osg::DrawElements*系列函数及GL_QUAD_STRIP、GL_QUADS绘制四边形效率对比

本文以绘制四边形为例,介绍了osg::DrawElements*系列函数和osg::DrawArrays函数的用法,阐述了GL_QUADS和GL_QUAD_STRIP的用法及不同点。通过绘制不同数量立方体对比效率,发现点个数多,前者效率高;点个数巨大量时,GL_QUAD_STRIP比GL_QUADS效率高。

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目录

1. 前言

2. osg::DrawElements*系列函数用法说明

3. GL_QUADS、GL_QUAD_STRIP用法及不同点

4. 效率对比

5. 总结

6. 参考资料


1. 前言

      利用osg绘制图元,如:三角形、四边形等,一般用osg::PrimitiveSet类。其派生出了很多子类,如下图所示:

图1 

在开发中,用DrawElements*系列函数和osg::DrawArrays函数绘制图元比较多,本文以绘制四边形为例子,以osg::DrawElementsUShort、osg::DrawArrays来讲解怎样绘制四边形,及GL_QUAD_STRIP、GL_QUAD的不同、它们之间的效率。

2. osg::DrawElements*系列函数用法说明

      osg::DrawElements*系列函数osg::DrawElementsUShort、osg::DrawElementsUBye、osg::DrawElementsUIntosg::DrawElements派生,而osg::DrawElements对应OPenGL的glDrawElements函数,关于glDrawElements函数用法,请参考:

glDrawElements用法说明》。

   osg::DrawArrays 类在直接从数组读取顶点数据时效果很好,没有间隙。 但是,当同一个顶点可以属于一个对象的多个面时,它就不那么有效了。 考虑这个例子:

图2 

一个立方体有八个顶点。 然而,从图中可以看出(我们正在考虑将一个立方体扫到一个平面上),一些顶点属于多个面。 如果我们构建一个包含 12 个三角形面的立方体(注:虽然是绘制四边形,但GPU等硬件在真正绘制时,是用两个三角形来拼出一个四边形的对于硬件来说绘制2个三角形比直接一个四边形效率更高,故6个四边形其实内部绘制是12个三角形绘制的),那么这些顶点将重复,而不是 8 个顶点的数组,我们将得到 36 个顶点的数组,其中大部分实际上是相同的顶点! 

      在OSG中,有类 osg::DrawElementsUInt、 osg::DrawElementsUByte和 osg::DrawElementsUShort,它们使用顶点索引数组作为数据,旨在解决上述问题。 索引数组存储描述几何体的面和其他元素的图元顶点的索引。 将这些类应用于立方体时,存储八个顶点的数据就足够了,这些顶点通过索引数组与面相关联。

   osg::DrawElements* 类型的类的设计方式与标准 std::vector 类的设计方式相同。 此代码可用于添加索引。如:

osg::ref_ptr<osg::DrawElementsUInt> de = new osg::DrawElementsUInt(GL_TRIANGLES);
de->push_back(0); 
de->push_back(1); 
de->push_back(2);
de->push_back(3); 
de->push_back(0); 
de->push_back(2); 

此代码定义图2中所示的立方体的正面。考虑另一个说明性的例子——八面体。

图3 

很有趣,因为它只包含六个顶点,但每个顶点已经在四个三角形面中了! 我们可以使用 osg::DrawArrays 创建一个包含 24 个顶点的数组来显示所有八个面。 然而,我们将采取不同的方式——我们将顶点存储在一个包含六个元素的数组中,并使用类 osg::DrawElementsUInt 生成面。

main.h

#ifndef     MAIN_H
#define     MAIN_H
#include<osg/Geometry>
#include<osg/Geode>
#include<osgUtil/SmoothingVisitor>
#include<osgViewer/Viewer>
#endif

 main.cpp

#include"main.h"
int main(int argc, char *argv[]){
    
    osg::ref_ptr<osg::Vec3Array> vertices = new osg::Vec3Array(6);
    (*vertices)[0].set( 0.0f,  0.0f,  1.0f);
    (*vertices)[1].set(-0.5f, -0.5f,  0.0f);
    (*vertices)[2].set( 0.5f, -0.5f,  0.0f);
    (*vertices)[3].set( 0.5f,  0.5f,  0.0f);
    (*vertices)[4].set(-0.5f,  0.5f,  0.0f);
    (*vertices)[5].set( 0.0f,  0.0f, -1.0f);
    
