Question

我是C ++的新手，但这种语言对我来说似乎没问题。作为一个学习项目，我决定制作一个小型2D图形引擎。这似乎是一个艰难的项目，但我知道如何继续前进。

我还没有真正开始，但是当我遇到这个问题时，我正在脑子里形成一些东西：在某些时候，我将不得不创建一个在屏幕上绘制圆圈的功能。我现在的方法是这样的：

in a square with sides from (x-r) to (x+r) loop through x and y,
if at each point, the current distance sqr(x^2+y^2) is less than or equal to r
, then draw a pixel at that point.

如果没有，这会有用，不要打扰告诉我，我会弄清楚的。如果x + r＆amp; y + r在屏幕上。

问题在于我有时需要画大圈。例如，如果我需要绘制半径为5000的圆，则（如果像素循环计算需要循环总共10000 ^ 2次）。因此，对于2Ghz的处理器，这个单圈只能渲染2Ghz /（10000 ^ 2），这是〜22次/秒，同时占据整个核心（相信它只需要每个像素一次计算，这是无处可去的真相）。

现在哪种方法是正确的？我想这与使用GFX进行这些简单的计算有关。如果是这样，我可以使用OpenGL for C ++吗？我也想了解一下：）

Answer 1

我的第一个C / C ++项目实际上也是图形库。我没有OpenGL或DirectX，当时正在使用DOS。我从中学到了很多东西，因为我不断发现新的，更好（更快）的方式来绘制到屏幕上。

现代操作系统的问题在于它们并不能真正让你做我当时所做的事情。您不能直接开始使用硬件。坦率地说，这些天你不再想要了。

你仍然可以自己画一切。如果你想放置自己的像素，请看看SDL。这是一个C库，您可以将其包装到您自己的C ++对象中。它适用于不同的平台（包括Linux，Windows，Mac，...），在内部它将使用DirectX或OpenGL之类的东西。

对于真实世界的图形，人们不仅仅是绘制一个自己的像素。那效率不高。或者至少不在不能直接使用硬件的设备上......

但为了您的目的，我认为SDL绝对是您要走的路！祝你好运。

Answer 2

你不是通过手动将像素绘制到屏幕来做图形，这就是疯狂。

您要使用的是DirectX或OpenGL。我建议你破解谷歌并去阅读，那里有很多东西要读。

一旦你下载了libs，就会看到很多样本项目，它们会让你入门。

此时有两种方法：计算矢量的数学方法描述了具有大量边的形状（即它看起来像一个圆）。或者有一种“作弊”方法，只是将一个圆形的纹理（即图片）绘制到屏幕上，并使用alpha通道使纹理的其余部分透明。（作弊方法更容易编码，执行速度更快，并且产生更好的结果，尽管灵活性较差）。

如果您想以数学方式进行，那么这两个库都允许您在屏幕上绘制线条，因此您需要从每条线的起点和终点视图开始接近，而不是单个像素。我，你想要矢量图形。

我现在不能做重数学，但矢量方法可能看起来有点像（sudo-code）：

in-param: num_of_sides, length_of_side;
float angle = 360 / num_of_sides;
float start_x = 0;
float start_y = 0;

x = startX;
y = startX;
for(int i(0); i < num_of_sides; ++i)
{
  float endX, endY;
  rotateOffsetByAngle(x, y, x + lenth_of_side, y, angle * i, endX, endY);
  drawline(x, y, endX, endY);
  x = endX;
  y = endY;
}


drawline(float startX, startY, endX, endY)
{
  //does code that draws line between the start and end coordinates;
}

rotateOffsetByAngle(float startX, startY, endX, endY, angle, &outX, &outY)
{
  //the in-parameters startX, startY and endX, endY describe a line
  //we treat this line as the offset from the starting point

  //do code that rotates this line around the point startX, startY, by the angle.
  //after this rotation is done endX and endY are now at the same
  //distance from startX and startY that they were, but rotated.

  outX = endX;
  outY = endY; //pass these new coordinates back out by reference;

}

在上面的代码中，我们围绕圆圈的外部移动，逐个地围绕外部绘制每条单独的线。对于每条线，我们有一个起点和一个偏移，然后我们将偏移旋转一个角度（这个角度随着我们围绕圆圈移动而增加）。然后我们绘制从起点到偏移点的直线。在我们开始下一次迭代之前，我们将起点移动到偏移点，以便下一行从最后一行开始。

我希望这是可以理解的。

Answer 3

这是绘制圆圈的一种方法。正如你所看到的，它的表现会非常缓慢。

现代图形基于抽象掉较低级别的东西，以便可以对其进行优化;开发人员编写drawCircle（x，y，r），图形库+驱动程序可以将其一直传递到芯片，这可以填充适当的像素。

虽然您使用C ++编写，但除非使用图形驱动程序，否则不会操作最接近核心的数据。即使你的setPixelColour级方法和通过线传递的实际二进制值之间也有多层子程序调用;在几乎每一层都有检查和额外的计算和例程运行。因此，更快的图形的秘诀是减少您进行的这些呼叫的数量。如果你可以将drawCircle命令一直带到图形芯片，那就去做吧。不要在单个像素上浪费一个调用，就像绘制常规形状一样平凡。

在现代操作系统中，有一些图形处理层可以处理像您这样的应用程序的请求，并将它们与窗口，合成和任何其他效果相结合。所以你的“绘制到屏幕”的命令已经被几个层中介了。您希望提供给CPU的是将计算卸载到图形子系统所需的最少信息。

我想说如果你想学习在屏幕上绘制内容，请使用canvas和js，因为开发周期很简单且相对无痛。如果你想学习C ++，试试项目Euler，或使用现有的图形库绘制东西。如果您想编写2D图形库，请学习DirectX和OpenGL等基础图形技术，因为它们是图形在现实中完成的方式。但你说它们似乎很复杂吗？然后你需要先学习更多的C ++。出于一些非常好的理由，它们就是它们的方式，无论结果多么复杂。

Answer 4

正如第一个答案所说，你不应该为了认真的工作而自己这样做。但是如果你只是想以此为例，那么可以这样做：首先定义一个在屏幕上绘制线段的函数：

void draw_line(int x1, int y1, int x2, int y2);

这应该是相对简单的实现：只需找到变化最快的方向，并在使用整数逻辑时迭代该方向，以找出其他维度应该改变多少。即，如果x变化得更快，那么y = (x-x1)*(y2-y1)/(x2-x1)。

然后使用此函数将圆形实现为分段线元素：

void draw_circle(int x, int y, int r)
{
    double dtheta = 2*M_PI/8/r;
    int x1 = x+r, x2, y1 = y, y2;
    int n = 2*M_PI/dtheta;
    for(int i = 1; i < n; i++)
    {
        double theta = i*dtheta;
        x2 = int(x+r*cos(theta)); y2 = int(y+r*sin(theta));
        draw_line(x1, y1, x2, y2);
        x1 = x2; y1 = y2;
    }
}

这使用浮点逻辑和三角函数来确定哪些线元素最接近圆。这是一个有点粗略的实现，但我认为任何想要对非常大的圈子有效的实现都必须做这样的事情。

如果只允许使用整数逻辑，一种方法可能是首先绘制一个低分辨率整数圆，然后将每个选定的像素细分为更小的像素，然后选择所需的子像素，依此类推。这将缩放为N log N，因此仍然比上面的方法慢。但是你可以避免罪恶和cos。

从头开始绘制大圆圈

4 个答案: