NeHe OpenGL教程 第四十五课：顶点缓存

转自【翻译】NeHe OpenGL 教程

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：

http://nehe.gamedev.net/data/lessons/lesson.asp?lesson=45