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

203 阅读7分钟

#应用步骤

####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 着色器只读 常数值变量

  • 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

  • 如果统一变量顶点着色器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

  • 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)

  • 找出每个统一变量细节

    • 拿到类型名称
  • 拿到其他指定的属性(pname指定的):

  • 名称拿到位置

  • 有了统一变量位置及其类型数组大小, 即可加载统一变量

####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glBufferDataglBufferSubDataglMapBufferRangeglUnmapBuffer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、uintfloat的成员 保存在 内存的特定偏移, 分别作为单个uint、int、uintfloat类型的分量

  • 基本数据类型bool、int、uintfloat向量 保存在 始于特定偏移连续内存位置中,(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布局紧凑的方式 打包数据】

#####std140例程与规范 ![](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/61c74f7f861046d08d71af649b227adf~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image)
##### - 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`: ![](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/8d51a6a7fda54ca3b581aec1c9398265~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image)![](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/bc50c4ca8d1c4379a76d2f8f9d187d49~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image)** - **【】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_BLOCKSGL_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: 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关联的绑定点,即用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glBindBufferBaseAPI 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glUniformBlockBindingAPI 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glUniformBlockBindingAPI 第三个参数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`;
  • 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)》