WebGL2系列之图元重启

背景

在使用WebGL绘制图形的时候，大多数情况下，绘制一个图形的时候，其各个图元都是相连的。 但是在一些情况下，我们需要绘制图元不相连的图形，如果绘制的模式是gl.TRAINGLES或者gl.LINES，也是可以达到的，但是如果绘制的模式是gl.TRAINGLE_STRIP，gl.TRAINGLE_FAN，gl.LINE_STRIP，gl.LINE_LOOP的时候，就没法在一次绘制下实现绘制多个不相连的图元了。 一般的做法就是，通过循环，多次绘制。比如如下代码：

for (var i = 0; i < num_objects; i++) {
    gl.drawArrays(gl.TRIANGLES,0,count);
}

我们知道，每次调用一次gl.drawArrays或者gl.drawElements方法都是一次很高的系统开销，如果调用方法的次数很多，会导致程序的性能降低。
在OPENGL中，一种解决方法是可以通过glMultiDrawElements方法来批量绘制多个图元。但是这个函数在WebGL中并不支持。而且使用这个函数，仍然需要将每一个分散的图形维护一组单独的顶点坐标/纹理坐标，这个是免不了的，这些数据仍然需要分开上传，还是会消耗一定的资源。
在WebGL2中，可以通过图元重启的特性来解决这个问题。

图元重启

前面说过，如果绘制模式是gl.TRAINGLE_STRIP，gl.TRAINGLE_FAN，gl.LINE_STRIP，gl.LINE_LOOP的时候
，绘制的所有点都是按照特定的顺序被连接在一起的，以形成复杂的图形，也就是说最终的图形一定是又多个相连的三角形或者线段组成，而不能是由分散的三角形或者线段组成。
如果要绘制分散的三角形或者线段，一种是前面所说的循环的方法；还有另外一种方式，就是图元重启（Primitive restart）。
图元重启可以绘制分散的三角形或者线段。所谓图元重启，就是当我们使用gl.drawElements方法绘制图形的时候，可以在索引数组里面指定特定的重启标志，当drawElements方法遇到重启标志的时候，就会从头开始重新绘制一个图元，比如下面的索引数组

var flag = primitiveRestartFlag;
var indices = [0,1,2,3,4,flag,5,6,7,8,9]

假设绘制的模式是gl.TRAINGLE_FAN,那么如果没有重启标志，点0和点1-9 会组成一个以点0位中心的扇形，现在加入了重启标志，那么点0会和点1-4组成一个以点0为中心的扇形；之后遇到了flag，此时图元重启，遇到这个值的时候，WebGL不会继续绘制图元，而是结束上一段绘制，然后重新启动新的绘制，也就是說用后面的索引所指定的顶点来从头绘制一个图形；会绘制一个以点5和点6-9组成的以点5位中心点的扇形。

启动图元重启功能

在OPENGL中，可以通过以下方法启动图元重启功能：

glEnable(GL_PRIMITIVE_RESTART_FIXED_INDEX);

而在WEBGL2中，图元重启功能默认是开启的，而且总是开启的，不能通过gl.enable和gl.disable方法来控制。
参考WebGL2 文档：https://www.khronos.org/regis...

图元重启标志

之前提到了图元重启是在遇到特定的标志才重启的，那么这个标志应该是多少了，一般而言gl.drawElements方法的索引值的类型可以是以下几种：

• gl.UNSIGNED_BYTE
• gl.UNSIGNED_SHORT
• gl.UNSIGNED_INT

那么分别对应的重启的标志就是

• 2^8 - 1
• 2^16 - 1
• 2^32 - 1

也就是說重启的标志的数值就是indices数组所能允许的最大值。这个值一般来说是不会被用到的，拿来当标志正好。

代码片段

下面的代码，在定义的indices数组中加入了图元重启标志：

/*https://www.khronos.org/registry/webgl/specs/latest/2.0/#5.18
 *WebGL 2.0 behaves as though PRIMITIVE_RESTART_FIXED_INDEX were always enabled. 
*/
var MAX_UNSIGNED_SHORT = 65535;
var num_vertices = 7;
 var indices = new Uint16Array([
       0, 1, 2, MAX_UNSIGNED_SHORT, 2, 3, 1
  ]);