webgl中绑定缓冲区的逻辑是什么？

Question

我有时会发现自己在以不同的顺序声明缓冲区（使用 createBuffer/bindBuffer/bufferdata）和在代码的其他部分（通常是在绘制循环中）重新绑定它们之间挣扎。

如果我在绘制数组之前没有重新绑定顶点缓冲区，控制台会抱怨尝试访问超出范围的顶点。我的怀疑是最后一个绑定对象在指针处传递，然后传递给 drawarrays 但是当我在代码开头更改顺序时，没有任何变化。有效的方法是在绘制循环中重新绑定缓冲区。所以，我无法真正理解这背后的逻辑。什么时候需要重新绑定？为什么需要重新绑定？属性0指的是什么？

Answer 1

我不知道这是否会有所帮助。正如一些人所说，GL/WebGL 有一堆内部的state。您调用的所有函数都会设置状态。设置完成后，您调用 drawArrays 或 drawElements，所有这些状态都用于绘制东西

这已在 SO 的其他地方进行了解释，但绑定缓冲区只是在 WebGL 中设置 2 个全局变量中的 1 个。之后，您可以通过绑定点引用缓冲区。

你可以这样想

gl = function() {
   // internal WebGL state
   let lastError;
   let arrayBuffer = null;
   let vertexArray = {
     elementArrayBuffer: null,
     attributes: [
       { enabled: false, type: gl.FLOAT, size: 3, normalized: false, 
         stride: 0, offset: 0, buffer: null },
       { enabled: false, type: gl.FLOAT, size: 3, normalized: false, 
         stride: 0, offset: 0, buffer: null },
       { enabled: false, type: gl.FLOAT, size: 3, normalized: false, 
         stride: 0, offset: 0, buffer: null },
       { enabled: false, type: gl.FLOAT, size: 3, normalized: false, 
         stride: 0, offset: 0, buffer: null },
       { enabled: false, type: gl.FLOAT, size: 3, normalized: false, 
         stride: 0, offset: 0, buffer: null },
       ...
     ],
   }
   // these values are used when a vertex attrib is disabled
   let attribValues = [
     [0, 0, 0, 1],
     [0, 0, 0, 1],
     [0, 0, 0, 1],
     [0, 0, 0, 1],
     [0, 0, 0, 1],
     ...
   ];
   ...

   // Implementation of gl.bindBuffer. 
   // note this function is doing nothing but setting 2 internal variables.
   this.bindBuffer = function(bindPoint, buffer) {
     switch(bindPoint) {
       case gl.ARRAY_BUFFER;
         arrayBuffer = buffer;
         break;
       case gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER;
         vertexArray.elementArrayBuffer = buffer;
         break;
       default:
         lastError = gl.INVALID_ENUM;
         break;
     }
   };
...
}();

之后，其他 WebGL 函数会引用这些函数。例如gl.bufferData 可能会做类似的事情

   // implementation of gl.bufferData
   // Notice you don't pass in a buffer. You pass in a bindPoint. 
   // The function gets the buffer one of its internal variable you set by
   // previously calling gl.bindBuffer

   this.bufferData = function(bindPoint, data, usage) {

     // lookup the buffer from the bindPoint
     var buffer;
     switch (bindPoint) {
       case gl.ARRAY_BUFFER;
         buffer = arrayBuffer;
         break;
       case gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER;
         buffer = vertexArray.elemenArrayBuffer;
         break;
       default:
         lastError = gl.INVALID_ENUM;
         break;
      }

      // copy data into buffer
      buffer.copyData(data);  // just making this up
      buffer.setUsage(usage); // just making this up
   };

与这些绑定点分开，有许多属性。默认情况下，这些属性也是全局状态。它们定义了如何从缓冲区中提取数据以提供给顶点着色器。调用 gl.getAttribLocation(someProgram, "nameOfAttribute") 会告诉您顶点着色器将查看哪个属性以从缓冲区中获取数据。

因此，您可以使用 4 个函数来配置属性如何从缓冲区获取数据。 gl.enableVertexAttribArray、gl.disableVertexAttribArray、gl.vertexAttribPointer 和 gl.vertexAttrib??。

他们有效地实现了这样的东西

this.enableVertexAttribArray = function(location) {
  const attribute = vertexArray.attributes[location];
  attribute.enabled = true;  // true means get data from attribute.buffer 
};

this.disableVertexAttribArray = function(location) {
  const attribute = vertexArray.attributes[location];
  attribute.enabled = false; // false means get data from attribValues[location]
};

this.vertexAttribPointer = function(location, size, type, normalized, stride, offset) {
  const attribute = vertexArray.attributes[location];
  attribute.size       = size;       // num values to pull from buffer per vertex shader iteration
  attribute.type       = type;       // type of values to pull from buffer
  attribute.normalized = normalized; // whether or not to normalize
  attribute.stride     = stride;     // number of bytes to advance for each iteration of the vertex shader. 0 = compute from type, size
  attribute.offset     = offset;     // where to start in buffer.

  // IMPORTANT!!! Associates whatever buffer is currently *bound* to 
  // "arrayBuffer" to this attribute
  attribute.buffer     = arrayBuffer;
};

this.vertexAttrib4f = function(location, x, y, z, w) {
  const attrivValue = attribValues[location];
  attribValue[0] = x;
  attribValue[1] = y;
  attribValue[2] = z;
  attribValue[3] = w;
};

现在，当您调用gl.drawArrays 或gl.drawElements 时，系统知道您要如何从缓冲区中提取数据以提供顶点着色器。 See here for how that works.

由于属性是全局状态，这意味着每次您调用drawElements 或drawArrays 时，您如何设置属性就是如何使用它们。如果您将属性#1 和#2 设置为每个具有3 个顶点的缓冲区，但您要求使用gl.drawArrays 绘制6 个顶点，您将收到错误消息。同样，如果您创建一个绑定到gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER 绑定点的索引缓冲区，并且该缓冲区的索引> 2，您将收到index out of range 错误。如果您的缓冲区只有 3 个顶点，那么唯一有效的索引是 0、1 和 2。

通常，每次绘制不同的东西时，都会重新绑定绘制该东西所需的所有属性。绘制一个有位置和法线的立方体？将缓冲区与位置数据绑定，设置用于位置的属性，将缓冲区与法线数据绑定，设置用于法线的属性，现在进行绘制。接下来绘制一个带有位置、顶点颜色和纹理坐标的球体。绑定包含位置数据的缓冲区，设置用于位置的属性。绑定包含顶点颜色数据的缓冲区，设置用于顶点颜色的属性。绑定包含纹理坐标的缓冲区，设置纹理坐标使用的属性。

唯一不重新绑定缓冲区的情况是，如果您多次绘制相同的东西。例如绘制 10 个立方体。您将重新绑定缓冲区，然后为一个立方体设置制服，绘制它，为下一个立方体设置制服，绘制它，重复。

我还应该补充一点，还有一个扩展名 [OES_vertex_array_object]，这也是 WebGL 2.0 的一个特性。顶点数组对象是上面称为vertexArray 的全局状态，其中包括elementArrayBuffer 和所有属性。

致电gl.createVertexArray 会成为其中之一。调用gl.bindVertexArray 将全局attributes 设置为指向绑定vertexArray 中的那个。

然后调用gl.bindVertexArray

 this.bindVertexArray = function(vao) {
   vertexArray = vao ? vao : defaultVertexArray;
 }    

这样做的好处是让您可以在初始化时设置所有属性和缓冲区，然后在绘制时只需 1 次 WebGL 调用即可设置所有缓冲区和属性。

这是一个webgl state diagram，它可能有助于更好地形象化。