OpenGL疑惑

本篇文章基于 完整例子和调用关系qt OpenGL-CSDN博客进行的疑惑补充，建议先观看例子，在看此篇。

1. 为什么 glBindVertexArray 解绑和绑定是一样的？

        glBindVertexArray 是用来 绑定和解绑 顶点数组对象（VAO） 的。绑定 VAO 的目的是告诉 OpenGL 在当前上下文中使用哪个 VAO，它会保存和管理与该 VAO 相关的顶点缓冲区对象（VBO）和其他状态。

• 绑定 VAO（glBindVertexArray(VAO)）：
  • 绑定 VAO 后，OpenGL 会知道接下来所有关于顶点属性的数据（例如，顶点位置、颜色等）是使用哪个 VAO 的。也就是说，VAO 保存了与这些属性相关的 VBO 和属性指针。
  • 绑定时，OpenGL 会把当前的 VAO 和顶点缓冲区绑定起来，意味着接下来的绘制操作将使用当前绑定的 VAO。
• 解绑 VAO（glBindVertexArray(0)）：
  • 解绑 VAO 是为了防止后续操作错误地使用了当前绑定的 VAO。通过 glBindVertexArray(0)，你告诉 OpenGL 不再使用任何 VAO。此时，OpenGL 会恢复到“无 VAO”状态，直到你再次绑定另一个 VAO。

为什么绑定和解绑看似重复？

        其实，它们的作用不同。 glBindVertexArray 是为绘制操作选择并设置使用的 VAO，而 glBindVertexArray(0) 是为了切换回一个没有绑定任何 VAO 的状态，避免后续操作影响当前的绑定状态。虽然从代码上看，它们都用在 initializeBuffers() 或 paintGL() 中，但它们的目的是不同的。

为什么解绑时参数为0？

• 在 OpenGL 中，glBindVertexArray(0) 的意思是 解绑当前的 VAO。这里的 0 并不代表你解绑了一个编号为 0 的 VAO，而是表示“无 VAO”状态。
• 当你绑定 VAO 时，OpenGL 会记住你当前绑定的是哪个 VAO，并在后续的绘制操作中使用该 VAO。当你调用 glBindVertexArray(0) 时，OpenGL 会解除当前绑定的 VAO，使得后续操作不会受到已绑定 VAO 的影响，直到你再次绑定一个新的 VAO。

如果有多个VAO，可以解绑它们吗？

• 解绑多个 VAO：你可以绑定并解绑不同的 VAO。例如，如果你有多个 VAO，每次绑定不同的 VAO 时，它们会覆盖当前的 VAO 绑定状态。
• 解绑 VAO：每次你要切换到其他 VAO 时，调用 glBindVertexArray() 并传入不同的 VAO ID（例如 glBindVertexArray(1) 或 glBindVertexArray(2)），这会切换到新的 VAO。
  • glBindVertexArray(1) 会将当前 VAO 绑定为 ID 为 1 的 VAO。
  • 如果你希望解绑当前绑定的 VAO，则使用 glBindVertexArray(0)，这会解除所有 VAO 绑定。

        假设你有 3 个 VAO，它们的 ID 分别是 1、2 和 3，你可以这样操作：

// 绑定第一个 VAO
glBindVertexArray(1);  
// 执行一些与 VAO 1 相关的操作...

// 绑定第二个 VAO
glBindVertexArray(2);  
// 执行一些与 VAO 2 相关的操作...

// 解绑 VAO，恢复到没有绑定 VAO 的状态
glBindVertexArray(0);  
// 执行与无 VAO 相关的操作...

// 绑定第三个 VAO
glBindVertexArray(3);  
// 执行一些与 VAO 3 相关的操作...

