处理顶点——使用顶点缓冲和索引缓冲将顶点和索引保存在显存中

问题

每次当你调用device. DrawUserPrimitives方法时，顶点都会从系统内存传递到显卡中。通常，大部分数据没有变化，这意味着每帧重复传递了相同的数据。今天的显卡有容量很大而且很快的显存，所以你可以将顶点数据存储在显存中加速程序。从显存中将顶点数据传递到显卡速度要快得多，因为这些数据只在同一板卡的不同芯片间传输。同样索引数据也能获得加速。

解决方案

通过创建顶点数组的VertexBuffer，你可以将顶点数据复制到显存中。将顶点存储到显存后，就可以调用DrawPrimitives方法 (代替DrawUserPrimitives方法)，这个方法从更快的显存中获取顶点。

注意：如果顶点几乎无需更新，那么这个方法可以极大地提高性能。但当处理被称为动态顶点数据(dynamic vertex data)时，这意味着顶点数据更新频繁，你应使用DynamicVertexBuffer，这会在下一个教程介绍。

工作原理

你可以一次性地将数据传递到显卡并把它们存储在显存中，而不是在每次调用DrawUserPrimitives方法时将顶点数组传递到显卡。要实现这个方法，你可以在创建了顶点数组后将它加载到一个VertexBuffer（顶点缓冲）中。在项目中添加VertexBuffer变量：

VertexBuffer vertBuffer; 

然后使用下面的方法生成六个顶点显示两个带纹理的三角形（可见教程5－1）。在这个方法最后，这六个顶点会加载到VertexBuffer并传递到显存中：

private void InitVertices()
{
    myVertexDeclaration = new VertexDeclaration(device, VertexPositionTexture.VertexElements); 
    VertexPositionTexture[] vertices = new VertexPositionTexture[6]; 
    int i = 0; 
    
    vertices[i++] = new VertexPositionTexture(new Vector3(-5.0f, new Vector2(-0.5f,1.5f)); 
    vertices[i++] = new VertexPositionTexture(new Vector3(-2.5f, new Vector2(0.5f, -1.5f)); 
    vertices[i++] = new VertexPositionTexture(new Vector3(0, -3, new Vector2(1.5f, 1.5f)); 
    vertices[i++] = new VertexPositionTexture(new Vector3(0, -3, -1), new Vector2(-0.5f, 1.5f)); 
    vertices[i++] = new VertexPositionTexture(new Vector3(2.5f, 5, -1), new Vector2(0.5f, 1.5f));
    vertices[i++] = new VertexPositionTexture(new Vector3(5.0f, -3, -1), new Vector2(1.5f, 1.5f)); 
    vertBuffer = new VertexBuffer(device, VertexPositionTexture.SizeInBytes * vertices.Length, BufferUsage.WriteOnly);
    vertBuffer.SetData(vertices, 0, vertices.Length); 
} 

当定义了所有顶点后，你需创建一个VertexBuffer。这个VertexBuffer将传递到显卡的保留内存中，由于这个原因，你需要指定对设备的链接和顶点占据的字节数量，这个数量等于 (一个顶点的字节大小)乘以(顶点数量)。

注意：你当然不想每帧都创建一个VertexBuffer，请确保只调用这行代码一次。如果你想覆盖VertexBuffer的数据，不要删除它并重建一个，而是应该使用SetData方法将新数据加载到当前已经存在的VertexBuffer中。只要当你需要增加顶点的数量时才有必要删除VertexBuffer 并重建一个。

创建了VertexBuffer后，你就可以使用SetData方法将顶点数据传递到内存中。显然，SetData方法需要从顶点数组中复制数据。它的一个重载方法可以只写入VertexBuffer的部分数据，在这种情况下，你需指定从哪个顶点开始以及复制多少个顶点。

注意：如果你要频繁地更新VertexBuffer的内容，你应该使用DynamicVertexBufferDynamicVertexBuffer的SetData方法更为强大。

在显卡中存储了顶点数据后就可以绘制三角形了。你可以使用教程5－1中的代码，但有两处变化。

你将使用DrawPrimitive方法表明你将从VertexBuffer中获取数据进行绘制。在这之前首先要激活VertexBuffer。

device.RenderState.CullMode = CullMode.None; 
basicEffect.World = Matrix.Identity; 
basicEffect.View = fpsCam.ViewMatrix; 
basicEffect.Projection = fpsCam.ProjectionMatrix; 
basicEffect.Texture = myTexture; 
basicEffect.TextureEnabled = true; 
basicEffect.Begin(); 
foreach (EffectPass pass in basicEffect.CurrentTechnique.Passes)
{
    pass.Begin(); 
    device.VertexDeclaration = myVertexDeclaration; 
    device.Vertices[0].SetSource(vertBuffer, 0, VertexPositionTexture.SizeInBytes); 
    device.DrawPrimitives(PrimitiveType.TriangleList, 0, 2); pass.End(); 
}
basicEffect.End(); 

