WebGL2系列之顶点数组对象

使用了顶点缓冲技术后，绘制效率有了较大的提升。但是还有一点不尽如人意，那就是顶点的位置坐标、法向量、纹理坐标等不同方面的数据每次使用时需要单独指定，重复了一些不必要的工作。WebGL2提供了一种专门用于解决此问题的对象——顶点数组对象（VAO）。本节将介绍顶点数组对象。

顶点数组对象，在WebGL1中，是一个扩展对象，该扩展对象的名称是OES_vertex_array_object；而在WebGL2中可以直接使用；如果你在WebGL1中已经使用过OES_vertex_array_object，那么你只需要了解在WebGL2和WebGL1的调用方式的差异即可

下面会对顶点数组对象做详细的介绍。

顶点数组对象

顶点数组对象（ VAO ）是这样一种对象： 它封装了与顶点处理器有关的所有数据，它记录了顶点缓存区和索引缓冲区的引用，以及顶点的各种属性的布局而不是实际的数据。

顶点数组对象的优点

这样做的优点是： 一旦为一个 对象指定了一个VAO之后，可以ton通过对该VAO对象进行简单的绑定操作来导入对象的所有引用和状态。在之后绘制对象时候，不需要在手动来导入对象的引用和状态，VAO替你记住了它。

通过VAO可以简化缓冲区的绑定过程，即可以减少代码的调用次数，也提升了WebGL状态切换的效率。

案例:用顶点数组对象绘制两个三角形

下面通过代码来说明顶点数组对象的使用，本案例代码绘制两个顶点色的三角形，最终显示的效果如下：

var triangleArray = gl.createVertexArray();
        gl.bindVertexArray(triangleArray);

        var positions = new Float32Array([
            -0.5, -0.5, 0.0,
            0.0, -0.5, 0.0,
            0.0, 0.0, 0.0
        ]);
        var positionBuffer = gl.createBuffer();
        gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer);
        gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, positions, gl.STATIC_DRAW);
        gl.vertexAttribPointer(0, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0);
        gl.enableVertexAttribArray(0);
        var colors = new Float32Array([
            1.0, 0.0, 0.0,
            0.0, 1.0, 0.0,
            0.0, 0.0, 1.0
        ]);
        var colorBuffer = gl.createBuffer();
        gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, colorBuffer);
        gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, colors, gl.STATIC_DRAW);
        gl.vertexAttribPointer(1, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0);
        gl.enableVertexAttribArray(1);

        var triangleArray2 = gl.createVertexArray();
        gl.bindVertexArray(triangleArray2);

        var positions2 = new Float32Array([
            0.0, -0.0, 0.0,
            0.5, 0.0, 0.0,
            0.0, 0.5, 0.0
        ]);
        var positionBuffer2 = gl.createBuffer();
        gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer2);
        gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, positions2, gl.STATIC_DRAW);
        gl.vertexAttribPointer(0, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0);
        gl.enableVertexAttribArray(0);
        var colors2 = new Float32Array([
            1.0, 1.0, 0.0,
            0.0, 1.0, 1.0,
            0.0, 1.0, 1.0
        ]);
        var colorBuffer2 = gl.createBuffer();
        gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, colorBuffer2);
        gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, colors2, gl.STATIC_DRAW);
        gl.vertexAttribPointer(1, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0);
        gl.enableVertexAttribArray(1);
        ////////////////
        // DRAW
        ////////////////
        gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);

        gl.bindVertexArray(triangleArray);
        gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 3);

        gl.bindVertexArray(triangleArray2);
        gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 3);

