OpenGL DrawCall 有哪些？
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## 頂點屬性

在 GPU 中有一塊 ARRAY_BUFFER，用來存頂點資料。一個頂點的資料，也就是 Vertex Shader 的輸入，由許多頂點屬性（Vertex Attribute）組成。因此需要配置 0~n 的頂點，要怎麼從 ARRAY_BUFFER 中取得一個 Vertex Attribute。

- `void glVertexAttribPointer(index, size, type, normalized, stride, pointer);`
- `GLuint *index*`：屬性的 location
- `GLint *size*`：該屬性有幾個 Component（1, 2, 3, 4）
- `GLenum *type*`：該屬性的 component 是甚麼類型　（`GL_FLOAT`, `GL_BYTE`, `GL_DOUBLE`, `GL_INT`…）
- `GLboolean *normalized*`：在讀取 fixed-point 值（非浮點數資料，例如 `GL_UNSIGNED_BYTE`）時要不要把值 normalized 到 [0,1] 或 [-1,1] 之間（根據是否為 signed value）
- `GLsizei *stride*`：從 ARRAY_BUFFER 讀取資料時，每一個 Attribute 的間隔為多少。若 0 則為緊密排列
- `const void * *pointer*`：在 ARRAY_BUFFER 中的起頭 Byte Offset。`void*` 型別來自歷史遺留問題

## Basic DrawCall

- `void glDrawArrays(mode, first, count);`
- `GLenum *mode`* ：繪製的圖元類型
- `GLint *first`* ：指定從第幾個頂點開始繪製
- `GLsizei *count`* ：繪製多少個頂點

GPU 中有一塊 ELEMENT_ARRAY_BUFFER，用來存 indices，可以不按頂點順序繪製頂點。稱為 indexed-rendering。

- `void glDrawElements(mode, count, type, indices)`
- `GLenum mode` ：繪製的圖元類型
- `GLsizei count` ：繪製多少個頂點
- `GLenum type` ：indices 的類型（`GL_UNSIGNED_BYTE`, `GL_UNSIGNED_SHORT`, `GL_UNSIGNED_INT`）
- `const void *indices` ：根據你 OpenGL 上下文是否已經綁訂 EBO，`indices`　代表在 EBO 中的 Byte Offset，在 CPU 記憶體中的 indices 的指標

## MultiDraw

相當於基礎 DrawCall 的迴圈版本。因此參數 `first`, `count`, `indices` 等參數都是傳陣列進去。感覺沒什麼用，但 OpenGL 還是提供了接口。

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不確定為甚麼需要 Multi-Draw。假如在一個 VAO 中，ARRAY_BUFFER 的數據如下排列：

| MeshA | MeshB | MeshC |

與其使用 `glMultiDrawArray`，傳入三組 first & count，直接用一個 `glDrawArray` 不是也可以畫完三個 Mesh 嗎？

*glDrawArrays() uses a contiguous set of vertices. You can use an arbitrary set of vertices by using glDrawElements(). But if you want to change the set of vertices, you’d need to re-build the index array (which requires less work than changing the attribute arrays, but still more work than using glMultiDrawArrays() or glMultiDrawElements()).*

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## Base Vertex

假設多個 Mesh 存在一個 ARRAY_BUFFER：

A[0], A[1], A[2], ..., A[n-1], B[0], B[1], B[2], ..., B[m-1]

然後必須得用兩個 DrawCall 來完成。如果是 `glDrawArray` 只要調整 `start` 和 `count` 就能畫完了。可如果是 `glDrawElement` ，那繪製 MeshB 的時候 Index 需要 Offset。其實調整一下也不麻煩，但 OpenGL 還是提供了接口，`basevertex` 就是頂點 Index Offset：

- `void glDrawElementBaseVertex(mode, coutn, type, indices, GLint basevertex)`

## Draw Instance

假設有很多相同的 Mesh 要畫，我們可能會用迴圈調用 `glDrawArray`，或用重複的 ELEMENT_ARRAY_BUFFER 來重複畫同樣的頂點。

DrawInstance 可以把一樣的 Mesh 畫很多遍，只要多傳入 `count` 指定要畫多少遍。每一遍稱為一個 Instance。在 Vertex Shader 內提供 `gl_InstanceID` ，頂點可以知道自己是屬於哪一個 Instance。

不過，每個 Instance 要有不同的 Transform 才有意義。有以下方法可以為每個 Instance 提供不同的 Transform。

- 用 `gl_InstancedID` ，加上各種 Shader 存取的到的 Memory，如 UBO, SSBO….
- Instanced Arrays

Instanced Arrays 首先同樣把 per Instance 的資料放入 ARRAY_BUFFER 中。正常情況下，我們把頂點繪製想像成是順序執行的（組成圖元的那個順序），那麼每一次繪製頂點都會取得下一個頂點屬性。透過 `glVertexAttribDivisor` ，可以調整成每一個 Instance 才獲得下一個頂點屬性，或是每兩個 Instance 獲得下一個頂點屬性。

- `glVertexAttribDivisor(index, divisor)`
- `index`：目標的頂點屬性的 location
- `divisor`：每 divisor 個 Instance 獲得下一個屬性

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Draw Instance 跟 Multi Draw 差在哪裡？

Draw Instance 是把同樣的 Mesh 畫很多遍，Multi Draw 是批量 Draw Call。
當然也可以用 Multi Draw 來仿冒 Draw Instance，但 Draw Instance 在硬體上的效能比較好，例如 Instance 之間可以共享 Shader 資源。
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## Indirect Draw

Indirect Draw 跟其他 Direct Draw 的區別就是，Indirect Draw 從 GPU 得到大部分的繪製參數，例如開始頂點、繪製個數。Indirect Draw 會從 `GL_DRAW_INDIRECT_BUFFER` 取得繪製參數。

Indirect Draw 的 API 是其他 Direct Draw API 可以支援的特性的完全版，也就是都支援：

- Base vertex (for indexed rendering)
- Instanced rendering
- Base instance

以 `glDrawElementsIndirect` 為例：

struct DrawElementsIndirectCommand {
    GLuint count;
    GLuint instanceCount;
    GLuint firstIndex;
    GLuint baseVertex;
    GLuint baseInstance;
};

DrawElementsIndirectCommand drawCommand = { 6, 1, 0, 0, 0 };

// 创建缓冲区对象并传输绘制参数
GLuint indirectBuffer;
glGenBuffers(1, &indirectBuffer);
glBindBuffer(GL_DRAW_INDIRECT_BUFFER, indirectBuffer);
glBufferData(GL_DRAW_INDIRECT_BUFFER, sizeof(drawCommand), &drawCommand, GL_STATIC_DRAW);

// 设置顶点属性指针和索引缓冲区
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vertexBuffer);
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
glEnableVertexAttribArray(0);

glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indexBuffer);

// 使用 glDrawElementsIndirect 从缓冲区对象获取绘制参数
glBindBuffer(GL_DRAW_INDIRECT_BUFFER, indirectBuffer);
glDrawElementsIndirect(GL_TRIANGLES, GL_UNSIGNED_INT, (void*)0);

另外，Indirect Draw 也支援 Multiple 版本。就是 GPU 裡會有 DrawComand 陣列，然後等價於迴圈呼叫 IndirectDraw。

:::success
GL_DRAW_INDIRECT_BUFFER 的綁定操作不會被 VAO 錄製！
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