如何正確理解 opengl 的 vao ？

01-23

正常的opengl vao操作是在bind 和 unbind之間，去初始化及綁定一系列相關的vbo，那麼最後，opengl在顯存里記錄的到底是什麼數據，這些vbo？還是類似於顯示列表，記錄了這之間的操作？比如，我在vao 的bind 和 unbind之間，調用 glGenBuffer()，是不是每次綁定該vao時都會重新 gen 一次buffer？

VAO 記錄的是

vertex attribute 的格式，由 glVertexAttribPointer 設置。
vertex attribute 對應的 VBO 的名字, 由一對 glBindBuffer 和 glVertexAttribPointer 設置。
#當前#綁定的 GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER 的名字，由 glBindBuffer 設置。

VAO 中並不保存#當前#綁定的 GL_ARRAY_BUFFER，VBO 和 vertex attribute 的綁定是在 glVertexAttribPointer 中完成的。

完整信息參考 Vertex Specification

剛看到這部分，嘗試解釋一下，歡迎指正！

OpenGL在畫畫的時候，要用到很多的信息，如頂點的坐標、紋理、顏色等等.... 假如一個頂點包含了坐標和顏色的信息，那麼這個頂點處的數據格式可能如下：

x, y, z, r, g, b

這些值會被存儲在一個叫VBO (vertex buffer object)的地方。

因而，可以把VBO理解成一個數據區域，這裡面存放了渲染所需要的一切信息。但需要注意的是，數據在VBO裡面的時候，OpenGL是並不知道這裡面的每個數據所代表的具體含義的，只是一堆數值罷了。

這時候，VAO(vertex array object)就派上用場了。

VAO指定了讀取VBO的方式~~

假如VBO裡面現在存放了如下的內容：

x0, y0, z0, r0, g0, b0

x1, y1, z1, r1, g1, b1

x2, y2, z2, r2, g2, b2

VAO可以定義一種格式說，我每次只取VBO裡面的x,y,z的值；也可以定義一種格式說，每次只取VBO裡面的r,g,b的值。這樣我們就可以在渲染的時候，綁定不同的VAO，實現按照不同的格式將VBO裡面的東西渲染出來~

通過定義VBO裡面數據存放的方式、VAO的格式以及合適的GLSL 語言，就能夠靈活地畫出我們所需要的各種圖形。

畫一張圖就很好理解了所謂的VAO定義了頂點屬性而VBO只是一堆本質上沒區別的數據

正常的opengl vao操作是在bind 和
unbind之間，去初始化及綁定一系列相關的vbo，那麼最後，opengl在顯存里記錄的到底是什麼數據，這些vbo？還是類似於顯示列表，記錄了這
之間的操作？比如，我在vao 的bind 和 unbind之間，調用 glGenBuffer()，是不是每次綁定該vao時都會重新 gen
一次buffer？

vao，就是頂點數組。

綁定，就是指定你當前要操作的對象。（opengl 只有一個當前對象，把它想像成 current object，你的後續操作，都是在對這個 object 進行。你可以擁有很多個 object，然後用 bind 來指定 current object，所以你後面的操作，就不需要點名你在操作誰了）。

用綁定，可以隨時的在多個 object 之間切換當前對象。

genXXXXX，會返回一個整數形式的 ID（handle），這個數是這個對象的 ID，有如身份證號。但是由於我們還沒有給這個對象賦實際數據，所以我們可以設想，這類似於像 opengl 聲明了這個對象的存在（申領一個 unique id）。好比有了一個箭頭，但是箭頭另一端沒有掛接數據。

vao，就是一堆頂點，組成的一個數組。

那麼我們就得知道這裡的頂點是什麼，所謂頂點，就是一個點，對每個這樣的點，上面掛接了多個數據（通常都是1~4維向量），這些數據成為屬性。我們提到具體哪個屬性時，用索引值來標識。