为什么常用 glBindVertexArray(0) 作为解绑？

        通常我们在 OpenGL 中，不需要手动管理多个 VAO 的解绑。因为 VAO 是一个 全局状态，也就是说， 在整个程序执行过程中，只有一个 VAO 可以处于绑定状态。因此：

• 解绑 VAO 时常使用 glBindVertexArray(0) 来恢复“无绑定”状态，表示不会影响其他后续操作。
• 绑定时通常不需要指定解绑某个特定的 VAO，只需要调用 glBindVertexArray(0) 就能解绑所有 VAO，避免后续操作无意中使用当前绑定的 VAO。

使用 glBindVertexArray(1)、glBindVertexArray(2) 等的场景

        如果你确实需要在同一时间操作多个 VAO，并且希望每次绘制时都切换不同的 VAO，那么你需要手动管理不同 VAO 的绑定。glBindVertexArray(X)（其中  X 是任何非  0 的 VAO ID）表示切换到绑定  ID 为 X 的 VAO。这样，OpenGL 会开始使用该 VAO 中保存的顶点缓冲数据和其他相关状态。绑定不同的 VAO 会影响后续的操作，特别是与顶点属性（VBO）相关的操作，因为每个 VAO 都关联了不同的 VBO 和状态。

总结：

• glBindVertexArray(0) 是解绑当前 VAO 的标准方式，表示不再绑定任何 VAO。
• 对于多个 VAO，你可以通过不同的 ID 来绑定不同的 VAO，例如 glBindVertexArray(1)、glBindVertexArray(2)，然后在使用完一个 VAO 后，调用 glBindVertexArray(0) 来解绑。
• 0 作为解绑 VAO 的标准表示“无 VAO 绑定”，它不会指向任何特定的 VAO。

2. glLoadIdentity 重置的作用？

        glLoadIdentity 是 OpenGL 中的一个常见函数，它的作用是 重置当前矩阵 为单位矩阵。通常用于在修改视图矩阵或投影矩阵之前重置矩阵，以确保它们不会受到之前矩阵变换的影响。

• OpenGL 中的矩阵有三种类型：- 
  a.模型视图矩阵（Modelview Matrix）：用于物体和视点之间的转换。
  b.投影矩阵（Projection Matrix）：用于定义透视或正交投影。
  c.纹理矩阵（Texture Matrix）：用于纹理的变换（例如缩放、平移、旋转）。

• glLoadIdentity会把当前矩阵设置为单位矩阵，这意味着不做任何变换。其常见用途包括：
  • 在每次绘制前重置模型视图矩阵：确保没有之前的变换影响当前的绘制。
  • 在设置投影矩阵时使用：为了避免之前的变换影响新的透视设置，常常会在设置透视矩阵之前调用 glLoadIdentity。

3. 为什么初始化时绑定一次，绘制时还要再绑定一次？

        glBindVertexArray(VAO) 绑定 VAO 的目的是让 OpenGL 知道我们正在使用哪个 VAO。实际上，绑定 VAO 的过程是告诉 OpenGL 你将使用该 VAO 所保存的顶点数据进行渲染。在整个程序中，我们通常有多个不同的 VAO，每个 VAO 可能对应不同的几何数据。

为什么绘制时还需要绑定 VAO？

• 初始化绑定一次：在 initializeBuffers() 中，我们创建并初始化了 VAO，并将其与顶点数据（VBO）关联起来。这时，绑定 VAO 使得 OpenGL 在设置顶点属性时知道使用哪个 VAO。此时，VAO 内部已经保存了数据和属性信息。
• 绘制时绑定 VAO：每次绘制时，OpenGL 需要知道当前应该使用哪个 VAO 来绘制。因此，在 paintGL() 或绘制的函数中，我们必须 重新绑定 VAO，这样 OpenGL 才会知道要使用哪个 VAO 中的顶点数据进行绘制。

