爲何要在GLSL中使用UBO

轉載：http://blog.csdn.net/lsldd/article/details/8475908

關於UBO的介紹和使用詳情，請看http://www.zwqxin.com/archives/shaderglsl/communication-between-opengl-glsl-2.html

除了OpenGL手冊，應該沒有比這個更詳細的了。

最近在一個GLSL項目中，需要循環繪製多塊buffer，而每次循環都要給buffer傳入大量的uniform，導致shader的渲染效率極低。

比如之前的代碼是類似這個樣子：

m_pProgramBlock->sendUniform3fv(A);
m_pProgramBlock->sendUniform3fv(B);
m_pProgramBlock->sendUniform3fv(C);
m_pProgramBlock->sendUniform3fv(D);
glDrawElements(…);

m_pProgramBlock->sendUniform3fv(A);
m_pProgramBlock->sendUniform3fv(B);
m_pProgramBlock->sendUniform3fv(C);
m_pProgramBlock->sendUniform3fv(D);
glDrawElements(...);

相應的，在shader中uniform有如下定義：

#version 330
uniform vec3 A;
uniform vec3 B;
uniform vec3 C;
uniform vec3 D;

#version 330
uniform vec3 A;
uniform vec3 B;
uniform vec3 C;
uniform vec3 D;

結果在性能測試中發現，每執行一次sendUniform的操作耗費的時間居然大於執行一次glDrawElements的時間！

GLSL提供了UBO技術能很好的解決這個問題。通過把uniform綁定到顯卡的緩衝區，可以極大提升修改Uniform數據的速度。此外他的最大優勢在於能在Shader之間共享Uniform。UBO的詳細說明請參閱http://www.opengl.org/wiki/Uniform_Buffer_Object

修改後的opengl代碼是類似這個樣子：

glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, m_uboHandle);
glBufferSubData(GL_UNIFORM_BUFFER, 0,  16, (char*)(&A);
glBufferSubData(GL_UNIFORM_BUFFER, 16,  16, (char*)(&B);
glBufferSubData(GL_UNIFORM_BUFFER, 32,  16, (char*)(&B);
glBufferSubData(GL_UNIFORM_BUFFER, 48,  16, (char*)(&B);
glDrawElements(…);

glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, m_uboHandle);
glBufferSubData(GL_UNIFORM_BUFFER, 0,  16, (char*)(&A);
glBufferSubData(GL_UNIFORM_BUFFER, 16,  16, (char*)(&B);
glBufferSubData(GL_UNIFORM_BUFFER, 32,  16, (char*)(&B);
glBufferSubData(GL_UNIFORM_BUFFER, 48,  16, (char*)(&B);
glDrawElements(...);

相應的，在shader中uniform有如下定義：

#version 330
layout(std140) uniform BlobSettings{
        vec3  A;
    vec3  B;
    vec3  C;
    vec3  D;
}Blob;

#version 330
layout(std140) uniform BlobSettings{  
        vec3  A; 
    vec3  B; 
    vec3  C; 
    vec3  D; 
}Blob;  

那麼到底性能差異有多大呢？使用VS2012的性能測試，可以得到如下數據：

sendUniform佔用了9.4%的渲染時間，而一條glBufferSubData只佔用了0.1%!

使用glBufferSubData的效率比使用sendUniform高將近2個數量級！

然而使用UBO也要付出代價。因爲每個顯卡不同，UBO裏每個uniform所佔用字節數都未必相同，即使你指定了layout(std140)。