OpenGL缓冲区对象之VBO


简介
VBO是OpenGL提供的一种特性，主要是用于在非立即模式下（使用glBegin/glEnd这种方式）用来保存顶点数据（包括位置、纹理、颜色等），同时提供了更新这些数据的方法。 VBO相比较立即模式的渲染来说效率更高，这主要是因为VBO的数据一般会放在显存中而不是内存中。通俗点说VBO就好像是显卡中开辟的一块存储区域，用来把以前放在内存中的数据放在了显存中，便于更加方便的传输处理。  VBO特性是在OpenGL1.5版本引入的。

 VBO相关函数

OpenGL提供了几个对其进行操作的函数：

顶点缓冲区对象 API

glGenBuffers	创建顶点缓冲区对象
glBindBuffer	将顶点缓冲区对象设置为当前数组缓冲区对象(array buffer object)或当前元素(索引）缓冲区对象(element buffer object)
glBufferData	为顶点缓冲区对象申请内存空间，并进行初始化(视传入的参数而定)
glBufferSubData	初始化或更新顶点缓冲区对象
glDeleteBuffers	删除顶点缓冲区对象

创建VBO

创建一个VBO需要3个步骤：

1. 新建一个新的缓冲区对象（调用 glGenBuffers）
2. 绑定缓冲区对象 （调用glBindBuffer）
3. 拷贝顶点数据到缓冲区对象中（调用glBufferData）

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glGenBuffer的函数原型如下：

[cpp]

void glGenBuffers  (GLsizei n, GLuint * buffers);  

void glGenBuffers  (GLsizei n, GLuint * buffers);

这个函数创建了新的缓冲区对象，并且返回这些对象的ID值，第一个参数是希望创建多少个缓冲区对象，第二个参数是传入接收这些对象ID的地址（如果是多个需要传入数组）

glBindBuffer的函数原型如下：

[cpp]

void glBindBuffer (GLenum target,GLuint buffer);  

void glBindBuffer (GLenum target,GLuint buffer);

当我们创建好缓冲区对象之后，在使用之前需要先将该缓冲区对象设置为当前缓冲区对象（OpenGL是一个状态机，使用它的方式都是先切换在使用）。第一个参数是说明这个缓冲区是用来存储什么东西的。可以是存储顶点数组（GL_ARRAY_BUFFER) 或者是索引数组（GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER)。
这里需要注意： 所有顶点属性（如顶点坐标值、顶点纹理坐标、顶点法线和颜色）都必须使用GL_ARRAY_BUFFER。索引数组GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER是配合glDraw[Range]Elements()来使用的。
这个函数调用之后，VBO就被初始化完成。

glBufferData的函数原型如下：

[cpp]
view plain
copy
print?

void glBufferData(    
        GLenum      target,  
    GLsizeiptr      size,  
    const GLvoid *      data,  
    GLenum      usage);  

void glBufferData(
GLenum  	target,
GLsizeiptr  	size,
const GLvoid *  	data,
GLenum  	usage);

当缓冲区初始化完成之后，可以使用glBufferData往里面写入数据。
target：取值是GL_ARRAY_BUFFER或者是GL_ELEMENT_ARRAY，含义与上文中所述的一致。
size：需要写入的数据大小（以字节为单位）
data：写入数据的指针，如果data是空，那么VBO仅仅保留size大小的空间
usage：是一种优化的参数，根据实际使用情况来选定，可以有9种取值（仅仅是建议，其实可以随便选，但是按照使用的特点选取特定的模式可以获得更好的表现）

[cpp]

GL_STATIC_DRAW_ARB  
GL_STATIC_READ_ARB  
GL_STATIC_COPY_ARB  
GL_DYNAMIC_DRAW_ARB  
GL_DYNAMIC_READ_ARB  
GL_DYNAMIC_COPY_ARB  
GL_STREAM_DRAW_ARB  
GL_STREAM_READ_ARB  
GL_STREAM_COPY_ARB  

GL_STATIC_DRAW_ARB
GL_STATIC_READ_ARB
GL_STATIC_COPY_ARB
GL_DYNAMIC_DRAW_ARB
GL_DYNAMIC_READ_ARB
GL_DYNAMIC_COPY_ARB
GL_STREAM_DRAW_ARB
GL_STREAM_READ_ARB
GL_STREAM_COPY_ARB

