OpenGL深入探索——缓冲区对象（*BO）

转载自：http://blog.csdn.net/afei198409/article/details/8267300

缓冲区对象

许多OpenGL操作都向OpenGL发送一大块数据，例如向它传递需要处理的顶点数组数据。传输这种数据可能非常简单，例如把数据从系统的内存中复制到图形卡。但是，由于OpenGL是按照客户机-服务器模式设计的，在OpenGL需要数据的任何时候，都必须把数据从客户机内存传输到服务器。如果数据并没有修改，或者客户机和服务器位于不同的计算机(分布式渲染)，数据的传输可能会比较缓慢，或者是冗余的。

OpenGL 1.5版本增加了缓冲区对象(buffer object)，允许应用程序地指定把哪些数据存储在图形服务器中。

当前版本的OpenGL使用了很多不同类型的缓冲区对象：

１. 从OpenGL 1.5开始，数组中的顶点数据可以存储在服务器端缓冲区对象中。

２. 在OpenGL 2.1中，加入了在缓冲区对象中存储像素数据(例如，纹理贴图或像素块(PBO))的支持。

３. OpenGL 3.1增加了统一缓冲对象(uniform buffer object，UBO)以存储成块的、用于着色器的统一变量数据。

创建缓冲区对象

任何非零的无符号整数都可以作为缓冲区对象的标识符使用。可以任意选择一个有代表性的值，也可以让OpenGL负责分配和管理这些标识符。两种做法区别是：让OpenGL分配标识符可以保证避免重复使用已被使用的缓冲区对象标识符，从而消除无意修改数据的风险。

为了让OpenGL分配缓冲区对象标识符可调用下面函数：

void glGenBuffers(GLsizei n,GLuint *buffers);

在buffers数组中返回n个当前未使用的缓冲区对象标识。注意在buffers数组中返回的标识名称并不需要是连续的整数。0是一个保留的缓冲区对象名称，从来不会被glGenBuffers()作为缓冲区对象标识返回。

判断一个标识符是否是一个当前被使用的缓冲区对象标识符则调用：

GLboolean glIsBuffer(GLuint buffer);

如果buffer是一个已经绑定的缓冲区对象的名称，而且还没有删除则返回GL_TRUE，否则返回GL_FALSE。

激活缓冲区对象

为了激活缓冲区对象首先需要将它绑定。绑定缓冲区对象表示选择未来的操作将影响哪个缓冲区对象。如果应用程序有多个缓冲区对象，就需要多次调用glBindBuffer()函数：一次用于初始化缓冲区对象以及它的数据，以后的调用要么选择用于渲染的缓冲区对象，要么对缓冲区对象的数据进行更新。

为了禁用缓冲区对象，可以用0作为缓冲区对象的标识符来调用glBindBuffer()函数。这将把OpenGL切换为默认的不使用缓冲区对象的模式。

void glBindBuffer(GLenum target,GLuint buffer);

指定了当前的活动缓冲区对象。参数target必须设置为GL_ARRAY_BUFFER、GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER、GL_PIXEL_PACK_BUFFER、GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER、GL_COPY_READ_BUFFER、GL_COPY_WRITE_BUFFER、GL_TRANSFORM_FEEDBACK_BUFFER或者GL_UNIFORM_BUFFER。参数buffer指定了将要绑定的缓冲区对象。

glBindBuffer()完成3个任务之一：

１. 当buffer是一个首次使用的非零无符号整数时，它就创建一个新的缓冲区对象，并把buffer分配给这个缓冲区对象，作为它的名称

２. 当绑定到一个以前创建的缓冲区对象时，这个缓冲区对象便成为活动的缓冲区对象

３. 当绑定到一个值为零的buffer时，OpenGL就会停止使用缓冲区对象

用数据分配和初始化缓冲区对象

一旦绑定了一个缓冲区对象，就需要在服务器端分配存储空间。

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

分配size个存储单位(通常是字节)的OpenGL服务器内存，用于存储顶点数据或索引。以前所有与当前绑定对象相关联的数据都将删除。

参数target必须为GL_ARRAY_BUFFER(表示顶点数据)、GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER(表示索引数据)、GL_PIXEL_PACK_BUFFER(表示传递给OpenGL像素数据)、GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER(表示从OpenGL获取的像素数据)、GL_COPY_READ_BUFFER和GL_COPY_WRITE_BUFFER(表示在缓冲区之间复制数据)、GL_TEXTURE_BUFFER(表示作为纹理缓冲区存储的纹理数据)、GL_TRANSFORM_FEEDBACK_BUFFER(表示执行一个变换反馈着色器的结果)或者GL_UNIFORM_BUFFER(表示统一变量值)。

参数size是存储相关数据所需要的内存数量。该值通常是数据元素的个乘以它们各自的存储长度。

参数data是一个指向客户机内存的指针(用于初始化缓冲区对象)，也可以是NULL。如果它传递的是一个有效的指针，size个单位的存储空间就从客户机复制到服务器。如果传递的是NULL，这个函数将会保留size个单位的存储空间供以后使用，但不会对它进行初始化。

参数usage提供了一个提示，就是数据在分配之后将如何进行读取和写入。它有效值包括GL_STREAM_DRAW(流模式)、GL_STREAM_READ(流模式)、GL_STREAM_COPY(流模式)、GL_STATIC_DRAW(静态模式)、GL_STATIC_READ(静态模式)、GL_STATIC_COPY(静态模式)、GL_DYNAMIC_DRAW(动态模式)、GL_DYNAMIC_READ(动态模式)、GL_DYNAMIC_COPY(动态模式)。

