OpenGL加速渲染：顶点数组

加速渲染主要有两种方法：显示列表与顶点数组。

其中，显示列表是通过预编译方式加速，而顶点数组是通过优化实时编译方式加速。但是，不需要同时使用两种加速方式。如果把顶点数组放在预编译中，然后通过显示列表来显示，这样做所耗时间与直接使用顶点数组所耗时间基本相同。

使用顶点数组，也就是把所有点存储在一个数组中，然后将该数组的地址属性通知给OpenGL，然后使用顶点调用函数来调用所有的顶点。OpenGL会对调用进行优化。

其具体步骤如下：

1．建立一个GLfloat型一位数组。比如要以三维方式显示一张6×7的图片上的每个点，那么就共有42个点，每个点含(x,y,z)共3个分量。所以该数组共有6×7×3=126个元素。

GLfloat	vPoints[126];

然后为每个元素赋值。按照x0,y0,z0,x1,y1,z1……的方式进行顺序赋值。

2．在场景绘制函数中，启用顶点数组：

glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);

3．设置顶点数组的地址及属性

glVertexPointer(3, GL_FLOAT, 0, vPoints);

① 3表示顶点数组由3个成分组成(x,y,z)；

② GL_FLOAT表示每个成分的数据类型都是GLfloat型；

③ 0表示每个数组元素间以字节为单位的空隙，一般为0；vPoints指定了数组的首地址。

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4．访问顶点数组

glBegin(GL_POINTS);
for (int i = 0; i < 42; i++)
	glArrayElement(i);
glEnd();

这样，就会将顶点以点的形式绘制出来。

glArrayElement(i);即可访问第i个元素的(x,y,z)坐标值。该函数用于单个元素的访问。

伪代码如下：

GLfloat	vPoints[126];

对每个元素进行赋值

glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY); //启用顶点数组
glVertexPointer(3, GL_FLOAT, 0, vPoints); //设置顶点数组属性
glBegin(GL_POINTS);
for (int i = 0; i < 42; i++)
	glArrayElement(i);	//访问顶点数组
glEnd();
glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY); //禁用顶点数组

关于涉及到的几个函数：

1. glEnableClientState

在OpenGL使用客户/服务器模型。在个人电脑上，服务器指的是图形硬件，比如显卡等，而客户端指CPU和内存。也就是说，CPU和内存需要显卡为其提供服务。

OpenGL的绝大部分函数是使用客户/服务器模型，比如glEnable/glDisable。但是也有部分函数只针对客户端使用。

void glEnableClientState(GLenum array);	//启用客户端功能
void glDisableClientState(GLenum array);	//禁用客户端功能

以上两个函数仅针对客户端，用于启用/禁用指定功能。当

其中GLenum的取值为：

GL_VERTEX_ARRAY //顶点数组

GL_COLOR_ARRAY //颜色数组

GL_SECONDARY_COLOR_ARRAY

GL_NORMAL_ARRAY

GL_FOG_COORDINATE_ARRAY

GL_TEXURE_COORD_ARRAY

GL_EDGE_FLAG_ARRAY

在相关绘制结束后一定要调用glDisableClientState来禁用客户端功能，否则会影响到接下来的绘制。比如在GL_COLOR_ARRAY生效时，glColor3f是无效的。

客户端功能允许在一次绘制中打开/关闭多次。但不允许多次打开而不关闭。且一旦客户端功能打开，其相应的数组必须调用glVertexPointer来设置，否则会出错。

2. glVertexPointer

void glVertexPointer(GLint size, GLenum type, GLsizei stride, const GLvoid * pointer);

该函数仅用于设置顶点数组的地址及属性。

GLint size：指定每个顶点的坐标分量个数，只可以为2、3、4中的一个，默认为4

GLenum type：指定顶点的数据类型，取值为：GL_BYTE, GL_SHORT,GL_FIXED,GL_FLOAT

GLsizei stride：指定每个数组元素的总大小，以字节为单位。默认为0，OpenGL会按照已设的size自行计算。但若使用混合数据，比如3个坐标分量后面跟着3个坐标颜色分量，那么该值就需要设置为6*sizeof(GLfloat)，也就是元素1偏移6*sizeof(GLfloat)即为元素2。

在该例中，设为0或者设为3*sizeof(GLfloat)结果是相同的。因为若设为0，系统会按照size自行计算出3*sizeof(GLfloat)。

const GLvoid *pointer：指定顶点数组首地址

glVertexPointer对应于glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY );用于启用顶点数组。同理地：

① glEnableClientState(GL_ COLOR _ARRAY )对应于：

void glColorPointer(GLint size, GLenum type, GLsizei stride, const GLvoid * pointer);