为什么不能只绑定一次？

• OpenGL 是一个状态机，它在执行渲染任务时会保持当前的状态（例如，当前绑定的 VAO）。当你调用绘制函数时，OpenGL 会基于当前的绑定状态进行渲染。
• 绑定 VAO 后进行绘制：每个绘制调用（如 glDrawArrays）都是针对特定的 VAO 的，所以每次调用绘制函数时都需要重新绑定 VAO，确保每个绘制操作使用的是正确的顶点数据。

绑定和解绑 VAO 的顺序：

1. 在初始化阶段绑定 VAO（initializeBuffers()），用于设置顶点数据。
2. 每次绘制时绑定 VAO（paintGL()），以确保绘制时使用正确的顶点数据。
3. 绘制后可以解绑 VAO，以避免影响后续的 OpenGL 操作。

4. VAO和VBO如何绑定的？

创建 VAO：

        glGenVertexArrays(1, &vao)：这行代码是用来 创建 VAO 的。它会生成一个未绑定的 VAO，并将其 ID 存储在 vao 变量中。

        glGenVertexArrays(1, &vao) 创建一个 VAO，并将其 ID 存储在 vao 指定的变量中。此时，VAO 已经存在，但 尚未绑定。

绑定 VAO：

        glBindVertexArray(vao)： 这行代码是  绑定  VAO 的，告诉 OpenGL 在接下来的操作中使用哪个 VAO。绑定 VAO 后，所有后续的操作（例如，设置顶点数据、定义顶点属性指针等）都将与当前绑定的 VAO 相关联。

        glBindVertexArray(vao) 绑定  vao（你刚才通过  glGenVertexArrays 创建的 VAO），之后 OpenGL 就会使用这个 VAO 中保存的状态，直到你切换到另一个 VAO 或解绑它。

代码示例：

GLuint vao, vbo;
glGenVertexArrays(1, &vao);  // 创建 VAO
glGenBuffers(1, &vbo);       // 创建 VBO

glBindVertexArray(vao);      // 绑定 VAO，后续操作会与此 VAO 相关联

glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);  // 绑定 VBO
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);  // 设置顶点数据

// 设置顶点属性指针（例如，位置、颜色等）
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex), (void*)0);
glEnableVertexAttribArray(0);  // 启用顶点属性数组

// 在绑定 VAO 后进行其他操作，比如绘制等

glBindVertexArray(0);  // 解绑 VAO（可选）

步骤解析：

1. glGenVertexArrays(1, &vao) 创建一个 VAO，但此时它还没有被绑定。
2. glBindVertexArray(vao) 将 VAO 绑定到当前上下文。接下来所有操作都会与这个 VAO 相关联。
3. 创建并绑定一个 VBO（顶点缓冲对象），然后通过 glBufferData 将顶点数据加载到该 VBO 中。
4. 设置顶点属性指针 glVertexAttribPointer，并启用这些属性 glEnableVertexAttribArray，这些操作是与当前绑定的 VAO 相关联的。
5. 最后，如果不再需要继续使用该 VAO，可以调用 glBindVertexArray(0) 来解绑它。

为什么 VAO 和 VBO 都需要绑定？

        VAO 存储了顶点数据的描述信息（即顶点属性），而 VBO 存储了实际的顶点数据。通过绑定 VAO 和 VBO，OpenGL 可以知道如何解释这些数据以及如何在 GPU 上进行渲染。

关于 VAO 和 VBO 绑定顺序：
1.VAO 在绑定之前的 VBO：

• 在调用 glBindVertexArray(VAO) 之前，所有的 VBO（顶点缓冲区对象）都会在当前 OpenGL 上下文中有效。
• 但是，在 VAO 绑定之前的 VBO 不会被 VAO "自动包含" 或 "记录"，它们只是在当前的 OpenGL 上下文中有效。
• 换句话说，VAO 不会记录 VBO 在它绑定之前的状态。当开始设置顶点属性（glVertexAttribPointer 或 setAttributeBuffer）时，这个绑定的 VBO 会影响当前的 VAO。

