OpenGLES 3.0 - VBO、EBO和VAO

OpenGL OpenGLES Texture

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 2023/10/09 

在前面几个章节中，我们使用到了很多概念，没有进行描述，本节针对前面使用到的一些概念，再进行一个普及。已经涉及到的几个概念：VBO、EBO(IBO)、VAO。
VBO和EBO是在OpenGL1.5中引入的，主要用于优化顶点数据的存储和索引管理。
VAO则是在OpenGL3.0中引入的，用于简化顶点缓冲和属性的管理。
VBO和EBO的作用是在显存中申请一块内存，用于缓存数据，降低内存拷贝带来的开销。之前用于绘制的顶点数据会先保存在CPU，每次调用绘制函数的时候，再把顶点数据从CPU拷贝到显存中，这也是一个比较大的开销。

VBO

VBO(Vertex Buffer Object)，顶点缓存对象。它将数据(顶点位置、颜色、纹理坐标等)存储到GPU显存中。
主要流程:

创建一个VBO对象
绑定VBO
调用glBufferData函数，将数据拷贝到显存中
链接顶点属性

示例代码:

//1. create vbo
glGenBuffers(1, &mVBO);

//2. bind vbo
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mVBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(mVertices), mVertices, GL_STATIC_DRAW);

//3. set vertex attribute
//xyz
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(GLfloat), (void *) 0);
glEnableVertexAttribArray(0);
//rgb
glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(GLfloat),
                        (void *) (3 * sizeof(GLfloat)));
glEnableVertexAttribArray(1);

//st
glVertexAttribPointer(2, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(GLfloat),
                        (void *) (6 * sizeof(GLfloat)));
glEnableVertexAttribArray(2);

链接顶点属性

使用到的顶点数据：

GLfloat mVertices[] = {
        //xyz, rgb, st
        0.5f, 0.5f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f,
        0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f,
        -0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f,
        -0.5f, 0.5f, 0.0f, 1.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f
};

在绘制渲染前，需要指定OpenGL该如何解析顶点数据，使用glVertexAttribPointer函数进行解析。

//2.rgb
glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(GLfloat),
                        (void *) (3 * sizeof(GLfloat)));
glEnableVertexAttribArray(1);

glVertexAttribPointer参数：

配置的顶点属性。顶点着色器中使用layout(location = 0)定义了position顶点属性的位置值
顶点属性的大小。顶点属性是vec3，值是3
指定数据的类型。GL_FLOAT(GLSL中vec*都是由浮点数值组成的)
数据是否被标准化(Normalize)。GL_TRUE，数据都会被映射到0到1之间。这里设置为GL_FALSE
步长(stride)。连续的顶点属性组之间的间隔。下个顶点是在8个float后，步长设置为8*sizeof(float)
起始位置的偏移量(Offset)。颜色的偏移量是在位置数据(3个float)后，所以偏移量是3*sizeof(float)

EBO

VBO(Vertex Buffer Object)，元素缓冲对象。用于存储顶点索引的缓冲对象，通过索引来引用顶点数据，避免了重复存储相同的顶点数据。EBO 可以与 VBO 结合使用，实现更高效的渲染。
主要流程：

创建一个EBO对象
绑定EBO
调用glBufferData函数，将数据拷贝到显存中
绘制：使用 glDrawElements() 按照索引顺序绘制图形

示例代码:

//1. create ebo
glGenBuffers(1, &mEBO);

//2. bind ebo
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, mEBO);
glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(mIndices), mIndices, GL_STATIC_DRAW);

//3. draw
glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_SHORT, (void *) 0);

VAO

VAO(Vertex Array Object，顶点数组对象)，元素缓冲对象，用于存储顶点属性配置状态的对象。减少glBindBuffer、glEnableVertexAttribArray、 glVertexAttribPointer的调用，简化了与VBO和EBO相关的状态管理。

VAO、VBO、EBO之间的关系：

主要流程：

创建一个VAO对象
绑定VAO
配置VBO和EBO
绘制：当需要渲染时，直接绑定VAO，再进行绘制即可

示例代码：

//1. create vao
glGenVertexArrays(1, &mVAO);
//2. bind vao
glBindVertexArray(mVAO);

//3. record vbo and ebo
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, mVBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(mVertices), mVertices, GL_STATIC_DRAW);

glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, mEBO);
glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(mIndices), mIndices, GL_STATIC_DRAW);
//xyz
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(GLfloat), (void *) 0);
glEnableVertexAttribArray(0);
//rgb
glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(GLfloat),
                        (void *) (3 * sizeof(GLfloat)));
glEnableVertexAttribArray(1);
//st
glVertexAttribPointer(2, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(GLfloat),
                        (void *) (6 * sizeof(GLfloat)));
glEnableVertexAttribArray(2);

//4. draw
glBindVertexArray(mVAO);
glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_SHORT, (void *) 0);