OpenGL ES 3.0 | 统一变量和属性的概念与（在程序中的）获取流程、统一变量缓冲区对象详解、std140块规范、用 命名统一变量块 建立 统一变量缓冲区对象 的流程 和 相关API 和...

2020-08-13 15:26:44 浏览数 (1)

应用步骤

  • 着色器和程序对象的概述
  • 创建和编译着色器
  • 创建和链接程序 【上接OpenGL ES 3.0 | 着色器源码、实例 与 管线程序源码、实例 的联系与细节 以及 各自的应用流程和相关API】
  • 获取和设置统一变量
  • 获取和设置属性
  • 着色器编译器和程序二进制代码
统一变量和属性
  • 一旦链接了 程序对象，就可以在对象上进行许多查询；
  • 首先，需要找出程序中的活动统一变量；
  • 统一变量（uniform）是存储 应用程序 通过OpenGL ES 3.0 API 传递给 着色器的 只读 常数值的变量；
  • 统一变量被组合成两类统一变量块； 第一类是 命名统一变量块，统一变量的值 由 统一变量缓冲区对象支持； 命名统一变量块 被分配一个 统一变量块索引；
  • 第二类是默认的统一变量块，用于在命名统一变量块之外声明的统一变量； 和命名统一变量块不同， 默认统一变量块没有名称 或者 统一变量块索引；
  • 如果统一变量在顶点着色器和片段着色器中均有声明， 则声明的类型必须相同，且在两个着色器中的值也需相同；
  • 在链接阶段，链接程序将为程序中 与 默认统一变量块相关的 活动统一变量指定位置；
  • 这些位置是 应用程序 用于 加载 统一变量的标志符；
  • 链接程序 还将为与 命名统一变量块 相关的 活动统一变量 分配 偏移和跨距（对于数组和矩阵类型的统一变量）
获取统一变量
  • 查询程序中 活动统一变量的列表（/ 数量）； 获取 程序中 最大统一变量名称的字符数量（最大长度）：
  • 找出每个统一变量的细节：
    • 拿到类型和名称：
  • 拿到其他指定的属性（pname指定的）：
  • 用名称拿到位置 ：
  • 有了统一变量的位置及其类型和数组大小， 即可加载统一变量的值；
例程（查询活动统一变量的流程复盘）

统一变量缓冲区对象

  • 可以使用缓冲区对象存储统一变量数据， 从而在管线程序中的着色器之间甚至管线程序之间共享统一变量；
  • 这种缓冲区对象称作统一变量缓冲区对象；
  • 使用统一变量缓冲区对象， 可以在更新大的统一变量块时降低API开销； 此外， 这种方法增加了统一变量的可用存储， 因为可以不受默认统一变量块大小的限制；

  • 可以使用glBufferData、glBufferSubData、glMapBufferRange和glUnmapBuffer等函数 修改缓冲区对象中的统一变量数据；
统一变量缓冲区对象中，统一变量在内存中以如下的形式出现：
  • 类型为bool、int、uint和float的成员 保存在 内存的特定偏移， 分别作为单个uint、int、uint和float类型的分量；
  • 基本数据类型bool、int、uint和float的 向量 保存在 始于特定偏移的连续内存位置中，（类似数组） 第一个分量在最低偏移处；
  • （行优先、列优先的意义） C列R行 的 列优先矩阵 被 当成 C浮点列向量 的一个数组对待， 每个向量包含R个分量。（一个列有R行） 相类似， R行C列的行优先矩阵被 当成 R浮点行向量 的一个数组对待， 每个向量包含C个分量。（一个行有C列） 列向量 或者 行向量 连续存储，但是有些实现的存储中可能有缺口； 矩阵中两个向量之间的偏移量被称作列跨距或者行跨距 （GL_UNIFORM_MATRIX_STRIDE）， 可以在链接的程序中 用glGetActiveUniformsiv查询；
  • 标量、向量和 矩阵的数组 按照 元素的顺序 存储于内存中， 成员0 放在最低偏移处； 数组中 每对元素之间的偏移量 是一个 常数，称作 数组跨距（GL_UNIFORM_ARRAY_STRIDE）， 可以在 链接的程序中 用 glGetActiveUniformsiv查询；
  • 除非使用std140统一变量块布局（默认）， 否则需要查询程序对象得到字节偏移和跨距， 以在统一变量缓冲区对象中设置统一变量数据。 std140布局 保证使用 由OpenGL ES 3.0规范定义的明确布局规范 进行 特定包装； 因此，使用std140， 即可在不同的OpenGL ES 3.0实现之间 共享统一变量块； 【其他包装格式（如下）可能使 某些OpenGL ES 3.0实现 以比std140布局 更紧凑的方式 打包数据】
std140例程与规范
  • 与统一变量位置值用于引用统一变量类似 【有了统一变量的位置及其类型和数组大小， 即可加载统一变量的值】， 统一变量块索引用于引用统一变量块， 用glGetUniformBlockIndex检索统一变量块索引：
  • 【】用程序句柄、统一变量块名，【】 【】拿到统一变量块索引；【】
  • 有了统一变量块索引， 可以用glGetActiveUniformBlockName获取块名， 用glGetActiveUniformBlockiv获取统一变量块的各种属性 【要获取什么属性， 由pname指定， 在params返回】；
  • 有了统一变量块索引， 还可以用glUniformBlockBinding 将该索引和 程序实例中的统一变量缓冲区绑定点【自定义的一个（点）序号】关联；【bindingPoint】
  • 可以用glGenBuffers(bindingPoint, &bufferId) 最后， 可以用glBindBufferRange或者glBindBufferBase 将统一变量缓冲区对象 绑定到GL_UNIFORM_BUFFER目标和 程序实例中的统一变量块绑定点【bindingPoint | glBindBufferBase的 GLuint index】