定义三角形相关数据和缓冲区

首先，定义了三角形的顶点数据和缓冲区和WebGL1的代码很类似,下面是一个三角相关数据定义的代码

var triangleArray = gl.createVertexArray();
        gl.bindVertexArray(triangleArray);

        var positions = new Float32Array([
            -0.5, -0.5, 0.0,
            0.0, -0.5, 0.0,
            0.0, 0.0, 0.0
        ]);
        var positionBuffer = gl.createBuffer();
        gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer);
        gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, positions, gl.STATIC_DRAW);
        gl.vertexAttribPointer(0, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0);
        gl.enableVertexAttribArray(0);
        var colors = new Float32Array([
            1.0, 0.0, 0.0,
            0.0, 1.0, 0.0,
            0.0, 0.0, 1.0
        ]);
        var colorBuffer = gl.createBuffer();
        gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, colorBuffer);
        gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, colors, gl.STATIC_DRAW);
        gl.vertexAttribPointer(1, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0);
        gl.enableVertexAttribArray(1);

可以看出除了前两行 创建VAO和绑定VAO代码外，其他的代码都是WebGL1一样的代码：

• 定义坐标数组
• 创建顶点坐标缓冲区
• 
  
• 绑定缓冲区并填充缓冲区数据
• 把缓冲区分配给attribute变量
• 启用attribute变量

代码中定义了两种顶点信息：顶点坐标和顶点颜色

创建另外一个三角形的相关数据的代码和第一个类似，不重复说明。

VAO对象在创建顶点数据的作用

现在回到前面两行代码：

var triangleArray = gl.createVertexArray();
gl.bindVertexArray(triangleArray);

第一行代码创建了一个VAO对象，第二行代码绑定该VAO对象，这两行代码的作用是： 后面关于顶点缓冲对象的操作和状态，都会被记录到这个VAO对象中，以后绘制的时候，只需要调用gl.bindVertexArray方法，绑定该对象，就会自动使用相关的状态。

VAO 对象在绘制的时候的作用

下面在看绘制的代码

       gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);// 清空颜色缓冲区
        // 绘制第一个三角形
        gl.bindVertexArray(triangleArray);
        gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 3);
        // 绘制第二个三角形
        gl.bindVertexArray(triangleArray2);
        gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 3);

第一行代码，清空颜色缓冲区，和WebGL1一样；然后绘制第一个三角形，绘制时候，

• 先调用 gl.bindVertexArray(triangleArray)把第一个三角形相关的缓冲区状态恢复，
• 然后调用gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 3)绘制

绘制第二个三角形和第一个三角形类似；

回顾下，如果不使用顶点数组对象，绘制第一个三角形的代码便是这样：

        gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer);
        gl.vertexAttribPointer(0, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0);
        gl.enableVertexAttribArray(0);
        gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, colorBuffer);
        gl.vertexAttribPointer(1, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0);
        gl.enableVertexAttribArray(1);

        gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 3);

绘制第二个三角形类似，由此可以看出,使用VAO对象之后，gl.bindVertexArray这一行代码相当于以下代码：

        gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer);
        gl.vertexAttribPointer(0, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0);
        gl.enableVertexAttribArray(0);
        gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, colorBuffer);
        gl.vertexAttribPointer(1, 3, gl.FLOAT, false, 0, 0);
        gl.enableVertexAttribArray(1);

也就是绑定缓冲区对象，分配attribute和启用attribute变量等等操作都可以在绘制的时候可以不再调用了。 有次可以看出，使用VAO对象的好处：

• 减少代码量，提高开发效率
• 提高绘制效率（因为减少了WebGL相关函数的调用，并且WebGL内部对VAO进行了优化）

WebGL1中如何使用VAO

在WebGL1.0中VAO是通过扩展方式提供的，首先需要获取对应的扩展对象：

var ext = gl.getExtension("OES_vertex_array_object");

如果返回的ext位null说明浏览器不支持该扩展。

有了上面的ext对象，便可以创建VAO了：

var vao = ext.createVertexArrayOES();

有了VAO对象之后，就可以进行绑定操作：

// bind
ext.bindVertexArrayOES(vao);
// unbind
ext.bindVertexArrayOES(null);