比如說，坐標，就是頂點的一個必有的屬性，通常是第一個屬性，所以：

頂點.屬性[0] --&> [x,y,z]；

除了坐標，還可以有顏色 [r,g,b], 紋理坐標 [u,v] ，法線方向等。

總之，頂點，有多個向量形式的屬性，多個頂點，組成一個 va。所以一個 va，想像成就是一個箭頭，指向了具有多個格子的指針數組，每一個格子又有一個箭頭，指向一堆向量形式的屬性（依次屬於每個頂點）。

對一個 vao，申領了 ID 以後，只是一個懸空的箭頭，所以要給這個 vao 設置屬性，通常至少要有坐標這個屬性。

所以需要先創建一個 buffer，把數據傳遞到 buffer，

genBuffer, 給 buffer 申領一個 id，

BufferData ，給 buffer 賦值（向 buffer 中拷貝數據）。這一步可能才是（opengl / 顯卡）實際分配內存。

VertextAttribPoint，把這個 buffer 設置為某個 vao 的某個屬性。這樣，vao 的某個屬性就有了實際數據。

畫個示意圖是這樣：

___________ vao ---&> | attrib[0] |--- vbo ---&> vec3 array { {x,y,z}, ... }; //3d-坐標 |-----------| | attrib[1] |--- vbo ---&> vec2 array { {x,y}, ... }; //whatever |-----------| | ... | |-----------| | attrib[k] |--- vbo ---&> vec4 array { {x,y,z,w}, ... }; ~~~~~~~~~~~

當然，這些屬性具體是什麼含義，主要取決於你怎麼（在 shader 中）使用它們。這些屬性，在 pipeline 中，送給 vertext shader 作為可使用的輸入數據。比如說，vertex shader 中可以用一個4x4 計算出來的矩陣，乘以頂點的屬性0，把模型坐標變換到窗口的客戶區坐標。

所以當你對某個 vao 設置完屬性以後，opengl/顯卡就已經知道了這些信息，所以除非你需要修改，否則你只需要做一次就夠了，然後你可以把它切換成非 current 對象。需要的時候隨時可以 bind 到前台使用。

當然了，實際存儲大量數據和需要較大內存的，是 vbo，也就是 buffer。一個 buffer 被掛接給某個 vao 的某個屬性。我們就可以因此知道這個頂點的屬性（數據）。

當你不需要對象的時候，要記得 delete 。申領的 id，只是交還給系統（標示為可以分配給用戶）。對於 buffer，會釋放 buffer 佔用的內存。

（1）顯示列表是一組預先編譯好的OpenGL函數語句，是記錄的一組過程；而VAO對應的是一組內存緩存區組成的對象，是在顯存里劃分的。

（2）VAO是一個對象，一個VAO可以包含都多個VBO，是一種關聯關係；而VBO又可以有保存不同的類型，包括頂點坐標、UV、法線、顏色、索引等，通過glBufferData給VBO可以指定相應的類型，再通過glVertexAttribPointer給VBO指定相應的數據格式。

（3）glBindVertexArray 可以設置當前綁定的VAO，然後glGenBuffers生成VBO後，通過glBindBuffer能夠關聯到當前的VAO。VAO里的VBOs都設置好了以後，在繪製的地方只需要設置當前綁定的VAO是哪個，就能按照初始化的VAO來繪製，即調用glDrawArrays。也就是說在初始化的時候，事先確定VAO的格式，在需要的調用的時候，只需要綁定這個特定的VAO就好。

（4）glBindVertexArray(0)表示當前不用VAO了，並不是VAO釋放了，所以不是你說的那樣要一直「bind，unbind，重新Gen」，而是在顯存里專門開闢好了這種VAO對應的格式，只需要填數據就好了，而VAO對象是作為一個整體在合適的時候bind。

