Aktuelle Version vom 10. März 2009, 19:05 Uhr

ARB_vertex_buffer_object

Die Extension wurde in die OpenGL 1.5 Spezifikation aufgenommen. Dieser Artikel berücksichtigt dies, indem die mit OpenGL 1.5 eingeführten Bezeichner verwendet werden. Diese entsprechen den zugehörigen Bezeichnern der Extension, unter Weglassung des Suffix "ARB". Im den Abschnitten #Neue Funktionen und #Neue Tokens werden zur besseren Auffindbarkeit des Artikels die alten Bezeichner mit angegeben.

Abfragestring

GL_ARB_vertex_buffer_object

Beschreibung

Diese Erweiterung definiert eine Schnittstelle, mit der verschiedene Arten von Daten im den Speicher des Servers abgelegt werden können. In der Praxis ist der Server oftmals eine Grafikkarte mit eigenem Video Speicher (VRAM). Auf den eigenem VRAM kann die Grafik-Hardware deutlich schneller zugreifen, als auf den clientseitig vorhandenen Hauptspeicher der CPU. Weil es sich bei den abzulegenden Daten hauptsächlich um Vertex-Array-Daten handelt, wurde mit dieser Extension der Begriff "vertex buffer object" abgekürzt VBO eingeführt, was der Extension auch ihren Namen gab.

VBOs sind in ein Speicherblock zusammengefasste Daten, auf die man von der Anwendung aus über die GL zugreifen kann (z.B. glBufferData, glBufferSubData, glGetBufferSubData) oder direkt über ein Zeiger auf das Objekt selbst, als wären die Daten in einen normalen Hauptspeicherbereich abgelegt. Dies wird über eine Technik realisiert, die im Englischen mit "Memory Mapping" und im Deutschen mit "Speichereinblendung" bezeichnet wird. Die API der Extension verdeckt die Details dieser Technik soweit, dass auch für weniger leistungsfähiger Hardware - die das Einblenden von VRAM in den Hauptspeicher nicht unterstützt - ein möglichst optimaler Zugriff gewährleistet werden kann.

Verwendung

VOB initialisieren

Zuerst holt man sich sich mit glGenBuffers für jede VBO einen eindeutigen Namen (Anmerkung: In GL wird ein Handle auf ein Pufferobjekt als Name bezeichnet):

(...)
var
  VBO: array[0..2] of TGLuint;
  (...)

procedure TGLForm.FormCreate(Sender: TObject);
begin
  // hier GL initialisieren
  (...)
  glGenBuffers(3, @VBO);
  (...)

Im Beispiel werden für drei VBOs die Namen angefordert. Nun kann man sie mit glBindBuffer an ein Ziel binden:

(...)
  // Der Client soll Vertex Arrays bearbeiten können
  glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);  
  // Das 1., noch leere, VBO an das Ziel "Vertex-Array" binden
  glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO[0]);
  (...)

Über das Ziel, im Beispiel das Vertex-Array, kann man das VBO mit Daten füllen. Entweder man kopiert in Hauptspeicher bereits im richtigen Format vorhandene Daten hinein...

(...)
  // Die in MyData vorhandenen Daten in das VBO ablegen
  glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, SizeOf(MyData), MyData, GL_STATIC_DRAW);
  (...)

... dann kümmert glBufferData sich um das Ein- und Ausblenden des Speichers oder man benutzt die Funktion nur zum Reservieren eines Speicherblocks mit der im 2. Parameter übergebenen Größe. In 3. Parameter wird dann nil übergeben (keine Daten zum Kopieren vorhanden). Um das VBO in den Arbeitsspeicher einzublenden, benutzt man die Funktion glMapBuffer. Damit wird ein Zeiger zum Beschreiben des Speicherbereiches angefordert und damit das VBO in den Arbeitsspeicher eingeblendet:

(...)
const
  PointCount =1000;
type
  PVertex2f = ^TVertex2f;
  TVertex2f = packed record
    X,Y: TGLFloat;
  end;
  PVertex2fArray = ^TVertex2fArray;
  TVertex2fArray = packed array[0..0] of TVertex2f;

var
  VBOPointer: PVertex2fArray;
  i: integer;
  Value: double;
begin
  (...)
  // mit glBufferData ein Speicherblock allokieren
  glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, PointCount*SizeOf(TVertex2f), nil, GL_STATIC_DRAW);

  // Zeiger mit Schreibrechten auf das VBO holen
  VBOPointer := glMapBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, GL_WRITE_ONLY);
  try
    // Vertex-Daten in den VRAM kopieren
    Value := 240;
    for i := 0 to PointCount-1 do begin
      VBOPointer^[i].X := i*5.14;
      VBOPointer^[i].Y := Value;
      Value := Value+Random*50-25;
    end;
  finally
    // Buffer für andere Zugriffe wieder freigeben (VBOPointer ist danach ungültig)
    glUnMapBuffer(GL_ARRAY_BUFFER);
    VBOPointer := nil;
  end;
  (...)