在pass中，与以前一样需要将VertexDeclaration传递给设备表明顶点存储的数据类型、下一行代码设置VertexBuffer。对每个顶点来说，你可以在不同的VertexBuffers中存储不同的信息。本例中，你只使用了一个VertexBuffer，因此指定索引为0。使用SetSource方法，表明你将激活vertBuffer作为顶点的源。你还要指定第一个顶点的开始位置和一个顶点占据多少个字节(这样显卡才能将字节流裁切成独立的顶点)。激活VertexBuffer后，从第一个顶点开始使用TriangleList进行绘制，这个VertexBuffer 包含两个三角形的数据。

对性能的考虑：VertexBuffer构造函数

VertexBuffer的构造函数可以在最后一个参数中指定一些有用的可选择的标志，显卡的驱动会使用这个标志决定哪种内存是最快的。下面是可以使用的BufferUsages：

• BufferUsage. None：允许从VertexBuffer中读写。
• BufferUsage. Points：表示VertexBuffer中的顶点数据是用来绘制点和精灵的。这个与性能无关。
• BufferUsage. WriteOnly：不从VertexBuffer读取数据。当使用VertexBuffer时，可以将顶点数据放在快得多的显存中。这样，当你想处理顶点数据时，比起将顶点数据在系统内存中存储一个副本，调用VertexBuffers的GetData方法往往更好。

你也可以组合这些标志，用 | 分隔表示OR操作(如果不矛盾，结果是指定选项的AND逻辑)。

IndexBuffer（索引缓冲）

如果你还想将索引存储在显卡中，你应在创建VertexBuffer之后再创建一个IndexBuffer ，所以在项目中添加一个IndexBuffer变量：

IndexBuffer indexBuffer; 

作为一个简单的例子，你将定义两个三角形，因为它们共享一个顶点，所以只需定义5个独立顶点：

private void InitVertices() 
{
    myVertexDeclaration = new VertexDeclaration(device, VertexPositionTexture.VertexElements);
    VertexPositionTexture[] vertices = new VertexPositionTexture[5]; 
    int i = 0; 
    
    vertices[i++] = new VertexPositionTexture(new Vector3(-5.0f, -3, -1), new Vector2(-0.5f, 1.5f)); 
    vertices[i++] = new VertexPositionTexture(new Vector3(-2.5f, 5, -1), new Vector2(0.5f, -1.5f)); 
    vertices[i++] = new VertexPositionTexture(new Vector3(0, -3, -1), new Vector2(1.5f, 1.5f)); 
    vertices[i++] = new VertexPositionTexture(new Vector3(2.5f, 5, -1), new Vector2(0.5f, -1.5f)); 
    vertices[i++] = new VertexPositionTexture(new Vector3(5.0f, -3, -1), new Vector2(-0.5f, 1.5f)); 
    vertBuffer = new VertexBuffer(device, VertexPositionTexture.SizeInBytes * vertices.Length, BufferUsage.WriteOnly); 
    vertBuffer.SetData(vertices, 0, vertices.Length); 
} 

接下来使用InitIndices方法创建索引数组并将它们复制到索引缓冲中：

private void InitIndices() 
{
    int[] indices = new int[6]; 
    int i = 0; 
    indices[i++] = 0; 
    indices[i++] = 1; 
    indices[i++] = 2; 
    
    indices[i++] = 2; 
    indices[i++] = 3; 
    indices[i++] = 4; 
    
    indexBuffer = new IndexBuffer(device, typeof(int), indices.Length, BufferUsage.WriteOnly); 
    indexBuffer.SetData<int>(indices); 
} 

创建IndexBuffer时，你需要指定索引的类型，类型可以是ints或shorts，还要指定索引的多少。

当心：一些低端显卡只支持16-bit的索引，如果你使用32-bit的整数型索引会出错。要解决这个问题你应将索引存储在一个short数组中，指定创建一个short类型的索引缓冲。

技巧：如果你的数组包含不超过32,768的索引，你应该使用shorts而不是ints。这样索引缓冲可以节省一半内存。

别忘了在项目开始调用这个方法。

当进行绘制时，你需要激活VertexBuffer和IndexBuffer，然后调用DrawIndexedPrimitives 方法绘制三角形：

device.RenderState.CullMode = CullMode.None; 
basicEffect.World = Matrix.Identity; 
basicEffect.View = fpsCam.ViewMatrix;
basicEffect.Projection = fpsCam.ProjectionMatrix; 
basicEffect.Texture = myTexture; 
basicEffect.TextureEnabled = true; 
basicEffect.Begin(); 
foreach (EffectPass pass in basicEffect.CurrentTechnique.Passes)
{
    pass.Begin(); 
    device.VertexDeclaration = myVertexDeclaration; 
    device.Vertices[0].SetSource(vertBuffer, 0, VertexPositionTexture.SizeInBytes); 
    device.Indices = indexBuffer; 
    device.DrawIndexedPrimitives(PrimitiveType.TriangleList, 0, 0, 5, 0, 2); 
    pass.End(); 
}
basicEffect.End(); 

代码

InitVertices，InitIndices和Draw方法的代码前面已经写过了。