设置着色器的矩阵

Question

我想绘制实例多维数据集。

我可以成功致电GL.DrawArraysInstanced(PrimitiveType.Triangles, 0, 36, 2);。

我的问题是所有的立方体都是在相同的位置和相同的旋转处绘制的。我如何为每个立方体单独更改？

要创建不同的位置等，我需要每个立方体的矩阵，对吧？我创造了这个：

Matrix4[] Matrices = new Matrix4[]{
  Matrix4.Identity, //do nothing
  Matrix4.Identity * Matrix4.CreateTranslation(1,0,0) //move a little bit
};

GL.BindBuffer(BufferTarget.ArrayBuffer, matrixBuffer);
GL.BufferData(BufferTarget.ArrayBuffer, (IntPtr)(sizeof(float) * 16 * Matrices.Length), Matrices, BufferUsageHint.StaticDraw);

这应该创建一个缓冲区，我可以存储我的矩阵。 matrixBuffer是指向我的缓冲区的指针。我不确定大小是否正确，我采用浮动* 4（对于Vector4）* 4（对于4个向量）*数组大小。

绘制循环：

GL.BindBuffer(BufferTarget.ArrayBuffer, matrixBuffer);
GL.VertexAttribPointer(3, 4, VertexAttribPointerType.Float, false, 0, 0);
//GL.VertexAttribDivisor(3, ?);
GL.EnableVertexAttribArray(3);

GL.DrawArraysInstanced(PrimitiveType.Triangles, 0, 36, 2);

VertexAttribPointer(..., 4, VertexattribPointerType.Float, ...);中任何高于4的数字都会导致崩溃。我认为我必须将该值设置为16？

我不确定我是否需要一个VertexAttribDivisor，可能我需要每隔36个顶点，所以我打电话给GL.VertexAttribDivisor(3, 36);？但是当我这样做时，我看不到任何立方体。

我的顶点着色器：

#version 330 core
layout(location = 0) in vec3 position;
layout(location = 1) in vec4 color;
layout(location = 2) in vec2 texCoord;
layout(location = 3) in mat4 instanceMatrix;

uniform mat4 projMatrix;

out vec4 vColor;
out vec2 texCoords[];

void main(){
  gl_Position = instanceMatrix * projMatrix * vec4(position, 1.0);
  //gl_Position = projMatrix * vec4(position, 1.0);
  texCoords[0] = texCoord;
  vColor = color;
}

所以我的问题：

• 我的代码出了什么问题？
• 为什么我只能将VertexAttribPointer的size-parameter设置为4？
• VertexAttribDivisor的正确值是什么？

---

编辑：

根据Andon M. Coleman的回答，我做了这些改变：

GL.BindBuffer(BufferTarget.UniformBuffer, matrixBuffer);
GL.BufferData(BufferTarget.UniformBuffer, (IntPtr)(sizeof(float) * 16), IntPtr.Zero, BufferUsageHint.DynamicDraw);
//Bind Buffer to Binding Point
GL.BindBufferBase(BufferRangeTarget.UniformBuffer, matrixUniform, matrixBuffer);

matrixUniform = GL.GetUniformBlockIndex(shaderProgram, "instanceMatrix");
//Bind Uniform Block to Binding Point
GL.UniformBlockBinding(shaderProgram, matrixUniform, 0);

GL.BufferSubData(BufferTarget.UniformBuffer, IntPtr.Zero, (IntPtr)(sizeof(float) * 16 * Matrices.Length), Matrices);

着色器：

#version 330 core
layout(location = 0) in vec4 position; //gets vec3, fills w with 1.0
layout(location = 1) in vec4 color;
layout(location = 2) in vec2 texCoord;

uniform mat4 projMatrix;
uniform UniformBlock
{ mat4 instanceMatrix[]; };

out vec4 vColor;
out vec2 texCoords[];

void main(){
  gl_Position = projMatrix * instanceMatrix[0] * position;
  texCoords[0] = texCoord;
  vColor = color;
}

Answer 1

您已经发现了顶点属性位置始终为4分量的困难方法。

将4x4矩阵设为每顶点属性的唯一方法是，如果您承认mat4是vec4的4倍。

考虑mat4顶点属性的声明：

layout(location = 3) in mat4 instanceMatrix;

您可能自然认为位置 3 存储了16个浮点值，但您错了。 GLSL中的位置始终为4个组件。因此，mat4 instanceMatrix实际上占据了4个不同的位置。

这基本上是instanceMatrix的实际工作方式：

layout(location = 3) in vec4 instanceMatrix_Column0;
layout(location = 4) in vec4 instanceMatrix_Column1;
layout(location = 5) in vec4 instanceMatrix_Column2;
layout(location = 6) in vec4 instanceMatrix_Column3;

幸运的是，您不必以这种方式编写着色器，拥有mat4顶点属性是完全有效的。

但是，您 做 必须编写C＃代码才能表现出这样的行为：

GL.BindBuffer(BufferTarget.ArrayBuffer, matrixBuffer);
GL.VertexAttribPointer(3, 4, VertexAttribPointerType.Float, false, 64,  0); // c0
GL.VertexAttribPointer(4, 4, VertexAttribPointerType.Float, false, 64, 16); // c1
GL.VertexAttribPointer(5, 4, VertexAttribPointerType.Float, false, 64, 32); // c2
GL.VertexAttribPointer(6, 4, VertexAttribPointerType.Float, false, 64, 48); // c3

同样，您必须为所有4个位置设置顶点属性除数：

GL.VertexAttribDivisor (3, 1);
GL.VertexAttribDivisor (4, 1);
GL.VertexAttribDivisor (5, 1);
GL.VertexAttribDivisor (6, 1);

---

顺便说一句，因为顶点属性总是4个组件，所以你实际上可以声明：

layout(location = 0) in vec4 position;

并停止编写丑陋的代码：

gl_Position = instanceMatrix * projMatrix * vec4(position, 1.0);

这是因为OpenGL会自动扩展顶点属性中缺少的组件。

（0.0,0.0,0.0,1.0）

如果在GLSL着色器中将顶点属性声明为vec4，但仅为XYZ提供数据，则会自动为W指定值 1.0 。

---

实际上，您不希望存储每个顶点的矩阵。这浪费了多个顶点属性位置。您可以考虑的是一系列制服，或者更好的统一缓冲区。您可以使用Vertex Shader预先声明的变量索引此数组：gl_InstanceID。这是解决此问题的最明智的方法，因为您可能会发现每个实例使用的属性多于顶点属性位置（GL中的 mininum 16，只有少数GPU支持超过16）。

请记住，顶点着色器可以在单个调用中使用的vec4个制服的数量有限制，并且mat4计为vec4大小的4倍}。使用统一缓冲区将允许您绘制比普通旧制服阵列更多的实例。