OpenGL - Vertex array

Vertex array†

OpenGLでポリゴンなどを描画するときは，

double v0[3] = {0, 0, 0};
double v1[3] = {1, 0, 0};
double v2[3] = {0, 1, 0};
glBegin(GL_TRIANGLES);
glVertex3dv(v0);
glVertex3dv(v1);
glVertex3dv(v2);
glBegin(GL_TRIANGLES);

などのようにglVertexで一つ一つ指定します． しかし，大量の頂点データがある場合，毎回glVertex関数を呼び出すのはパフォーマンス上あまり良くありません． そこで，Vertex arrayを用います．

GLdouble vertices[] = { 0, 0, 0,  1, 0, 0,  1, 1, 0 };
	glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
	glVertexPointer(3, GL_DOUBLE, 0, vertices);

	int num_of_vertices = sizeof(vertices)/sizeof(GLdouble);
	glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, num_of_vertices);

	glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);

配列に格納した頂点データをOpenGLに転送，描画します． それぞれの関数は，

• glEnableClientState : arrayをactivateする．引数には，GL_VERTEX_ARRAY, GL_COLOR_ARRAY, GL_SECONDARY_COLOR_ARRAY, GL_INDEX_ARRAY, GL_NORMAL_ARRAY, GL_FOG_COORDINATE_ARRAY, GL_TEXTURE_COORD_ARRAY, GL_EDGE_FLAG_ARRAYのどれかを指定．
• glVertexPointer(size, type, stride, pointer) : arrayの元データ(ポインタ)を指定．引数には, size (2,3 or 4), type (GL_SHORT, GL_INT, GL_FLOAT, GL_DOUBLE), stride, pointer を指定． glVertexPointerは頂点データの場合だが，その他に同様の関数がいくつかある．

  命令名	size	type
  glVertexPointer(size, type, stride, pointer)	2,3,4	GL_SHORT, GL_INT, GL_FLOAT, GL_DOUBLE
  glColorPointer(size, type, stride, pointer)	3,4	GL_BYTE, GL_UNSIGNED_BYTE, GL_SHORT, GL_UNSIGNED_SHORT, GL_INT, GL_UNSIGNED_INT, GL_FLOAT, GL_DOUBLE
  glSecondaryColorPointer(size, type, stride, pointer)	3	同上
  glIndexPointer(type, stride, pointer)	1	GL_UNSIGNED_BYTE, GL_SHORT, GL_INT, GL_FLOAT, GL_DOUBLE
  glNormalPointer(type, stride, pointer)	3	GL_BYTE, GL_SHORT, GL_INT, GL_FLOAT, GL_DOUBLE
  glFogCoordPointer(type, stride, pointer)	1	GL_FLOAT, GL_DOUBLE
  glTexCoordPointer(size, type, stride, pointer)	1,2,3,4	GL_SHORT, GL_INT, GL_FLOAT, GL_DOUBLE
  glEdgeFlagPointer(stride, pointer)	1	-

• glDrawArrays(mode, first, count) : arrayのfirstからfirst+count-1までを描画する．描画の最初の引数でプリミティブの種類(glBegin()で用いるものとおなじ)を指定． ちなみにarray内の1要素のみを描画したい場合はglArrayElement()を用いる．

  glBegin(GL_POINTS);
  for(int i = 0; i < n; ++i){
      glArrayElement(first+i);
  }
  glEnd();

• glDisableClientState : arrayをdeactivate．

glDrawElements†

ポリゴンデータの表現には通常，頂点列とその幾何構造を用います． そのようなデータの描画時にはglDrawElements()を用います．

GLdouble vertices[] = { 0, 0, 0,  1, 0, 0,  1, 1, 0,  0, 1, 0 };
	GLuint indices[] = { 0, 1, 2,  0, 2, 3 };

	glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
	glVertexPointer(3, GL_DOUBLE, 0, vertices);

	int num_of_indices = sizeof(indices)/sizeof(GLuint);
	glDrawElements(GL_TRIANGLES, num_of_indices, GL_UNSIGNED_INT, indices);

	glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);

indicesのある範囲だけ使いたい場合は，glDrawRangeElement(mode, start, end, count, type, indices)を用います． また，複数のindicesをまとめて指定したい場合は，glMultiDrawElementsがあります．

Interleaved array†

1つのarrayに複数の種類のデータ(e.g. ColorとVertex)を含めたい場合は， glInterleavedArraysが使えます．例えば，頂点の色と座標の場合，

GLfloat col_and_vert[] = { 1.0, 0.0, 0.0,  0.0, 0.0, 0.0, 
							   0.0, 1.0, 0.0,  5.0, 0.0, 0.0, 
							   0.0, 0.0, 1.0,  5.0, 5.0, 0.0 };
	glInterleavedArrays(GL_C3F_V3F, 0, col_and_vert);
	glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);

col_and_vertには{頂点1の色，頂点1の座標，頂点2の色，頂点2の座標，... }の順番にデータが格納されています． glInterleavedArraysの第一引数は配列の型と並びを指定します．GL_C3F_V3FはglColorPointerに対応する3要素のfloatと glVertexPointerに対応する3要素のfloatが並んでいることを示しています． このほかにも，GL_V2F, GL_V3F, GL_C4UB_V2F, GL_C4UB_V3F, GL_C3F_V3F, GL_N3F_V3F, GL_C4F_N3F_V3F, GL_T2F_V3F, GL_T4F_V4F, GL_T2F_C4UB_V3F, GL_T2F_C3F_V3F, GL_T2F_N3F_V3F, GL_T2F_C4F_N3F_V3F, GL_T4F_C4F_N3F_V4F が指定できます．UBはGL_UNSIGNED_BYTE，Tはテクスチャ座標に対応します．

また，構造体を用いると，

struct Vertex
	{
		GLfloat color[4];
		GLfloat normal[3];
		GLfloat vertex[3];
	};

	vector<Vertex> inter_array;
	inter_array.resize(N);
	
	...

	glInterleavedArrays(GL_C4F_N3F_V3F, 0, &inter_array[0]);
	glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, N);

値の格納にはCの配列ではなくSTLのvectorを用いました． vectorは&inter_array[0]を渡すことで配列と互換性を持っています．