如何使用 OpenGL 创建自定义顶点格式

Question

我正在使用 OpenTK 编写自己的引擎（基本上只是 C# 的 OpenGL 绑定，gl* 变为 GL.*），并且我将存储大量顶点缓冲区，每个缓冲区中有数千个顶点。因此，我需要自己的自定义顶点格式，因为带有浮点的 Vec3 只会占用太多空间。 （我在这里谈论数百万个顶点）

我想要做的是使用此布局创建我自己的顶点格式：

Byte 0: Position X
Byte 1: Position Y
Byte 2: Position Z
Byte 3: Texture Coordinate X

Byte 4: Color R
Byte 5: Color G 
Byte 6: Color B
Byte 7: Texture Coordinate Y

这是顶点的 C# 代码：

public struct SmallBlockVertex
{
    public byte PositionX;
    public byte PositionY;
    public byte PositionZ;
    public byte TextureX;

    public byte ColorR;
    public byte ColorG;
    public byte ColorB;
    public byte TextureY;
}

一个字节作为每个轴的位置就足够了，因为我只需要 32^3 个唯一位置。

我编写了自己的顶点着色器，它采用两个 vec4 作为输入，针对每组字节。 我的顶点着色器是这样的：

attribute vec4 pos_data;
attribute vec4 col_data;

uniform mat4 projection_mat;
uniform mat4 view_mat;
uniform mat4 world_mat;

void main() 
{
    vec4 position = pos_data * vec4(1.0, 1.0, 1.0, 0.0);

    gl_Position = projection_mat * view_mat * world_mat * position;
}

为了尝试隔离问题，我使我的顶点着色器尽可能简单。 编译着色器的代码是用立即模式绘图进行测试的，并且它可以工作，所以不可能是这样。

这是我的函数，它生成、设置并用数据填充顶点缓冲区，并建立指向属性的指针。

    public void SetData<VertexType>(VertexType[] vertices, int vertexSize) where VertexType : struct
    {
        GL.GenVertexArrays(1, out ArrayID);
        GL.BindVertexArray(ArrayID);
        GL.GenBuffers(1, out ID);
        GL.BindBuffer(BufferTarget.ArrayBuffer, ID);

        GL.BufferData<VertexType>(BufferTarget.ArrayBuffer, (IntPtr)(vertices.Length * vertexSize), vertices, BufferUsageHint.StaticDraw);

        GL.VertexAttribPointer(Shaders.PositionDataID, 4, VertexAttribPointerType.UnsignedByte, false, 4, 0);
        GL.VertexAttribPointer(Shaders.ColorDataID, 4, VertexAttribPointerType.UnsignedByte, false, 4, 4);
    }

据我了解，这是正确的程序： 生成一个顶点数组对象并绑定它 生成顶点缓冲区并绑定它 用数据填充顶点缓冲区 设置属性指针

Shaders.*DataID是在编译和使用着色器后使用此代码设置的。

PositionDataID = GL.GetAttribLocation(shaderProgram, "pos_data");
ColorDataID = GL.GetAttribLocation(shaderProgram, "col_data");

这是我的渲染函数：

void Render()
{
    GL.UseProgram(Shaders.ChunkShaderProgram);

    Matrix4 view = Constants.Engine_Physics.Player.ViewMatrix;
    GL.UniformMatrix4(Shaders.ViewMatrixID, false, ref view);

    //GL.Enable(EnableCap.DepthTest);
    //GL.Enable(EnableCap.CullFace);
    GL.EnableClientState(ArrayCap.VertexArray);
    {
            Matrix4 world = Matrix4.CreateTranslation(offset.Position);
            GL.UniformMatrix4(Shaders.WorldMatrixID, false, ref world);

            GL.BindVertexArray(ArrayID);
            GL.BindBuffer(OpenTK.Graphics.OpenGL.BufferTarget.ArrayBuffer, ID);

            GL.DrawArrays(OpenTK.Graphics.OpenGL.BeginMode.Quads, 0, Count / 4);
    }
    //GL.Disable(EnableCap.DepthTest);
    //GL.Disable(EnableCap.CullFace);
    GL.DisableClientState(ArrayCap.VertexArray);
    GL.Flush();
}

