OpenGL ES 3.0: 图元重启(Primitive restart)

背景概述
图元重启介绍
编程指南

背景概述

在OpenGL绘制图形时，可能需要绘制多个并不相连的图形。这样的情况下这几个图形没法被当做一个图形来处理。也就需要多次调用 DrawArrays 或 DrawElements. 如果图形很多，可能会需要用一个循环来调用：

for (int i = 0; i < num_objects; i++) {

    glDrawArrays(GL_TRIANGLES,

                object[n]->first_vertex,

                object[n]->vertex_count);

}

每一次调用OpenGL 的绘制函数，都需要一定的资源开销，如果每一帧调用太多次，会对程序的性能产生较大的影响。提高性能的办法就是调用一次绘制函数，画出分散的图形。

一种方法是使用 glMultiDrawElements 函数来代替旧的绘制函数，可以减少调用次数，仅需调用此函数一次即可。但是这个函数在OpenGL ES 没有得到支持。而且使用这个函数，仍然需要将每一个分散的图形维护一组单独的顶点坐标/纹理坐标，这个是免不了的，这些数据仍然需要分开上传，还是会消耗一定的资源。针对这种情况使用图元重启会更加合适。

图元重启介绍

考虑通常的情况，当用户绘制 GL_TRIANGLE_STRIP, GL_TRIANGLE_FAN, GL_LINE_STRIP, GL_LINE_LOOP 这些图元时，所有的绘制点按照特定的顺序被连起来，以形成一个最终的复杂图形，也就是说最终的复杂图形由多个相连的三角形或线段组成。像上面提到的情况，想要绘制分散的图形，应该怎么办？

图元重启(Primitive restart) 允许用户绘制不连续的、分散的图形。考虑使用 glDrawElements 函数，绘制时按照indices所指定的顶点的顺序来绘制的。此时可以指定某一个值，该值表示一个重启的标志。遇到这个值的时候，OpenGL不会绘制图元，而是结束上一段绘制，然后重新启动新的绘制，也就是說用后面的索引所指定的顶点来从头绘制一个图形。

举个例子：比如指定8爲重启的标志，遇到8就重启。上面的是不启用图元重启的情况，即通常的情况。下面的是启用图元重启的情况，我们可以看到，从9开始，又重新从头开始绘制Triangle strip了。

编程指南

指定重启位置的数值，在桌面版的OpenGL是可以自行设定的， glPrimitiveRestartIndex 函数指定重启的标志。在OpenGL ES 无法自行指定，只能用给定的值。

首先设置启用图元重启

glEnable(GL_PRIMITIVE_RESTART_FIXED_INDEX);

Fixed index就代表了使用固定的重启的标志，具体数值和indices内数据类型有关。glDrawElements 的indices参数类型必须是以下的一种：GL_UNSIGNED_BYTE, GL_UNSIGNED_SHORT, GL_UNSIGNED_INT. 那么分别对应的重启的标志就是 2^8 - 1;2^16 - 1;2^32 - 1;也就是說重启的标志的数值就是indices数组所能允许的最大值。这个值一般来说是不会被用到的，拿来当标志正好。

所以我们只需要在 indices 里面的合适的位置插入一个标志，然后再调用 glDrawElements 函数即可实现图元重启。

下面代码片段是一个具体的例子：

// Prepare index buffer data (not shown: vertex buffer data, loading vertex and index buffers)

GLushort indexData[11] = {

    0, 1, 2, 3, 4,    // triangle strip ABCDE

    0xFFFF,           // primitive restart index (largest possible GLushort value)

    5, 6, 7, 8, 9,    // triangle strip FGHIJ

};

// Draw triangle strips

glEnable(GL_PRIMITIVE_RESTART_FIXED_INDEX);

glDrawElements(GL_TRIANGLE_STRIP, 11, GL_UNSIGNED_SHORT, 0);

另外，如果 glDrawElements 的mode是points之类的，那么用不用图元重启其实是一样的，对于性能没有提高。

参考资料：

Primitive Restart Makes GPGPU Tech Sparkle

Combining Drawing Functions, Combining Geometry Using Primitive

TechniquesforWorkingwithVertexData