2.VAO 绑定后 VBO 的行为：

• 一旦绑定了 VAO，所有的后续 VBO 和顶点属性设置都会记录在这个 VAO 中。
• 所以，在 glBindVertexArray(VAO) 之后创建和绑定的 VBO，VAO 会自动 "记录" 这些 VBO，并与顶点属性一起存储，确保在渲染时能够正确地使用它们。

具体行为：
1. 在 VAO 绑定之前的 VBO：

• 这些 VBO 对 VAO 是不可见的。
• VAO 只会记录你在绑定它之后的顶点数据和顶点属性设置。
• 换句话说，glBindVertexArray(VAO) 之前设置的 VBO 和顶点属性不会被 VAO 保存。

2. 在 VAO 绑定之后的 VBO：

• 所有 VBO 和顶点属性设置都会被 VAO 记录下来。
• 如果你创建了多个 VBO，并在绑定了 VAO 后设置了多个顶点属性，这些都会在 VAO 中保存，之后你只需要通过 glBindVertexArray(VAO) 进行切换即可使用它们。

举个例子来说明：

// 1. 先创建 VAO 和 VBO
GLuint VAO, VBO;
glGenVertexArrays(1, &VAO);
glGenBuffers(1, &VBO);

// 2. 在绑定 VAO 之前设置顶点数据和 VBO
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
GLfloat vertices[] = {
    -1.0f,  1.0f, 0.0f,
    -1.0f, -1.0f, 0.0f,
     1.0f, -1.0f, 0.0f
};
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

// 3. 在绑定 VAO 之前设置顶点属性（不推荐）
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(GLfloat), (GLvoid*)0);
glEnableVertexAttribArray(0);

// 4. 现在绑定 VAO
glBindVertexArray(VAO);  // VAO 绑定后，它才会记录 VBO 和顶点属性的状态

// 5. 设置另一个 VBO 和属性（VAO 记录下来）
GLuint VBO2;
glGenBuffers(1, &VBO2);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO2);
GLfloat vertices2[] = {
    0.0f, 0.0f, 0.0f
};
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices2), vertices2, GL_STATIC_DRAW);

// 设置顶点属性
glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(GLfloat), (GLvoid*)0);
glEnableVertexAttribArray(1);

// 6. 解绑 VBO 和 VAO
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
glBindVertexArray(0);

在这个例子中：

• 第 2 步和第 3 步 在绑定 VAO 之前设置了一个 VBO 和它的顶点属性，这些设置 不会 被 VAO 记录下来。
• 第 5 步创建了另一个 VBO VBO2，并在绑定了 VAO 后设置了另一个顶点属性。这个 VBO 和顶点属性设置会 被 VAO 记录下来，并且以后绑定 VAO 时就能使用这些数据。

• VAO 绑定之前的 VBO 和顶点属性设置，不会被 VAO 自动记录。
• VAO 绑定之后的所有 VBO 和顶点属性设置，都会被 VAO 记录。这就是为什么你需要在绑定 VAO 后再设置顶点数据和顶点属性，这样你就能通过 VAO 来高效管理渲染状态。

5. 总结：

• glBindVertexArray 的作用：绑定 VAO 是为了让 OpenGL 知道你正在使用哪个 VAO，确保之后的操作（如设置顶点数据、绘制图形等）是基于正确的 VAO 进行的。解绑是为了避免操作影响其他部分。
• glLoadIdentity 的作用：它重置当前矩阵为单位矩阵，通常在进行投影或视图矩阵设置之前调用，以确保之前的矩阵变换不会影响当前的设置。
• 为什么初始化和绘制时都要绑定 VAO：在初始化时绑定 VAO 是为了设置顶点数据的格式，而在绘制时绑定 VAO 是为了告诉 OpenGL 使用哪些顶点数据进行绘制。每次绘制前都需要绑定相应的 VAO，以确保渲染使用的是正确的数据。