Oculus VR SDK实现-Oculus针对大量显示数据的buffer设计

来源：互联网发布：最出名的网络作家编辑：程序博客网时间：2024/06/11 19:38

一、立方体Cube的创建

1.创建立方体

首先构造结构体来存储立方体的8个顶点位置及颜色属性，并初始化

      typedef struct {            char positions[8][4];            unsigned char colors[8][4];      } ovrCubeVertices;

2.创建索引

      static const unsigned short cubeIndices[36] = { 0, 1, 2, 2, 3, 0,      // top                  4, 5, 6, 6, 7, 4, // bottom                  2, 6, 7, 7, 1, 2, // right                  0, 4, 5, 5, 3, 0, // left                  3, 5, 6, 6, 2, 3, // front                  0, 1, 7, 7, 4, 0  // back                  };

3.创建结构体来存储一个几何体对应的信息

typedef struct {      GLuint VertexBuffer;      GLuint IndexBuffer;      GLuint VertexArrayObject;      int VertexCount;      int IndexCount;      ovrVertexAttribPointer VertexAttribs[MAX_VERTEX_ATTRIB_POINTERS];} ovrGeometry;

这里一个几何体的信息，包含一个顶点buffer，一个索引buffer，一个顶点数组对象，一个顶点数，一个索引数，以及一个

存储属性的数组，这个存储属性的数组

4.设计结构体存储顶点属性

typedef struct {      GLuint Index;      GLint Size;      GLenum Type;      GLboolean Normalized;      GLsizei Stride;      const GLvoid * Pointer;} ovrVertexAttribPointer;

每个顶点属性都包含以下几部分：

Index：标识顶点属性类型的一个枚举变量值，通过这个枚举变量值可以知道这是一个什么属性

Size：属性的数据大小

Type:存储属性的数据类型

Normalized：

Stride：步长

Pointer：偏移量

这里讲解一下步长的概念：

比如在上面的ovrCubeVertices结构体，初始化后如下：

      static const ovrCubeVertices cubeVertices = {      // positions                  { { -127, +127, -127, +127 }, { +127, +127, -127, +127 }, { +127,                              +127, +127, +127 }, { -127, +127, +127, +127 },     // top                              { -127, -127, -127, +127 }, { -127, -127, +127, +127 }, {                                          +127, -127, +127, +127 }, { +127, -127, -127, +127 }// bottom                  },                  // colors                  { { 255, 0, 255, 255 }, { 0, 255, 0, 255 }, { 0, 0, 255, 255 }, {                              255, 0, 0, 255 }, { 0, 0, 255, 255 }, { 0, 255, 0, 255 }, {                              255, 0, 255, 255 }, { 255, 0, 0, 255 } }, };      static const unsigned short cubeIndices[36] = { 0, 1, 2, 2, 3, 0,      // top                  4, 5, 6, 6, 7, 4, // bottom                  2, 6, 7, 7, 1, 2, // right                  0, 4, 5, 5, 3, 0, // left                  3, 5, 6, 6, 2, 3, // front                  0, 1, 7, 7, 4, 0  // back                  };

那么这里的Stride 的值为：

geometry->VertexAttribs[0].Stride = sizeof(cubeVertices.positions[0]);

也就是说，步长就是一个属性对应的数据总长度。

而上面的偏移量就是指存储这个属性的数据段的起始位置：

比如，位置属性的偏移量为：

geometry->VertexAttribs[0].Pointer = (const GLvoid *) offsetof(                  ovrCubeVertices, positions);

颜色属性的偏移量为：

geometry->VertexAttribs[1].Pointer = (const GLvoid *) offsetof(                  ovrCubeVertices, colors);

5.创建顶点buffer，并将上面的cubeVertices的内容放到顶点buffer中：

所以顶点buffer的前一半是顶点位置属性数据，后一半是顶点颜色属性的数据

到这里，创建顶点的工作就算做完了，其实就是构造顶点的位置及其属性数据，并将其放到顶点buffer中。

二、辅助显示的相关buffer创建

上面创建好了立方体的数据以及buffer，这里如果要创建1500个立方体，那么应该如何处理呢？

就可以为这1500个buffer开辟一个buffer空间：InstanceTransformBuffer。

注意，这个buffer里存储的都是transform矩阵，因为通过一个标准的矩阵的位置和这个buffer中存储的transform矩阵，就可以算出每一个矩阵的具体位置。（但为什么不直接存空间位置呢？

还只需要x,y,z三个值？），这里大小为NUM_INSTANCES * 4 * 4 * sizeof( float )

glBufferData( GL_ARRAY_BUFFER, NUM_INSTANCES * 4 * 4 * sizeof( float ), NULL, GL_DYNAMIC_DRAW ));

这里有创建两个VAO，一个是为cube创建的，首先分析下这段代码：

static void ovrGeometry_CreateVAO(ovrGeometry * geometry) {      GL(glGenVertexArrays(1, &geometry->VertexArrayObject));      GL(glBindVertexArray(geometry->VertexArrayObject));      GL(glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, geometry->VertexBuffer));      for (int i = 0; i < MAX_VERTEX_ATTRIB_POINTERS; i++) {            if (geometry->VertexAttribs[i].Index != -1) {                  GL(glEnableVertexAttribArray(geometry->VertexAttribs[i].Index));                  GL(glVertexAttribPointer(geometry->VertexAttribs[i].Index,                                          geometry->VertexAttribs[i].Size,                                          geometry->VertexAttribs[i].Type,                                          geometry->VertexAttribs[i].Normalized,                                          geometry->VertexAttribs[i].Stride,                                          geometry->VertexAttribs[i].Pointer));            }      }      GL(glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, geometry->IndexBuffer));      GL(glBindVertexArray(0));}

