将位图/位数组渲染到 2d 平面的最佳方法（使用 OpenGL）

Question

好的，这就是我所拥有的。我有一个 1d 位图（或位数组、位集、位串，但我现在称它为位图）包含来自康威生命生成游戏的活状态或死状态。 (x, y) 处的单元格由y * map_width + x 处的位表示。

现在我的生活游戏“引擎”开始工作了，如果我现在可以渲染一些图形内容就好了。我认为 OpenGL 将是一个不错的选择，但我不知道我应该如何开始以及是否有任何特定的函数或着色器（我对着色器一无所知）可以有效地将位图渲染到具有黑色和白色像素的 2d 平面。

如果你现在认为“不，你这个白痴 opengl 不好用......”，尽管说出来，我愿意改变。

编辑

我忘了说我使用了一个紧凑的位数组，每个字节存储 8 位，并使用掩码来检索这些字节。这是我手工制作的图书馆东西：

#include <stdint.h> // uint32_t
#include <stdlib.h> // malloc()
#include <string.h> // memset()
#include <limits.h> // CHAR_BIT

typedef uint32_t word_t;
enum {
    WORD_SIZE = sizeof(word_t), // size of one word in bytes
    BITS_PER_WORD = sizeof(word_t) * CHAR_BIT, // size of one word in bits
    MAX_WORD_VALUE = UINT32_MAX // max value of one word
};

typedef struct {
    word_t *words;
    int nwords;
    int nbytes;
} bitmap_t;

inline int WORD_OFFSET(int b) { return b / BITS_PER_WORD; }
inline int BIT_OFFSET(int b) { return b % BITS_PER_WORD; }

inline void setbit(bitmap_t bitmap, int n) { bitmap.words[WORD_OFFSET(n)] |= (1 << BIT_OFFSET(n)); }
inline void flipbit(bitmap_t bitmap, int n) { bitmap.words[WORD_OFFSET(n)] ^= (1 << BIT_OFFSET(n)); }
inline void clearbit(bitmap_t bitmap, int n) { bitmap.words[WORD_OFFSET(n)] &= ~(1 << BIT_OFFSET(n)); }
inline int getbit(bitmap_t bitmap, int n) { return (bitmap.words[WORD_OFFSET(n)] & (1 << BIT_OFFSET(n))) != 0; }

inline void clearall(bitmap_t bitmap) {
    int i;
    for (i = bitmap.nwords - 1; i >= 0; i--) {
        bitmap.words[i] = 0;
    }
}

inline void setall(bitmap_t bitmap) {
    int i;
    for (i = bitmap.nwords - 1; i >= 0; i--) {
        bitmap.words[i] = MAX_WORD_VALUE;
    }
}

bitmap_t bitmap_create(int nbits) {
    bitmap_t bitmap;
    bitmap.nwords = nbits / BITS_PER_WORD + 1;
    bitmap.nbytes = bitmap.nwords * WORD_SIZE;
    bitmap.words = malloc(bitmap.nbytes);

    if (bitmap.words == NULL) { // could not allocate memory
        printf("ERROR: Could not allocate (enough) memory.");
        exit(1);
    }

    clearall(bitmap);
    return bitmap;
}

void bitmap_free(bitmap_t bitmap) {
    free(bitmap.words);
}

Answer 1

这是我的 OGL Game of Life 实现的代码。

这会上传纹理（每次要更新数据时都这样做）：

glTexImage2D( GL_TEXTURE_2D, 0, 1, game->width, game->height, 0, GL_LUMINANCE, GL_UNSIGNED_BYTE, game->culture[game->phase] );

game->culture[phase] 是 char* 类型的数据数组，大小为 width * height（在写入和读取的两个交替数组之间进行相位切换）。

因为使用了GL_LUMINANCE，所以颜色只会是黑色和白色。

另外，你需要用这个设置矩形（每一帧，但我猜你已经知道了）

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);


    glBegin(GL_QUADS);                                  // Draw A Quad
        glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 0.0f);                  // Top Left
        glTexCoord2i( 1, 0 );
        glVertex3f( 1.0f, 1.0f, 0.0f);                  // Top Right
        glTexCoord2i( 1, 1 );
        glVertex3f( 1.0f,-1.0f, 0.0f);                  // Bottom Right
        glTexCoord2i( 0, 1 );
        glVertex3f(-1.0f,-1.0f, 0.0f);                  // Bottom Left
        glTexCoord2i( 0, 0 );
    glEnd();

当然，您可以使用缓冲区并将“模型”保留在 GPU 内存中，但仅使用一个 quad 就没有必要。

Answer 2

首先考虑在 GPU 上通过 2 个 OpenGL 纹理之间的乒乓来进行模拟。如果不是一些复杂的优化 - Conway's Life 对于 GPU 来说是一项非常简单的任务。这将需要 2 个帧缓冲区对象和对着色器的一些了解。

Edit-1：示例片段着色器（大脑编译）

#version 130
uniform sampler2D input;
out float life;
void main() {
    ivec2 tc = ivec2(gl_FragCoord);
    float orig = texelFetch(input,tc,0);
    float sum = orig+
        texelFetchOffset(input,tc,0,ivec2(-1,0))+
        texelFetchOffset(input,tc,0,ivec2(+1,0))+
        texelFetchOffset(input,tc,0,ivec2(0,-1))+
        texelFetchOffset(input,tc,0,ivec2(0,+1))+
        texelFetchOffset(input,tc,0,ivec2(-1,-1))+
        texelFetchOffset(input,tc,0,ivec2(-1,+1))+
        texelFetchOffset(input,tc,0,ivec2(+1,-1))+
        texelFetchOffset(input,tc,0,ivec2(+1,+1));
    if(sum<1.9f)
        life = 0.0f;
    else if(sum<2.1f)
        life = orig;
    else life = 1.0f;
}

顶点着色器是一个简单的传递：

#version 130
in vec2 vertex;
void main() {
   gl_Position = vec4(vertex,0.0,1.0);
}

Answer 3

如果您坚持使用 OpenGL，最简单的方法是将您的位图作为纹理上传，然后渲染与该纹理映射的四边形。上传位看起来像这样：

glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_LUMINANCE, width, height, 0, GL_LUMINANCE, GL_UNSIGNED_BYTE, data);

假设每个单元格都是一个字节，0 代表黑色，0xFF 代表白色。请注意，在某些 OpenGL 版本中，width 和 height 必须是 2 的幂。

Answer 4

旧版本的 OpenGL 提供了直接绘制位图而不需要中间纹理的功能：glBitmap 与其他绘制图像的方法相比，glBitmap 相当慢，但由于人们很少使用它，所以这还不错.

http://www.opengl.org/sdk/docs/man/xhtml/glBitmap.xml

使用glRasterPos 或glWindowPos 放置位图。

http://www.opengl.org/sdk/docs/man/xhtml/glRasterPos.xml http://www.opengl.org/sdk/docs/man/xhtml/glWindowPos.xml

位图有一个小陷阱：如果使用glRasterPos 或glWindowPos 设置的光栅位置在视口之外，则不会绘制位图的任何部分，即使它到达视口；请参阅glBitmap 的参考页面了解解决方法。