Unable to render full VAO where VBO data has been partially updated using glBufferSubData()

I am trying to render multiple models, loaded from OBJ files using a single VBO using a VAO. Along with the VBO I have two other buffers – CBO (colors) and IBO (indices).

import pygame
from pathlib import Path
from pygame.locals import *
from OpenGL.GL import *
from OpenGL.GL import shaders
import numpy as np
import pywavefront
from math import sin, cos, tan, atan2

def calcFrustumScale(fFovDeg):
    degToRad = np.pi * 2.0 / 360.0
    fFovRad = fFovDeg * degToRad
    return 1.0 / tan(fFovRad / 2.0)

def calcLerpFactor(fElapsedTime, fLoopDuration):
    fValue = (fElapsedTime % fLoopDuration) / fLoopDuration
    if fValue > 0.5:
        fValue = 1.0 - fValue
    return fValue * 2.0

def computeAngleRad(fElapsedTime, fLoopDuration):
    fScale = np.pi * 2.0 / fLoopDuration
    fCurrTimeThroughLoop = fElapsedTime % fLoopDuration
    return fCurrTimeThroughLoop * fScale

def load_model(single_model_path: Path, color: np.array = np.array([*np.random.uniform(0.0, 1.0, 3), 1.0], dtype='float32')):
    scene = pywavefront.Wavefront(single_model_path, collect_faces=True)

    model = {
        'vertex' : np.array(scene.vertices, dtype='float32'),
        'face' : np.array(scene.mesh_list[0].faces, dtype='uint32')
    }
    model['color'] = np.full((len(model['vertex']), 4), color, dtype='float32')

    return model

def get_rotate_y(elapsed_time):
        angle_rad = computeAngleRad(elapsed_time, 2.0)
        _cos = cos(angle_rad)
        _sin = sin(angle_rad)
        
        transform = np.identity(4, dtype='float32')
        transform[0][0] = _cos
        transform[2][0] = _sin
        transform[0][2] = -_sin
        transform[2][2] = _cos
        # offset 
        transform[0][3] = 0.0 #-5.0
        transform[1][3] = 0.0 #5.0
        transform[2][3] = -10
        return transform

def rand_range(start, stop, step):
    r = np.random.randint(0, int((stop - start) / step))
    return r, r * step + start

def model_info(model: dict):
    print('Model (static) vertex bytesize:t', model['vertex'].nbytes)
    print('Model (static) face bytesize:  t', model['face'].nbytes)
    print('Model (static) color bytesize: t', model['color'].nbytes)

color_rnd = np.array([*np.random.uniform(0.0, 1.0, 3), 1.0], dtype='float32')
print(color_rnd)

modelToCameraMatrixUnif = None
cameraToClipMatrixUnif = None

# Global display variables
cameraToClipMatrix = np.zeros((4,4), dtype='float32')
fFrustumScale = calcFrustumScale(45.0)

model_static = load_model(Path('cube_static.obj'))
model_dynamic = [
    load_model(_m, color=np.array([*np.random.uniform(0.0, 1.0, 3), 1.0], dtype='float32'))
    for _m in list(Path('.').glob('cube_dynamic_*.obj'))
    ]
model_info(model_static)

VBO_BUFFER_SIZE = 1000 * np.array([0, 0, 0], dtype='float32').nbytes
print('VBO total bytesize:', VBO_BUFFER_SIZE)

IBO_BUFFER_SIZE = 1000 * np.array([0, 0, 0, 1], dtype='float32').nbytes
print('IBO total bytesize:', IBO_BUFFER_SIZE)