② glEnableClientState(GL_SECONDARY_COLOR_ARRAY)对应于：

void glSecondaryColorPointer(GLint size, GLenum type, GLsizei stride, const GLvoid * pointer);

③ glEnableClientState(GL_NORMAL_ARRAY)对应于：

void glNormalPointer(GLint size, GLenum type, GLsizei stride, const GLvoid * pointer);

④ glEnableClientState(GL_TEXURE_COORD_ARRAY)对应于：

void glTexCoordPointer(GLint size, GLenum type, GLsizei stride, const GLvoid * pointer);

3. glArrayElement

void glArrayElement(GLint index);

该函数用于访问所有已启用顶点数组，且只能访问单个元素。注意此时访问的是整个元素，不是元素的某一部分。比如元素是点，那么glArrayElement (k)就是访问序号为k的点，而不是序号为k的GLfloat组成部分。这是由顶点设置所造成的。

注意，可以同时启用多种顶点数组，且使用glArrayElement进行同时访问，来达到将不同顶点数组中的数据进行组合的效果。

例如：

glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY); / 启用顶点数组
glEnableClientState(GL_COLOR_ARRAY); / 启用颜色数组
glVertexPointer(3, GL_FLOAT, 0, vertices); //设置顶点数组
glColorPointer(3, GL_FLOAT, 0, colors); //设置颜色数组
glBegin(GL_LINES);
glArrayElement(0); //同时访问所有启用数组的0号元素
glArrayElement(1); //同时访问所有启用数组的1号元素
glEnd();

在上面例子中，同时启用了两个数组：顶点数组与颜色数组。当调用glArrayElement(0)时，会对两个启用的数组同时访问，从而既获取了顶点信息又获取了颜色信息。

也可以使用混合数组：

GLfloat data[] = {	1.0, 0.0, 0.0,	25.0,25.0,
					1.0, 0.0, 0.0,	100.0,100.0,
					0.0, 1.0, 0.0,	120.0,120.0,
					0.0, 1.0, 0.0,	200.0,200.0 };
glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
glEnableClientState(GL_COLOR_ARRAY);
glColorPointer(3, GL_FLOAT, 5 * sizeof(GLfloat), &data[0]);
glVertexPointer(2, GL_FLOAT, 5 * sizeof(GLfloat), &data[3]);
glArrayElement(0);

在上面的data[]中，每一行都按(3个颜色分量，2个坐标分量)构成。所以：

glColorPointer(3, GL_FLOAT, 5 * sizeof(GLfloat), &data[0]);

表示每个颜色元素含3个GLfloat分量，每两个元素首地址之间偏移量为5*sizeof(GLfloat)。第0个颜色元素的首地址为&data[0]。

glVertexPointer(2, GL_FLOAT, 5 * sizeof(GLfloat), &data[3]);

表示个坐标元素含2个GLfloat分量，每两个元素首地址之间偏移量为5*sizeof(GLfloat)。第0个坐标元素的首地址为&data[3]。

glArrayElement(0);

表示调用第0个元素。也就是(1.0,0.0, 0.0, 25.0,25.0)。并且会按照颜色为(1.0,0.0, 0.0)，坐标为(25.0,25.0)来解析。

4. glDrawArrays

void glDrawArrays(GLenum mode, GLint first, GLsizei count);

glArrayElement一次只能访问一个元素。有时候需要对一片数据区进行访问，那么可以使用glDrawArrays。这是一个绘制函数，且不需要在glBegin/glEnd之间调用。

GLenum mode：绘制方式，有以下参数：GL_POINTS、GL_LINES、GL_LINE_LOOP、GL_LINE_STRIP、GL_TRIANGLES、GL_TRIANGLE_STRIP、GL_TRIANGLE_FAN

GLint first：从数组缓存中的哪一个元素开始绘制，也就是第一个绘制顶点的序号，一般为0

GLsizei count：数组中需绘制顶点的数量。注意是顶点数量，而非GLfloat元素个数，也不是最后绘制顶点的序号

例：

points中共存储了0-98个GLfloat元素，每个顶点占用3个GLfloat元素，所以共有33个顶点。

glDrawArrays(GL_POINTS, 5, 20);//以点的形式将数组中5-20号元素(共计16个)绘制出来。绘制时使用的GLfloat为15-60号GLfloat元素
glDrawArrays(GL_POINTS, 0, 33);//全部绘制。注意后面两个参数

OpenGL会对数据块的传输进行优化，从而使其性能明显优于多次调用单独的顶点函数。

glDrawArrays会从glEnableClientState所启用的所有数组中查找对应的数据。因此，若调用glEnableClientState来启用了一个数组，那么就必须为该数组调用glVertexPointer等函数来指定数组属性。否则会出现非法访问内存。

OpenGL加速渲染：顶点数组

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