OpenGL--顶点数组与缓冲区中使用顶点数组

理论基础

1. 顶点数组：就是把一些顶点数据保存到数组中储存，这些数据包括：顶点坐标，表面法线，RGBA颜色，辅助颜色，颜色索引，雾坐标，纹理坐标以及多边形的边界标志。这样就可以只通过一个函数调用来完成绘制，大大减少了函数的调用次数，同时还可以避免共享顶点的冗余处理，提高了程序性能。
2. 缓冲区对象：由于OpenGL是一个CS的结构，有时从客服端传输数据到服务端可能会比较缓慢，所以增加了一个缓冲区对象，可以直接显示的指定把哪些数据存储到图形服务器中。

实例代码

• 使用顶点数组绘制一个三角形

#include "GLTools.h"
#include "GLShaderManager.h"
#ifdef __APPLE__
#include 
#else
#define FREEGLUT_STATIC
#endif

static GLint vertices[] = {25, 25,
    100, 325,
    175, 25,
    175, 325,
    250, 25,
    325, 325};
static GLfloat colors[] = {1.0, 0.2, 0.2,
    0.2, 0.2, 1.0,
    0.8, 1.0, 0.2,
    0.75, 0.75, 0.75,
    0.35, 0.35, 0.35,
    0.5, 0.5, 0.5};

void display(void)
{
    glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    //第三步：解引用和渲染
    glBegin (GL_TRIANGLES);
    /*glArrayElement(int v)：获取所有开启顶点数组的第v个数据，
     作为他们对应的设置数据，执行顺序是先执行的其它类型的顶
     点数组，最后才执行顶点坐标数据glVertex*v() */
    glArrayElement (2);
    glArrayElement (3);
    glArrayElement (5);
    glEnd ();

//    //上面等价于下面这种形式
//    glBegin(GL_TRIANGLES);
//    glColor3fv(colors + (2 * 3));
//    glVertex2iv(vertices + (2 * 2));
//    glColor3fv(colors + (3 * 3));
//    glVertex2iv(vertices + (3 * 2));
//    glColor3fv(colors + (5 * 3));
//    glVertex2iv(vertices + (5 * 2));
//    glEnd();

    glFlush ();
}

void setupPointers()
{
    //第一步：激活要使用的顶点数组
    glEnableClientState (GL_VERTEX_ARRAY);
    glEnableClientState (GL_COLOR_ARRAY);

    //第二步：指定数组的数据
    glVertexPointer (2, GL_INT, 0, vertices);
    glColorPointer (3, GL_FLOAT, 0, colors);
}

void init()
{
    glClearColor (0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
    glShadeModel (GL_SMOOTH);
    setupPointers ();
}

void reshape (int w, int h)
{
    glViewport (0, 0, (GLsizei) w, (GLsizei) h);
    /*顶点位置坐标，经过变换矩阵的变换，得到的坐标，才会真的拿去绘制，
     所以这里的矩阵变换不能省。*/
    glMatrixMode (GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity ();
    gluOrtho2D (0.0, (GLdouble) w, 0.0, (GLdouble) h);
}


int main(int argc, char** argv)
{
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode (GLUT_SINGLE | GLUT_RGB);
    glutInitWindowSize (350, 350);
    glutInitWindowPosition (100, 100);
    glutCreateWindow ("varray");
    init();
    glutDisplayFunc(display);
    glutReshapeFunc(reshape);
    glutMainLoop();
    return 0;  
}

注释：这里使用的glArrayElement这种顶点数组解引用和渲染的形式，这也是最基本的方式。在它之上还有一些效率更高的接口，如：glDrawElements(),glMultiDrawElements(),glDrawRangeElements()和glDrawArrays()等。

• 使用缓冲区对象绘制正方体框

#include "GLTools.h"
#include "GLShaderManager.h"
#ifdef __APPLE__
#include 
#else
#define FREEGLUT_STATIC
#endif

#define VERTICES 0
#define INDECES 1
#define NUM_DUFFERS 2
GLuint buffers[NUM_DUFFERS];

static GLfloat vertices[] = {-1.0f, -1.0f, -5.0f, //前面的正方形
    1.0f, -1.0f,-5.0f,
    1.0f, 1.0f, -5.0f,
    -1.0f, 1.0f, -5.0f,
    -1.0f, -1.0f, -10.0f,//背面的正方形
    1.0f, -1.0f, -10.0f,
    1.0f, 1.0f, -10.0f,
    -1.0f, 1.0f, -10.0f};

static GLubyte indices[] = {0, 1, 2, 3, //前面
    0, 3, 7, 4, //左面
    5, 6, 2, 1, //右面
    7, 6, 5, 4, //后面
    3, 2, 6, 7, //上面
    1, 0, 4, 5 //地面
};

void init()
{
    glClearColor (0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
    glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);
    glShadeModel (GL_FLAT);
    glewInit();//glGenBuffers是glew库的接口，要初始化它才能认识

    //生成缓冲区标示符
    glGenBuffers(NUM_DUFFERS, buffers);
    //绑定顶点缓冲区对象，并设置顶点数组
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, buffers[VERTICES]);//绑定
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);//初始化数据，即将数据拷贝到服务器内存
    glVertexPointer(3, GL_FLOAT, 0, 0);
}

void reshape (int w, int h)
{
    if(h == 0)
        h = 1;

    glViewport(0, 0, w, h);

    GLfloat fAspect = (GLfloat)w / (GLfloat)h;

    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    /*透视投影,参数：角度，宽高比，近平面，远平面*/
    gluPerspective(35.0f, fAspect, 1.0f, 100.0f);

    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
}

void display(void)
{
    glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);

    glPushMatrix();
    glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);//激活顶点数组
    //绑定索引缓冲区对象，并进行渲染
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, buffers[INDECES]);
    glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);
    glDrawElements(GL_QUADS, 24, GL_UNSIGNED_BYTE, 0);
    glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);//关闭顶点数组
    glPopMatrix();

    glutSwapBuffers();    
}


int main(int argc, char** argv)
{
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode (GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB);
    glutInitWindowSize (350, 350);
    glutInitWindowPosition (100, 100);
    glutCreateWindow ("VBO");
    init();
    glutDisplayFunc(display);
    glutReshapeFunc(reshape);
    glutMainLoop();
    return 0;  
}

注释：

• glDrawElements(mode, count, type, indices)
  是用索引的形式绘制，这样比直接顶点数据渲染效率要高，而这里的索引，直观点讲就是顶点数据数组对应的下标而已。它相当于如下代码：
  glBegin(mode);
  for(i = 0; i < count; i++)
  glArrayElement(indices[i]);
  glEnd();