pyopengl -动态更新顶点缓冲区对象中的值

tcomlyy6  于 2023-10-18  发布在  其他
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我想在PyOpenGL中创建具有可拖动顶点的多边形。读了一些书后,VBO似乎是实现这一目标的明智方式。
由于以前从未使用过VBO,我很难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,然后只将更改的元素传播到GPU。我曾假设OpenGL.arrays.vbo.VBO Package 器通过它的copy_data()方法自动完成这一任务,但似乎并非如此。
这里有一个愚蠢的例子:

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()
gzjq41n4

gzjq41n41#

为了完整地回答这个问题,我必须首先提到OpenGL缓冲区更新。
OpenGL指令glBufferData创建并缓存缓冲区对象的数据存储。缓冲区对象的现有数据存储被完全销毁,并创建新的数据存储(可能具有不同的大小)。如果一个数据指针被传递给函数,那么数据存储区完全由数据初始化。假设缓冲区的大小和所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。假设数据存储是在glBufferData之前创建的。不会销毁或创建任何数据存储。
当然,从技术上讲,glBufferData总是可以代替glBufferSubData,但是glBufferSubData的性能会更好,因为消除了昂贵的缓冲区创建(分配)。
使用

self.vbo.set_array(self.verts)

是一个坏主意,因为在实现(PyOpenGL/OpenGL/arrays/vbo.py)中可以看到,该方法创建了一个全新的缓冲区,可能具有新的大小,并将强制重新创建缓冲区对象的数据存储(因为self.copied = False)。
如果缓冲区是以前创建的,那么self.vbo.copy_data()将通过glBufferSubData更新数据(参见copy_data中的if self.copied:)。要做到这一点,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)。复制信息由项目设置器(VBO.__setitem__)规定。
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 Package 器,所以我更喜欢直接使用glBufferSubData,这在以下情况下表现最好:

# 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。

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