    osg::ref_ptr<osg::DrawElementsUInt> indices = new osg::DrawElementsUInt(GL_TRIANGLES, 24);
    (*indices)[ 0] = 0; (*indices)[ 1] = 1; (*indices)[ 2] = 2;
    (*indices)[ 3] = 0; (*indices)[ 4] = 4; (*indices)[ 5] = 1;
    (*indices)[ 6] = 4; (*indices)[ 7] = 5; (*indices)[ 8] = 1;
    (*indices)[ 9] = 4; (*indices)[10] = 3; (*indices)[11] = 5;
    (*indices)[12] = 3; (*indices)[13] = 2; (*indices)[14] = 5;
    (*indices)[15] = 1; (*indices)[16] = 5; (*indices)[17] = 2;
    (*indices)[18] = 3; (*indices)[19] = 0; (*indices)[20] = 2;
    (*indices)[21] = 0; (*indices)[22] = 3; (*indices)[23] = 4;
    
    osg::ref_ptr<osg::Geometry> geom = new osg::Geometry;
    geom->setVertexArray(vertices.get());
    geom->addPrimitiveSet(indices.get());
    
    osgUtil::SmoothingVisitor::smooth(*geom);
    
    osg::ref_ptr<osg::Geode> root = new osg::Geode;
    root->addDrawable(geom.get());
    
    osgViewer::Viewer viewer;
    viewer.setSceneData(root.get());
    
    return viewer.run();
}

上述代码先创建一个有六个顶点的数组,然后使用指针解引用操作和 operator [] 操作符寻址其坐标向量 赋值。别忘了 osg::Array 是 std::vector 的派生类。然后为面创建为顶点索引列表。面将是三角形的,共有 8 个,这意味着索引列表应包含 24 个元素。 面索引按顺序进入此数组:例如,面 0 由顶点 0、1 和 2 组成; 面 1 - 顶点 0、4 和 1; 面 2 - 顶点 4、5 和 1,依此类推。 顶点按逆时针顺序列出,如果你看正面(见图3)。

3. GL_QUADS、GL_QUAD_STRIP用法及不同点

      GL_QUADS:绘制一系列四边形,首先使用顶点V0、V1、V2、V3绘制第1个四边形,然后是V4、V5、V6、V7绘制第2个四边形,接下来以次类推,如果顶点个数n不是4的倍数,最后1个、2个、3个顶点被忽略。注意:如果四边形之间的顶点坐标不相同,则这些四边形是分离的,如下:

图4 

GL_QUAD_STRIP:绘制一系列四边形,首先使用顶点V0、V1、V3、V2绘制第1个四边形,接着是V2、V3、V5、V4,然后是V4、V5、V7、V6。以此类推。顶点个数n至少要大于4,否则不会绘制任何四边形。如果n是奇数,最后一点顶点就被忽略。如下:

图5 

GL_QUAD_STRIP画出一组共享边的四边形。对于较小的模型,共享边的差异可以忽略不计;对于较大的模型,使用GL_QUAD_STRIP意味着显著地节省了计算次数。从第一对顶点开始,相邻的两对定点被定义成一个四边形。定点 2n-1、2n、2n+2和2n+1定义了第n个四边形。有|V|/2-1个四边形将被绘制,|V|代表顶点的个数,如果|V|小于4,OpenGL将不会绘制任何图形。所有四边形将以逆时针顺序排列,互相连接形成四边形带。注意用来构成四边形的顶点顺序和使用GL_QUADS时的顺序是不同的,每一个四边形的第二对定点被逆向使用,以使每一个四边形顶点能被一致地定义。  

图6 

4. 效率对比

       本节以osg::DrawElements*系列函数及GL_QUAD_STRIP、GL_QUADS绘制四边形,以看看它们之间的效率差别。绘制10个连接的立方体如下:

图7

代码如下:

// QUAD_STRIP.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//

#include<osgViewer/Viewer>
#include<osgViewer/ViewerEventHandlers>
#include<osg/PolygonMode>
#include<iostream>
//const auto g_quadCount = 1000000;
const auto g_quadCount = 10;

osg::ref_ptr<osg::Geode> createQuads3()
{
	osg::ref_ptr<osg::Geode> spGeode = new osg::Geode;// Geode是Node的派生类,为了绘制图元的管理类

	osg::ref_ptr<osg::Geometry> spGeometory = new osg::Geometry;
	spGeode->addChild(spGeometory);

	osg::ref_ptr<osg::Vec3Array> spCoordsArray = new osg::Vec3Array;
	auto offset = 0;
    int nGeomeryCount = 0;
   while (true)
   {
	   // 前面
	   spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(-1.0, -1.0 + offset, -1.0));  // 前左下顶点  V1
	   spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(1.0, -1.0 + offset, -1.0));   // 前右下顶点  V2
	   spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(-1.0, -1.0 + offset, 1.0));   // 前左上顶点  V3。注意:前左上顶点才是第3个顶点,而不是前右上顶点 
	   spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(1.0, -1.0 + offset, 1.0));    // 前右上顶点  V4
	   
