前言
声明，此 NeHe OpenGL教程系列文章由51博客yarin翻译（2010-08-19），本博客为转载并稍加整理与修改。对NeHe的OpenGL管线教程的编写，以及yarn的翻译整理表示感谢。
NeHe OpenGL第四十五课：顶点缓存
顶点缓存
你想更快地绘制么？直接操作显卡吧，这可是当前的图形技术，不要犹豫，我带你入门。接下来，你自己向前走吧。
速度是3D程序中最重要的指标，你必须限制绘制的多边形的个数，或者提高显卡绘制多边形的效率。显卡最近增加了一个新的扩展，叫做顶点缓存VS，它直接把顶点放置在显卡中的高速缓存中，极大的增加了绘制速度。
在这个教程里，我们会加载一个高度图，使用顶点数组高效的把网格数据发送到OpenGL里，并使用VBO扩展把顶点数据放入高效的显存里。
现在让我们开始吧，我们先来定义一些程序参数。
#define MESH_RESOLUTION 4.0f // 每个顶点使用的像素#define MESH_HEIGHTSCALE 1.0f // 高度的缩放比例//#define NO_VBOS // 如果定义将不使用VBO扩展
// 定义VBO扩展它们在glext.h头文件中被定义#define GL_ARRAY_BUFFER_ARB 0x8892#define GL_STATIC_DRAW_ARB 0x88E4typedef void (APIENTRY * PFNGLBINDBUFFERARBPROC) (GLenum target, GLuint buffer);typedef void (APIENTRY * PFNGLDELETEBUFFERSARBPROC) (GLsizei n, const GLuint *buffers);typedef void (APIENTRY * PFNGLGENBUFFERSARBPROC) (GLsizei n, GLuint *buffers);typedef void (APIENTRY * PFNGLBUFFERDATAARBPROC) (GLenum target, int size, const GLvoid *data, GLenum usage);
// VBO 扩展函数的指针
PFNGLGENBUFFERSARBPROC glGenBuffersARB = NULL; // 创建缓存名称
PFNGLBINDBUFFERARBPROC glBindBufferARB = NULL; // 绑定缓存
PFNGLBUFFERDATAARBPROC glBufferDataARB = NULL; // 绑定缓存数据
PFNGLDELETEBUFFERSARBPROC glDeleteBuffersARB = NULL; // 删除缓存
现在我们来定义自己的网格类：
class CVert // 顶点类
{
public:
float x;
float y;
float z;
};
typedef CVert CVec;
class CTexCoord // 纹理坐标类
{
public:
float u;
float v;
};
//网格类
class CMesh
{
public:
// 网格数据
int m_nVertexCount; // 顶点个数
CVert* m_pVertices; // 顶点数据的指针
CTexCoord* m_pTexCoords; // 顶点的纹理坐标
unsigned int m_nTextureId; // 纹理的ID
unsigned int m_nVBOVertices; // 顶点缓存对象的名称
unsigned int m_nVBOTexCoords; // 顶点纹理缓存对象的名称
AUX_RGBImageRec* m_pTextureImage; // 高度数据
public:
CMesh(); // 构造函数
~CMesh(); // 析构函数
// 载入高度图
bool LoadHeightmap( char* szPath, float flHeightScale, float flResolution );
// 返回单个点的高度
float PtHeight( int nX, int nY );
// 创建顶点缓存对象
void BuildVBOs();
};
大部分代码都很简单，这里不多加解释。
下面我们来定义一些全局变量：
bool g_fVBOSupported = false; // 是否支持顶点缓存对象
CMesh* g_pMesh = NULL; // 网格数据
float g_flYRot = 0.0f; // 旋转角度
int g_nFPS = 0, g_nFrames = 0; // 帧率计数器
DWORD g_dwLastFPS = 0; // 上一帧的计数
下面的代码加载高度图,它和34课的内容差不多,在这里不多加解释了:
//加载高度图
bool CMesh :: LoadHeightmap( char* szPath, float flHeightScale, float flResolution )
{
FILE* fTest = fopen( szPath, "r" );
if( !fTest )
return false;
fclose( fTest );
// 加载图像文件
m_pTextureImage = auxDIBImageLoad( szPath );
// 读取顶点数据
m_nVertexCount = (int) ( m_pTextureImage->sizeX * m_pTextureImage->sizeY * 6 / ( flResolution * flResolution ) );
m_pVertices = new CVec[m_nVertexCount];
m_pTexCoords = new CTexCoord[m_nVertexCount];
int nX, nZ, nTri, nIndex=0;
float flX, flZ;
for( nZ = 0; nZ < m_pTextureImage->sizeY; nZ += (int) flResolution )
{
for( nX = 0; nX < m_pTextureImage->sizeX; nX += (int) flResolution )
{
for( nTri = 0; nTri < 6; nTri++ )
{
flX = (float) nX + ( ( nTri == 1 || nTri == 2 || nTri == 5 ) ? flResolution : 0.0f );
flZ = (float) nZ + ( ( nTri == 2 || nTri == 4 || nTri == 5 ) ? flResolution : 0.0f );
m_pVertices[nIndex].x = flX - ( m_pTextureImage->sizeX / 2 );
m_pVertices[nIndex].y = PtHeight( (int) flX, (int) flZ ) * flHeightScale;
m_pVertices[nIndex].z = flZ - ( m_pTextureImage->sizeY / 2 );
m_pTexCoords[nIndex].u = flX / m_pTextureImage->sizeX;
m_pTexCoords[nIndex].v = flZ / m_pTextureImage->sizeY;
nIndex++;
}
}
}
// 载入纹理，它和高度图是同一副图像
glGenTextures( 1, &m_nTextureId );
glBindTexture( GL_TEXTURE_2D, m_nTextureId );
glTexImage2D( GL_TEXTURE_2D, 0, 3, m_pTextureImage->sizeX, m_pTextureImage->sizeY, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, m_pTextureImage->data );
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_LINEAR);
// 释放纹理数据
if( m_pTextureImage )
{
if( m_pTextureImage->data )
free( m_pTextureImage->data );
free( m_pTextureImage );
}
return true;
}
下面的代码用来计算(x,y)处的亮度
//计算(x,y)处的亮度
float CMesh :: PtHeight( int nX, int nY )
{
int nPos = ( ( nX % m_pTextureImage->sizeX ) + ( ( nY % m_pTextureImage->sizeY ) * m_pTextureImage->sizeX ) ) * 3;
float flR = (float) m_pTextureImage->data[ nPos ]; // 返回红色分量
float flG = (float) m_pTextureImage->data[ nPos + 1 ]; // 返回绿色分量
float flB = (float) m_pTextureImage->data[ nPos + 2 ]; // 返回蓝色分量
return ( 0.299f * flR + 0.587f * flG + 0.114f * flB ); // 计算亮度
}
下面的代码把顶点数据绑定到顶点缓存，即把内存中的数据发送到显存
void CMesh :: BuildVBOs(){ glGenBuffersARB( 1, &m_nVBOVertices ); // 创建一个顶点缓存，并把顶点数据绑定到缓存 glBindBufferARB( GL_ARRAY_BUFFER_ARB, m_nVBOVertices ); glBufferDataARB( GL_ARRAY_BUFFER_ARB, m_nVertexCount*3*sizeof(float), m_pVertices, GL_STATIC_DRAW_ARB );
glGenBuffersARB( 1, &m_nVBOTexCoords ); // 创建一个纹理缓存，并把纹理数据绑定到缓存
glBindBufferARB( GL_ARRAY_BUFFER_ARB, m_nVBOTexCoords );
glBufferDataARB( GL_ARRAY_BUFFER_ARB, m_nVertexCount*2*sizeof(float), m_pTexCoords, GL_STATIC_DRAW_ARB );
// 删除分配的内存
delete [] m_pVertices; m_pVertices = NULL;
delete [] m_pTexCoords; m_pTexCoords = NULL
}
好了，现在到了初始化的地方了。首先我将分配并载入纹理数据。接着检测是否支持VBO扩展。如果支持我们将把函数指针和它对应的函数关联起来，如果不支持将只返回数据。
//初始化
BOOL Initialize (GL_Window* window, Keys* keys)
{
g_window = window;
g_keys = keys;
// 载入纹理数据
g_pMesh = new CMesh();
if( !g_pMesh->LoadHeightmap( "terrain.bmp",
MESH_HEIGHTSCALE,
MESH_RESOLUTION ) )
{
MessageBox( NULL, "Error Loading Heightmap", "Error", MB_OK );
return false;
}
// 检测是否支持VBO扩展
#ifndef NO_VBOS
g_fVBOSupported = IsExtensionSupported( "GL_ARB_vertex_buffer_object" );
if( g_fVBOSupported )
{
// 获得函数的指针
glGenBuffersARB = (PFNGLGENBUFFERSARBPROC) wglGetProcAddress("glGenBuffersARB");
glBindBufferARB = (PFNGLBINDBUFFERARBPROC) wglGetProcAddress("glBindBufferARB");
glBufferDataARB = (PFNGLBUFFERDATAARBPROC) wglGetProcAddress("glBufferDataARB");
glDeleteBuffersARB = (PFNGLDELETEBUFFERSARBPROC) wglGetProcAddress("glDeleteBuffersARB");
// 创建VBO对象
g_pMesh->BuildVBOs();
}
#else
