glDrawElements和立即模式之间的OpenGL质量差异

Question

我第一次在 3D 项目上工作（实际上，我正在编写一个 Quartz Composer 插件中的 Bullet Physics 集成），当我尝试优化我的渲染方法时，我开始使用 glDrawElements而不是 glVertex3d 直接访问顶点...

我对结果感到非常惊讶。我没有检查它是否真的更快，但我尝试了下面这个非常简单的场景。而且，从我的角度来看，即时模式下的渲染效果确实更好。

“绘制元素”方法不断显示三角形的边缘和立方体上非常难看的阴影。

我非常感谢有关此差异的一些信息，并且可能是使用 glDrawElements 保持质量的一种方式。我知道这可能真的是我的错误......

立即模式

绘图元素

在这两种方法中，顶点、索引和法线的计算方式相同。这是2个代码。

立即模式

glBegin (GL_TRIANGLES);
    int si=36;
    for (int i=0;i<si;i+=3)
    {
        const btVector3& v1 = verticesArray[indicesArray[i]];;
        const btVector3& v2 = verticesArray[indicesArray[i+1]];
        const btVector3& v3 = verticesArray[indicesArray[i+2]];


        btVector3 normal = (v1-v3).cross(v1-v2);
        normal.normalize ();
        glNormal3f(-normal.getX(),-normal.getY(),-normal.getZ());
        glVertex3f (v1.x(), v1.y(), v1.z());
        glVertex3f (v2.x(), v2.y(), v2.z());
        glVertex3f (v3.x(), v3.y(), v3.z());

    }
    glEnd();

glDrawElements

glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
    glEnableClientState(GL_NORMAL_ARRAY);
    glNormalPointer(GL_FLOAT, sizeof(btVector3), &(normalsArray[0].getX()));
    glVertexPointer(3, GL_FLOAT, sizeof(btVector3), &(verticesArray[0].getX()));
    glDrawElements(GL_TRIANGLES, indicesCount, GL_UNSIGNED_BYTE, indicesArray);
    glDisableClientState(GL_NORMAL_ARRAY);
    glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);

谢谢。

编辑

这是顶点/索引/法线的代码

GLubyte indicesArray[] = {
        0,1,2,
        3,2,1,
        4,0,6,
        6,0,2,
        5,1,4,
        4,1,0,
        7,3,1,
        7,1,5,
        5,4,7,
        7,4,6,
        7,2,3,
        7,6,2 };

    btVector3 verticesArray[] = {
        btVector3(halfExtent[0], halfExtent[1], halfExtent[2]),
        btVector3(-halfExtent[0], halfExtent[1], halfExtent[2]),
        btVector3(halfExtent[0], -halfExtent[1], halfExtent[2]),
        btVector3(-halfExtent[0], -halfExtent[1], halfExtent[2]),
        btVector3(halfExtent[0], halfExtent[1], -halfExtent[2]),
        btVector3(-halfExtent[0], halfExtent[1], -halfExtent[2]),
        btVector3(halfExtent[0], -halfExtent[1], -halfExtent[2]),
        btVector3(-halfExtent[0], -halfExtent[1], -halfExtent[2])
    };

    indicesCount = sizeof(indicesArray);
    verticesCount = sizeof(verticesArray);


    btVector3 normalsArray[verticesCount];

    int j = 0;
    for (int i = 0; i < verticesCount * 3; i += 3)
    {
        const btVector3& v1 = verticesArray[indicesArray[i]];;
        const btVector3& v2 = verticesArray[indicesArray[i+1]];
        const btVector3& v3 = verticesArray[indicesArray[i+2]];

        btVector3 normal = (v1-v3).cross(v1-v2);
        normal.normalize ();

        normalsArray[j] = btVector3(-normal.getX(), -normal.getY(), -normal.getZ());

        j++;
    }

Answer 1

您可以（并且将会）使用即时模式和基于顶点数组的渲染获得完全相同的结果。您的图像表明您的法线错误。由于您没有包含用于创建数组的代码，我只能猜测可能出了什么问题。我可以想象的一件事：每个三角形使用一个法线，因此在法线数组中，您必须为每个顶点重复该法线。

您应该知道，GL 中的顶点不仅仅是位置（您在即时模式下通过glVertex 指定），而是一组 all 属性，如位置、法线、texcoords等等。因此，如果您有一个端点是不同三角形的一部分的网格，那么如果所有属性都是共享的，那么这只是一个顶点，而不仅仅是位置。在您的情况下，法线是每个三角形的，因此每个三角形需要不同的顶点（与其他一些顶点共享位置，但使用不同的法线）。

Answer 2

我开始使用 glDrawElements

很好！

而不是通过 glVertex3d 直接访问顶点...

即时模式没有任何“直接”意义。事实上，它离 GPU 尽可能远（在现代 GPU 架构上）。

我对结果感到非常惊讶。我没有检查它是否真的更快，但我尝试了下面这个非常简单的场景。而且，在我看来，直接访问方法的渲染效果确实更好。

实际上它慢了几个数量级。每个 glVertex 调用都会导致上下文切换的开销。此外，GPU 需要更大批量的数据才能高效工作，因此 glVertex 调用首先填充临时创建的缓冲区。

您的直接代码段必须实际理解如下

    glNormal3f(-normal.getX(),-normal.getY(),-normal.getZ());
    glVertex3f (v1.x(), v1.y(), v1.z());

    // implicit copy of the glNormal supplied above
    glVertex3f (v2.x(), v2.y(), v2.z());

    // implicit copy of the glNormal supplied above
    glVertex3f (v3.x(), v3.y(), v3.z());

这样做的原因是，顶点不仅仅是一个位置，而是它的属性的整体组合。并且在使用顶点数组时，您必须提供完整的属性向量以形成有效的顶点。