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OPenGL 学习笔记之 VBO VAO EBO 概念和使用方法总结_vao使用

作者：小舞很执着 | 2024-07-13 07:35:31

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vao使用

三. VBO（Vertex Buffer Object）顶点缓冲区对象

大体流程理解：

Qt 中使用QOpenGLWidget 的VBO 例子

四. VAO（Vertex Array Object）顶点数组对象

Qt 中使用QOpenGLWidget 的VAO 例子

一. 基本概念：

VAO（vertex-array object）顶点数组对象，用来管理VBO。
VBO（vertex buffer object）顶点缓冲对象，用来缓存用户传入的顶点数据。
EBO（element buffer object）索引缓冲对象，用来存放顶点索引数据。

这里的object指的都是GPU中的一块内存，每个内存对象都有不同的作用，但创建、绑定、数据传送等方式都比较类似，通过不同的类型加以区分，掌握了一种，其他的就很好理解。

二. 理解缓冲对象

glVertex 函数

　　最原始的设置顶点方法，在glBegin和glEnd之间使用。OpenGL3.0已经废弃此方法。每个glVertex与GPU进行一次通信，十分低效。


glBegin(GL_TRIANGLES);
    glVertex(0, 0);
    glVertex(1, 1);
    glVertex(2, 2);
glEnd();

顶点数组(Vertex Array)

　　顶点数组也是收集好所有的顶点，一次性发送给GPU。不过数据不是存储于GPU中的，绘制速度上没有显示列表快，优点是可以修改数据。

显示列表和顶点数组都是过时的东西了，下面的VBO和VAO才是重点！


#define MEDIUM_STARS   40
M3DVector2f vMediumStars[MEDIUM_STARS];
//在这做点vMediumStars的设置//
glVertexPointer(2, GL_FLOAT, 0, vMediumStars);
glDrawArrays(GL_POINTS, 0, MEDIUM_STARS);

三. VBO（Vertex Buffer Object）顶点缓冲区对象

VBO，全称为Vertex Buffer Object，与FBO，PBO并称，但它实际上老不少。就某种意义来说，他就是VA（Vertex Array）的升级版。VBO出现的背景是人们发现VA和显示列表还有让人不满足的地方。一般，在OpenGL里，提高顶点绘制的办法：

　（1）显示列表：把常规的glBegin()-glEnd()中的代码放到一个显示列表中（通常在初始化阶段完成），然后每遍渲染都调用这个显示列表。

　（2）VA：使用顶点数组，把顶点以及顶点属性数据作为数组，渲染的时候直接用一个或几个函数调动这些数组里的数据进行绘制，形式上是减少函数调用的次数（告别glVertex），提高绘制效率。

　　但是，这两种方法都有缺点。VA是在客户端设置的，所以执行这类函数（glDrawArray或glDrawElement）后，客户端还得把得到的顶点数据向服务端传输一次（所谓的“二次处理”），这样一来就有了不必要的动作了，降低了效率——如果我们写的函数能直接把顶点数据发送给服务端就好了——这正是VBO的特性之一。显示列表的缺点在于它的古板，一旦设定就不容许修改，所以它只适合对一些“固定”的东西的绘制进行包装。（我们无办法直接在硬件层改顶点数据，因为这是脱离了流水线的事物）。而VBO直接把顶点数据交到流水线的第一步，与显示列表的效率还是有差距，但它这样就得到了操作数据的弹性——渲染阶段，我们的VBO绘制函数持续把顶点数据交给流水线，在某一刻我们可以把该帧到达了流水线的顶点数据取回客户端修改Vertexmapping），再提交回流水线（Vertex unmapping），或者用glBufferData或glBufferSubData重新全部或buffer提交修改了的顶点数据，这是VBO的另一个特性。

VBO结合了VA和显示列表这个说法不太妥当，应该说它结合了两者的一些特性，绘制效率在两者之间，且拥有良好的数据更改弹性。这种折衷造就了它一直为目前最高的地位。

通俗的解释：当我们在顶点着色器中把顶点传送到GPU中的时候，不能每个顶点数据传送一次，因为太耗时而且造成资源浪费，所以就要用到缓冲对象，我们把大量的数据存储在GPU内存上，然后一次传输大量数据到显卡上，顶点缓冲对象就是帮助我们来管理GPU内存的。

