OpenGL学习笔记十八——批处理

什么是Draw Call

在渲染物体之前，物体模型顶点数据保存在内存中，CPU通过向GPU发送渲染指令后，数据会复制到显存中，然后进行渲染。在这个过程中，CPU向GPU发送渲染指令的过程，名为Draw Call。OpenGL中的渲染指令是指： glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, amount_of_vertices);函数

什么是批处理

当我们在渲染一个场景时，该场景中包含非常多的简单模型，比如星星，草等，这些模型的顶点数据极少，但是每次单独渲染一个简单模型时都会调用一次Draw Call，渲染的速度很快，但是发送指令的过程是很慢的（CPU告诉GPU该从哪个缓冲读取数据，从哪寻找顶点属性，而且这些都是在相对缓慢的CPU到GPU总线(CPU to GPU Bus)上进行的），这就会使渲染整个场景的速度变得非常慢，传统的方案就是：

for(unsigned int i = 0; i < amount_of_models_to_draw; i++)
{
   
   
    DoSomePreparations(); // 绑定VAO，绑定纹理，设置uniform等
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, amount_of_vertices);
}

但如果我们能将这些星星或者草一次性全部发给GPU去渲染，速度就会非常快，这就是批处理
批处理能节省Draw Call的数量，极大提升渲染速度，因此在Unity中，批处理的作用非常大

使用批处理

使用批处理的前提是多个物体使用同一个shader做渲染，在Unity中，就是指使用相同的材质球。
在OpenGL中使用批处理，只需要将glDrawArrays和glDrawElements的渲染调用分别改为glDrawArraysInstanced和glDrawElementsInstanced就可以了。这些渲染函数的实例化版本需要一个额外的参数，叫做实例数量(Instance Count)

这个函数本身并没有什么用。渲染同一个物体一千次对我们并没有什么用处，每个物体都是完全相同的，而且还在同一个位置。我们只能看见一个物体！处于这个原因，GLSL在顶点着色器中嵌入了另一个内建变量，gl_InstanceID。

在使用实例化渲染调用时，gl_InstanceID会从0开始，在每个实例被渲染时递增1。比如说，我们正在渲染第43个实例，那么顶点着色器中它的gl_InstanceID将会是42。因为每个实例都有唯一的ID，我们可以建立一个数组，将ID与位置值对应起来，将每个实例放置在世界的不同位置。

使用gl_InstanceID对多个物体做偏移处理

物体顶点数据

float quadVertices[] = {
   
   
    // 位置          // 颜色
    -0.05f,  0.05f,  1.0f, 0.0f, 0.0f,
     0.05f, -0.05f,  0.0f, 1.0f, 0.0f,
    -0.05f, -0.05f,  0.0f, 0.0f, 1.0f,

    -0.05f,  0.05f,  1.0f, 0.0f, 0.0f,
     0.05f, -0.05f,  0.0f, 1.0f, 0.0f,   
     0.05f,  0.05f,  0.0f, 1.0f, 1.0f                   
};

顶点着色器：

#version 330 core
layout (location = 0) in vec2 aPos;
layout (location = 1) in vec3 aColor;

out vec3 fColor;

uniform vec2 offsets[100];

void main()
{
   
   
    vec2 offset = offsets[gl_InstanceID];
    gl_Position = vec4(aPos + offset, 0.0, 1.0);
    fColor = aColor;
}

片元着色器：

#version 330 core
out vec4 FragColor;

in vec3 fColor;

void main()
<