编程统一变量块时，应该注意如下的限制：

  • 顶点或者片段着色器使用的最大活动统一变量块的数量 可以分别用带GL_MAX_VERTEX_UNIFORM_BLOCKS 或GL_MAX_FRAGMENT_UNIFORM_BLOCKS参数的glGetIntegerv查询， 所有实现中最小的支持数量为12；
  • 程序中所有着色器 使用的最大活动统一变量块的数量 可以用带GL_MAX_COMBINED_UNIFORM_BLOCKS参数的glGetIntegerv查询， 所有实现中最小的支持数量为24；
  • 每个统一变量缓冲区的最大可用存储量可以 用带GL_MAX_UNIFORM_BLOCK_SIZE参数的glGetInteger64v查询， 返回的大小以字节数表示。 所有实现中最小的支持数量为16KB；

如果违反了这些限制，程序就无法链接；

程序示例， 说明如何用前面描述的命名统一变量块LightTransform【std140例程处】 建立一个统一变量缓冲区对象： 【思路： 块与自定义绑定点关联， 创建缓冲区实例对象， 缓冲区实例对象绑定到与块关联的绑定点，即用块建立了一个统一变量缓冲区对象】 【！！！！！！ 注意注释，关于代码的功能，注释写的很清楚 ！！！！！！】

可以看到glBindBufferBase的API 二参要传入的是

【GLuint index | （准备要跟 程序实例中的统一变量缓冲区绑定点 进行绑定的）绑定索引】，

而实际上 代码运用中，

传入的数值

跟传给glUniformBlockBinding的API 第三个参数一样

【GLunit blockBinding | 统一变量缓冲区对象绑定点】，

都是【bindingPoint | 绑定点】，

也就是它们两个形参位置，其实是传入的是一个东西；

因为glUniformBlockBinding的API 第三个参数 是自定义的一个与索引相关联的统一变量缓冲区绑定点， 这个uniform block【统一变量块】 跟它的索引、跟这个统一变量缓冲区绑定点 ！三者！是【相互关联】的；

glBindBufferBase的二参 即是这个uniform block【统一变量块】对应的（统一变量缓冲区）绑定点 ， glBindBufferBase便是 将buffer实例（的id）【三参】绑定到绑定点（bindingPoint）【二参】上来

Bind the 【buffer object】 to the 【uniform block binding point】

获取和设置属性
  • 除了查询程序对象上的统一变量信息之外， 还需要使用程序对象设置顶点属性；
  • 对顶点属性的查询和统一变量查询非常相似； 可以用GL_ACTIVE_ATTRIBUTES查询找到活动属性列表， 可以用glGetActiveAttrib找到某个属性的特性。 然后，有一组例程可用于设置顶点数组，以加载顶点属性值。

参考自：

  • 《OPENGL ES 3.0编程指南（第2版）》
编程算法 es c++ api opengl

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