大体流程理解：

首先我们需要使用glVertexAttribPointer函数告诉OpenGL该如何解析顶点数据，一定要使用该函数来配置各个属性的数据，因为顶点数据不只包含位置，还可能会包含顶点颜色、顶点法线等等，那一个顶点数据是如何被OpenGL解析然后放入到顶点着色器的各个属性中，就需要通过该函数进行准确的配置。

每个顶点属性从一个VBO管理的内存中获得它的数据，而具体是从哪个VBO（程序中可以有多个VBO）获取则是通过在调用glVetexAttribPointer时绑定到GL_ARRAY_BUFFER的VBO决定的，因为同一个类型的缓冲区同时最多绑定一个目标缓冲。

下面一个简单的例子：


//创建VBO及VBO赋值
glGenBuffers(1, &m_nPositionVBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER,
    sizeof(posData), posData, GL_STREAM_DRAW);
 
glGenBuffers(1, &m_nTexcoordVBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER,
    sizeof(texData), texData, GL_STREAM_DRAW);
 
glGenBuffers(1, &m_nIndexVBO);
glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER,
    sizeof(indexData), indexData, GL_STATIC_DRAW);
 
//代码一，不使用shader VBO已经创建好了
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, m_nPositionVBO);
glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
glVertexPointer(2, GL_FLOAT, 0, NULL);
 
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, m_nTexcoordVBO);
glEnableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
glTexCoordPointer(2, GL_FLOAT, 0, NULL);
 
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, m_nIndexVBO);
glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_SHORT, NULL);
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, NULL);
 
glDisableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
 
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, NULL);
 
//代码二，使用shader
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, m_nPositionVBO);
glEnableVertexAttribArray(VAT_POSITION);
glVertexAttribPointer(VAT_POSITION, 2, GL_INT, GL_FALSE, 0, NULL);
 
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, m_nTexcoordVBO);
glEnableVertexAttribArray(VAT_TEXCOORD);
glVertexAttribPointer(VAT_TEXCOORD, 2, GL_INT, GL_FALSE, 0, NULL);
 
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, m_nIndexVBO);
glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_SHORT, NULL);
 
glDisableVertexAttribArray(VAT_POSITION);
glDisableVertexAttribArray(VAT_TEXCOORD);
 
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, NULL);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, NULL);

Qt 中使用QOpenGLWidget 的VBO 例子

使用VBO之前必须调用create()创建。使用时，调用bind()。以告知OPenGL我们在使用的VBO。调用allocate()为VBO对象分配内存传递数据。有了数据还要告知OPenGL数据格式。VBO使用结束解除绑（养成一个好习惯）；程序结束VBO自然没有用了，调用destroy()释放它。

数据存放在连续的内存中，要告知OPenGL如何解析数据。方法是调用:voidQOpenGLShaderProgram::setAttributeBuffer(int location, GLenum type, int offset, int tupleSize, int stride = 0)参数一：属性位置；参数三：偏移量。一个顶点的所有属性数据视为一组，offset指定某属性距该组最开始的字节数。最后一个参数：一个顶底的所有字节数。

数据准备好，着色器程序编译链接好，moel view projection 矩阵设定好，接着就可以绑定VBO进行绘制了。VBO用完就解绑了。


/头文件
 
#ifndef OPENGL_WIDGET_H
#define OPENGL_WIDGET_H
 
#include <QOpenGLFunctions>
#include <QOpenGLWidget>
#include <QOpenGLShader>
#include <QOpenGLShaderProgram>
#include <QOpenGLBuffer>
 
class OpenGLWidget : public QOpenGLWidget,
        protected QOpenGLFunctions
{
    Q_OBJECT
 
public:
    explicit OpenGLWidget(QWidget *parent = nullptr);
    ~OpenGLWidget();
 
protected:
    virtual void initializeGL() override;
    virtual void resizeGL(int w, int h) override;
    virtual void paintGL() override;
 
private:
    void makeObject();
 
private:
    QOpenGLShaderProgram *m_program;
    QOpenGLBuffer        m_vbo;
    int                  m_matrixUniform;
    QMatrix4x4           m_pMat;
};
 