Wichtig ist, dass mit glUnMapBuffer das Einblenden der VBO wieder beendet wird, weil im eingeblendeten Zustand die Anwendung über den Zeiger exklusive Zugriffsrechte auf das VBO bekommt und damit eine gleichzeitige Verwendung durch den Server nicht, oder nur eingeschränkt, möglich ist.

VOB beim Rendern benutzen

VBOs werden beim Rendern genutzt, indem man die Ziele benutzt, an denen sie gebunden sind. Im obigen Beispiel wurde ein VBO an ein Vektor-Array gebunden. Das Vektor-Array kann man Beispielsweise über die Funktion glDrawArrays benutzen:

procedure TGLForm.ApplicationEventsIdle(Sender: TObject; var Done: Boolean);
begin
(...)
  // Vertex 0 bis PointCount-1 als Linie zeichnen
  glDrawArrays(GL_LINE_STRIP, 0, PointCount);
  // Vertex 0 bis PointCount-1 als 5x5 Pixel-Punkte zeichnen
  glPointSize(5.0);
  glDrawArrays(GL_POINTS, 0, PointCount);
  (...)

VOB freigeben

Mit der Funktion glDeleteBuffers werden VBOs freigegeben:

(...)
var
  VBO: array[0..2] of TGLuint;
  (...)

procedure TGLForm.FormDestroy(Sender: TObject);
begin
  (...)
  // freigeben der drei VBOs
  glDeleteBuffers(3, VBO);
  (...)

Eine Bindung an ein Ziel im selben Thread-Kontext muss nicht vorher gelöst werden. War eine VBO vor Aufruf der Funktion glDeleteBuffers gebunden, wird die Bindung im Ziel durch den Null-Namen ersetzt. Dies gilt allerdings nur für den Thread-Kontext, in dem die Freigabe erfolgt. Existieren anderen Thread-Kontexten die das VBO nutzen, müssen die Bindungen dort vorher gelöst werden, damit es nicht zu Zugriffen auf die nicht mehr existierende VBO kommt kann.

Neue Funktionen

Die in der OpenGL Spezifikation >=1.5 verwendeten Bezeichner sind verlinkt. In Klammern dahinter die Bezeichner wie sie in der Extension benutzt werden.

• glBindBuffer (glBindBufferARB)
• glDeleteBuffers (glDeleteBuffersARB)
• glGenBuffers (glGenBuffersARB)
• glIsBuffer (glIsBufferARB)
• glBufferData (glBufferDataARB)
• glBufferSubData (glBufferSubDataARB)
• glGetBufferSubData (glGetBufferSubDataARB)
• glMapBuffer (glMapBufferARB)
• glUnmapBuffer (glUnmapBufferARB)
• glGetBufferParameteriv (glGetBufferParameterivARB)
• glGetBufferPointerv (glGetBufferPointervARB)

Neue Tokens

Die in der OpenGL Spezifikation >=1.5 verwendeten Bezeichner sind hier FETT hervorgehoben. In Klammern dahinter die Bezeichner wie sie in der Extension benutzt werden. Für nähere Informationen zu den Token-Werten sollte bei der zugehörigen Funktion nachgeschlagen werden.

Neue Parameterwerte

• Für den <target> Parameter der Funktionen BindBuffer, BufferData, BufferSubData, MapBuffer, UnmapBuffer, GetBufferSubData, GetBufferParameteriv und GetBufferPointerv
  

• Für den <pname> Parameter der Funktionen GetBooleanv, GetIntegerv, GetFloatv und GetDoublev
  

• Für den <pname> Parameter der Funktion GetVertexAttribiv
  

• Für den <usage> Parameter der Funktion BufferData
  

• Für den <access> Parameter der Funktion MapBuffer
  

• Für den <pname> Parameter der Funktion GetBufferParameteriv
  

• Für den <pname> Parameter der Funktion GetBufferPointerv
  

Neue States

Es wurden keine neuen States eingeführt.

Abhängigkeiten

Die Extension ARB_vertex_buffer_object wurde auf Basis der OpenGL 1.4 Spezifikation geschrieben und ihre Definition wurde von folgenden Extensionen beeinflusst:

• GL_ARB_vertex_blend
• GL_ARB_vertex_program
• GL_EXT_vertex_shader

Ressourcen

• Orginalspezifikation
• Vertexbufferobject Tutorial