任何人都可以给我一些指示吗（没有双关语）？我是否以错误的顺序执行此操作，或者是否需要调用某些函数？

我在整个网络上进行了搜索，但找不到一个好的教程或指南来解释如何实现自定义顶点。 如果您需要更多信息，请告知。

Answer 1

制作自己的顶点格式并不需要太多。这一切都是在 glVertexAttribPointer 调用中完成的。首先，您使用 4 作为步幅参数，但您的顶点结构是 8 字节宽，因此从一个顶点的开始到下一个顶点有 8 个字节，因此步幅必须为 8（当然，在两个调用中） ）。偏移量是正确的，但是您应该将颜色的归一化标志设置为 true，因为您肯定希望它们在 [0,1] 范围内（我不知道顶点位置是否也应该如此） ）。

接下来，在着色器中使用自定义顶点属性时，不要启用已弃用的固定函数数组（gl...ClienState 事物）。相反，您必须使用

GL.EnableVertexAttribArray(Shaders.PositionDataID);
GL.EnableVertexAttribArray(Shaders.ColorDataID);

相应的 glDisableVertexAttribArray 调用。

count/4 在 glDrawArrays 调用中意味着什么。请记住，最后一个参数指定顶点数而不是基元数（在您的情况下为四边形）。但也许是这样的。

除了这些真正的错误之外，您不应该使用如此复杂的顶点格式，以至于您必须自己在着色器中对其进行解码。这就是 glVertexAttribPointer 的步长和偏移参数的用途。例如，稍微重新定义您的顶点数据：

public struct SmallBlockVertex
{
    public byte PositionX;
    public byte PositionY;
    public byte PositionZ;
    public byte ColorR;
    public byte ColorG;
    public byte ColorB;
    public byte TextureX;
    public byte TextureY;
}

然后您可以

GL.VertexAttribPointer(Shaders.PositionDataID, 3, VertexAttribPointerType.UnsignedByte, false, 8, 0);
GL.VertexAttribPointer(Shaders.ColorDataID, 3, VertexAttribPointerType.UnsignedByte, true, 8, 3);
GL.VertexAttribPointer(Shaders.TexCoordDataID, 2, VertexAttribPointerType.UnsignedByte, true, 8, 6);

在您拥有的着色器中使用 And

attribute vec3 pos_data;
attribute vec3 col_data;
attribute vec2 tex_data;

，而不必自己从位置和颜色中提取纹理坐标。

您应该真正考虑一下您的空间要求是否确实需要使用字节来表示顶点位置，因为这极大地限制了位置数据的精度。也许短裤或半精度浮子是一个很好的折衷方案。

而且渲染方法中也不需要调用glBindBuffer，因为这只需要glVertexAttribPointer，并且保存在由glBindVertexArray激活的VAO中。您通常也不应该调用 glFlush ，因为这是在交换缓冲区时由操作系统完成的（假设您使用双缓冲）。

最后但并非最不重要的一点是，请确保您的硬件也支持您正在使用的所有功能（例如 VBO 和 VAO）。

编辑：实际上数组的启用标志也存储在VAO中，以便您可以

GL.EnableVertexAttribArray(Shaders.PositionDataID);
GL.EnableVertexAttribArray(Shaders.ColorDataID);

在SetData方法中调用（当然是在创建并绑定VAO之后）然后，当您在渲染函数中通过 glBindVertexArray 绑定 VAO 时，它们就会被启用。哦，我刚刚看到另一个错误。当您在渲染函数中绑定 VAO 时，属性数组的启用标志将被 VAO 的状态覆盖，并且由于您在创建 VAO 后未启用它们，因此它们仍然处于禁用状态。因此，您必须像前面所说的那样，在 SetData 方法中启用数组。实际上，在您的情况下，您可能很幸运，当您在渲染函数中启用数组时，VAO 仍然受到绑定（因为您没有调用 glBindVertexArray(0)），但您不应该指望这一点。