#endif // OPENGL_WIDGET_H
 
 
 
 
源文件
#include "opengl_widget.h"
 
OpenGLWidget::OpenGLWidget(QWidget *parent)
    : QOpenGLWidget(parent),
      m_program(nullptr),
      m_vbo(QOpenGLBuffer::VertexBuffer),
      m_matrixUniform(0),
      m_pMat()
{
}
 
OpenGLWidget::~OpenGLWidget()
{
    m_vbo.destroy();
}
 
void OpenGLWidget::initializeGL()
{
    initializeOpenGLFunctions();
    glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
 
    m_vbo.create();
 
    m_program = new QOpenGLShaderProgram(this);
    m_program->addShaderFromSourceFile(QOpenGLShader::Vertex,
                                       ":/vertex_shader.glsl");
    m_program->addShaderFromSourceFile(QOpenGLShader::Fragment,
                                       ":/fragment_shader.glsl");
 
    if (!m_program->link())
        close();
 
    m_matrixUniform = m_program->uniformLocation("matrix");
 
    makeObject();
}
 
void OpenGLWidget::resizeGL(int w, int h)
{
    float aspect = float(w)/float(h?h:1);
    float fov = 45.0f, zNear = 0.1f, zFar = 100.f;
    m_pMat.setToIdentity();
    m_pMat.perspective(fov, aspect, zNear, zFar);
}
 
void OpenGLWidget::paintGL()
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
 
    m_program->bind();
 
    QMatrix4x4 mvMat;
    mvMat.translate(0.0f, 0.0f, -3.0f);
    m_program->setUniformValue(m_matrixUniform, m_pMat*mvMat);
    m_vbo.bind();
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);
    m_vbo.release();
 
    m_program->release();
}
 
void OpenGLWidget::makeObject()
{
    float arrVertex[] = {
        //   position                 color
        0.0f, 0.707f, 0.0f,     1.0f, 0.0f, 0.0f,
        -0.5f, -0.5f, 0.0f,     0.0f, 1.0f, 0.0f,
        0.5f, -0.5f,  0.0f,     0.0f, 0.0f, 1.0f,
    };
 
    m_vbo.bind();
    m_vbo.allocate(arrVertex, sizeof(arrVertex));
 
    int attr = -1;
    attr = m_program->attributeLocation("posAttr");
    m_program->setAttributeBuffer(attr, GL_FLOAT, 0,
                                  3, sizeof(float) * 6);
    m_program->enableAttributeArray(attr);
 
    attr = m_program->attributeLocation("colAttr");
    m_program->setAttributeBuffer(attr, GL_FLOAT, 3 * sizeof(float),
                                  3, sizeof(float) * 6);
    m_program->enableAttributeArray(attr);
 
    m_vbo.release();
}

vertex 和frag


/v s//
#ifdef GL_ES
// Set default precision to medium
precision mediump int;
precision mediump float;
#endif
 
attribute vec4 posAttr;
attribute vec4 colAttr;
varying vec4 col;
uniform mat4 matrix;
 
void main()
{
    col = colAttr;
    gl_Position = matrix * posAttr;
}
 
 
 
/f s//
#ifdef GL_ES
// Set default precision to medium
precision mediump int;
precision mediump float;
#endif
 
varying vec4 col;
 
void main()
{
    gl_FragColor = col;
}

四. VAO（Vertex Array Object）顶点数组对象

VAO并不是必须的，VBO可以独立使用，VBO缓存了数据，而数据的使用方式（glVertexAttribPointer 指定的数据宽度等信息）并没有缓存，VBO将顶点信息放到GPU中，GPU在渲染时去缓存中取数据，二者中间的桥梁是GL-Context。GL-Context整个程序一般只有一个，所以如果一个渲染流程里有两份不同的绘制代码，当切换VBO时（有多个VBO时，通过glBindBuffer切换），数据使用方式信息就丢失了。而GL-context就负责在他们之间进行切换。这也是为什么要在渲染过程中，在每份绘制代码之中会有glBindbuffer、glEnableVertexAttribArray、glVertexAttribPointer。VAO记录该次绘制所需要的所有VBO所需信息，把它保存到VBO特定位置，绘制的时候直接在这个位置取信息绘制。　