g_fVBOSupported = false;
#endif
//设置OpenGL状态
glClearColor (0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.5f);
glClearDepth (1.0f);
glDepthFunc (GL_LEQUAL);
glEnable (GL_DEPTH_TEST);
glShadeModel (GL_SMOOTH);
glHint (GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL_NICEST);
glEnable( GL_TEXTURE_2D );
glColor4f( 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f );
return TRUE;
}
下面的函数用来检测是否包含特定的扩展名称
// 返回是否支持指定的扩展
bool IsExtensionSupported( char* szTargetExtension )
{
const unsigned char *pszExtensions = NULL;
const unsigned char *pszStart;
unsigned char *pszWhere, *pszTerminator;
pszWhere = (unsigned char *) strchr( szTargetExtension, ' ' );
if( pszWhere || *szTargetExtension == '\0' )
return false;
// 返回扩展字符串
pszExtensions = glGetString( GL_EXTENSIONS );
// 在扩展字符串中搜索
pszStart = pszExtensions;
for(;;)
{
pszWhere = (unsigned char *) strstr( (const char *) pszStart, szTargetExtension );
if( !pszWhere )
break;
pszTerminator = pszWhere + strlen( szTargetExtension );
if( pszWhere == pszStart || *( pszWhere - 1 ) == ' ' )
if( *pszTerminator == ' ' || *pszTerminator == '\0' )
//如果存在返回True
return true;
pszStart = pszTerminator;
}
return false;
}
好了,几乎结束了,我们下面来看看我们的渲染代码.
void Draw (void){ glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); glLoadIdentity ();
// 显示当前的帧率
if( GetTickCount() - g_dwLastFPS >= 1000 )
{
g_dwLastFPS = GetTickCount();
g_nFPS = g_nFrames;
g_nFrames = 0;
char szTitle[256]={0};
sprintf( szTitle, "Lesson 45: NeHe & Paul Frazee's VBO Tut - %d Triangles, %d FPS", g_pMesh->m_nVertexCount / 3, g_nFPS );
if( g_fVBOSupported ) // 是否支持VBO
strcat( szTitle, ", Using VBOs" );
else
strcat( szTitle, ", Not Using VBOs" );
SetWindowText( g_window->hWnd, szTitle ); // 设置窗口标题
}
g_nFrames++;
// 设置视口
glTranslatef( 0.0f, -220.0f, 0.0f );
glRotatef( 10.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f );
glRotatef( g_flYRot, 0.0f, 1.0f, 0.0f );
// 使用顶点，纹理坐标数组
glEnableClientState( GL_VERTEX_ARRAY );
glEnableClientState( GL_TEXTURE_COORD_ARRAY );
为了使用VBO，你必须告诉OpenGL内存中的那部分需要加载到VBO中。所以第一步我们要起用顶点数组和纹理坐标数组。接着我们必须告诉OpenGL去把数据的指针设置到特定的地方，glVertexPointer函数可以完成这个功能。
我们分为启用和不启用VBO两个路径来渲染，他们都差不多，唯一的区别是当你需要把指针指向VBO缓存时，记得把数据指针设置NULL。
// 如果支持VBO扩展 if( g_fVBOSupported ) { glBindBufferARB( GL_ARRAY_BUFFER_ARB, g_pMesh->m_nVBOVertices ); glVertexPointer( 3, GL_FLOAT, 0, (char *) NULL ); // 设置顶点数组的指针为顶点缓存 glBindBufferARB( GL_ARRAY_BUFFER_ARB, g_pMesh->m_nVBOTexCoords ); glTexCoordPointer( 2, GL_FLOAT, 0, (char *) NULL ); // 设置顶点数组的指针为纹理坐标缓存 } // 不支持VBO扩展 else { glVertexPointer( 3, GL_FLOAT, 0, g_pMesh->m_pVertices ); glTexCoordPointer( 2, GL_FLOAT, 0, g_pMesh->m_pTexCoords ); }
好了,渲染所有的三角形吧
// 渲染 glDrawArrays( GL_TRIANGLES, 0, g_pMesh->m_nVertexCount );
最后,别忘了恢复到默认的OpenGL状态.
glDisableClientState( GL_VERTEX_ARRAY );
glDisableClientState( GL_TEXTURE_COORD_ARRAY );
}
原文及其个版本源代码下载：
