OpenGLでDirectX風に頂点レイアウトを書く方法

以前の記事で、OpenGLの頂点レイアウトやInput Layout Qualifiersの事を書きましたが、もうちょっといい方法を思いついたので書きます。以下のようにDirectX11のように頂点レイアウトを構造体の配列として書きます。

	struct InputElement {
	const char* name;
	ShaderFormat format;
	int offset;
	int inputSlot;
	bool perInstance;
	};
	static InputElement elements[] = {
	{"POSITION", SF_R32G32B32_FLOAT, 0, 0, false},
	{"COLOR", SF_R8G8B8A8_UNORM, 12, 0, false},
	{"TEXCOORD", SF_R32G32_FLOAT, 16, 0, false},
	};
	GLuint CreateProgramWithElements()
	{
	GLuint program = glCreateProgram();
	for (int i = 0; i < numElements; i++) {
	glBindAttribLocation(program, i, elements[i].name);
	}
	return program;
	}
	void CreatePrograms()
	{
	GLuint a = CreateProgramWithElements();
	GLuint b = CreateProgramWithElements();
	...

view raw opengl_input_elements.cpp hosted with ❤ by GitHub

この方法のキモは、elementsの配列の並び順にglBindAttribLocationで0から順に番号を割り当てることです。この例では、"POSITION"が0番、"COLOR"が1番、"TEXCOORD"が2番です。例えば以下のような頂点シェーダのための定義になります。inのところだけ見てください。glBindAttribLocationを使うので当然Input Layout Qualifiersは不要です。

	#version 310 es
	precision highp float;
	in vec3 POSITION;
	in vec2 TEXCOORD;
	in vec4 COLOR;
	out vec2 texcoord;
	out vec4 color;
	layout (binding = 0) uniform matUbo {
	layout (row_major) mat4 matProj;
	};
	void main() {
	gl_Position = vec4(POSITION.xyz, 1) * matProj;
	texcoord = TEXCOORD;
	color = COLOR;
	}

view raw sample_vertex_shader.vert.glsl hosted with ❤ by GitHub

この過程を同じ頂点レイアウトを使用する複数のシェーダーに適用することで、シェーダが変わっても同じVAO(Vertex Array Object)を使用できます。言い換えると、シェーダーからglGetAttribLocationで"POSITION"は何番か、と問い合わせる方法でVAOを生成してしまうとそのシェーダ専用のVAOしか作れなくなってしまう為、InputElementという仲介役を立てたと言えます。

以上を踏まえたVAOを生成する実装の実例を紹介します。長いですがやってることはInputElementの配列を解釈しながらVAOを作っているだけです。こうして作ったVAOは同じInputElement配列を指定して作った頂点シェーダならどれにでもバインドできるようになります。

	void afSetVertexAttributes(const InputElement elements[], int numElements, int numBuffers, GLuint const vertexBufferIds[], const int strides[])
	{
	for (int i = 0; i < numElements; i++) {
	const InputElement& d = elements[i];
	glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vertexBufferIds[d.inputSlot]);
	GLenum r = glGetError();
	if (r != GL_NO_ERROR) {
	aflog("glBindBuffer error! i=%d inputSlot=%d vbo=%d\n", i, d.inputSlot, vertexBufferIds[d.inputSlot].x);
	}
	afHandleGLError(glEnableVertexAttribArray(i));
	switch (d.format) {
	case SF_R32_FLOAT:
	case SF_R32G32_FLOAT:
	case SF_R32G32B32_FLOAT:
	case SF_R32G32B32A32_FLOAT:
	glVertexAttribPointer(i, d.format - SF_R32_FLOAT + 1, GL_FLOAT, GL_FALSE, strides[d.inputSlot], (void*)d.offset);
	break;
	case SF_R8_UNORM:
	case SF_R8G8_UNORM:
	case SF_R8G8B8_UNORM:
	case SF_R8G8B8A8_UNORM:
	glVertexAttribPointer(i, d.format - SF_R8_UNORM + 1, GL_UNSIGNED_BYTE, GL_TRUE, strides[d.inputSlot], (void*)d.offset);
	break;
	case SF_R8_UINT_TO_FLOAT:
	case SF_R8G8_UINT_TO_FLOAT:
	case SF_R8G8B8_UINT_TO_FLOAT:
	case SF_R8G8B8A8_UINT_TO_FLOAT:
	glVertexAttribPointer(i, d.format - SF_R8_UINT_TO_FLOAT + 1, GL_UNSIGNED_BYTE, GL_FALSE, strides[d.inputSlot], (void*)d.offset);
	break;
	case SF_R8_UINT:
	case SF_R8G8_UINT:
	case SF_R8G8B8_UINT:
	case SF_R8G8B8A8_UINT:
	#ifdef AF_GLES31
	glVertexAttribIPointer(i, d.format - SF_R8_UINT + 1, GL_UNSIGNED_BYTE, strides[d.inputSlot], (void*)d.offset);
	#endif
	break;
	case SF_R16_UINT_TO_FLOAT:
	case SF_R16G16_UINT_TO_FLOAT:
	case SF_R16G16B16_UINT_TO_FLOAT:
	case SF_R16G16B16A16_UINT_TO_FLOAT:
	glVertexAttribPointer(i, d.format - SF_R16_UINT_TO_FLOAT + 1, GL_UNSIGNED_SHORT, GL_FALSE, strides[d.inputSlot], (void*)d.offset);
	break;
	case SF_R16_UINT:
	case SF_R16G16_UINT:
	case SF_R16G16B16_UINT:
	case SF_R16G16B16A16_UINT:
	#ifdef AF_GLES31
	glVertexAttribIPointer(i, d.format - SF_R16_UINT + 1, GL_UNSIGNED_SHORT, strides[d.inputSlot], (void*)d.offset);
	#endif
	break;
	case SF_R32_UINT:
	case SF_R32G32_UINT:
	case SF_R32G32B32_UINT:
	case SF_R32G32B32A32_UINT:
	#ifdef AF_GLES31
	glVertexAttribIPointer(i, d.format - SF_R32_UINT + 1, GL_UNSIGNED_INT, strides[d.inputSlot], (void*)d.offset);
	#endif
	break;
	default:
	assert(0);
	break;
	}
	#ifdef AF_GLES31
	if (d.perInstance) {
	glVertexAttribDivisor(i, 1);
	}
	#endif
	}
	glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
	}
	GLuint afCreateVAO(const InputElement elements[], int numElements, int numBuffers, GLuint const vertexBufferIds[], const int strides[], GLuint ibo)
	{
	VAOID vao;
	glGenVertexArrays(1, &vao.x);
	glBindVertexArray(vao);
	afSetVertexAttributes(elements, numElements, numBuffers, vertexBufferIds, strides);
	glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, ibo);
	glBindVertexArray(0);
	return vao;
	}

view raw vao_maker.cpp hosted with ❤ by GitHub

afCreateVAOは、InputElement構造体の配列、インデックスバッファ、頂点バッファの配列（それぞれ順にInputElement構造体のslotに対応、OpenGLにslotという概念は無いが、DirectX風に定義）、strideの配列を受け取ってVAOを作ります。

ほぼ同じ引数を受け取るafSetVertexAttributesは、頂点バッファを現在のVAOにバインドする部分です。VAOの無いOpenGL ES 2.0でもそのまま使えるコードです。

こうすることでInput Layout Qualifiersを使う必要もなくなり、glGetAttribLocationも必要なくなり、OpenGL ES 2.0、OpenGL ES 3.0双方で同じコードが動き、DirectXとのコードの共通化にも役立ちます。