VAO的全名是Vertex Array Object，首先，它不是Buffer-Object，所以不用作存储数据；其次，它针对“顶点”而言，也就是说它跟“顶点的绘制”息息相关。我们每一次绘制的时候，都需要绑定缓冲对象以此来拿到顶点数据，都需要去配置顶点属性指针以便OpenGL知道如何来解析顶点数据，这是相当麻烦的，对一个多边形而言，它每次的配置都是相同的，如何来存储这个相同的配置呢。

VAO为我们解决了这个大麻烦，当配置顶点属性数据的时候，只需要将配置函数调用执行一次，随后再绘制该物体的时候就只需要绑定相应的VAO即可，这样，我们就可以通过绑定不同的VAO（提醒，与VBO一样，同一时刻只能绑定一个VAO），使得在不同的顶点数据和属性配置切换变得非常简单。VAO记录的是一次绘制中所需要的信息，这包括“数据在哪里glBindBuffer”、“数据的格式是怎么样的glVertexAttribPointer”、shader-attribute的location的启用glEnableVertexAttribArray。

glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
glEnableVertexAttribArray(0);

VAO的使用非常简单，要想使用VAO，要做的只是使用glBindVertexArray绑定VAO。从绑定之后起，我们应该绑定和配置对应的VBO和属性指针，配置完以后，VAO中就存储了我们想要的各种数据，之后解绑VAO供之后使用，再次使用需要我们再次绑定。

这里分析上面这个代码片段，并解释一下VAO和VBO的联系。

注意：glVertexAttribPointer()这个函数会自动从当前绑定的VBO里获取顶点数据，所以在第一节VBO里如果想要使用正确的顶点数据，每次都要绑定相应的VBO，但是现在，我们在绑定VBO之前绑定了VAO，那么glEnableVertexAttribPointer()所进行的配置就会保存在VAO中。我们可以通过不同的配置从一个VBO内拿到不同的数据放入不同的VAO中，这样VAO中就有了我们所需要的数据，它根据顶点配置到VBO中索取到数据，之后直接绑定相应的VAO即可，glDrawArrays()函数就是需要从VAO中拿到数据进行绘制。但是要明白的是，我们是通过VAO来间接绑定VBO的，实际上数据还是要存储在VBO中的，VAO内并没有存储顶点的数据，如果我们要绘制两个不同的三角形，我们可能需要定义两个VBO，每个VBO内有三个顶点数据。

例子：


glGenBuffers(1, &m_nQuadPositionVBO); 
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, m_nQuadPositionVBO); 
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(fQuadPos), fQuadPos, GL_STREAM_DRAW); 
  
glGenBuffers(1, &m_nQuadTexcoordVBO); 
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, m_nQuadTexcoordVBO); 
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(fQuadTexcoord), fQuadTexcoord, GL_STREAM_DRAW); 
 
glGenBuffers(1, &m_nQuadIndexVBO); 
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, m_nQuadIndexVBO); 
glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(nQuadIndex), nQuadIndex, GL_STREAM_DRAW); 
 
//VAO 初始化部分
glGenVertexArrays(1, &m_nQuadVAO);
glBindVertexArray(m_nQuadVAO);
 
//开始保存状态
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, m_nQuadPositionVBO); 
glEnableVertexAttribArray(VAT_POSITION); 
glVertexAttribPointer(VAT_POSITION, 2, GL_INT, GL_FALSE, 0, NULL);
   
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, m_nQuadTexcoordVBO); 
glEnableVertexAttribArray(VAT_TEXCOORD); 
glVertexAttribPointer(VAT_TEXCOORD, 2, GL_INT, GL_FALSE, 0, NULL); 
 
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, m_nQuadIndexVBO);  
//保存结束
glBindVertexArray(NULL);
 
