第九课：VBO索引 · opengl

# 第九课：VBO索引 # 第九课：VBO索引 ## 索引的原理目前为止，建立VBO时我们总是重复存储一些共享的顶点和边。本课将介绍索引技术。借助索引，我们可以重复使用一个顶点。这是用\*索引缓冲区（index buffer）\*来实现的。 ![](https://box.kancloud.cn/2015-11-02_5636f305c8f3e.png) 索引缓冲区存储的是整数；每个三角形有三个整数索引，用索引就可以在各种*属性缓冲区*（顶点坐标、颜色、UV坐标、其他UV坐标、法向缓冲区等）中找到顶点的信息。这有点像OBJ文件格式，但有一点相差甚远：索引缓冲区只有一个。这意味着若两个三角形共用一个顶点，那这个顶点的所有属性对两个三角形来说都是一样的。 ## 共享vs分开来看看法向的例子。下图中，艺术家创建了两个三角形，试图模拟一个平滑曲面。可以把两个三角形的法向融合成一个顶点的法向。为方便观看，我画了一条红线表示平滑曲面。 ![](https://box.kancloud.cn/2015-11-02_5636f305dac79.png) 然而在第二幅图中，美工想画的是“缝隙”或“边缘”。若融合了法向，就意味着色器会像前例一样进行平滑插值，生成一个平滑的表面： ![](https://box.kancloud.cn/2015-11-02_5636f305e70c7.png) 因此在这种情况下，把顶点的法向分开存储反而更好；在OpenGL中，唯一实现方法是：把顶点连同其属性完整复制一份。 ![](https://box.kancloud.cn/2015-11-02_5636f306000fd.png) ## OpenGL中的索引VBO 索引的用法很简单。首先，需要创建一个额外的缓冲区存放索引。代码与之前一样，不过参数是`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`替换为如下语句，即可绘制模型： ``` <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`。这样更节省空间，速度也更快。） ## 填充索引缓冲区现在遇到真正的问题了。如前所述，OpenGL只能使用一个索引缓冲区，而OBJ（及一些其他常用的3D格式，如Collada）每个属性都有一个索引缓冲区。这意味着，必须通过某种方式把若干个索引缓冲区合并成一个。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++代码位于`common/vboindexer.cpp`，注释很详尽。如果理解了以上算法，读懂代码应该没问题。若两顶点的坐标、UV坐标和法线都相等，则认为两顶点是同一顶点。若还有其他属性，这一标准得酌情修改。为了表述的简单，我们采用了蹩脚的线性查找来寻找相似顶点。实际中用`std::map`会更好。 ## 补充：FPS计数器虽然和索引没有直接关系，但现在去看看“FPS计数器”是很合适的——这样我们就能看到，索引究竟能提升多少性能。[“工具——调试器”](http://www.opengl-tutorial.org/miscellaneous/useful-tools-links/#header-4)中还有些其他和性能相关的工具。