LearnGL

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文章目录

• 实践
• • 应用层
  • • C++
    • Vertex Shader
    • 运行效果
  • GPU 负载
• 疑问
• References

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LearnGL - 学习笔记目录

上些篇：

• LearnGL - 18 - Instancing/Instanced Rendering - 多实例渲染1 - glDrawElementsInstanced，使用的是 UBO 的方式来作为多实例属性，但是 UBO 大小限制相当大
• LearnGL - 18.1 - Instancing/Instanced Rendering - 多实例渲染2 - glVertexAttribDivisor - 绘制600W个陨石，避免了单个 UBO 大小限制的方式

这一篇：使用 TBO (Texture Buffer Object） 来实现多实例属性的存储

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使用 TBO 来实现 Instancing 之前，可以先参考我前一篇：OpenGL - TBO (Texture Buffer Object) - 缓存纹理 - Instancing Using TBO 前置篇

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实践

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应用层

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C++

相比前一篇的 glVertexAttribDivisor 的方式，代码更简单了

		mat->instancing = true;mat->instanc_count = INSTANCING_COUNT;// mesh renderer - componentMeshRenderer* mr = new MeshRenderer();mr->setQueue(RenderQueueType::Transprent);getOwner()->addComp(mr);GameObject* go = getOwner();vec3 loc_scl = go->getTrans()->local_scale;for (size_t i = 0; i < INSTANCING_COUNT; i++) {mat4 tMat, rMat, sMat, com_rMat;tMat = glm::identity<mat4>();rMat = glm::identity<mat4>();sMat = glm::identity<mat4>();com_rMat = glm::identity<mat4>();// svec3 s = vec3(loc_scl.x + ran_range(0.0f, -0.9f),loc_scl.y + ran_range(0.0f, -0.9f),loc_scl.z + ran_range(0.0f, -0.9f));// rvec3 r = vec3(ran_range(-360.0f, 360.0f),ran_range(-360.0f, 360.0f),ran_range(-360.0f, 360.0f));// tfloat y_scale = INSTANCING_COUNT < 30000 ? 1.0f : ((float)INSTANCING_COUNT / 30000);vec3 t = vec3(ran_range(80.0f, 100.0f), ran_range(-10.0f, 10.0f) * y_scale, 0.0f);// ssMat = glm::scale(sMat, s);// rrMat = glm::rotate(rMat, D2R(r.y), vec3(0, 1, 0));rMat = glm::rotate(rMat, D2R(r.x), vec3(1, 0, 0));rMat = glm::rotate(rMat, D2R(r.z), vec3(0, 0, 1));// ttMat = glm::translate(tMat, t);// 公转角度com_rMat = glm::rotate(com_rMat, D2R(ran_range(-360.0f, 360.f)), vec3(0, 1, 0));// trs 矩阵instancingMat[i] = (com_rMat * tMat * rMat * sMat);}Pass* pass = mat->getPasses().at(0);assert(instancing_mMat_buffer_obj == NULL);if (instancing_mMat_buffer_obj == NULL) {instancing_mMat_buffer_obj = new GLuint();glGenBuffers(1, instancing_mMat_buffer_obj);glBindBuffer(GL_TEXTURE_BUFFER, *instancing_mMat_buffer_obj);glBufferData(GL_TEXTURE_BUFFER, INSTANCING_COUNT * sizeof(glm::mat4), &instancingMat[0], GL_STATIC_DRAW);instancing_mMat_tbo = new GLuint();glCreateTextures(GL_TEXTURE_BUFFER, 1, instancing_mMat_tbo);// 四个分量，每个分量都需要一个 float 所以，internalformat 使用：GL_RGBA32FglTextureBuffer(*instancing_mMat_tbo, GL_RGBA32F, *instancing_mMat_buffer_obj);pass->setExtTexture("instancing_mMat_tbo", *instancing_mMat_tbo);}

主要留意部分：

		if (instancing_mMat_buffer_obj == NULL) {instancing_mMat_buffer_obj = new GLuint();glGenBuffers(1, instancing_mMat_buffer_obj);glBindBuffer(GL_TEXTURE_BUFFER, *instancing_mMat_buffer_obj);glBufferData(GL_TEXTURE_BUFFER, INSTANCING_COUNT * sizeof(glm::mat4), &instancingMat[0], GL_STATIC_DRAW);instancing_mMat_tbo = new GLuint();glCreateTextures(GL_TEXTURE_BUFFER, 1, instancing_mMat_tbo);// 四个分量，每个分量都需要一个 float 所以，internalformat 使用：GL_RGBA32FglTextureBuffer(*instancing_mMat_tbo, GL_RGBA32F, *instancing_mMat_buffer_obj);pass->setExtTexture("instancing_mMat_tbo", *instancing_mMat_tbo);}