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, NULL);
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, NULL);

Qt 中使用QOpenGLWidget 的VAO 例子

标准OPenGLes2.0还没有引进VAO，应该是OpenGL3.0以后才有。不过Qt封装的OPenGLes2.0可以使用VAO，它就是QOpenGLVertexArrayObject。其用法与OpenGL3.0中的VAO用法一样。接下来通过一个列子熟悉这个类的用法。

首先要调用QOpenGLVertexArrayObject::create()创建该对象。创建成功您就可以对它绑定某个VBO的状态，需要绘制时将其绑定到OPenGL上下文，最后要销毁掉。做法如下：

1.初始化:

Bind the VAO ----> Set vertex data state for this visual object ---> Unbind (release()) the VAO

2.渲染:

Bind the VAO ----> Call a glDraw*() function ----> Unbind (release()) the VAO


#ifndef OPENGL_WIDGET_H
#define OPENGL_WIDGET_H
 
#include <QOpenGLFunctions>
#include <QOpenGLWidget>
#include <QOpenGLShader>
#include <QOpenGLShaderProgram>
#include <QOpenGLBuffer>
#include <QOpenGLVertexArrayObject>
 
class OpenGLWidget : public QOpenGLWidget,
        protected QOpenGLFunctions
{
    Q_OBJECT
 
public:
    explicit OpenGLWidget(QWidget *parent = nullptr);
    ~OpenGLWidget();
 
protected:
    virtual void initializeGL() override;
    virtual void resizeGL(int w, int h) override;
    virtual void paintGL() override;
 
private:
    void makeObject();
    void makeObject_2();
    void setVertexAttribute();
private:
    QOpenGLShaderProgram        *m_program;
    QOpenGLBuffer               m_vbo;
    int                         m_matrixUniform;
    QMatrix4x4                  m_pMat;
    QOpenGLVertexArrayObject    m_vao;
    QOpenGLBuffer               m_vbo_2;
    QOpenGLVertexArrayObject    m_vao_2;
};
 
#endif // OPENGL_WIDGET_
 
/
 
#include "opengl_widget.h"
OpenGLWidget::OpenGLWidget(QWidget *parent)
    : QOpenGLWidget(parent),
      m_program(nullptr),
      m_vbo(QOpenGLBuffer::VertexBuffer),
      m_matrixUniform(0),
      m_pMat(),
      m_vao(),
      m_vbo_2(QOpenGLBuffer::VertexBuffer),
      m_vao_2()
{
}
 
OpenGLWidget::~OpenGLWidget()
{
    m_vbo.destroy();
    m_vbo_2.destroy();
 
    m_vao.destroy();
    m_vao_2.destroy();
}
 
void OpenGLWidget::initializeGL()
{
    initializeOpenGLFunctions();
    glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
    makeCurrent();
 
    m_vbo.create();
    m_vbo_2.create();
 
    m_program = new QOpenGLShaderProgram(this);
    m_program->addShaderFromSourceFile(QOpenGLShader::Vertex,
                                       ":/vertex_shader.glsl");
    m_program->addShaderFromSourceFile(QOpenGLShader::Fragment,
                                       ":/fragment_shader.glsl");
 
    if (!m_program->link())
        close();
 
    m_matrixUniform = m_program->uniformLocation("matrix");
 
    makeObject();
    makeObject_2();
}
 
void OpenGLWidget::resizeGL(int w, int h)
{
    float aspect = float(w)/float(h?h:1);
    float fov = 45.0f, zNear = 0.1f, zFar = 100.f;
    m_pMat.setToIdentity();
    m_pMat.perspective(fov, aspect, zNear, zFar);
}
 
void OpenGLWidget::paintGL()
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
 
    m_program->bind();
 
