前言
在前面绘制图形和纹理时, 我们的顶点坐标的使用流程如下
- 定义 java 的 float[]
- 将 float[] 写入 Native, 使用 FloatBuffer 描述
- 在绘制时, 将 FloatBuffer 传入着色器
可以看到, 每次绘制都需要将 FloatBuffer 中的数据, 从 Native 拷贝到 GL 着色器所在的 GPU 内存中, 当顶点数据比较庞大时, 这也会是一笔非常大的开销
VBO 便是解决这个问题很好的途径
一. 什么是 VBO?
VBO 即 Vertex buffer object 顶点缓冲对象, 它通过在 GPU 中开辟一块内存专门用于存放顶点坐标数据的方式, 减少 GPU 绘制时从物理内存拷贝到 GPU 内存空间所带来的性能损耗
二. VBO 相关 API
一) 对象的创建
public class GLES20 {
// C function void glGenBuffers ( GLsizei n, GLuint *buffers )
public static native void glGenBuffers(
int n, // 缓冲对象数量
int[] buffers, // 传出参数, 用于保存创建好的 vbo id
int offset // 描述 buffers 的偏移量
);
// C function void glGenBuffers ( GLsizei n, GLuint *buffers )
public static native void glGenBuffers(
int n, // 缓冲对象数量
java.nio.IntBuffer buffers // Native 的 int array, 用于保存创建好的 vbo id
);
}
可以看到, 两个方法中的 buffers 均为传出参数, 当 VBO 对象创建好之后, 便会将其句柄值存入 buffers, 这里称之为 vboId
二) 绑定与解绑
public class GLES20 {
// C function void glBindBuffer ( GLenum target, GLuint buffer )
public static native void glBindBuffer(
int target, // 描述绑定的缓冲区类型
int buffer // vbo 的 id
);
}
- target 的类型有很多, 如下所示
- buffer 传值为 0 表示, 解绑 vboId
| target 值 | 缓冲区类型 |
|---|---|
| GL_ARRAY_BUFFER | 数组缓冲 |
| GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER | 元素数组缓冲 |
| GL_COPY_READ_BUFFER | 复制只读缓冲 |
| GL_COPY_WRITE_BUFFER | 复制可写缓冲 |
| GL_PIXEL_PACK_BUFFER | 像素打包缓冲 |
| GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER | 像素解包缓冲 |
| GL_TRANSFORM_FEEDBACK_BUFFER | 变换反馈缓冲 |
| GL_UNIFORM_BUFFER | 一致变量缓冲 |
三) 数据写入
public class GLES20 {
// C function void glBufferData ( GLenum target, GLsizeiptr size, const GLvoid *data, GLenum usage )
public static native void glBufferData(
int target,
int size,
java.nio.Buffer data,
int usage
);
// C function void glBufferSubData ( GLenum target, GLintptr offset, GLsizeiptr size, const GLvoid *data )
public static native void glBufferSubData(
int target,
int offset,
int size,
java.nio.Buffer data
);
}
- glBufferData: 主要用于存储空间和数据的初始化
- glBufferSubData: 主要用于数据的更新
target 如下
| 缓冲区用途可选参数值 | 参数说明 |
|---|---|
| GL_STATIC_DRAW | 在绘制时，缓冲区对象数据可以被修改一次，使用多次 |
| GL_STATIC_READ | 在 OpenGL ES 中读回的数据，缓冲区对象数据可以被修改一次，使用多次，且该数据可以冲应用程序中查询 |
| GL_STATIC_COPY | 从 OpenGL ES 中读回的数据，缓冲区对象数据可以被修改一次，使用多次，该数据将直接作为绘制图元或者指定图像的信息来源 |
| GL_DYNAMIC_DRAW | 在绘制时，缓冲区对象数据可以被重复修改、使用多次 |
| GL_DYNAMIC_READ | 从 OpenGL ES 中读回的数据，缓冲区对象数据可以被重复修改、使用多次，且该数据可以从应用程序中查询 |
| GL_DYNAMIC_COPY | 从 OpenGL ES 中读回的数据，缓冲区对象数据可以被重复修改、使用多次，该数据将直接作为绘制图元或者指定图像的信息来源 |
| GL_STREAM_DRAW | 在绘制时，缓冲区对象数据可以被修改一次，使用少数几次 |
| GL_STREAM_READ | 从 OpenGL ES 中读回的数据，缓冲区对象数据可以被修改一次，使用少数几次，且该数据可以从应用程序中查询 |
| GL_STREAM_COPY | 从 OpenGL ES 中读回的数据，缓冲区对象数据可以被修改一次，使用少数几次，且该数据将直接作为绘制图元或者指定图像的信息来源 |
四) 缓冲对象删除
public class GLES20 {
// C function void glDeleteBuffers ( GLsizei n, const GLuint *buffers )
public static native void glDeleteBuffers(
int n,
int[] buffers,
int offset
);
// C function void glDeleteBuffers ( GLsizei n, const GLuint *buffers )