”STATIC“开头的单词意味着VBO中的数据不会变化（一次赋值多次使用）。
”DYNAMIC“开头的单词意味着VBO中的数据会经常变化。
”STREAM“开头的单词意味着VBO中的数据每一帧都会变化
”DRAW“表示数据传输到GPU中进行绘制（从Application到GL）
”READ“表示数据是客户端程序来读取（从GL到Application）
”COPY“则表示数据的流向既有DRAW同时也有READ
需要注意的是：基本上VBO都只会用到DRAW，COPY和READ一般是在FBO和PBO（稍后介绍）中使用。

glBufferSubData函数原型如下：

[cpp]

void glBufferSubData(     
        GLenum      target,  
    GLintptr    offset,  
    GLsizeiptr      size,  
    const GLvoid *  data);  

void glBufferSubData(
GLenum
d19c
target,
GLintptr  	offset,
GLsizeiptr  	size,
const GLvoid *  data);

这个函数和glBufferData的作用有点类似，主要是向VBO中写入数据，但是它只是替换VBO中的一部分数据，另外在使用它之前的缓冲区对象必须先使用过glBufferData写入过全部的数据。（也就是说glBufferSubData不能更新一个全新的缓冲区对象[仅仅使用glBindBuffer，还未使用glBufferData写入的缓冲区])
参数含义与glBufferData基本类似，只不过它有一个offset偏移量，通过offset和size就能算出一个子区间，用来更新。

glDeleteBudffer函数原型如下：

[cpp]

void glDeleteBuffers(   GLsizei n,  
    const GLuint * buffers);  

void glDeleteBuffers(	GLsizei n,
const GLuint * buffers);

函数很好理解，既然glGenBuffers控制生，那么glDeleteBuffer就是控制死了。参数含义与glGenBuffers一样。回收缓冲区对象。

使用方式

上文已经介绍了所有相关的API，那么看看如何使用。下面就是一个使用简单的代码：

[cpp]

GLuint vboId;                              // 声明一个VBO的ID值  
GLfloat* vertices = new GLfloat[vCount*3]; // 存放VBO数据的数组（内存中)  
  
// 新建缓冲区对象，并使用vboId来保存这个缓冲区的ID  
glGenBuffers(1, &vboId);  
  
// 绑定缓冲区对象，作为数据数组使用  
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER_ARB, vboId);  
  
// 写入内存中的数据到缓冲区对象中  
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER_ARB, dataSize, vertices, GL_STATIC_DRAW_ARB);  
  
// 当拷贝数据到缓冲区对象中之后，内存中的数组对象可以安全的被释放  
delete [] vertices;  
  
// 程序结束后删除缓冲区对象（回收缓冲区以备之后使用）  
glDeleteBuffers(1, &vboId);  

GLuint vboId;                              // 声明一个VBO的ID值
GLfloat* vertices = new GLfloat[vCount*3]; // 存放VBO数据的数组（内存中)

// 新建缓冲区对象，并使用vboId来保存这个缓冲区的ID
glGenBuffers(1, &vboId);

// 绑定缓冲区对象，作为数据数组使用
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER_ARB, vboId);

// 写入内存中的数据到缓冲区对象中
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER_ARB, dataSize, vertices, GL_STATIC_DRAW_ARB);

// 当拷贝数据到缓冲区对象中之后，内存中的数组对象可以安全的被释放
delete [] vertices;

// 程序结束后删除缓冲区对象（回收缓冲区以备之后使用）
glDeleteBuffers(1, &vboId);

示例

关于VBO的示例可以参考《VA AVO VBO 备忘》一文，里面有详细的参数和使用介绍。

更新VBO

VBO的一个特点是它可以在客户端被修改（相比显示列表）。最简单的更新VBO数据的方式是将新的数据通过glBufferData或者glBufferSubData拷贝到VBO中，这种情况下总是有关于顶点数据的两份拷贝，一份在应用程序中一份在VBO中。

OpenGL提供了另一种修改缓冲区对象的方式，将缓冲区对象映射到客户端内存中。客户端可以使用这个映射的指针来修改缓冲区中的数据，相关的API包括：

[cpp]

void * glMapBuffer( GLenum target,  
    GLenum access);  

void * glMapBuffer(	GLenum target,
GLenum access);

如果调用成功，会返回映射内存区的指针，失败返回NULL。
target参数的取值和glBindBuffer中target一样，access的取值包括以下几种

[cpp]

GL_READ_ONLY  
GL_WRITE_ONLY  
GL_READ_WRITE  

GL_READ_ONLY
GL_WRITE_ONLY
GL_READ_WRITE

另一个与之对应的API是

[cpp]

GLboolean glUnmapBuffer(    GLenum target);  

GLboolean glUnmapBuffer(	GLenum target);

当修改完VBO中的数据之后，必须调用Unmap函数解绑客户端的内存，如果成功返回GL_TRUE，失败返回GL_FALSE，如果返回GL_FALSE，说明VBO中的数据出现问题，需要重新发送数据。