顶点缓冲对象（Vertex Buffer Object, VBO）
顶点缓冲对象（VBO）是用于存储顶点数组数据的缓冲对象（Buffer Object）。它与任何其他缓冲对象没有本质区别——用于变换反馈（Transform Feedback）或异步像素传输的缓冲对象同样可以作为顶点数组的数据源。
基本概念
顶点流（Vertex Stream）
为了进行渲染，必须使用包含顶点着色器（Vertex Shader）的着色器程序。顶点着色器的用户定义输入变量定义了该着色器所需的顶点属性（Vertex Attributes）列表。对于着色器中的每个属性，都必须提供相应的数据数组。
顶点在流中的顺序非常重要，这个顺序定义了 OpenGL 如何处理和渲染生成的图元（Primitive）。有两种渲染方式：
- 直接渲染：按照数组顺序生成顶点流
- 索引渲染：使用索引列表定义顶点顺序
索引渲染允许重复使用同一顶点数据，这在紧密网格中特别有用，因为顶点通常会被多次使用。顶点属性数据通常约 32 字节，而索引通常只有 2-4 字节，因此这种数据压缩方式非常经济。
索引渲染的限制
OpenGL（以及 Direct3D）只允许使用一个索引数组，所有属性数组都使用相同的索引。如果建模工具导出的数据有多个索引数组，必须将其转换为统一索引格式。
顶点数组对象（Vertex Array Object, VAO）
VAO 是一种 OpenGL 对象，用于存储提供顶点数据所需的所有状态。它存储顶点数据的格式以及提供顶点数据数组的缓冲对象。
VAO 仅引用缓冲区，不会复制或冻结其内容——如果被引用的缓冲区后来被修改，这些更改在使用 VAO 时将会被看到。
创建和绑定
GLuint vao;
glGenVertexArrays(1, &vao);
glBindVertexArray(vao);或者使用 DSA（Direct State Access）：
GLuint vao;
glCreateVertexArrays(1, &vao);VAO 对象 0
兼容性配置文件使 VAO 对象 0 成为默认对象。核心配置文件使 VAO 对象 0 根本不是对象。因此在核心配置文件中绑定 VAO 0 后，不应调用任何修改 VAO 状态的函数。
启用属性数组
顶点属性编号从 0 到 GL_MAX_VERTEX_ATTRIBS - 1。新创建的 VAO 所有属性的数组访问都被禁用。
void glEnableVertexAttribArray(GLuint index);
void glDisableVertexAttribArray(GLuint index);使用 DSA：
void glEnableVertexArrayAttrib(GLuint vao, GLuint index);
void glDisableVertexArrayAttrib(GLuint vao, GLuint index);设置顶点属性
有两种方式将缓冲对象用作顶点数据源。本节介绍传统的组合格式方法。
使用 glVertexAttribPointer
void glVertexAttribPointer(GLuint index, GLint size, GLenum type,
GLboolean normalized, GLsizei stride,
const void *offset);
void glVertexAttribIPointer(GLuint index, GLint size, GLenum type,
GLsizei stride, const void *offset);
void glVertexAttribLPointer(GLuint index, GLint size, GLenum type,
GLsizei stride, const void *offset);参数说明：
index：属性索引size：分量数量（1-4）type：数据类型normalized：是否归一化（仅用于glVertexAttribPointer）stride：步长（字节）offset：偏移量
重要：GL_ARRAY_BUFFER 与 VAO 的关系
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, ...) 调用本身不修改当前 VAO 的状态。属性与缓冲区的关联是在调用 glVertexAttribPointer 时建立的。调用之后更改 GL_ARRAY_BUFFER 绑定不会影响已设置的属性。
示例：
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, buf1);
glVertexAttribPointer(0, 4, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, 0);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0); // 这不会影响属性 0 与 buf1 的关联顶点格式
数据类型
glVertexAttribPointer 支持的类型：
浮点类型（normalized 必须为 GL_FALSE）：
GL_HALF_FLOAT：16 位半精度浮点GL_FLOAT：32 位单精度浮点GL_DOUBLE：64 位双精度浮点（不推荐使用，通常是性能陷阱）GL_FIXED：16.16 位定点数
整数类型（可自动转换为浮点）：
GL_BYTE、GL_UNSIGNED_BYTEGL_SHORT、GL_UNSIGNED_SHORTGL_INT、GL_UNSIGNED_INTGL_INT_2_10_10_10_REV：打包的 4 值格式GL_UNSIGNED_INT_2_10_10_10_REV：打包的 4 值格式GL_UNSIGNED_INT_10F_11F_11F_REV：打包的 3 浮点格式（需要 OpenGL 4.4）
glVertexAttribIPointer 支持的类型：
GL_BYTE、GL_UNSIGNED_BYTEGL_SHORT、GL_UNSIGNED_SHORTGL_INT、GL_UNSIGNED_INT
glVertexAttribLPointer 支持的类型：
GL_DOUBLE
分量大小
size 参数定义属性向量中的分量数量（1-4）。如果着色器中的分量数少于属性提供的，额外的分量将被忽略；如果着色器中的分量数多于属性提供的，缺少的分量将填充 (0, 0, 0, 1)。
双精度属性
对于双精度输入，如果着色器属性的分量数多于提供的值，额外分量的值将是未定义的。
偏移量和步长
offset 定义缓冲对象中第一个元素的字节偏移。由于历史原因，它是 const void* 类型，需要进行类型转换：
// C 风格
(void*)(byteOffset)
// C++ 风格
reinterpret_cast<void*>(byteOffset)stride 定义从一个顶点开始到下一个顶点开始的字节数。如果设为 0，OpenGL 会根据 size 和 type 自动计算紧密打包的步长。
交错属性（Interleaved Attributes）
交错属性是将不同属性存储在同一个结构体中的方式：
struct Vertex
{
GLfloat position[3];
GLfloat normal[3];
