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高级数据

这一节中，我们将讨论一些更有意思的缓冲函数，以及我们该如何使用纹理对象来储存大量的数据（纹理的部分还没有完成）。

先来回顾一下之前有关的缓冲内存，OpenGL中的缓冲只是一个管理特定内存块的对象，没有其它更多的功能了。在我们将它绑定到一个缓冲目标(Buffer Target)时，我们才赋予了其意义。当我们绑定一个缓冲到GL_ARRAY_BUFFER时，它就是一个顶点数组缓冲，但我们也可以很容易地将其绑定到GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER。OpenGL内部会为每个目标储存一个缓冲，并且会根据目标的不同，以不同的方式处理缓冲。

就像是VBO是在array-buffer上，EBO是在element-buffer上。

然后通过bufferdata来填充数据。

除了使用一次函数调用填充整个缓冲之外，我们也可以使用glBufferSubData，填充缓冲的特定区域。这个函数需要一个缓冲目标、一个偏移量、数据的大小和数据本身作为它的参数。

这个函数不同的地方在于，我们可以提供一个偏移量，指定从何处开始填充这个缓冲。这能够让我们插入或者更新缓冲内存的某一部分。要注意的是，缓冲需要有足够的已分配内存，所以对一个缓冲调用glBufferSubData之前必须要先调用glBufferData。

这什么意思？就是我们可以在渲染过程中去修改参数。

glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, 24, sizeof(data), &data); // 范围： [24, 24 + sizeof(data)]

将数据导入缓冲的另外一种方法是，请求缓冲内存的指针，直接将数据复制到缓冲当中。通过调用glMapBuffer函数，OpenGL会返回当前绑定缓冲的内存指针，供我们操作：

float data[] = {
  0.5f, 1.0f, -0.35f
  ...
};
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, buffer);
// 获取指针
void *ptr = glMapBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, GL_WRITE_ONLY);
// 复制数据到内存
memcpy(ptr, data, sizeof(data));
// 记得告诉OpenGL我们不再需要这个指针了
glUnmapBuffer(GL_ARRAY_BUFFER);

如果要直接映射数据到缓冲，而不事先将其存储到临时内存中，glMapBuffer这个函数会很有用。比如说，你可以从文件中读取数据，并直接将它们复制到缓冲内存中。

分批顶点属性（储存顶点数据的两种方法）

通过glVertexAttribPointer，我们能够指定顶点数组缓冲内容的属性布局。不过呢，现在数据存放的方式是 一个顶点的位置等属性都放在一起。

我们还可以把顶点的位置放一起，法向放一起，纹理坐标放一起。使用glbuffersubdata

float positions[] = { ... };
float normals[] = { ... };
float tex[] = { ... };
// 填充缓冲
glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, 0, sizeof(positions), &positions);
glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(positions), sizeof(normals), &normals);
glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(positions) + sizeof(normals), sizeof(tex), &tex);

也就是当有这种分散的数据的时候，用这个更方便。

顶点属性也需要改变

glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), 0);  
glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)(sizeof(positions)));  
glVertexAttribPointer(
  2, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 2 * sizeof(float), (void*)(sizeof(positions) + sizeof(normals)));

注意stride参数等于顶点属性的大小，因为下一个顶点属性向量能在3个（或2个）分量之后找到。

复制缓冲

当你的缓冲已经填充好数据之后，你可能会想与其它的缓冲共享其中的数据，或者想要将缓冲的内容复制到另一个缓冲当中。glCopyBufferSubData能够让我们相对容易地从一个缓冲中复制数据到另一个缓冲中。

glsl的内建变量

我们在写顶点和片段的时候已经碰到了内建变量了一个是gl_position和gl_fragcoord

不过在顶点着色器中还有其他的。

gl_PointSize

在loop中draw中我们一般都是用gl_triangls画三角形，我们可以用gl_point来画点，那么就需要在顶点着色器里面设置这个点的大小。

不过在顶点着色器中修改点的大小首先需要开启修改功能，然后再修改。

glEnable(GL_PROGRAM_POINT_SIZE);

...
void main()
{
    gl_Position = projection * view * model * vec4(aPos, 1.0);    
    gl_PointSize = gl_Position.z;    
}

例如将点的大小设置为裁剪空间位置的z值，也就是顶点距观察者的距离。点的大小会随着观察者距顶点距离变远而增大。这一点再粒子生成的技术中很有意思。

gl_VertexID

gl_Position和gl_PointSize都是输出变量，因为它们的值是作为顶点着色器的输出被读取的。我们可以对它们进行写入，来改变结果。顶点着色器还为我们提供了一个有趣的输入变量，我们只能对它进行读取，它叫做gl_VertexID。