CBO_BUFFER_SIZE = 1000 * np.array([0, 0, 0], dtype='uint32').nbytes
print('CBO total bytesize:', CBO_BUFFER_SIZE)

vertex_shader = '''
#version 330

layout(location = 0) in vec4 position;
layout(location = 1) in vec4 color;

smooth out vec4 theColor;

uniform mat4 cameraToClipMatrix;
uniform mat4 modelToCameraMatrix;

void main()
{
    vec4 cameraPos = modelToCameraMatrix * position;
    gl_Position = cameraToClipMatrix * cameraPos;
    theColor = color;
}
'''

fragment_shader = '''
#version 330

smooth in vec4 theColor;
out vec4 outputColor;

void main()
{
    outputColor = theColor;
}
'''

vbo = None
cbo = None
ibo = None
vao = None

program = None

def initialize():
    global model_static
    global vbo, cbo, ibo, vao
    global program
    global modelToCameraMatrixUnif, cameraToClipMatrixUnif, cameraToClipMatrix

    pygame.init()
    display = (800, 800)
    pygame.display.set_mode(display, DOUBLEBUF | OPENGL)

    vertex_shader_id = shaders.compileShader(vertex_shader, GL_VERTEX_SHADER)
    fragment_shader_id = shaders.compileShader(fragment_shader, GL_FRAGMENT_SHADER)
    program = shaders.compileProgram(vertex_shader_id, fragment_shader_id)

    glEnable(GL_CULL_FACE)
    glCullFace(GL_BACK)
    glFrontFace(GL_CW)
    
    glEnable(GL_DEPTH_TEST)
    glDepthMask(GL_TRUE)
    glDepthFunc(GL_LEQUAL)
    glDepthRange(0.0, 1.0)
    
    glUseProgram(program)
    modelToCameraMatrixUnif = glGetUniformLocation(program, "modelToCameraMatrix")
    cameraToClipMatrixUnif = glGetUniformLocation(program, "cameraToClipMatrix")
    glUseProgram(0)
    
    fzNear = 1.0
    fzFar = 100.0
    
    # Note that this and the transformation matrix below are both
    # ROW-MAJOR ordered. Thus, it is necessary to pass a transpose
    # of the matrix to the glUniform assignment function.
    cameraToClipMatrix[0][0] = fFrustumScale
    cameraToClipMatrix[1][1] = fFrustumScale
    cameraToClipMatrix[2][2] = (fzFar + fzNear) / (fzNear - fzFar)
    cameraToClipMatrix[2][3] = -1.0
    cameraToClipMatrix[3][2] = (2 * fzFar * fzNear) / (fzNear - fzFar)
    
    glUseProgram(program)
    glUniformMatrix4fv(cameraToClipMatrixUnif, 1, GL_FALSE, cameraToClipMatrix.transpose())
    glUseProgram(0)

    vbo = glGenBuffers(1)
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo)
    glBufferData(
        GL_ARRAY_BUFFER,
        VBO_BUFFER_SIZE,
        None,
        GL_STATIC_DRAW)
    glBufferSubData(
        GL_ARRAY_BUFFER,
        0,
        model_static['vertex'].nbytes,
        model_static['vertex'].ravel()
    )
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0)

    cbo = glGenBuffers(1)
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, cbo)
    glBufferData(
        GL_ARRAY_BUFFER,
        CBO_BUFFER_SIZE,
        None,
        GL_STATIC_DRAW)
    glBufferSubData(
        GL_ARRAY_BUFFER,
        0,
        model_static['color'].nbytes,
        model_static['color'].ravel()
    )
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0)

    ibo = glGenBuffers(1)
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, ibo)
    glBufferData(
        GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER,
        IBO_BUFFER_SIZE,
        None,
        GL_STATIC_DRAW)
    glBufferSubData(
        GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER,
        0,
        model_static['face'].nbytes,
        model_static['face'].ravel()
    )
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, 0)

    vao = glGenVertexArrays(1)
    glBindVertexArray(vao)
    vertex_dim = 3
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo)
    glEnableVertexAttribArray(0)
    glVertexAttribPointer(0, vertex_dim, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, None)

    color_dim = 4
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, cbo)
    glEnableVertexAttribArray(1)
    glVertexAttribPointer(1, color_dim, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, None)
    
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, ibo)
    
    glBindVertexArray(0)

def update_vbo(idx):
    global vbo
    global model_static

    print('VBO 1st vertex', model_dynamic[idx]['vertex'][0])
    offset = model_static['vertex'].nbytes
    print('VBO offset', offset)