GLubyte color[4];
};
Vertex vertices[VERTEX_COUNT];设置交错属性：
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex),
reinterpret_cast<void*>(baseOffset + offsetof(Vertex, position)));
glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex),
reinterpret_cast<void*>(baseOffset + offsetof(Vertex, normal)));
glVertexAttribPointer(2, 4, GL_UNSIGNED_BYTE, GL_TRUE, sizeof(Vertex),
reinterpret_cast<void*>(baseOffset + offsetof(Vertex, color)));最佳实践
尽可能使用交错属性。如果某些属性需要改变而其他不需要，则将常量属性和变化属性分开交错。
索引缓冲区
索引渲染需要一个索引数组，所有顶点属性都使用相同的索引。索引数组由绑定到 GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER 绑定点的缓冲对象提供。
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, elementBuffer);INFO
索引缓冲区绑定存储在 VAO 内部。如果没有绑定 VAO，则无法将缓冲对象绑定到 GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER。
索引可以是 GL_UNSIGNED_BYTE、GL_UNSIGNED_SHORT 或 GL_UNSIGNED_INT 类型。
实例化数组
在实例化渲染（Instanced Rendering）中，可以让属性数组按实例计数索引，而不是按顶点索引：
void glVertexAttribDivisor(GLuint index, GLuint divisor);如果 divisor 为 0，属性行为正常。如果 divisor 非 0，当前实例数除以该值的结果用于访问属性数组。
效率
这通常被认为是将逐实例数据传递给顶点着色器最有效的方式，但受到顶点属性数量限制。
分离属性格式（OpenGL 4.3+）
分离属性格式 API 将顶点格式和缓冲区绑定分开，使代码更清晰、更灵活。
缓冲区绑定
void glBindVertexBuffer(GLuint bindingindex, GLuint buffer,
GLintptr offset, GLintptr stride);
void glVertexBindingDivisor(GLuint bindingindex, GLuint divisor);属性格式
void glVertexAttribFormat(GLuint attribindex, GLint size, GLenum type,
GLboolean normalized, GLuint relativeoffset);
void glVertexAttribIFormat(GLuint attribindex, GLint size, GLenum type,
GLuint relativeoffset);
void glVertexAttribLFormat(GLuint attribindex, GLint size, GLenum type,
GLuint relativeoffset);
void glVertexAttribBinding(GLuint attribindex, GLuint bindingindex);示例对比
传统方式：
glBindVertexArray(vao);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, buff);
glEnableVertexAttribArray(0);
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex),
reinterpret_cast<void*>(baseOffset + offsetof(Vertex, position)));
// ... 更多属性分离格式方式：
glBindVertexArray(vao);
glBindVertexBuffer(0, buff, baseOffset, sizeof(Vertex));
glEnableVertexAttribArray(0);
glVertexAttribFormat(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, offsetof(Vertex, position));
glVertexAttribBinding(0, 0);
// ... 更多属性使用 DSA：
glVertexArrayVertexBuffer(vao, 0, buff, baseOffset, sizeof(Vertex));
glEnableVertexArrayAttrib(vao, 0);
glVertexArrayAttribFormat(vao, 0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, offsetof(Vertex, position));
glVertexArrayAttribBinding(vao, 0, 0);
// ... 更多属性步长限制
relativeoffset 的限制通过 GL_MAX_VERTEX_ATTRIB_RELATIVE_OFFSET 查询，保证至少为 2047 字节。stride 在 OpenGL 4.4 中不能超过 GL_MAX_VERTEX_ATTRIB_STRIDE（至少 2048）。
矩阵属性
GLSL 中的矩阵属性会占用多个属性索引。矩阵占用的属性数量等于其列数：
mat2占用 2 个属性索引mat3占用 3 个属性索引mat4占用 4 个属性索引mat2x4占用 2 个属性索引mat4x2占用 4 个属性索引
每个绑定的属性填充一列，从最左边开始。例如，3x3 矩阵绑定到属性索引 3，它将使用索引 3、4、5。
双精度矩阵占用两倍空间：dmat3x3 将占用 6 个属性索引。
非数组属性值
如果属性未启用，顶点着色器读取的值由上下文状态定义（不是 VAO 的一部分）。初始值为 (0.0, 0.0, 0.0, 1.0)。
void glVertexAttrib*(GLuint index, Type values);
void glVertexAttribN*(GLuint index, Type values);
void glVertexAttribI*(GLuint index, Type values);
void glVertexAttribL*(GLuint index, Type values);使用注意
每次使用数组启用进行绘制命令后，相应的上下文属性值变为未定义。这些非数组属性值不属于 VAO 状态。不建议使用此功能，其性能特征未知。