3.OpenGL绘制（笔记）

蜡笔小马

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分类专栏： OpenGL笔记文章标签：笔记计算机视觉

于 2024-11-24 18:44:10 首次发布

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OpenGL 缓存数据

1. 创建与分配缓存

使用glCreateBuffers创建缓存，可在buffers中得到一个缓存对象名称的数组。
使用glNamedBufferStorage为每个缓存对象分配存储空间
拥有存储空间后，使用glBindBuffer，绑定缓存对象到缓存目标。

创建缓存
```
void glCreateBuffers(GLsizei n,GLuint* buffers);
```
返回n个当前未使用的缓存对象名称（每个都表示一个新创建的缓存对象），并保存到buffers数组中。

绑定缓存

void glBindBuffer(GLenum target,GLuint buffer);

将名称为buffer的缓存对象绑定到target所指定的缓存结合点。

buffer必须是通过glCreateBuffers()分配的名称。如果buffer是第一次被绑定，那么它所对应的缓存对象也将被同时创建。

缓存绑定的目标
目标	用途
GL_ARRAY_BUFFER	这个结合点可以用来保存glVertexAttribPointer()设置的顶点数组数据。在实际工程中这一目标可能是最为常用的。
GL_COPY_READ_BUFFER和GL_COPY_WRITE_BUFFER	这两个目标是一对互相匹配的结合点，用于拷贝缓存之间的数据，并不会引起OpenGL的状态变化，也不会影响任何特殊形式的OpenGL调用。
GL_DRAW_INDIRECT_BUFFER	如果采取间接绘制(indirect drawing)的方法，那么这个缓存目标用于存储绘制命令的参数。
GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER	绑定到这个目标的缓存中可以包含顶点索引数据，以便用于glDrawElements()等索引形式的绘制命令。
GL_PIXEL_PACK_BUFFER	这一缓存目标用于从图像对象中读取数据，例如纹理和帧缓存数据。相关的OpenGL命令包括glGetTextImage()和glReadPixels()等
GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER	这一缓存目标与之前的GL_PIXEL_PACK_BUFFER相反，它可以作为glTexSubImage2D()等命令的数据源使用。
GL_TEXTURE_BUFFER	纹理缓存也就是直接绑定到纹理对象的缓存，这样就可以直接在着色器中读取它们的数据信息。GL_TEXTURE_BUFFER可以提供一个操控此类缓存的目标，但是我们还需要将缓存关联到纹理，才能确保它们在着色器中可用。
GL_TRANSFORM_FEEDBACK_BUFFER	transform feedback 是OpenGL提供的一种便捷方案，它可以在管线的顶点处理部分结束时（即经过了顶点着色，可能还有几何着色阶段），将经过变换的顶点重新捕获，并且将部分属性写入缓存对象中。这一目标就提供了这样的结合点，可以建立专门的缓存来记录这些属性数据。
GL_UNIFORM_BUFFER	这个目标可以用于创建uniform缓存对象(uniform buffer object)的缓存数据。

2.向缓存输入和输出数据

将数据输入和输出OpenGL缓存的方法有很多种，例如：

直接显示地传递数据
用新的数据替换缓存对象中已有的部分数据
由OpenGL负责生成数据然后将它记录到缓存对象中。

最简单方法是在分配内存时读入数据：

void glNamedBufferStorage(GLuint buffer,GLsizeiptr size,const void *data,GLbitfield flags);

为缓存对象buffer分配size大小（单位为字节）的存储空间。如果参数data不是NULL，那么将使用data所在内存区域的内容来初始化整个空间。

flags用来设置缓存的预期用途信息。这些信息flags标识量在用户程序和OpenGL之间构建了协议，允许OpenGL尽可能极致地优化缓存的存储信息。

缓存用途标识符
标识符	意义
GL_DYNAMIC_STORAGE_BIT	设置之后，缓存的内容可以随后通过glNamedBufferSubData()直接进行修改。如果没有设置，那么缓存内容的修改只能在GPU端完成，例如通过着色器来写入。
GL_MAP_READ_BIT	设置之后，我们可以映射缓存数据到CPU端进行读取。如果没有设置的话，当前缓存调用glMapNameBufferRange()来获取读取权限的做法都会失败。
GL_MAP_WRITE_BIT	设置之后，我们可以映射缓存数据到CPU端进行写入。如果没有设置的话，当前缓存调用glMapNamedBufferRange()来获取写入权限的做法都会失败。
GL_MAP_PERSISTENT_BIT	设置之后，对缓存数据的映射将是永久性的。也就是说，它们在渲染的过程中始终有效。这个标识必须在映射的时候同时设置才能创建永久的映射表。
GL_MAP_COHERENT_BIT	设置之后，缓存数据在GPU端和CPU端的映射将保持一致。这个标识必须在映射的时候同时进行设置才能创建一致的映射表。
GL_CLIENT_STORAGE_BIT	对于不一致的内存(nonuniform memory)系统架构来说，有些内存可能从宿主机访问更为高效，而有些内存可能从GPU访问效率更高。在确保其他标识量都设置正确之后，我们可以通过这个标识来引导OpenGL优先选择CPU(宿主)端进行访问来提升效率。

缓存部分初始化

数据设置

void glNameBufferSubData(GLuint buffer,GLintptr offset,GLsizeiptr size,const void* data);

使用新的数据替换缓存对象buffer中的部分数据。缓存中从offset字节处开始需要使用地址为data、大小为size的数据块来进行更新。如果offset和size的总和超出了缓存对象绑定数据的范围，那么将产生一个错误。

缓存buffer中存储的数据必须经过glNamedBufferStorage()初始化，并且标识量应当设置为GL_DYNAMIC_STORAGE_BIT。

将glNamedBufferStorage()和glNamedBufferSubData()结合起来使用，例如：

//顶点位置
static const GLfloat positions[] = 
{
    -1.0f,-1.0f,0.0f,1.0f,
    1.0f,-1.0f,0.0f,1.0f,
    1.0f,1.0f,0.0f,1.0f,
    -1.0f,1.0f,0.0f,1.0f,
};

//顶点颜色
static const GLfloat colors[] =
{
    1.0f,0.0f,0.0f,
    0.0f,1.0f,0.0f,
    0.0f,0.0f,1.0f,
    1.0f,1.0f,1.0f,
};

//缓存对象
GLuint buffer;

//创建新的缓存对象
glCreateBuffers(1,&buffer);
//分配足够的空间（sizeof(positions)+sizeof(colors)）
glNamedBufferStorage(buffer,								//目标
                     sizeof(positions) + sizeof(colors),	//总计大小
                     nullptr,								//无数据
                     GL_DYNAMIC_STORAGE_BIT);				//标识量
//将位置信息放置在缓存的偏移地址为0的位置
glNamedBufferSubData(buffer,								//目标
                     0,										//偏移地址
                     sizeof(positions),						//大小
                    positions);								//数据
//放置在缓存中的颜色信息的偏移地址为当前填充大小值的位置，也就是sizeof(positons)
glNamedBufferSubData(buffer,								//目标
                    sizeof(positions),						//偏移地址
                    sizeof(colors),							//大小
                    colors);								//数据

数据清除

将缓存对象的数据清除为一个已知的值，也可用如下接口。
```
void glClearNamedBufferData(GLuint buffer,GLenum internalformat,GLenum format,GLenum type,const void* data);
void glClearNamedBufferSubData(GLuint buffer,GLenum internalformat,GLintptr offset,GLsizeiptr size,GLenum format,GLenum type,const void* data);
```
清除缓存对象中所有或者部分数据。名为buffer的缓存存储空间将使用data中存储的数据进行填充。format和type分别指定了data对应数据的格式和类型。

首先将数据被转换到internalformat所指定的格式，然后填充缓存数据的指定区域范围。

glClearNamedBufferData，进行整个区域的指定的数据填充；

glClearNamedBufferSubData()，填充区域时通过offset和size来指定，分别给出了以字节为单位的起始偏移地址和大小。
数据复制

缓存对象中的数据也可以使用glCopyNamedBufferSubData()函数相互进行拷贝。
```
void glCopyNamedBufferSubData(GLuint readBuffer,GLuint writeBuffer,GLintptr readoffset,GLintptr writeoffset,GLsizeiptr size);
```
将名为readBuffer的缓存对象的一部分存储数据拷贝到名为wirteBuffer的缓存对象的数据区域上。readBuffer对应的数据从readoffset位置开始复制size个字节，然后拷贝到writeBuffer对应的数据的writeoffset位置。

如果readoffset或者writeoffset与size的和超出了绑定的缓存对象的范围，那么OpenGL会产生一个GL_INVALID_VALUE错误。

读取缓存的内容

void glGetNameBufferSubData(GLenum target,GLintptr offset,GLsizeiptr size,void* data);

返回当前名为buffer的缓存对象中的部分或者全部数据。起始数据的偏移字节位置为offset，回读的数据大小为size个字节，它们将从缓存的数据区拷贝到data所指向的内存区域中。

如果缓存对象当前已经被映射，或者offset和size的和超出了缓存对象数据区域的范围，那么将提示一个错误。

3.访问缓存的内容

glNamedBufferData()、glCopyNameBufferSunData()和glGetNamedBufferSubData()都存在一个问题，它们都会导致OpenGL进行一次数据的拷贝操作。

根据硬件的配置，也可以通过获取一个指针的形式，直接在应用程序中对OpenGL管理的内存中进行访问。
```
void* glMapBuffer(GLenum target,GLenum access);
```
将当前绑定到target的缓存对象的整个数据区域映射到客户端的地址空间中。之后可以根据给定的access策略，通过返回的指针对数据进行直接读或者写的操作。

如果OpenGL无法将缓存对象的数据映射出来，那么glMapBuffer将产生一个错误并返回NULL。发生