为何要在GLSL中使用UBO

关于UBO的介绍和使用详情，请看http://www.zwqxin.com/archives/shaderglsl/communication-between-opengl-glsl-2.html

除了OpenGL手册，应该没有比这个更详细的了。

最近在一个GLSL项目中，需要循环绘制多块buffer，而每次循环都要给buffer传入大量的uniform，导致shader的渲染效率极低。

比如之前的代码是类似这个样子：

m_pProgramBlock->sendUniform3fv(A);
m_pProgramBlock->sendUniform3fv(B);
m_pProgramBlock->sendUniform3fv(C);
m_pProgramBlock->sendUniform3fv(D);
glDrawElements(...);

相应的，在shader中uniform有如下定义：

#version 330
uniform vec3 A;
uniform vec3 B;
uniform vec3 C;
uniform vec3 D;

结果在性能测试中发现，每执行一次sendUniform的操作耗费的时间居然大于执行一次glDrawElements的时间！

GLSL提供了UBO技术能很好的解决这个问题。通过把uniform绑定到显卡的缓冲区，可以极大提升修改Uniform数据的速度。此外他的最大优势在于能在Shader之间共享Uniform。UBO的详细说明请参阅http://www.opengl.org/wiki/Uniform_Buffer_Object

修改后的opengl代码是类似这个样子：

glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, m_uboHandle);
glBufferSubData(GL_UNIFORM_BUFFER, 0,  16, (char*)(&A);
glBufferSubData(GL_UNIFORM_BUFFER, 16,  16, (char*)(&B);
glBufferSubData(GL_UNIFORM_BUFFER, 32,  16, (char*)(&B);
glBufferSubData(GL_UNIFORM_BUFFER, 48,  16, (char*)(&B);
glDrawElements(...);

相应的，在shader中uniform有如下定义：

#version 330
layout(std140) uniform BlobSettings{  
        vec3  A; 
	vec3  B; 
	vec3  C; 
	vec3  D; 
}Blob;  

那么到底性能差异有多大呢？使用VS2012的性能测试，可以得到如下数据：

sendUniform占用了9.4%的渲染时间，而一条glBufferSubData只占用了0.1%!

使用glBufferSubData的效率比使用sendUniform高将近2个数量级！

然而使用UBO也要付出代价。因为每个显卡不同，UBO里每个uniform所占用字节数都未必相同，即使你指定了layout(std140)。