第九課：VBO索引 · opengl

# 第九課：VBO索引 # 第九課：VBO索引 ## 索引的原理目前為止，建立VBO時我們總是重復存儲一些共享的頂點和邊。本課將介紹索引技術。借助索引，我們可以重復使用一個頂點。這是用\*索引緩沖區（index buffer）\*來實現的。 ![](https://box.kancloud.cn/2015-11-02_5636f305c8f3e.png) 索引緩沖區存儲的是整數；每個三角形有三個整數索引，用索引就可以在各種*屬性緩沖區*（頂點坐標、顏色、UV坐標、其他UV坐標、法向緩沖區等）中找到頂點的信息。這有點像OBJ文件格式，但有一點相差甚遠：索引緩沖區只有一個。這意味著若兩個三角形共用一個頂點，那這個頂點的所有屬性對兩個三角形來說都是一樣的。 ## 共享vs分開來看看法向的例子。下圖中，藝術家創建了兩個三角形，試圖模擬一個平滑曲面。可以把兩個三角形的法向融合成一個頂點的法向。為方便觀看，我畫了一條紅線表示平滑曲面。 ![](https://box.kancloud.cn/2015-11-02_5636f305dac79.png) 然而在第二幅圖中，美工想畫的是“縫隙”或“邊緣”。若融合了法向，就意味著色器會像前例一樣進行平滑插值，生成一個平滑的表面： ![](https://box.kancloud.cn/2015-11-02_5636f305e70c7.png) 因此在這種情況下，把頂點的法向分開存儲反而更好；在OpenGL中，唯一實現方法是：把頂點連同其屬性完整復制一份。 ![](https://box.kancloud.cn/2015-11-02_5636f306000fd.png) ## OpenGL中的索引VBO 索引的用法很簡單。首先，需要創建一個額外的緩沖區存放索引。代碼與之前一樣，不過參數是`ELEMENT_ARRAY_BUFFER`，而非`ARRAY_BUFFER`。 ``` <pre class="calibre16">``` std::vector<unsigned int> indices; // fill "indices" as needed // Generate a buffer for the indices GLuint elementbuffer; glGenBuffers(1, &elementbuffer); glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, elementbuffer); glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indices.size() * sizeof(unsigned int), &indices[0], GL_STATIC_DRAW); ``` ``` 只需把`glDrawArrays`替換為如下語句，即可繪制模型： ``` <pre class="calibre16">``` // Index buffer glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, elementbuffer); // Draw the triangles ! glDrawElements( GL_TRIANGLES, // mode indices.size(), // count GL_UNSIGNED_INT, // type (void*)0 // element array buffer offset ); ``` ``` （小提示：最好使用`unsigned short`，不要用`unsigned int`。這樣更節省空間，速度也更快。） ## 填充索引緩沖區現在遇到真正的問題了。如前所述，OpenGL只能使用一個索引緩沖區，而OBJ（及一些其他常用的3D格式，如Collada）每個屬性都有一個索引緩沖區。這意味著，必須通過某種方式把若干個索引緩沖區合并成一個。合并算法如下： ``` <pre class="calibre16">``` For each input vertex Try to find a similar ( = same for all attributes ) vertex between all those we already output If found : A similar vertex is already in the VBO, use it instead ! If not found : No similar vertex found, add it to the VBO ``` ``` 完整的C++代碼位于`common/vboindexer.cpp`，注釋很詳盡。如果理解了以上算法，讀懂代碼應該沒問題。若兩頂點的坐標、UV坐標和法線都相等，則認為兩頂點是同一頂點。若還有其他屬性，這一標準得酌情修改。為了表述的簡單，我們采用了蹩腳的線性查找來尋找相似頂點。實際中用`std::map`會更好。 ## 補充：FPS計數器雖然和索引沒有直接關系，但現在去看看“FPS計數器”是很合適的——這樣我們就能看到，索引究竟能提升多少性能。[“工具——調試器”](http://www.opengl-tutorial.org/miscellaneous/useful-tools-links/#header-4)中還有些其他和性能相關的工具。