这段代码可以理解为创建了VertexArrayObject，并绑定之后

（1）在这个VertexArrayObject上的GL_ARRAY_BUFFER附着点绑定了VertexBuffer，

（2）然后开启了位置和颜色这两个顶点属性。

（3）在在这个VertexArrayObject上的GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER 附着点绑定了IndexBuffer

经过上面三个步骤：

1.Cube的顶点数据有了，也就是绑定在VertexBuffer中

2.告诉了OpenGL这个VertexBuffer的位置和颜色属性的操作方式。因为VertexAttribs中存储了位置和颜色属性的步长和偏移量，这样就知道怎么样去操作VertexBuffer。

3.还告诉了OpenGL这个VertexBuffer的索引。

这样就可以知道每一个顶点的位置和颜色，以及画法（索引）

http://www.openglsuperbible.com/2013/12/09/vertex-array-performance/

这篇文章中的用法也是一样。

创建了VAO之后的第二步。

首先绑定以继续操作VAO：

 // Modify the VAO to use the instance transform attributes.            GL(glBindVertexArray(scene->Cube.VertexArrayObject));

前面绑定在GL_ARRAY_BUFFER上的不是geometry->VertexBuffer吗？那里面只有一个Cube的数据，所以这时候，修改这个附着点绑定的buffer，

将包含1500个Cube的buffer绑定上去：

GL(glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, scene->InstanceTransformBuffer));

可是前面说过InstanceTransformBuffer中存储的是16个一组的位置数据。

前面定义了一个枚举类型：

  enum {            VERTEX_ATTRIBUTE_LOCATION_POSITION,            VERTEX_ATTRIBUTE_LOCATION_COLOR,            VERTEX_ATTRIBUTE_LOCATION_UV,            VERTEX_ATTRIBUTE_LOCATION_TRANSFORM      } location;

因此这里：

  for (int i = 0; i < 4; i++) {                  GL(glEnableVertexAttribArray(VERTEX_ATTRIBUTE_LOCATION_TRANSFORM + i));                  GL(glVertexAttribPointer(VERTEX_ATTRIBUTE_LOCATION_TRANSFORM + i,4,GL_FLOAT,false,4 * 4 * sizeof(float),(void * )(i * 4 * sizeof(float))));                  GL(glVertexAttribDivisor(VERTEX_ATTRIBUTE_LOCATION_TRANSFORM + i,1));            }

glEnableVertexAttribArray

这个函数的调用，说明开启了四种新的属性。

并且每一种属性的步长都是4 * 4 * sizeof(float)，而起始偏移量i * 4 * sizeof(float)，注意，这里不同属性的起始偏移量小于步长，则说明了其存储属性的方式为各个属性混合组成一组存在里面：

那么这新增加的四组属性和前面的位置颜色属性是什么关系呢？

sizeof(float)为4。

位置的偏移量为0，颜色的偏移量为32，而这里的偏移量为0,16,32,48,64

三、Buffer的使用

前面创建了VertexBuffer，InstanceTransformBuffer等，这里就看下如何利用这些buffer来画出图像。

首先是如何修改buffer中的数据，这里是修改buffer中的transform矩阵这一数据

 // Update the instance transform attributes.      GL(glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, scene->InstanceTransformBuffer));      GL(ovrMatrix4f * cubeTransforms = (ovrMatrix4f *) glMapBufferRange( GL_ARRAY_BUFFER, 0, NUM_INSTANCES * sizeof( ovrMatrix4f ), GL_MAP_WRITE_BIT | GL_MAP_INVALIDATE_BUFFER_BIT ));      for (int i = 0; i < NUM_INSTANCES; i++) {            const ovrMatrix4f rotation = ovrMatrix4f_CreateRotation(                        scene->CubeRotations[i].x * simulation->CurrentRotation.x,                        scene->CubeRotations[i].y * simulation->CurrentRotation.y,                        scene->CubeRotations[i].z * simulation->CurrentRotation.z);            const ovrMatrix4f translation = ovrMatrix4f_CreateTranslation(                        scene->CubePositions[i].x, scene->CubePositions[i].y,                        scene->CubePositions[i].z);            const ovrMatrix4f transform = ovrMatrix4f_Multiply(&translation,                        &rotation);            cubeTransforms[i] = ovrMatrix4f_Transpose(&transform);      }      GL(glUnmapBuffer(GL_ARRAY_BUFFER));      GL(glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0));

首先是将InstanceTransformBuffer通过glMapBufferRange函数映射成一个ovrMatrix4f格式的数组。

然后便可以通过修改数组的方式来修改这个buffer了。

之后

   GL(glUseProgram(scene->Program.Program));            GL(glUniformMatrix4fv(scene->Program.Uniforms[UNIFORM_VIEW_MATRIX],1, GL_TRUE, (const GLfloat * )eyeViewMatrix.M[0]));            GL(glUniformMatrix4fv(scene->Program.Uniforms[UNIFORM_PROJECTION_MATRIX], 1,GL_TRUE,(const GLfloat * )renderer->ProjectionMatrix.M[0]));            GL(glBindVertexArray(scene->Cube.VertexArrayObject));            GL(glDrawElementsInstanced( GL_TRIANGLES, scene->Cube.IndexCount, GL_UNSIGNED_SHORT, NULL, NUM_INSTANCES ));            GL(glBindVertexArray(0));            GL(glUseProgram(0));

直接绑定VertexArrayObject，然后调用glDrawElementsInstanced来进行绘制就可以了

当前，每次绘制之前都会调用交换链：

static void ovrFramebuffer_SetCurrent(ovrFramebuffer * frameBuffer) {      GL(                  glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER,                              frameBuffer->FrameBuffers[frameBuffer->TextureSwapChainIndex]));}

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