public static native void glDeleteBuffers(
int n,
java.nio.IntBuffer buffers
);
}
删除的方法与创建相互对应
五) 缓冲查询
public class GLES20 {
// C function void glGetBufferParameteriv ( GLenum target, GLenum pname, GLint *params )
public static native void glGetBufferParameteriv(
int target,
int pname,
int[] params,
int offset
);
// C function void glGetBufferParameteriv ( GLenum target, GLenum pname, GLint *params )
public static native void glGetBufferParameteriv(
int target,
int pname,
java.nio.IntBuffer params
);
}
glGetBufferParameteriv 方法用于查询指定缓冲区的信息
- target: 与写入时的 target 一致
- pname: 表述要查询的信息
- int[] params + int offset/IntBuffer params: 传出参数, 用于保存查询结果
pname 的可选项如下
| 缓冲区查询信息 | 说明 |
|---|---|
| GL_BUFFER_SIZE | 缓冲区以字节计的大小 |
| GL_BUFFER_USAGE | 缓冲区用途 |
| GL_BUFFER_MAPPED | 是否为映射缓冲区 |
| GL_BUFFER_ACCESS_FLAGS | 缓冲区访问标志 |
| GL_BUFFER_MAP_LENGTH | 缓冲区映射长度 |
| GL_BUFFER_MAP_OFFSET | 缓冲区映射偏移量 |
三. VBO 使用示例
VBO 使用的示例, 我们在纹理的绘制基础上进行修改
一) VBO 的创建与初始化
public class TextureRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {
private float[] mVertexCoordinate;
private float[] mTextureCoordinate;
private FloatBuffer mVertexBuffer;
private FloatBuffer mTextureBuffer;
private int mVboId;
......
@Override
public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
......
// 创建 vbo(Vertex Buffer Object)
int vboSize = 1;
int[] vboIds = new int[vboSize];
// 1. 创建缓冲对象
GLES20.glGenBuffers(
vboSize, // n: 缓冲区数量
vboIds, // buffers: 传出参数, 用于保存创建好的 vbo id
0 // offset: 描述 buffers 的偏移量
);
mVboId = vboIds[0];
// 2. 绑定缓冲对象
GLES20.glBindBuffer(GLES20.GL_ARRAY_BUFFER, mVboId);
// 3. 为缓冲对象开辟缓冲区
GLES20.glBufferData(GLES20.GL_ARRAY_BUFFER, (mVertexCoordinate.length + mTextureCoordinate.length) * 4,
null, GLES20.GL_STATIC_DRAW);
// 4.1 为缓冲区写入数据
GLES20.glBufferSubData(GLES20.GL_ARRAY_BUFFER, 0,
mVertexCoordinate.length * 4, mVertexBuffer);
// 4.2 将纹理坐标写入 vbo
GLES20.glBufferSubData(GLES20.GL_ARRAY_BUFFER, mVertexCoordinate.length * 4,
mTextureCoordinate.length * 4, mTextureBuffer);
// 5. 解绑缓冲对象
GLES20.glBindBuffer(GLES20.GL_ARRAY_BUFFER, 0);
}
}
二) 将 VBO 数据写入顶点着色器
public class TextureRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {
@Override
public void onDrawFrame(GL10 gl) {
......
// 写入裁剪矩阵数据
GLES20.glUniformMatrix4fv(uVertexMatrix, 1, false, mClipMatrix, 0);
// 绑定 vbo
GLES20.glBindBuffer(GLES20.GL_ARRAY_BUFFER, mVboId);
// 写入顶点坐标数据
GLES20.glEnableVertexAttribArray(aVertexPosition);
GLES20.glVertexAttribPointer(aVertexPosition, 2, GLES20.GL_FLOAT, false, 8, 0);
// 写入纹理坐标数据
GLES20.glEnableVertexAttribArray(aTexturePosition);
GLES20.glVertexAttribPointer(aTexturePosition, 2, GLES20.GL_FLOAT, false, 8,
mVertexCoordinate.length * 4);
// 解绑 vbo
GLES20.glBindBuffer(GLES20.GL_ARRAY_BUFFER, 0);
......
}
}
可以看到 onDrawFrame 中的 glVertexAttribPointer 方法最后一个参数与之前不同, 它并没有直接传入一个 FloatBuffer 而是传入 VBO 数据的偏移量, 这样就可以直接使用 VBO 中的数据了
总结
VBO 的使用在 OpenGL ES 中十分的广泛, 即使顶点数据动态变更了, 也可以通过 glBufferSubData 可以快捷的更新 GPU 内存中的数据, 保证渲染管线的高效执行