java OpenGl>v3，2d游戏高效渲染

Question

我对VBO和现代openGL感到困惑。在这篇文章的结尾有一个直接的问题，然后在去那里的路上有一堆问题。如果你对此有什么见解，我很乐意给你一个答复。如果你回答，请把我当作一个完全的白痴，一点知识都没有

我的历史是这样的：

我有一个游戏，是一个自上而下的2d游戏。我使用immideate模式渲染2d精灵。我的纹理地图集的实际纹理坐标是静态的，在一个单独的类中预定义。四边形坐标在每个实体中定义，并随着游戏的进行而更新。渲染时，我只需绑定一个称为glBegin（三角形）的特定纹理，然后调用每个可视对象渲染方法。这又将四坐标和纹理坐标发送到我的渲染器类，该类调用openGl。然后我刷新了纹理，它只调用glEnd（）

我对所有不同的地图集都这样做，并按顺序进行，以便获得适当的深度

但时代确实在变化。我想移动到使用VBO和着色器。我过去试过好几次，但都失败了。有一些东西是我在谷歌上找不到的，可以让我对它有一个完整的了解，以及如何使用它来加速我的游戏

我知道基本情况。我可以简单地存储初始化阶段需要的所有信息，然后使用着色器计算最终结果，而不是在每次渲染调用时通过总线将所有信息发送到gpu。但是

我对纹理坐标有了一个想法。这些将是静态的，因为它们永远不会改变。将它们存储在GPU上是有意义的。但我如何知道每个四边形/三角形对应的坐标呢。我认为游戏中的每个可渲染对象都可以有某种索引，而不是四个浮动，它将其作为属性传递给顶点着色器。顶点着色器使用索引查找VBO中的四个纹理坐标。这是可行的解决方案吗？您将如何实现这样的功能

但至于四个顶点，我迷路了。它们会不断地四处移动。它们将是可见的，然后消失，等等。这意味着我的四个VBO将在每次渲染调用时改变，我看到的更新VBO的代码非常难看。我见过这样的情况：

• 将4个四元坐标存储在一个数组中
• 创建一个floatbuffer，把它们放在那里
• 操纵缓冲区
• 将缓冲区发送到VBO

我觉得很贵。我不知道如何删除某个条目（如果实体移出屏幕等），也不知道如何操作某个条目（实体移动）。如果每次渲染调用都必须以这种方式更新VBO，那么性能提高了多少？看起来更像是我的损失

此外，我如何跟踪生成图像的“深度”。我在做2d，但“深度”是指渲染的顺序，例如确保object2在object1的顶部渲染。每个深度可能有不同的VBO？或者我应该用z坐标来表示这个和enbale深度。后者不会给表演带来冲击吗

还有2d因素。我非常尊重3d，但我想使用2d，并利用它在理论上应该产生更好的性能这一事实。然而，据我所知，情况似乎并非如此。在OpenGL3+中，为了渲染2d内容，我需要首先将其转换为3d，因为这是硬件中的处理过程。我觉得很奇怪，因为屏幕上的最终结果是2d。有没有办法绕过这一点，让GPU不用再做2d->；3d->；2d

换言之，我如何才能改变这一点：

class main{

void main(){
while(true){
Renderer.bind();
//call render in all gameObjects
Renderer.flush();
}
}
}

class GameObject{

private float X1, X2, Y1, Y2;
private TexureCoordinate tex;

render(float dt){
//update X1, X2...
Renderer.render(tex.getX1(), tex.getX2()... X1, X2 ...);
}

}

class Renderer{

//called once
void bind(Texture texture){
    texture.bind();
    glBegin(GL_TRIANGLES)

}

//called "nr of visable objects" times
void render(texX1, texX2, texY1, texY2, quadX1, quadX2, quadY1, quadY2){

glTexCoo2d(texX1, texY1)
....
etc.
....
}

void flush(){
glEnd();
}
}

变成使用现代openGl的东西

Answer 1

第一个也是最重要的关键洞察是，顶点不仅仅是位置。顶点是在调用glVertex之前，用于在即时模式下预设图形调用的整个属性元组。如果只更改其中一个属性，则最终会得到一个非常不同的顶点

让我们从VBOs中退一步，把整个glBuffer[Sub]数据放在一边，看看普通的旧客户端顶点数组（大约与即时模式一样长）

假设有两个位置数组，它们的布局完全相同，但值不同：

GLfloat quad_pos_a[2][4] = {
  {1,2}, {2,2}, {2,3}, {1,3}
};

GLfloat quad_pos_b[2][4] = {
  {5,5}, {10,5}, {10,20}, {5,20}
};

除了它们的值之外，它们的布局是相同的：四个连续的2元素属性。这样就可以使用公共纹理坐标数组，匹配这两个四边形的布局：

GLfloat quad_texc[2][4] = {
  {0,0},{1,0},{1,1},{0,1}
};

我认为，如何使用立即模式调用来绘制quad_pos_a和quad_pos_b共享quad_texc，这对您来说应该是显而易见的。如果不是很明显，现在是解决问题的时候了。这个答案是耐心的，会一直等到你做完

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间歇

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…由于将几何数据放入数组是一件显而易见的事情，OpenGL很快引入了一个名为顶点数组的概念：您可以告诉OpenGL从何处获取顶点数据，然后告诉它要绘制多少个顶点，或者从给定索引列表的数组中选取哪些顶点

使用VAs如下所示：

glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
glEnableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);

glVertexPointer(
  2 /* = number of elements per attribute */,
  GL_FLOAT /* type of attribute elements */,
  0 /* = the byte distance between attributes OR zero if tightly packed */,
  quad_pos_a );
glTexCoordPointer(
  2 /* = number of elements per attribute */,
  GL_FLOAT /* type of attribute elements */,
  0 /* = the byte distance between attributes OR zero if tightly packed */,
  quad_texc );

glDrawArrays(
  GL_QUADS /* what to draw */,
  0 /* which index to start with */,
  4 /* how many vertices to process*/ );

或者，如果您只想绘制第0、第1和第3个顶点的三角形：

GLushort indices[] = {0,1,3};
glDrawElements(
  GL_TRIANGLES /* what */,
  3 /* how many */,
  GL_UNSIGNED_SHORT /* type of index elements */,
  indices );

现在，普通的旧顶点数组和VBOs之间的关键区别在于，VBOs将数据置于OpenGL的监护之下——这就是全部。如果您了解VAs，您将了解VBO。但是，与VAs不同，您无法轻松更改VBO的内容。与着色器的区别在于，不再预定义属性的类型。而是使用glEnableVertexAttribArray（而不是glEnableClientState）和glVertexAttribPointer设置通用顶点属性

那么，如何节省上传更新数据的开销呢？这取决于你认为昂贵的东西：数据最终必须进入GPU。因此，将其打包到合并的缓冲区数据上传传输中可能是有益的，因为这样可以节省每个glVertex调用的每次调用开销