OpenGL 的 glDrawElements 绘制方法

OpenGL 的 glDrawElements 绘制方法

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在之前的绘制中,我们都是通过 glDrawArrays 方法来实现的,它会按照我们传入的顶点顺序和指定的绘制方式进行绘制。

回顾一下之前提到的绘制类型:

绘制类型 绘制方式
GL_POINTS 将传入的顶点坐标作为单独的点绘制
GL_LINES 将传入的坐标作为单独线条绘制,ABCDEFG六个顶点,绘制AB、CD、EF三条线
GL_LINE_STRIP 将传入的顶点作为折线绘制,ABCD四个顶点,绘制AB、BC、CD三条线
GL_LINE_LOOP 将传入的顶点作为闭合折线绘制,ABCD四个顶点,绘制AB、BC、CD、DA四条线。
GL_TRIANGLES 将传入的顶点作为单独的三角形绘制,ABCDEF绘制ABC,DEF两个三角形
GL_TRIANGLE_STRIP 将传入的顶点作为三角条带绘制,ABCDEF绘制ABC,BCD,CDE,DEF四个三角形
GL_TRIANGLE_FAN 将传入的顶点作为扇面绘制,ABCDEF绘制ABC、ACD、ADE、AEF四个三角形

假设要绘制一个立方体,以 GL_TRIANGLES 的类型进行绘制,那么六个面,每个面由两个三角形组成,就得向渲染管线传入 36 个顶点,36 个顶点按照顺序进行绘制,而实际上,一个矩形也就才 8 个顶点而已。

为了优化绘制的效率,减少数据的传递,于是就有了 glDrawElements 绘制方法。

glDrawElements 绘制方法

glDrawElements 方法还是需要传递顶点数据,但只需要传递物体实际上的顶点数据,也就是最少的,不重复的顶点数据。

然后再向渲染管线传递要绘制的顶点数据的索引,根据索引从顶点数据中取出对应的顶点,然后再按照指定的方式进行绘制。

如下图所示,图片截自《OpenGL ES 3.x 游戏开发上卷》:

由三个三角形组成的倒置的梯形,实际上只有五个顶点 $ {v0,v1,v2,v3,v4}$,因此也只传递了五个顶点,接下来就是确定这个五个顶点的索引顺序。

索引顺序和我们要绘制的方式有很大的关系,不同绘制方式的索引顺序不同。

采用 GL_TRIANGLE_STRIP 的类型绘制,那么索引顺序就是 ${0,1,2,3,4}$。

具体方法调用情况代码:

	// 函数原型
    public static native void glDrawElements(
        int mode, // 绘制方式
        int count, // 绘制数量
        int type, // 索引的数据类型
        java.nio.Buffer indices // 索引缓冲
    );
	// 定义顶点的索引数据
    private byte[] front = {
            // 前面索引
            0, 1, 2, 3
    };
    // 索引数据传递到缓冲区
    private ByteBuffer frontBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(indices.length *Constants.BYTES_PRE_BYTE)
									 .put(indices)
	frontBuffer.position(0)								 
	// glDrawElements 绘制
	GLES20.glDrawElements(GLES20.GL_TRIANGLE_STRIP,front.size,GLES20.GL_UNSIGNED_BYTE, frontBuffer)
	// glDrawArrays 绘制
	// GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLE_STRIP, 0, 4)

在函数原型中定义了要传入的参数,根据要绘制的方法和索引缓冲区,找到对应的点进行绘制。

对于绘制时有重复点,采用这种方式,就可以减少向渲染管线中传递重复的点了。

而且,在定义一个顶点时,大都是 float 类型,它是四个字节,而对于绘制量比较小,顶点数量在 byte 所能表达整数范围内,可以采用 byte 类型定义索引顺序,它只占一个字节,减少了内存的使用。

glDrawElements 和 glDrawArrays 的对比

glDrawElements 方法的 count 的参数定义了要取多少个索引出来绘制,而且这个绘制是连续的,必须要把 count 数量的顶点绘制完。

这里就有一个很有意思的地方了,有一些小游戏是这样的:要求一笔绘制完一个形状,而且不允许交叉。

比如,要求一笔绕过立方体的六个面,而且不允许交叉,这就很难做到的了。

而使用 glDrawElements 方法同样会这样,采用索引不能一次不交叉的把图形全部绘制完,得采取两次绘制。

比如在实践绘制一个立方体时,采用了如下的方式:

	// 前面索引
    private byte[] front = {0, 1, 2, 3};
    // 后面索引
    private byte[] back = { 4, 5, 6, 7};
	// 上面索引
    private byte[] top = {0, 1, 4, 5};
    // 下面索引
    private byte[] bottom = { 2, 3, 6, 7};
    // 左面索引
    private byte[] left = {0, 4, 2, 6};
    // 右侧索引
    private byte[] right = {1, 5, 3, 7};

把立方体分解成了六个面的内容进行绘制,也就是采用了六个索引缓存。

而对于使用 glDrawArrays的方式,可以一次性把所有顶点传到渲染管线,并且可以选择绘制的开始和结尾点,这样就只要一个缓冲区就好了,不过代码就是要多占用内存空间了。

所以说,能用 glDrawElements 方式的还是要采用的。

具体代码详情,可以参考我的 Github 项目:

https://github.com/glumes/AndroidOpenGLTutorial

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