统一和变量的 OpenGL 和 GLSL 内存对齐答案

【问题标题】：OpenGL and GLSL memory alignment for uniforms and varyings统一和变量的 OpenGL 和 GLSL 内存对齐
【发布时间】：2018-05-16 21:28:04
【问题描述】：

我遇到了令我困惑的事情，但我找不到答案。当我这样写着色器时：

layout (location = 0) in vec3 inPosition;
layout (location = 1) in vec3 inNormal;
layout (location = 2) in vec2 inTexCoords;

我知道 vec3 不像许多 vec4 那样是 16 字节对齐的，也不是 SIMD 兼容的数据类型。我知道这一点（我认为），因为我的 C++ 代码中的数据是：

struct Vertex
{
    vec3 position;
    vec3 normal;
    vec2 texCoords;
};

每个向量彼此紧贴，没有填充，大小为 8 * sizeof(float)，32 字节。我将它传递给制服，着色器读取它很好，所以我知道它们都是对齐的。

但是当涉及到 GLSL 中的统一块时，例如在 std140 标准中，vec3 必须在添加另一个 vec3 或 vec4 之前额外填充四个字节：

如果成员是一个三分量向量，其分量消耗 N 个基本机器单元，则基本对齐为 4N

但是，您也可以在 vec3 和下一个 vec3 之间存储一个四字节 int 或四字节 bool 以压缩大小。那么这是否意味着顶点布局的属性指针值不遵循 std140 布局？此外，如果我在 C++ 代码中使用 SIMD 16 字节对齐向量，这是否意味着我将不再能够将属性指针值设置为 vec3、vec3、vec2，而是拥有所有 vec4？

我还在文档中看到以下警告：

警告：实现有时会导致 std140 布局错误 vec3 组件。建议您手动填充结构/数组，完全避免使用 vec3。

这里是说完全避免使用 vec3，但我认为在 vec3 之后打包一个四字节 int 或 bool 是一种节省空间的聪明技术。

【问题讨论】：

标签： c++ opengl alignment glsl shader

【解决方案1】：

std140 布局仅适用于interface blocks，不适用于缓冲区的内容或接口块之外的属性。由于接口块不能用作顶点着色器的输入或片段着色器的输出，std140 不会以任何方式影响glVertexAttribPointer 的设置方式或顶点数据的存储方式。

关于警告：是的，使用 vec3 之后的空间来存储和 int/float/bool 是一种聪明的技术。但正如警告所述，驱动程序实现有时会出错。因此，如果您想确保您的代码在任何地方都能可靠运行，您要么必须进行大量测试，要么根本不使用 vec3。再次注意，这仅在接口块的情况下相关。普通的 vec3 制服不会被这个触及。

您可以做的是在 C++ 端打包以存储 3 个浮点数和一个 int，但通过接口块中的 vec4 访问它。您可以使用floatBitsToInt(myBlock.myVec4.w) 检索整数。

【讨论】：

这很有帮助。那个 floatBitsToInt 完全让我大吃一惊，起初我试图找到一个 u8vec4 来存储 0 - 255 RGBA，然后发现 glsl 根本不处理单字节数据类型，所以我的下一个想法是发送一个 int 并使用位运算符以获得正确的颜色通道。
等一下，有点摆弄我仍然需要处理我刚刚意识到的 floatBitsToInt。如果我的 0 - 255 颜色是我的 vec4.w，我仍然需要移动并提取正确的字节。