有没有办法更快地渲染点OpenGL

Question

我需要在 openGL 中可视化大约 50k-60k 点，我设法将它们全部打印出来，但是当我使用旋转时，每次旋转之间需要很长时间，因为它只是每帧打印所有数据。 有没有办法一次打印所有数据并冻结数据的导入，以便保留图像但停止处理？

def PointClouds(pcd_files): #pcd_file
   glBegin(GL_POINTS)
   for i in pcd_files:
       pc = pypcd.PointCloud.from_path(i)
       number_of_points = pc.get_metadata().get('points')
       z = pc.pc_data['z']
       x = pc.pc_data['x']
       y = pc.pc_data['y']
       for j in range(number_of_points):
           glVertex3f(x[j], y[j], z[j])
   glEnd()

主要是：

files = glob.glob(os.getcwd() + "\\" + PCD_OutPutDirectory + "\*.pcd")

pygame.init()
display = (1700, 1000)
pygame.display.set_mode(display, DOUBLEBUF | OPENGL)
gluPerspective(50, (display[0] / display[1]), 0.1, 5000)
glTranslatef(0, 0, -1000)
Clock = pygame.time.Clock()
while True:
    Clock.tick(60)
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            pygame.quit()
            quit()
    glRotatef(2, 1, 1, 3)
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT)
    PointClouds(files)
    pygame.display.flip()

打印所有点，但每次旋转之间会遍历所有点并再次打印它们，因为有 60k+ 个点，每次旋转之间需要太多时间。我需要它只读取一次点并冻结图像而不是旋转。 感谢您的帮助

Answer 1

瓶颈是for循环和glBegin/glEnd序列。从每一帧的文件中读取数据。 请注意，使用glBegin/glEnd 序列和固定函数矩阵堆栈进行绘图的做法自几十年以来已被弃用。 在启动时读取文件一次并创建一个Vertex Buffer Object。 （阅读有关Vertex Specification 和Shader 的更多信息，了解最先进的渲染方式。）

与现有代码最接近的解决方案是使用客户端功能glEnableClientState 和固定函数属性glVertexPointer。使用此解决方案，您不需要任何着色器程序。
下面我假设你使用PyOpenGL。

将顶点坐标加载到数组中

def LoadVertices(pcd_files):
    vertices = []
    for i in pcd_files:
       pc = pypcd.PointCloud.from_path(i)
       number_of_points = pc.get_metadata().get('points')
       z = pc.pc_data['z']
       x = pc.pc_data['x']
       y = pc.pc_data['y']
       for j in range(number_of_points):
           vertices += [x[j], y[j], z[j]]
    return vertices

创建一个Vertex Buffer Object 并创建并初始化缓冲区对象的数据存储：

import ctypes

def CreateBuffer(vertices):
    bufferdata = (ctypes.c_float*len(vertices))(*vertices) # float buffer
    buffersize = len(vertices)*4                           # buffer size in bytes 

    vbo = glGenBuffers(1)
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo)
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, buffersize, bufferdata, GL_STATIC_DRAW) 
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0)
    return vbo

创建一个可以从缓冲区中绘制Point primitives的函数：

def DrawBuffer(vbo, noOfVertices):
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo)
    glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY)
    glVertexPointer(3, GL_FLOAT, 0, None)

    glDrawArrays(GL_POINTS, 0, noOfVertices)

    glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY)
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0)

在你的程序中使用这个函数：

files = glob.glob(os.getcwd() + "\\" + PCD_OutPutDirectory + "\*.pcd")

pygame.init()
display = (1700, 1000)
pygame.display.set_mode(display, DOUBLEBUF | OPENGL)

vArray    = LoadVertices(files)
noPoints  = len(vArray) // 3
bufferObj = CreateBuffer(vArray)

gluPerspective(50, (display[0] / display[1]), 0.1, 5000)
glTranslatef(0, 0, -1000)
Clock = pygame.time.Clock()
while True:
    Clock.tick(60)
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            pygame.quit()
            quit()
    glRotatef(2, 1, 1, 3)
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT)

    DrawBuffer(bufferObj, noPoints)

    pygame.display.flip()

