pyopengl - 动态更新顶点缓冲区对象中的值

Question

我想在PyOpenGL中创建具有可拖动顶点的多边形。阅读了一下，VBO似乎是实现这一目标的明智方式。

以前从未使用过VBO，我无法弄清楚如何动态更新它们 - 理想情况下，我只想修改numpy顶点数组的元素，然后只传播更改为GPU的元素。我曾假设OpenGL.arrays.vbo.VBO包装器使用copy_data()方法自动完成，但似乎没有。

这是一个愚蠢的例子：

from OpenGL import GL as gl
from OpenGL import GLUT as glut
from OpenGL.arrays import vbo
import numpy as np

class VBOJiggle(object):

    def __init__(self,nvert=100,jiggliness=0.01):
        self.nvert = nvert
        self.jiggliness = jiggliness

        verts = 2*np.random.rand(nvert,2) - 1
        self.verts = np.require(verts,np.float32,'F')
        self.vbo = vbo.VBO(self.verts)

    def draw(self):

        gl.glClearColor(0,0,0,0)
        gl.glClear(gl.GL_COLOR_BUFFER_BIT)

        gl.glEnableClientState(gl.GL_VERTEX_ARRAY)

        self.vbo.bind()

        gl.glVertexPointer(2,gl.GL_FLOAT,0,self.vbo)
        gl.glColor(0,1,0,1)
        gl.glDrawArrays(gl.GL_LINE_LOOP,0,self.vbo.data.shape[0])

        gl.glDisableClientState(gl.GL_VERTEX_ARRAY)

        self.vbo.unbind()

        self.jiggle()

        glut.glutSwapBuffers()

    def jiggle(self):

        # jiggle half of the vertices around randomly
        delta = (np.random.rand(self.nvert//2,2) - 0.5)*self.jiggliness
        self.verts[:self.nvert:2] += delta

        # the data attribute of the vbo is the same as the numpy array
        # of vertices
        assert self.verts is self.vbo.data

        # # Approach 1:
        # # it seems like this ought to work, but it doesn't - all the
        # # vertices remain static even though the vbo's data gets updated
        # self.vbo.copy_data()

        # Approach 2:
        # this works, but it seems unnecessary to copy the whole array
        # up to the GPU, particularly if the array is large and I have
        # modified only a small subset of vertices
        self.vbo.set_array(self.verts)

if __name__ == '__main__':
    glut.glutInit()
    glut.glutInitDisplayMode( glut.GLUT_DOUBLE | glut.GLUT_RGB )
    glut.glutInitWindowSize( 250, 250 )
    glut.glutInitWindowPosition( 100, 100 )
    glut.glutCreateWindow( None )

    demo = VBOJiggle()
    glut.glutDisplayFunc( demo.draw )
    glut.glutIdleFunc( demo.draw )

    glut.glutMainLoop()

Answer 1

要完全回答这个问题，我必须首先提到OpenGL缓冲区更新。

OpenGL指令glBufferData创建并初始化缓冲区对象的数据存储。完全破坏缓冲区对象的现有数据存储，并创建新的数据存储（可能具有不同的大小）。如果将数据指针传递给函数，则数据存储完全由数据初始化。假设缓冲区的大小和提供的数据的大小相等。

glBufferSubData更新现有数据存储的整个数据或数据子集。假设数据存储由glBufferData创建。不会销毁或创建任何数据存储。

当然，技术上glBufferData总是可以使用而不是glBufferSubData，但glBufferSubData会表现得更好，因为消除了昂贵的缓冲区创建（分配）。

运用

self.vbo.set_array(self.verts)

这是一个坏主意，因为正如在实现（PyOpenGL/OpenGL/arrays/vbo.py）中看到的，这个方法创建了一个全新的缓冲区，可能有新的大小，并将强制重新创建缓冲区对象的数据存储（因为self.copied = False）。

如果之前创建了缓冲区，那么self.vbo.copy_data()将通过glBufferSubData更新数据（请参阅if self.copied:中的copy_data）。为了使这项工作，缓冲区必须是当前绑定的缓冲区（self.vbo.bind()）。此外，必须设置复制信息（VBO.copy_segments）。复制信息由项目设定者（VBO.__setitem__）说明。

这意味着，在“方法1”中，您必须执行以下操作：

self.vbo[:] = self.verts
self.vbo.bind()
self.vbo.copy_data()

由于OpenGL.arrays.vbo只不过是OpenGL缓冲区指令的包装器，我更倾向于直接使用glBufferSubData，这在以下情况下表现最佳：

# Approach 3:
# Direct buffer update by `glBufferSubData`
self.vbo.bind()
self.vbo.implementation.glBufferSubData(self.vbo.target, 0, self.vbo.data)

通过这种方法，甚至可以更新数据存储的子集。注意glBufferSubData的第二个参数是缓冲区对象数据存储的字节偏移量。此外，还有一个重载实现，它可以处理缓冲区大小和直接数据指针。