    QMatrix4x4 mvMat;
    mvMat.translate(0.0f, 0.0f, -3.0f);
    m_program->setUniformValue(m_matrixUniform, m_pMat*mvMat);
    {
        QOpenGLVertexArrayObject::Binder vaoBind(&m_vao_2);
        glDrawArrays(GL_TRIANGLE_STRIP, 0, 3);
    }
    {
        QOpenGLVertexArrayObject::Binder vaoBind(&m_vao);
        glDrawArrays(GL_TRIANGLE_STRIP, 0, 3);
    }
    m_program->release();
}
 
void OpenGLWidget::makeObject()
{
    makeCurrent();
 
    float arrVertex[] {
        //   position                 color
        0.0f, 0.5f, 0.0f,     1.0f, 0.0f, 0.0f,
        0.0f, -0.5f, 0.0f,     0.0f, 1.0f, 0.0f,
        -1.0f, 0.0f,  0.0f,     0.0f, 0.0f, 1.0f
    };
 
    QOpenGLVertexArrayObject::Binder vaoBind(&m_vao);
    m_vbo.bind();
    m_vbo.allocate(arrVertex, sizeof(arrVertex));
 
    int attr = -1;
    attr = m_program->attributeLocation("posAttr");
    m_program->setAttributeBuffer(attr, GL_FLOAT, 0,
                                  3, sizeof(float) * 6);
    m_program->enableAttributeArray(attr);
 
    attr = m_program->attributeLocation("colAttr");
    m_program->setAttributeBuffer(attr, GL_FLOAT, 3 * sizeof(float),
                                  3, sizeof(float) * 6);
    m_program->enableAttributeArray(attr);
    m_vbo.release();
}
void OpenGLWidget::makeObject_2()
{
    makeCurrent();
 
    float arrVertex[] {
        //   position                 color
        0.0f, 0.5f, 0.0f,     1.0f, 0.0f, 0.0f,
        0.0f, -0.5f, 0.0f,     0.0f, 1.0f, 0.0f,
        1.0f, 0.0f,  0.0f,     0.0f, 0.0f, 1.0f
    };
 
    QOpenGLVertexArrayObject::Binder vaoBind(&m_vao_2);
    m_vbo_2.bind();
    m_vbo_2.allocate(arrVertex, sizeof(arrVertex));
 
    int attr = -1;
    attr = m_program->attributeLocation("posAttr");
    m_program->setAttributeBuffer(attr, GL_FLOAT, 0,
                                  3, sizeof(float) * 6);
    m_program->enableAttributeArray(attr);
 
    attr = m_program->attributeLocation("colAttr");
    m_program->setAttributeBuffer(attr, GL_FLOAT, 3 * sizeof(float),
                                  3, sizeof(float) * 6);
    m_program->enableAttributeArray(attr);
    m_vbo_2.release();
}
 
/v s///
 
#ifdef GL_ES
// Set default precision to medium
precision mediump int;
precision mediump float;
#endif
 
attribute vec4 posAttr;
attribute vec4 colAttr;
varying vec4 col;
uniform mat4 matrix;
 
void main()
{
    col = colAttr;
    gl_Position = matrix * posAttr;
}
 
/f s/
 
 
#ifdef GL_ES
// Set default precision to medium
precision mediump int;
precision mediump float;
#endif
 
varying vec4 col;
 
void main()
{
    gl_FragColor = col;
}

运行结果：

五. EBO 索引缓冲对象

这个很容易理解，就是该对象里存储的都是索引，索引的意义在于减少重复数据。

使用EBO绘图是使用GLDrawElements()函数，这个函数是要通过索引到相应的顶点缓冲区内去拿数据，如果绑定了VAO就到VAO里拿数据。那EBO要不要每次绘制的时候都重新绑定了呢，这个就要看顶点数据部分如何处理的了。如果你没有使用VAO，那么就要每次都重新绑定相应的EBO，然后先读取索引，再根据索引去到绑定的VBO里寻找数据。如果已经绑定了VAO，要注意一点：VAO绑定时正在绑定的索引缓冲对象会被保存为VAO的元素缓冲对象，绑定VAO的同时也会自动绑定EBO。看下面这张图，索引缓冲对象会成为VAO的一个元素。

