在OpenGL批处理渲染器中批处理任意顶点数据

Question

我在XGL/MonoGame接口的启发下在OpenGL中制作2D批处理渲染器，但我遇到了一个小的设计问题，我正在寻找一些输入。目前，您可以通过以下四种方式一般提交的顶点数据：

void Render(const Sprite& sprite); 
void Render(const Shape& shape); 
void Render(const Vertex* vertices, unsigned int length); 
void Render(const Vertex* vertices, unsigned int length, const Texture* texture); 

雪碧包含四个顶点，颜色和纹理坐标，而其他三个可以包含任意数量（精灵和形状有独特的转换）。一切都可以纹理或无纹理。我想批量处理一切，以减少状态变化和OpenGL绘制调用的次数。我认为有理由认为大多数提交将共享顶点，以便我可以使用glDrawElements而不是glDrawArrays，但是我无法根据上述描述正确地批量处理事物。

XNA/MonoGame sprite batchers的工作原理是，它们只与纹理四边形/三角形一起工作，而不是任意形状。或者，我可以像SFML渲染器那样做，并为每个可绘制对象发出绘图调用，但这会破坏批渲染的目的。

我觉得我的渲染器试图“做所有事情”，这是我想避免的，因为它通常会很快变得过于复杂。

我问的是：我怎么能重新设计我的渲染器？我可以为不同的提交保留单独的批次清单吗？我能以某种方式模块化渲染器吗？我应该只允许在XNA/MonoGame中完成纹理对象吗？

Answer 1

好的，所以我们需要最小化状态改变的次数并绘制调用。我假设你使用的是现代OpenGL，包括Vertex Buffer Objects和着色器。

一种方法是确保所有顶点数据具有相同的格式。例如，每个顶点都有一个位置，颜色和纹理坐标（xyz，rgba，uv）。如果我们在VBO中交织顶点数据，则在渲染之前，我们只需要调用glVertexAttribPointer和glEnableVertexAttribArray。

这意味着无纹理对象的某些冗余数据，但我们得到的所有东西都塞进一个批次，这是很好的。

为了处理无纹理对象，你既可以绑定一个空白的纹理并把它当作一个纹理对象。或者，您可以在片段着色器中使用统一变量（0和1之间的浮点数），并使用mix函数在纹理颜色和顶点颜色之间进行混合。

要批量精灵和形状，我们应该首先处理CPU上的转变，使我们始终上传的“世界”坐标 - 到GPU。这使我们不必为每个精灵设置一个变换均匀，每个精灵都需要单独的绘图调用。

此外，我们需要的质地尽可能进行排序，作为纹理绑定是更昂贵的操作，你可以做之一。

我们的做法基本上可以归结为以下几点：

• 持空单Vertex-和索引缓冲区对象存储数据
• 将所有的顶点数据在一个单一的格式和VBO交织数据
• 排序纹理
• 冲洗的数据（绘制元件/阵列）中每当我们改变织构（或设置纹理混合均匀，如果我们用该选项去）缓冲器

从CPU获取数据到GPU内存可以通过不同的方式完成。例如，首先在GPU上分配足够大，空的内存缓冲区，并使用glBufferSubData上传顶点/索引数据的子集，无论何时执行一次Render调用。

请记住个人资料！

做这类工作时进行性能分析是非常重要的。例如，比较批处理和单个绘图调用之间的性能，或比较glDrawArrays与glDrawElements之间的性能。我推荐使用gDebugger，这是一款免费且非常好的OpenGL分析器。

另请注意，过大的VBO可能为hurt your performance。因此，保持它的尺寸合理，并在每次填满时以平局调用。