因为是 TBO，所以我们的缓存目标类型为： GL_TEXTURE_BUFFER

还有上面有个使用到 GL_RGBA32F 的 internalformat，告诉 GPU 这个缓存的每个元素都是 vec4 的类型（每个分量都是 32位的 float），这些数据可以不是归一化的，所以非常适合实现一些外部密集数据存储在 GPU 端来并行高速计算的方式

internalformat 的格式可参考：LearnGL - 05 - Texture - Sized Internal Format

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Vertex Shader

还是一样，要调整的还只是 Vertex Shader

// jave.lin - testing_instancing_tbo.vert
#version 450 compatibility
#extension GL_ARB_shading_language_include : require
#include "/Include/my_global.glsl"// vertex data
in vec3 vPos;		// 顶点坐标
in vec2 vUV0;		// 顶点纹理坐标
in vec3 vNormal;		// 顶点法线
// in mat4 instancing_mMat; // 多实例的 model matrix // glVertexAttribDivisor 的方式uniform samplerBuffer instancing_mMat_tbo; // 使用 TBO 来存储多实例渲染的属性// vertex data - interpolation
out vec2 fUV0;			// 给 fragment shader 传入的插值
out vec3 fNormal;		// 世界坐标顶点法线
out vec3 fWorldPos;		// 世界坐标void main() {// 从 tbo 中读取数据mat4 instancing_mMat = mat4(texelFetch(instancing_mMat_tbo, gl_InstanceID * 4 + 0),texelFetch(instancing_mMat_tbo, gl_InstanceID * 4 + 1),texelFetch(instancing_mMat_tbo, gl_InstanceID * 4 + 2),texelFetch(instancing_mMat_tbo, gl_InstanceID * 4 + 3));mat4 new_mMat = mMat * instancing_mMat;					// 将原来的 mMat 累计变换到新的 model matrixmat4 it_mMat = transpose(inverse(new_mMat));			// 求得新的逆矩阵的转置矩阵，用于变换法线用// vec4 worldPos = mMat * vec4(vPos, 1.0);	// 原来直接 model matrix 变换即可vec4 worldPos = new_mMat * vec4(vPos, 1.0);	// 现在使用新的 model matrix 变换fUV0 = vUV0;							// UV0fNormal = normalize(mat3(it_mMat) * vNormal);	// 用新的 it_mMat 矩阵来将模型空间的法线，变换到，世界坐标法线fWorldPos = worldPos.xyz;				// 世界坐标gl_Position = vpMat * worldPos;			// Clip pos
}

运行效果

和前一篇的一样

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GPU 负载

GPU 几乎是满载，FPS 大概在 30 帧左右

使用 TBO 的方式与前一篇使用：glVertexAttribDivisor 的方式虽然不同，但是从性能上来看从不多

但是 TBO 的方式相对代码上好处理一些，易于维护

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疑问

在前置篇：OpenGL - TBO (Texture Buffer Object) - 缓存纹理 - Instancing Using TBO 前置篇

可以看到一句：

一维纹理的尺寸受限于 GL_MAX_TEXTURE_SIZE 对应的最大值，但是缓存纹理的尺寸受限于 GL_MAX_TEXTURE_BUFFER_SIZE 的值，通常能达到 2GB 甚至更多。

但是我自己输出了我笔记本上的硬件支持的 OpenGL 的 GL_MAX_TEXTURE_SIZE 值

	// GL_MAX_TEXTURE_BUFFER_SIZEGLint maxTexBuffSize;glGetIntegerv(GL_MAX_TEXTURE_BUFFER_SIZE, &maxTexBuffSize);std::cout<< "Maximun number of Texture Buffer Size : "<< maxTexBuffSize << " Bytes, "<< (maxTexBuffSize / 1024) << " KB, "<< (maxTexBuffSize / (1024 * 1024)) << " MB, "<< (maxTexBuffSize / (1024 * 1024 * 1024)) << " GB"<< std::endl;

输出：

Maximun number of Texture Buffer Size : 134217728 Bytes, 131072 KB, 128 MB, 0 GB

才 128 MB?

但是我上面运行的截图是跑了 600W 个多实例绘制

而每个实例属性就一个 mat4 ，一个 mat4 需要 64 bytes

那么 600W * 64 bytes = 384,000,000 bytes = 375,000 KB = 366.2109375 MB

已经超 上面的 GL_MAX_TEXTURE_BUFFER_SIZE 的 128 MB 三倍多了

为何还能正常运行呢？暂时没搞懂！

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References

• OpenGL 红宝书 第9版 第三章
• 实例化