整型变量gl_VertexID储存了正在绘制顶点的当前ID。当（使用glDrawElements）进行索引渲染的时候，这个变量会存储正在绘制顶点的当前索引。当（使用glDrawArrays）不使用索引进行绘制的时候，这个变量会储存从渲染调用开始的已处理顶点数量。

虽然现在它没有什么具体的用途，但知道我们能够访问这个信息总是好的。

gl_FragCoord

这个就是片段在viewpoint的坐标位置，z也就是对应的深度值。

我们现在来修改下x，y来实现一些其他效果。

gl_FragCoord的x和y分量是片段的窗口空间(Window-space)坐标，其原点为窗口的左下角。我们已经使用glViewport设定了一个800x600的窗口了，所以片段窗口空间坐标的x分量将在0到800之间，y分量在0到600之间。

通过利用片段着色器，我们可以根据片段的窗口坐标，计算出不同的颜色。gl_FragCoord的一个常见用处是用于对比不同片段计算的视觉输出效果，这在技术演示中可以经常看到。比如说，我们能够将屏幕分成两部分，在窗口的左侧渲染一种输出，在窗口的右侧渲染另一种输出。下面这个例子片段着色器会根据窗口坐标输出不同的颜色：

void main()
{             
    if(gl_FragCoord.x < 400)
        FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
    else
        FragColor = vec4(0.0, 1.0, 0.0, 1.0);        
}

所以我们现在可以用两个不同的着色器，在屏幕的两边测试不同的光照技巧。

gl_FrontFacing

在面剔除里面提到了一个面的正向面和背向面，这里的gl_frontfacing就可以告诉我们现在这个面是正还是背，所以我们可以通过这个bool值来实现一个面的正背面的不同效果。

gl_FragDepth

在刚刚的fragcoord中，我们只能读取，不能修改。但是我们还是可以通过其他想法来修改的。

gl_fragdepth如果我们不去写入值的话，在输出的时候就会自动提取coord中的z。

然而，由我们自己设置深度值有一个很大的缺点，只要我们在片段着色器中对gl_FragDepth进行写入，OpenGL就会（像深度测试小节中讨论的那样）禁用所有的提前深度测试(Early Depth Testing)。它被禁用的原因是，OpenGL无法在片段着色器运行之前得知片段将拥有的深度值，因为片段着色器可能会完全修改这个深度值。

 接口块

在着色器中，我们都是通过out in uniform来传递单个变量。先来我们来用一个块来整体传数据，和之前的struct差不过，不过现在前面是in 或者out。

#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (location = 1) in vec2 aTexCoords;

uniform mat4 model;
uniform mat4 view;
uniform mat4 projection;

out VS_OUT
{
    vec2 TexCoords;
} vs_out;

void main()
{
    gl_Position = projection * view * model * vec4(aPos, 1.0);    
    vs_out.TexCoords = aTexCoords;
}  

这种在几何着色器中特别有用哦

uniform缓冲对象

在之前写loop中要不断地设置uniform特别麻烦，所以现在学一个简单的方法-uniform缓冲对象，当使用Uniform缓冲对象的时候，我们只需要设置相关的uniform一次。当然，我们仍需要手动设置每个着色器中不同的uniform。并且创建和配置Uniform缓冲对象会有一点繁琐。

 在前面的layout(std140)表示的意思就是这是了uniform块布局，表示的是这些数据在内存里面的排放顺序，所以我们可以自己手动算出这些量的偏移量是多少从而拿到。

如何使用呢

首先需要调用genbuffer来给我们创建一个缓冲对象，然后绑定到uniform-buffer上，并分配足够的内存给他。

unsigned int uboExampleBlock;
glGenBuffers(1, &uboExampleBlock);
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, uboExampleBlock);
glBufferData(GL_UNIFORM_BUFFER, 152, NULL, GL_STATIC_DRAW); // 分配152字节的内存
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, 0);

之后每次需要更新缓冲数据或者插入数据就是用glbuffersubdata来更新。

现在我需要往shader里面传数据了，但是我需要把对应的缓冲对象和shader对应好。在opengl里面uniform变量都是在一串绑定点上面的，a和b的matrices都在0号上，所以我们也需要把对应的缓冲对象绑在0号上。

这里是我们手动把shader里面的light变量放在2号上，然后接着把缓冲对象也放到2号上。

实战

我们把程序里面的vp矩阵都放进去，因为基本都没怎么变过。

这里我就先不改了。