---

如果您想为每个点添加单独的颜色，那么顶点及其属性不仅包含坐标(x, y, z)，还必须包含RGB color(x, y, z, r, g, b)，因此每个属性元组由6 个组件，而不是 3 个。

固定功能颜色属性必须由客户端状态GL_COLOR_ARRAY 启用。添加属性由glColorPointer指定。

每个属性元组的大小为 24 字节，因为一个元组由 6 个组件 (x, y, z, r, g, b) 组成，每个组件的大小为 4 字节（这是 float 的大小）。
这个大小必须分别传递给glVertexPointer 的第三个参数（sride）glColorPointer。

如果绑定了命名缓冲区对象，则 glVertexPointer 和 glColorPointer 的最后一个参数被视为缓冲区对象缓冲存储中的字节偏移量。偏移量是属性第一个组件的字节数。
在glVertexPointer 的情况下，偏移量为0，因为(x, y, z) 是属性元组中的第一个组件。 在glColorPointer 的情况下，偏移量为 3*4=12 字节，因为(r, g, b) 在 3 个坐标 (x, y, z) 之后，并且每个组件的大小为 4。 由于最后一个参数的类型是指针，因此必须将偏移量强制转换为ctypes.c_void_p（例如ctypes.c_void_p(3*4)）。对于这个 python 内置库 ctypes 必须被导入。如果偏移量为 0，则可以使用 None 代替 ctypes.c_void_p(0)。

顶点属性的规范可能如下所示：

glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo)

stride = 6*4 # (24 bates) : [x, y, z, r, g, b] * sizeof(float)

glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY)
glVertexPointer(3, GL_FLOAT, stride, None)

glEnableClientState(GL_COLOR_ARRAY)
offset = 3*4 # (12 bytes) : the rgb color starts after the 3 coordinates x, y, z 
glColorPointer(3, GL_FLOAT, stride, ctypes.c_void_p(offset))

大家一起：

import ctypes 

def LoadVertices(pcd_files):
    attributes = []
    for i in pcd_files:
       pc = pypcd.PointCloud.from_path(i)
       number_of_points = pc.get_metadata().get('points')
       z = pc.pc_data['z']
       x = pc.pc_data['x']
       y = pc.pc_data['y']
       r = # set the RGB color data here
       g =
       b = 
       for j in range(number_of_points):
           attributes += [x[j], y[j], z[j], r[j], g[j], b[j]]
    return attributes

def CreateBuffer(attributes):
    bufferdata = (ctypes.c_float*len(attributes))(*attributes) # float buffer
    buffersize = len(attributes)*4                             # buffer size in bytes 

    vbo = glGenBuffers(1)
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo)
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, buffersize, bufferdata, GL_STATIC_DRAW) 
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0)
    return vbo

def DrawBuffer(vbo, noOfVertices):
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo)

    stride = 6*4 # (24 bates) : [x, y, z, r, g, b] * sizeof(float)

    glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY)
    glVertexPointer(3, GL_FLOAT, stride, None)

    glEnableClientState(GL_COLOR_ARRAY)
    offset = 3*4 # (12 bytes) : the rgb color starts after the 3 coordinates x, y, z 
    glColorPointer(3, GL_FLOAT, stride, ctypes.c_void_p(offset))

    glDrawArrays(GL_POINTS, 0, noOfVertices)

    glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY)
    glDisableClientState(GL_COLOR_ARRAY)
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0)

files = glob.glob(os.getcwd() + "\\" + PCD_OutPutDirectory + "\*.pcd")

pygame.init()
display = (800, 600)
pygame.display.set_mode(display, DOUBLEBUF | OPENGL)

vArray    = LoadVertices(files)
noPoints  = len(vArray) // 6  # 6 components per attribute tuple
bufferObj = CreateBuffer(vArray)

gluPerspective(50, (display[0] / display[1]), 0.1, 5000)
glTranslatef(0, 0, -1000)
Clock = pygame.time.Clock()
while True:
    Clock.tick(60)
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            pygame.quit()
            quit()
    glRotatef(2, 1, 1, 3)
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT)

    DrawBuffer(bufferObj, noPoints)

    pygame.display.flip()