用 VBO，可以减少 CPU 与 GPU 之间的数据传输开销，提高渲染性能。

工作原理：

• 创建与绑定：使用 glGenBuffers 函数创建一个或多个 VBO 对象，然后使用 glBindBuffer 函数将其绑定到 GL_ARRAY_BUFFER 目标。绑定后，后续对缓冲区的操作都会作用于该 VBO。
• 数据存储：使用 glBufferData 函数将顶点数据从 CPU 内存复制到 GPU 内存中的 VBO 中。可以指定数据的使用方式，如 GL_STATIC_DRAW（数据很少更改）、GL_DYNAMIC_DRAW（数据经常更改）等。
• 使用数据：在顶点着色器中，通过顶点属性指针从 VBO 中读取顶点数据进行处理。

示例代码：

// 创建 VBO
unsigned int VBO;
glGenBuffers(1, &VBO);
// 绑定 VBO
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
// 将顶点数据存入 VBO
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

2、顶点数组对象（Vertex Array Object，VAO）

概念：

顶点数组对象是一种用于管理顶点属性状态的对象。它存储了顶点属性的配置信息，包括顶点缓冲区对象（VBO）的绑定状态、顶点属性指针的设置等。通过 VAO，可以方便地切换不同的顶点属性配置。

工作原理：

• 创建与绑定：首先使用 glGenVertexArrays 函数创建一个或多个 VAO 对象，然后使用 glBindVertexArray 函数将其绑定到当前的 OpenGL 上下文。绑定后，后续对顶点属性的设置操作都会记录在该 VAO 中。
• 关联 VBO：在 VAO 绑定的状态下，创建并绑定顶点缓冲区对象（VBO），使用 glBufferData 函数将顶点数据存储到 VBO 中。
• 设置顶点属性指针：使用 glVertexAttribPointer 函数设置顶点属性的指针，指定每个属性的起始位置、数据类型、数据数量等信息。这些设置会被记录在当前绑定的 VAO 中。
• 切换 VAO：当需要切换到不同的顶点属性配置时，只需绑定不同的 VAO，OpenGL 会自动恢复该 VAO 所记录的顶点属性设置。

示例代码：

// 创建并绑定VAO
glGenVertexArrays(1, &m_vao);
glBindVertexArray(m_vao);

// 设置顶点属性指针
// 位置属性 (location = 0)
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 6 * sizeof(GLfloat), (void*)0);
glEnableVertexAttribArray(0);

// 解绑VAO
glBindVertexArray(0);

3、glVertexAttribPointer()函数

作用：

告诉 OpenGL 如何解析顶点缓冲区对象（VBO）中存储的顶点数据。

函数原型：

void glVertexAttribPointer(GLuint index, GLint size, GLenum type, GLboolean normalized, 
GLsizei stride, const GLvoid * pointer);

参数解析：

各参数的含义如下：

• index：指定要配置的顶点属性的索引。在 OpenGL 着色器程序中，每个顶点属性都有一个唯一的索引，用于标识该属性。例如，顶点的位置属性可能索引为 0，颜色属性可能索引为 1。
• size：表示每个顶点属性由多少个组件组成。例如，顶点的位置通常是三维坐标（x, y, z），所以 size 为 3；如果是二维纹理坐标（s, t），则 size 为 2。
• type：指定顶点属性中每个组件的数据类型，常见的取值有 GL_FLOAT（浮点数）、GL_INT（整数）等。
• normalized：一个布尔值，指示当数据类型不是浮点数时，是否需要对数据进行归一化处理。如果设置为 GL_TRUE，则会将数据归一化到 [0, 1]（无符号数据）或 [-1, 1]（有符号数据）的范围内；如果设置为 GL_FALSE，则数据会直接使用，不进行归一化。
• stride：表示相邻两个顶点属性之间的字节偏移量，即从一个顶点的某个属性到下一个顶点的相同属性之间的距离。如果顶点数据是紧密排列的，没有额外的填充字节，stride 可以设置为 size * sizeof(type)；如果顶点数据中包含多种属性，stride 则需要根据实际情况计算。
• pointer：表示当前顶点属性在 VBO 中的起始偏移量，通常是一个指向 VBO 中数据起始位置的指针。如果该属性是 VBO 中第一个属性，pointer 可以设置为 (GLvoid*)0。