结构体 Uniform缓冲对象（Uniform Buffer Object）

写在前面：最近在使用GLSL编程，还未掌握Uniform缓冲对象的相关知识，感觉处处碰壁，在这里对Uniform缓冲对象相关知识进行总结，同时本节案例是基于OpenGL ES 3.0实现的，案例程序均可在我github上下载。https://github.com/ModestBean/MySample如果大家发现错误以及不合理之处，还希望多多指出，我会虚心接受每一个建议。

本篇内容参考来自：

LearnOpenGL CN——高级GLSL一章

The fool的博客

感谢The fool的文章，他的文章中的部分内容非常有助于理解Uniform缓冲对象，我在此将两篇文章的重要内容进行了合并。

在没有掌握Uniform缓冲对象时，已经可以开发出很多高级特效了，但同时也遇到了一些繁琐的事情。比如说，当在一个项目（Project）中出现多个着色器，每一个着色器中大部分的Uniform变量都是相同的，例如：摄像机位置、光源位置此类所有物体都共同的属性等，每一次都需要我们重复的去设置它们，这便是一件繁琐的事情。在大型游戏中，多则上百个着色器，以前者的方式是很容易带来问题的。

OpenGL给我们提供了Uniform缓冲对象，该对象允许我们在多个着色器中定义全局的Uniform变量，在多个着色器中使用摄像机位置、光源位置时，不必多次重复设置，只需设置一次即可。这样做并不代表我们可以不用在着色器中定义Uniform变量了，这样只不过减少了宿主语言（C++、Java）的工作量。

Uniform块的内容是存储在缓冲对象中的，它实际上只是一块预留的内存，这块内存并不知道它具体保存的是什么类型的数据，我们还需要告诉OpenGL内存中哪一部分对应哪一个Uniform变量。

假设着色器有以下的Uniform块:

    layout (std140) uniform ExampleBlock{
        float value;
        vec3  vector;
        mat4  matrix;
        float values[3];
        bool  boolean;
        int   integer;
    };

这里的std140就代表着一种Uniform块的布局，Uniform块的布局常见的有如下三种。

shared（共享布局）：默认情况下，GLSL都会使用这个布局，共享一但硬件定义了偏移量，它们在整个程序中都是共享的，使用shared布局时，允许GLSL对Uniform块中的变量的存储位置进行变动，共享布局可以节省很多空间的优化。

std140布局：std140布局中确定每个变量的偏移都是基于一系列的规则而决定的，这显示的声明了每个变量类型的内存布局，需要我们手动去计算每个变量的偏移量。

packed（紧凑布局）：是不能保证这个布局在每个程序中保持不变的（即非共享），因为它允许编译器去将uniform变量从Uniform块中优化掉，这在每个着色器中都可能是不同的，所以这种布局是无法共享的，不满足Uniform Buffer的使用需求。

在使用Uniform缓冲时我们需要知道每个变量的字节和偏移量，每一个变量的大小都是确定的，我们在学习任何一门语言的初始都会学习变量的大小（字节），例如int类型的变量所占字节为4 Byte。但是Uniform块中变量的间距是无法确定的，这就允许硬件能够将变量放置在合适的位置，例如，一些硬件可能会将一个向量a放在float b之后，其他的硬件可能会将向量a放在float b之前。这个特性虽然合理的安排了变量的存储，但是却给我们使用Uniform缓冲带来了麻烦，因为有了这个特性，我们就无法知道整个Uniform块所占的字节，在初始分配Uniform缓冲时也无法合理的进行分配。

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/jisuanjixue/article-61852-1.html