EBO也不是必须的，如果使用EBO，绘制过程将更清晰简单，EBO需配合VBO使用，索引必须指定索引的对象。

直接通过一个例子来说明ebo的用途和用法，下面的例子是绘制2个田字形的格子，分别使用线和四边形的方式绘制，考虑一下，如果不使用ebo，设计坐标的时候就需要考虑绘制方式，用线的方式绘制时，坐标传送应该用线的方式，如例子中的田字格，使用GL_LINES方式绘制，需设计48个float型的坐标（共12条短线，每条线2个坐标，每个坐标2个float 数据），而使用GL_QUADS方式绘制,需要设计32个float型坐标,很麻烦,可以看出来,中间的很多坐标都是相同的。

这个时候使用ebo就非常简单了，先设计田字格的9个顶点，然后再设计绘制方式的索引，顶点设计和绘制方法设计完全分开，使程序更明了。

EBO与VBO使用方式类似，先使用glGenBuffers创建EBO，再使用glBindBuffer绑定EBO，然后使用glBindBuffer传送数据，注意类型为GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER，绘图的时候使用glDrawElements函数。

EBO示例

例子源码如下：


#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <GL/glew.h>
#include <GL/glut.h>
static const GLchar * vertex_source =
    "#version 330 core\n"
    "uniform float translate;\n"
    "layout (location = 0) in vec2 position;\n"
    "layout (location = 1) in vec3 color;\n"
    "flat out vec3 vertex_color;\n"
    "void main()\n"
    "{\n"
    "gl_Position = vec4(position.x+translate,position.y,0.0,1.0);\n"
    "vertex_color = color;\n"
    "}\0";
static const GLchar * frag_source =
    "#version 330 core\n"
    "flat in vec3 vertex_color;\n"
    "out vec4 color;\n"
    "void main()\n"
    "{\n"
    "color = vec4(vertex_color,1.0);\n"
    "}\n\0";
void loadShader(GLuint program, GLuint type, const GLchar * source)
{
    const GLchar * shaderSource[] = {source};
    GLuint shader = glCreateShader(type);
    glShaderSource(shader, 1, shaderSource, 0);
    glCompileShader(shader);
    glAttachShader(program, shader);
}
GLint translate_loc;
GLuint vao, vbo, ebo[2];
void init()
{
    GLuint program = glCreateProgram();
    /* 同时加载了顶点着色器和片元着色器*/
    loadShader(program, GL_VERTEX_SHADER, vertex_source);
    loadShader(program, GL_FRAGMENT_SHADER, frag_source);
    glLinkProgram(program);
    glUseProgram(program);
    translate_loc = glGetUniformLocation(program, "translate");
    /* 田字格的顶点坐标*/
    GLfloat vertices[][2] =
    {
        { -0.9f, 0.5f}, { -0.5f, 0.5f}, { -0.1f, 0.5f},         /* 第一行*/
        { -0.9f, 0.0f}, { -0.5f, 0.0f}, { -0.1f, 0.0f},         /* 第二行*/
        { -0.9f, -0.5f}, { -0.5f, -0.5f}, { -0.1f, -0.5f},      /* 第三行*/
    };
    /* 每个点给一种颜色*/
    GLfloat colors[][3] =
    {
        {1.0f, 0.0f, 0.0f}, {0.0f, 1.0f, 0.0f}, {0.0f, 0.0f, 1.0f},
        {0.0f, 1.0f, 0.0f}, {0.0f, 0.0f, 1.0f}, {1.0f, 0.0f, 0.0f},
        {0.0f, 0.0f, 1.0f}, {1.0f, 0.0f, 0.0f}, {0.0f, 1.0f, 0.0f},
    };
    /* 线的方式画田字格,每条线个点*/
    GLint index_line[][2] =
    {
        {0, 1}, {1, 2}, /* 第一行线索引*/
        {3, 4}, {4, 5},
        {6, 7}, {7, 8},
        {0, 3}, {3, 6}, /* 第一列线索引*/
        {1, 4}, {4, 7},
        {2, 5}, {5, 8},
    };
    /* 四边形的方式画田字格,每条四边形个点*/
    GLint index_quad[][4] =
    {
        {0, 1, 4, 3},           /* 第一个格子*/
        {1, 2, 5, 4},
        {3, 4, 7, 6},
        {4, 5, 8, 7},
    };
    glGenBuffers(1, &vao);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vao);
        /* 顶点数组和颜色数据放同一个vbo中,设置时候注意数据宽度和偏移*/
    glGenBuffers(1, &vbo);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices) + sizeof(colors), NULL, GL_STATIC_DRAW);
    glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, 0, sizeof(vertices), vertices);
    glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), sizeof(colors), colors);
    glVertexAttribPointer(0, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, (GLvoid *)0);
    glEnableVertexAttribArray(0);
    glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, (GLvoid *)(sizeof(vertices)));
    glEnableVertexAttribArray(1);
        /* 创建画格子方式的索引,也可以用一个ebo,通过偏移量来存放索引*/
    glGenBuffers(2, ebo);
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, ebo[0]);      /* 存放用线画田字格的索引*/
    glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(index_line), index_line, GL_STATIC_DRAW);
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, ebo[1]);      /* 存放用线画田字格的索引*/
    glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(index_quad), index_quad, GL_STATIC_DRAW);
        glLineWidth(2.0);
    glClearColor(0.5f, 0.5f, 1.0f, 1.0f);
        glProvokingVertex(GL_FIRST_VERTEX_CONVENTION);
}
void display()
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vao);
        /* 12根线,每根个索引*/
        glUniform1f(translate_loc,0.0f);
        glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, ebo[0]);
        glDrawElements(GL_LINES,2*12, GL_UNSIGNED_INT, (GLvoid *)(0));
        /* 用偏移的方式画第二个田字格*/
        glUniform1f(translate_loc,1.0f);
        glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, ebo[1]);
        glDrawElements(GL_QUADS,4*4, GL_UNSIGNED_INT, (GLvoid *)(0));
    glFlush();
}
int main(int argc, char * argv[])
{
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA);
    glutInitWindowPosition(200, 200);
    glutInitWindowSize(600, 400);
    glutCreateWindow("ebo");
    glewInit();
    init();
    glutDisplayFunc(display);
    glutMainLoop();
    return 0;
}

