11 - OpenGL学习之EBO VAO VBO 理解与使用

前言：由于ES 是针对手持设备设计的，而这类设备资源非常紧张，所以 ES引入 EBO, VAO,VBO的概念，它们能够减少CPU和GPU之间复制的数据量，从而获得更好的性能。

参考书籍：《OPENGL ES 3.0编程指南 原书第2版 》

代码已上传至github

1. VBO的概念与使用

顶点缓冲对象（Vertex Buffer Objects，VBO）
使用顶点数组指定的顶点数据保存在客户内存中(应用程序分配的内存)，在进行DrawArrays或者DrawElements等绘图调用时，这些数据会从客户内存复制到图形内存。但是我们没必要在每次绘图调用时都复制顶点数据，如果我们能够在图形内存中缓存这些数据，就会显著地改进渲染性能。也会降低内存带宽和电力需求，这对于嵌入式设备意义重大。

VBO的使用：

  //创建并绑定VBO
    glGenBuffers(1, &_vboId);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, _vboId);
    
    
    //填充缓冲区数据
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(points), points, GL_STATIC_DRAW);
    
    _positionIndex = glGetAttribLocation(_esContext.program, "vPosition");
    
    //加载顶点属性数组
    glVertexAttribPointer(_positionIndex, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), NULL);

如代码中所示，VBO的使用并不繁琐，分为以下几步：1.生成缓冲区对象。2.绑定缓冲区对象 3.填充缓冲区。4.加载顶点属性数组

借助顶点缓冲区对象，我们可以再高性能的图形内存中分配和缓存顶点数据，并从这个内存中进行渲染，不仅仅是顶点数据，描述图元顶点索引的元素索引也可以缓存。

EBO

之前在介绍绘制正方体的时候，如果采用GL_TRIANGLES的模式绘制，绘制一个面，相当于两个三角形，需要指定6个点。但是如果采用了顶点索引的话，只需要四个点了，因为你可以指定绘制的索引，比如四个点索引为0，1，2，3；那么指定的索引为（0，1，2），（2，3，0）就可以了，顶点索引可以存储在EBO中，索引缓冲对象，EBO类似于VBO，也是显存中的高性能图形内存，只不过它是用于存储顶点的索引。

- (void)loadData {
    static GLfloat points[] = {
        -0.5, 0.5, 0.0,
        -0.5, -0.5, 0.0,
        0.5, -0.5, 0.0,
        0.5,  0.5, 0.0,
        
    };
    
    static GLushort indices[] = {
        0,1,3,
        1,2,3,
    };
    
    //创建并绑定VAO
    glGenVertexArrays(1, &_vaoId);
    glBindVertexArray(_vaoId);
    
    
    //创建并绑定VBO
    glGenBuffers(1, &_vboId);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, _vboId);
    
    //填充缓冲区数据
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(points), points, GL_STATIC_DRAW);
    
    _positionIndex = glGetAttribLocation(_esContext.program, "vPosition");
    
    //加载顶点属性数组
    glVertexAttribPointer(_positionIndex, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), NULL);
    
    //创建并绑定EBO， 加载数据
    glGenBuffers(1, &_eboId);
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, _eboId);
    glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);
    
    
    //解绑 VAO VBO EBO
    glBindVertexArray(0);
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, 0);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
}
- (void)draw {
    //设置窗口
    glViewport(0, 0, _esContext.width, _esContext.height);
    
    //使用项目
    glUseProgram(_esContext.program);
    
    //绑定VAO，这时（VAO 统一管理 VBO EBO）
    glBindVertexArray(_vaoId);
    glEnableVertexAttribArray(_positionIndex);
    
    //绘制顶点，采用EBO
    //这里不用glDrawArrays(GL_TRIANGLE_FAN, 0, 4);
    glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_SHORT, NULL);
    
    glBindVertexArray(0);
    glDisableVertexAttribArray(_positionIndex);
}
- (void)glkView:(GLKView *)view drawInRect:(CGRect)rect {
    [super glkView:view drawInRect:rect];
    _esContext.width = view.drawableWidth;
    _esContext.height = view.drawableHeight;
    [self draw];
}

完整的代码如上图。使用EBO可以减少重复的顶点数据，节约带宽，这是我们应该养成的良好习惯。

VAO的概念与使用

VAO是一个保存了所有顶点数据属性的状态结合，它存储了顶点数据的格式以及顶点数据所需的VBO对象的引用。

VAO本身并没有存储顶点的相关属性数据，这些信息是存储在VBO中的，VAO相当于是对很多个VBO的引用，把一些VBO组合在一起作为一个对象统一管理。

在代码中我们看到，在绑定VBO和EBO之前，我们先生成和绑定了VAO。然后设置完顶点数据和顶点索引数据后，我们解绑了VBO,EBO,VAO，绘制的时候，我们重新绑定了VAO，这说明VAO可以统一管理VBO和EBO。