数据的读写模式

流模式：缓冲区对象中的数据只被指定一次，并且使用这些数据的频率较低【原作者理解有误，特做修正】

静态模式：缓冲区对象的数据只指定一次，但是使用这些数据的频率很高

动态模式：缓冲区对象的数据不仅常常需要进行更新，而且使用频率也非常高

注意，如果请求分配的内存数量超过了服务器能够分配的内存，glBufferData()将返回GL_OUT_OF_MEMORY错误。如果usage并不是允许使用的值之一，则返回GL_INVALID_VALUE。

更新缓冲区对象的数据

有两种方法可以更新存储在缓冲区对象中的数据

方法一、用提供的数据替换被绑定的缓冲区对象的一些数据子集

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

用data指向的数据更新与target相关联的当前绑定缓冲区对象中从offset(以字节为单位)开始的size个字节数据。target参数与glBufferData的target参数一致。

注意，如果size小于0或者size+offset大于缓冲区对象创建时所指定的大小，glBufferSubData()将产生一个GL_INVALID_VALUE错误。

方法二、选择绑定的缓冲区对象，然后根据需要来写入新值(或简单地读取数据，这取决于内存的访问权限)，就像对数组进行赋值一样

GLvoid * glMapBuffer(GLenum target,GLenum access);

返回一个指针，指向与target相关联的当前绑定缓冲区对象的数据存储。target参数与glBufferData的target参数一致。参数access必须是GL_READ_ONLY、GL_WRITE_ONLY或GL_READ_WRITE之一，表示客户可以对数据进行的操作。

注意，如果需要修改缓冲区中的大多数数据，这种方法很有用，但如果有一个很大的缓冲区并且只需要更新很小的一部分值，这种方法效率就很低。这时使用glMapBufferRange()效率更高。它允许只修改所需的范围内的数据值。

GLvoid * glMapBufferRange(GLenum target,GLintptr offset,GLsizeiptr length,GLbitfield access);

完成缓冲区对象的数据更新之后，可以调用glUnmapBuffer()取消对这个缓冲区的映射：

GLboolean glUnmapBuffer(GLenum target);

表示对当前绑定缓冲区对象的更新已经完成，并且这个缓冲区可以释放。

在缓冲区对象之间复制数据

如何把数据一个缓冲区对象复制到另一个缓冲区对象呢？

在OpenGL 3.1以前版本中，这个过程分两步：

１. 把数据从缓冲区对象复制到应用程序的内存中。

２. 绑定到新的缓冲区对象，然后更新该缓冲区对象的数据。

在OpenGL 3.1中

glCopyBufferSubData()用于复制数据，而不需要迫使数据在应用程序的内存中做短暂停留。

void glCopyBufferSubData(GLenum readbuffer,GLenum writebuffer,GLintptr readoffset,GLintptr writeoffset,GLsizeiptr size);

把数据从与readbuffer相关联的缓冲区对象复制到绑定到writebuffer的缓冲区对象。参数readbuffer和writebuffer与glBufferData的target参数一致。readoffset、writeoffset为偏移量，size为复制到数据的数量。

清除缓冲区对象

完成了对缓冲区对象的操作之后，可以释放它的资源，并使它的标识可以其他缓冲区对象使用。

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

删除n个缓冲区对象，它们的标识名称就是buffers数组的元素。

注意，如果试图删除不存在的缓冲区对象或标识为0的缓冲区对象，该操作将被忽略，并不会产生错误。

示例：使用缓冲区对象存储顶点数组数据，并绘制

#define BUFFER_OFFSET(bytes) ((GLubyte *)NULL+(bytes))GLuint buffers[2];GLfloat vertices[][3]={ //包含顶点数据{-1.0, -1.0, -1.0},{1.0, -1.0, -1.0},{1.0, 1.0, -1.0},{-1.0, 1.0, -1.0},{-1.0, -1.0, 1.0},{1.0, -1.0, 1.0},{1.0, 1.0, 1.0},{-1.0, 1.0, 1.0}};GLbyte indices[][4]={ //包含索引数据{0,1,2,3},{4,7,6,5},{0,4,5,1},{3,2,6,7},{0,3,7,4},{1,5,6,2}};glGenBuffers(2,buffers);                                                 //生成缓冲区对象标识符glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER,buffers[0]);                                //绑定顶点缓冲区对象glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER,sizeof(vertices), vertices,GL_STATIC_DRAW); //请求数据的存储空间并用指定数据进行初始化glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER,buffers[1]);                        //绑定索引缓冲区对象glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER,sizeof(indices), indices,GL_STATIC_DRAW);glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);                                    //启用顶点数组glVertexPointer(3,GL_FLOAT,0,BUFFER_OFFSET(0));                          //指定顶点数组数据glDrawElements(GL_QUADS,24,GL_UNSIGNED_BYTE,BUFFER_OFFSET(0));           //根据索引绘图(注意：顶点数据和索引各自使用不同的缓冲区)

若没有使用缓冲区对象，则上面这段代码传进的偏移量

glVertexPointer(3,GL_FLOAT,0,BUFFER_OFFSET(0)); glDrawElements(GL_QUADS,24,GL_UNSIGNED_BYTE,BUFFER_OFFSET(0)); 

应该是这样改成实际的客户端数据指针

glVertexPointer(3,GL_FLOAT,0, vertices); glDrawElements(GL_QUADS,24, indices); 

使用缓冲区对象后，类似glVertexPointer()这种以指针为参数的OpenGL函数不再从指针所指位置取数据，函数会先把指针转化为整数，假设转化后的结果为k，则会从当前缓冲区的第k个字节开始取数据(NULL转化为整数后通常是0，即缓冲区最开始的位置)。

转载自：http://blog.csdn.net/afei198409/article/details/8267300