效果图：

六. 总结

可以说从程序传入的数据都是要放入缓冲对象的，也就是Buffer Object，像VBO和EBO，而VAO则可以看作是把这些数据进行了分类整合，根据缓冲对象里的数据进行自由配置，从而得到自己需要的数据，然后放入一个对象里。比如我从一堆顶点缓冲和索引缓冲里拿出一部分数据组成正方体，然后给它一个VAO的名字，下次用的时候直接取出来就行，我还可以拿出一些数据组成四面体，然后再给它一个名字。这样看来，VBO和EBO里的数据就好像是可以重复使用的原材料，VAO则是使用这些原材料进行加工好了的对象。

VBO:CPU把顶点数据存储到VBO，然后每次调用的时候从VBO集中发送到GPU，能够大大降低cpu到gpu的交互次数。

EBO:主要是为了减少VBO中的重复数据，但是它不能减少数据的传输，如果一个正方体有36个顶点，用索引的话就要有36个索引值，但是不同的索引可能索引到同一个顶点。

VAO:VAO则是用来保存顶点数据和配置的，没有VAO的时候，我们需要不停地把配置从CPU传到GPU，以此让GPU来知道怎么取顶点，而有了VAO（VAO是放在显存里的），我们通过绑定的VAO可以很快拿到配置，而不用从CPU程序中传入。

数据传递流程：我们定义了顶点数组以后，需要将数据载入缓存对象也就是VBO中，同时我们必须告诉OpenGL如何配置这些数据，这就需要我们绑定一个VAO，这里面存储着相应的配置，同时VAO也与相应的顶点数组做了间接绑定，所以一般来说；一个顶点数组可以对应着多个VAO，但是一个VAO一般对应一个顶点数组。

七. 参考链接：

OpenGL中VBO及VAO区别

OpenGL VAO和VBO以及EBO的使用

openGL之glsl入门5--缓冲对象vbo、vao及ebo

基于Qt的Opengles可编程管线学习——VAO(QOpenGLVertexArrayObject的使用)

基于Qt的Opengl可编程管线学习—— VBO（QOpenGLBuffer的使用）

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