看過一個教程。。

它說

vao是modernGL中取得比爛還有爛得不行的名字之一

因為這名字沒說出一點這是做啥事的。。。

我覺得vertex array是vertex buffer的meta data，以便與頂點shader的輸入屬性相對應。

這是因為vertex buffer既沒有成員信息也沒有類型信息，完全是裸的一塊binary data，而頂點shader的輸入需要成員類型、大小、組織方式等等。

我盡量說的簡單一點

VAO是一個狀態集，標記的是當前GL_ARRAY_BUFFER Target的數據狀態。

而單純的VBO只是一塊Data，並沒有狀態。

這句話的意思是，在你的程序中你可以gen N個 VAO，也可以gen N個VBO，但是，起作用的只是你bind到Target上的那一個。glBindVertexArray 為什麼沒有Target參數，因為Target只有一種。

@MichaelCheng你說的第三點是錯誤的，沒有這麼強的耦合關係

VAO只認GL_ARRAY_BUFFER Target,不認VBO。

VAO和VBO之間的耦合度相對是非常低的，依賴關係是靠Render Context，而不是對象本身。

問題：正常的opengl vao操作是在bind 和 unbind之間，去初始化及綁定一系列相關的vbo，那麼最後，opengl在顯存里記錄的到底是什麼數據，這些vbo？還是類似於顯示列表，記錄了這之間的操作？比如，我在vao 的bind 和 unbind之間，調用 glGenBuffer()，是不是每次綁定該vao時都會重新 gen 一次buffer

回答：

前提：下面說的都是現代的基於Shader下的VAO，它包括了VertexArrayObject和VertexAttribute，而非老版的CPU端的需要glEnableClientState的VAO(VertexArrayObject)。

第一個問題：顯存里記錄的是VBO圖形數據塊，和VAO索引數據。關於VAO索引數據結構

見：Vertex Specification

結構如下：

struct VertexAttribute

{

bool bIsEnabled = GL_FALSE;

int iSize = 4; //This is the number of elements in this attribute, 1-4.

unsigned int iStride = 0;

VertexAttribType eType = GL_FLOAT; // 頂點屬性類型

bool bIsNormalized = GL_FALSE;

bool bIsIntegral = GL_FALSE;

void * pBufferObjectOffset = 0; // 關聯的VBO下的偏移

BufferObject * pBufferObj = 0; // 關聯的VBO

};

struct VertexArrayObject

{

BufferObject *pElementArrayBufferObject = NULL;

VertexAttribute attributes[GL_MAX_VERTEX_ATTRIB];

}

第二個問題：不是類似顯示列表，顯示列表不僅記錄了數據(而且這些數據不再需要解析格式)，還記錄了draw call渲染命令,放置在顯存中躺著，激活時候就是直接繪製。

而VBO, VAO顯存里記錄的是VBO圖形數據塊，和VAO索引數據，並沒有你說的之間的操作draw call調用。VAO draw call時glBindVertexArray 的時候將躺在顯存中的該VAO數組索引結構激活，將關聯的VBO數據按照VAO索引結構來取得數據（shader取得頂點時候是並行獨立的取得完整一個頂點信息的，頂點信息內部各個屬性pos,uv,color,等可能在不同的VBO,那麼按照根據VertexAttribute 數組索引，迭代循環取得頂點數據即可）。

第三個問題：

每次綁定該vao時都會重新 gen 一次buffer？不會的。但VAO索引結構中記錄的狀態設置卻是會重新激活的，關聯的VBO數據卻是沒有重新申請標示符，申請和填充數據塊的。因為glBufferData在CPU中存放的數據在第一次載入後，都直接丟棄了。見：https://www.opengl.org/sdk/docs/man/html/glBindVertexArray.xhtml

glBindVertexArray binds the vertex array object with name array. array is the name of a vertex array object previously returned from a call toglGenVertexArrays。If the bind is successful no change is made to the state of the vertex array object, and any previous vertex array object binding is broken.綁定只是設置當前VAO是該VAO和激活VAO相關的狀態設置，例如：glEnableVertexAttribArray狀態。但是不會重新生成VBO和申請填充VBO中的數據塊。

閱讀了多個回答以及其他文章，我寫了寫自己的理解：

OpenGL VAO, VBO 使用簡介

vao綁定到vbo，將頂點和索引數據壓縮到一個VBO中，試過不。哈哈～