    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo)
    glBufferSubData(
        GL_ARRAY_BUFFER,
        offset,
        model_dynamic[idx]['vertex'].nbytes,
        model_dynamic[idx]['vertex'].ravel()
        )
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0)

def update_cbo(idx):
    global cbo
    global model_static

    print('CBO 1st color', model_dynamic[idx]['color'][0])
    offset = model_static['color'].nbytes
    print('CBO offset', offset)

    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, cbo)
    glBufferSubData(
        GL_ARRAY_BUFFER,
        offset,
        model_dynamic[idx]['color'].nbytes,
        model_dynamic[idx]['color'].ravel()
        )
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0)

def update_ibo(idx):
    global ibo
    global model_static

    print('IBO 1st face', model_dynamic[idx]['face'][0])
    offset = model_static['face'].nbytes
    print('IBO offset', offset)

    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, ibo)
    glBufferSubData(
        GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER,
        offset,
        model_dynamic[idx]['face'].nbytes,
        model_dynamic[idx]['face'].ravel()
        )
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, 0)

def render():
    global idx
    global model_static, model_dynamic
    global vao
    global modelToCameraMatrixUnif

    glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0)
    glClearDepth(1.0)
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT)

    glUseProgram(program)
    
    elapsed_time = pygame.time.get_ticks() / 1000.0
    transform_func = get_rotate_y
    transformMatrix = transform_func(elapsed_time=elapsed_time)

    glUniformMatrix4fv(modelToCameraMatrixUnif, 1, GL_FALSE, transformMatrix.transpose())

    glBindVertexArray(vao)
    index_count = model_static['face'].size + model_dynamic[idx]['face'].size
    #print(model_static['face'].size, model_dynamic[idx]['face'].size, index_count)
    glDrawElements(GL_TRIANGLES, index_count, GL_UNSIGNED_INT, None)
    glBindVertexArray(0)

    glUseProgram(0)

    pygame.display.flip()

idx = 0

def main():
    global idx

    initialize()

    frame_count = 0
    idx_prev = 0

    while True:
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                pygame.quit()
                quit()
            if event.type == pygame.KEYDOWN:
                if event.key == pygame.K_ESCAPE:
                    pygame.quit()
                    quit()

            if event.type == pygame.KEYUP:
                if event.key == pygame.K_u:
                    idx = (idx + 1) % 2
                    print(idx)
                    

        if idx != idx_prev:
                print('Switching dynamic content ({})'.format(idx))
                
                update_vbo(idx)
                update_cbo(idx)
                update_ibo(idx)
                

        idx_prev = idx

        render()

        frame_count += 1

if __name__ == '__main__':
    main()

All models that I am loading in the code below are simple cubes (8 vertices, 12 primitive faces) with some changes in scaling, rotation and translation so that I can visualize the differences.

The memory footprint for each type of buffer is as follows:

  • VBO – 1000 vertices, each consisting of 3 float32 components (so 3*4 = 12 bytes per vertex)
  • CBO – 1000 colors, each consisting of 4 float32 components (RGBA, so 4*4 = 16 bytes per color)
  • IBO – 1000 faces, each consisting of 3 uint32 components (so 3*4 = 12 bytes per primitive face)

Initially I allocated the full size and right away I use glBufferSubData() to load my static model. Unlike the dynamic one, the static model is something I will not change until the program ends. A dynamic model is something I iterate through. Each dynamic model currently has the same bytesize (incl. number of vertices, colors and faces) as the static one.

Whenever the user presses a specific key, I increase an index, which selects the next dynamic model (all loaded using PyWavefront).

When I run my code, I get

enter image description here

as the initial view. However, while pressing the key does show that I am switching the dynamic models (print() statements), I cannot get any visual change to render onto the screen. I expect to see

enter image description here

followed by

enter image description here

near the initially rendered model. The image below should show what I imagine (somewhat) my final render would look like for one of the dynamic models:

enter image description here

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật