OpenGL - 如何渲染许多不同的模型？答案

【问题标题】：OpenGL - How to render many different models?OpenGL - 如何渲染许多不同的模型？
【发布时间】：2018-04-29 12:01:46
【问题描述】：

我目前正在努力寻找一种好的方法来渲染许多（数千个）略有不同的模型。模型本身是一个带有一些顶点偏移的简单立方体，想想一个倾斜的四边形面。每个“块”的顶点都有不同的偏移量，所以基本上我在类固醇上有一个体素引擎，因为每个块都不是一个完美的立方体，而是一个倾斜的立方体。要渲染这个形状，需要 48 个顶点，但可以切割为 24 个顶点，因为只有 3 个面是可见的。通过索引，我们处于 12 个顶点（每个面 4 个）。

但是，现在我已经有了世界上每个方块的顶点，我该如何渲染它们呢？

我尝试过的：

实例化渲染。听起来不错，因为我的模型不一样，所以不起作用。我可以将远处的块简化为立方体并使用 glDrawArraysInstanced/glDrawElementsInstanced 渲染它们。
将所有内容放在一个巨大的 VBO 中。这比单独渲染每个立方体具有更好的性能，但有一个大网格的缺点。这是不可取的，因为我需要每个立方体具有不同的纹理、光照等……在那个巨大的网格中选择单个立方体是不可能的。

我知道平截头体剔除和遮挡剔除，但我面前的一些立方体已经出现问题（在 128x128 世界中测试）。

我的要求：

画几千个模型。
每个模型都有顶点偏移，以使块不那么立方体，存储在另一个 VBO 中。
每个块都必须是一个单独的对象，因为您应该能够放置/移除块。

有什么好的性能建议吗？

【问题讨论】：

我建议基于块的方法，每个块一个 VBO。此外，您可能根本不应该渲染不可见的三角形（通过在体素变化时仔细生成所述 VBO）。

标签： opengl 3d rendering cubes

【解决方案1】：

这是不可取的，因为我需要每个立方体都有不同的纹理、光照等...在那个巨大的网格中选择单个立方体是不可能的。

程序员应该避免宣称某事是“不可能的”；它限制了你的思维。

为这些立方体的每个面赋予不同的纹理有很多解决方案。 Minecraft 方法使用纹理图集。每个“纹理”实际上只是一个大纹理的一个子部分，您可以使用纹理坐标来选择特定面使用的子部分。但是你可以变得更复杂。

Array textures 允许以更直接的方式解决此问题。在这里，纹理坐标是相同的，但是您使用每个顶点的整数来为面选择正确的纹理。特定面的所有顶点都有一个索引。如果你很聪明，你甚至不需要纹理坐标。您可以在顶点着色器中根据每个顶点的值（例如 gl_VertexID 等）生成它们。

照明参数的工作方式相同：使用一些逐顶点数据从 UBO 或 SSBO 中选择参数。

至于“个体对象”这一点，这只是你如何思考问题的问题。不要将玩家脑海中发生的事情与代码中发生的事情混淆。游戏是一种精心设计的幻觉；仅仅因为某些东西在用户看来是一个“单独的对象”并不意味着它是你的渲染引擎的一个。

您需要的是修改世界数据以删除和添加新块的能力。如果您需要将块显示为“选定”或其他内容，那么您只需要另一个每个块的值（例如纹理的照明参数和索引），它会告诉您是将其绘制为“选定”块还是一个“未选中”的。或者您可以只重绘该特定选定块。有很多处理方法。

【讨论】：

【解决方案2】：

任何体面的显卡（大约从 2010 年开始）都能够在眨眼间渲染几百万个顶点。

方法因每帧的更改次数而异。换句话说，每帧必须将多少数据传输到 GPU。

对于少量更改的情况，将数据存储在一个大 VBO 或多个较小的 VBO（及其 VAO）中，通过统一发送更改，并调用多个 glDraw***，表现出相似的性能。不同硬件的行为差异不大。索引数据可能会提高速度。

当大部分数据在每一帧中都发生变化，而这些变化很难或不可能在着色器中完成时，那么您的应用就会受到内存传输的限制。 Streaming 是个好建议。

【讨论】：