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Alex Nem
Asked:2020-12-17 00:01:03 +0000 UTC2020-12-17 00:01:03 +0000 UTC

着色器中未成形块的 std140 对齐（OpenGL、GLSL）

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看起来我不太明白在将统一缓冲区传递给着色器时如何正确对齐。

据我了解，如果使用统一缓冲区而不是常规 unform 变量将数据传输到着色器，那么写入这些缓冲区的数据必须对齐。可以进行这种对齐的格式之一是 std140。

std140 标记规则是这样的：

标量值（int、float、bool - 占用 4 个字节）。向量要么是 8 字节（vec1，vec2）要么是 16 字节（vec3，vec4）。矩阵就像多个向量（取决于维度）。结构的大小等于其所有成员的大小（考虑到上述规则），如有必要，填充到 16 的重数。

在着色器中，我声明了以下结构：

// Структура описывающая параметры мапинга текстуры
struct TextureMapping
{
    vec2 offset;
    vec2 origin;
    vec2 scale;
    mat4 rotation;
};

原来结构本身应该占用 8 + 8 + 8 + 64 字节（88 字节）最多为 16 的倍数（最接近的值是 16 的倍数是 96），少了 8 个字节。但稍后会详细介绍。

接下来，我声明一个使用这些结构的统一块：

// UBO-блок с параметрами маппинга текстур
layout(std140) uniform textureMapping
{
    TextureMapping diffuseTexMapping;
    TextureMapping specularTexMapping;
    TextureMapping bumpTexMapping;
};

然后，已经在 C++ 代码中，我创建了这个结构的类似物，以便将数据传递给着色器。这一切看起来像这样：

结构本身

struct TextureBasicMapping
{
    glm::vec2 offset;    // Сдвиг текстуры
    glm::vec2 origin;    // Центральная точка
    glm::vec2 scale;     // Масштабирование
    glm::mat4 rotation;  // Поворот (используется только часть 2*2)
};

然后，我自己创建统一缓冲区，因为它有 3 个这样的结构：

// Создать UBO-буфер для параметров маппинга текстуры и выделить память
glGenBuffers(1, &uboTextureMapping_);
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, uboTextureMapping_);
glBufferData(GL_UNIFORM_BUFFER, 3 * sizeof(TextureBasicMapping), nullptr, GL_STATIC_DRAW);
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, 0);

但不要忘记，最多 16 个重数，该结构TextureBasicMapping缺少 8 个字节。事实证明，为了正确地将数据传输到着色器，您需要在结构本身的某处添加这个 8 字节填充。所以，我不太明白在哪里。

经过无数次测试，结果证明，为了正确传输数据，这个非常 8 字节的填充必须在glm::mat4 rotation. 结果，结构开始看起来像这样：

struct TextureBasicMapping
{
    glm::vec2 offset;    // Сдвиг текстуры
    glm::vec2 origin;    // Центральная точка
    glm::vec4 scale;     // Масштабирование (vec2 + 8 байт выравнивания)
    glm::mat4 rotation;  // Поворот (используется только часть 2*2)
};

但为什么会在那里？为什么不是最后？为什么不是一开始？它是如何工作的？我将不胜感激详细的解释。

c++

1 个回答

  1. Best Answer

    事实是，计算管道旨在针对具有 2 个或 4 个机器单元的向量块（即 8 个字节的 vec2 和 16 个字节的 vec4）的操作进行锐化。为了有效地按块组织操作，它们必须沿着以下基向量的边界对齐：

    • 1 MU 块总是在 2 MU 块的开头或中间开始。
    • 2 个 MU 的块总是在 4 个 MU 的块的开头或中间开始。
    • 3 个或更多机器单元的块总是从 4 个机器单元块的开头开始。

    请注意，大小不是在任何地方直接指定的，只是可以将未使用的空间添加到块中，以便遵循块的对齐方式：

    struct s1
{
    vec2 offset; // 0 +2 
    vec2 origin; // 2 +2
};               // 4

struct s2
{
    vec3 offset; // 0 +3
    float dd;    // 3 +1
    vec4 origin; // 4 +4
};               // 8

struct s3
{
    vec3 offset; // 0 +3
                 // 3 +1 иначе следующий блок будет не выровнен
    vec2 origin; // 4 +2
                 // 6 +2 иначе следующая структура будет не выровнена
};               // 8

struct s4
{
    float offset; // 0 +1
                  // 1 +3 иначе следующая структура будет не выровнена
};                // 4

struct s5
{
    float offset; // 0 +1
                  // 1 +1 иначе следующий блок будет не выровнен
    vec2 origin;  // 2 +2
};                // 4

struct s6
{
    float offset; // 0 +1
                  // 1 +3 иначе следующий блок будет не выровнен
    vec4 origin;  // 4 +4
};                // 8

struct TextureBasicMapping
{
    glm::vec2 offset;   // 0 +2
    glm::vec2 origin;   // 2 +2
    glm::vec2 scale;    // 4 +2
                        // 6 +2 иначе следующий блок будет не выровнен
    glm::mat4 rotation; // 8 +16
};                      // 24
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