	   spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(-1.0, 1.0 + offset, 1.0));    // V5
	   spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(1.0, 1.0 + offset, 1.0));     // V6
	   spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(-1.0, 1.0 + offset, -1.0));   // V7
	   spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(1.0, 1.0 + offset, -1.0));    // V8

	   spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(-1.0, -1.0 + offset, -1.0));    // V9
	   spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(1.0, -1.0 + offset, -1.0));    // V10
	   
	   offset += 2; // y轴方向上宽度为2
	   nGeomeryCount++;
	   if (g_quadCount == nGeomeryCount)
	   {
		   break;
	   }
   }

   spGeometory->setVertexArray(spCoordsArray);
   spGeometory->addPrimitiveSet(new osg::DrawArrays(GL_QUAD_STRIP, 0, spCoordsArray->size()));

   return spGeode;
}

osg::ref_ptr<osg::Geode> createQuads2()
{
	osg::ref_ptr<osg::Geode> spGeode = new osg::Geode;// Geode是Node的派生类,为了绘制图元的管理类

	osg::ref_ptr<osg::Geometry> spGeometory = new osg::Geometry;
	spGeode->addChild(spGeometory);
	//spGeode->addDrawable(spGeometory);// 可以将addChild替换为这句。
	
	osg::ref_ptr<osg::Vec3Array> spCoordsArray = new osg::Vec3Array;
	auto totalVertCount = g_quadCount * 8;
	osg::DrawElementsUShort* pDrawElemt = new osg::DrawElementsUShort(GL_QUADS, 24 * g_quadCount); // 立方体共8个顶点,每个顶点重复了3次

	auto iVertCount = 0;
	for (auto offset = 0; ; offset += 2)
	{
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(1.0, -1.0 + offset, -1.0));  // 0
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(1.0, -1.0 + offset, 1.0));   // 1
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(-1.0, -1.0 + offset, 1.0));    // 2
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(-1.0, -1.0 + offset, -1.0));   // 3

		iVertCount += 4;
		if (iVertCount >= totalVertCount)
		{
			break;
		}
	}
	
	for (auto guadIndex = 0; guadIndex < g_quadCount; ++guadIndex)
	{
		auto nElementIndex = guadIndex * 24;

		// 右侧面
		auto temp = 4 * guadIndex;
		(*pDrawElemt)[0 + nElementIndex] = 0 + temp;
		(*pDrawElemt)[1 + nElementIndex] = 4 + temp;
		(*pDrawElemt)[2 + nElementIndex] = 5 + temp;
		(*pDrawElemt)[3 + nElementIndex] = 1 + temp;

		// 前面
		if (0 == guadIndex % 2)// 前一个立方体的后面和后一个立方体的前面重合,故只绘制一个
		{
			(*pDrawElemt)[4 + nElementIndex] = 0 + temp;
			(*pDrawElemt)[5 + nElementIndex] = 1 + temp;
			(*pDrawElemt)[6 + nElementIndex] = 2 + temp;
			(*pDrawElemt)[7 + nElementIndex] = 3 + temp;
		}

		// 左侧面
		(*pDrawElemt)[8 + nElementIndex] = 3 + temp;
		(*pDrawElemt)[9 + nElementIndex] = 7 + temp;
		(*pDrawElemt)[10 + nElementIndex] = 6 + temp;
		(*pDrawElemt)[11 + nElementIndex] = 2 + temp;

		// 上面
		(*pDrawElemt)[12 + nElementIndex] = 1 + temp;
		(*pDrawElemt)[13 + nElementIndex] = 5 + temp;
		(*pDrawElemt)[14 + nElementIndex] = 6 + temp;
		(*pDrawElemt)[15 + nElementIndex] = 2 + temp;

		// 后面
		(*pDrawElemt)[16 + nElementIndex] = 4 + temp;
		(*pDrawElemt)[17 + nElementIndex] = 5 + temp;
		(*pDrawElemt)[18 + nElementIndex] = 6 + temp;
		(*pDrawElemt)[19 + nElementIndex] = 7 + temp;

		// 底面
		(*pDrawElemt)[20 + nElementIndex] = 0 + temp;
		(*pDrawElemt)[21 + nElementIndex] = 4 + temp;
		(*pDrawElemt)[22 + nElementIndex] = 7 + temp;
		(*pDrawElemt)[23 + nElementIndex] = 3 + temp;

	}

	spGeometory->setVertexArray(spCoordsArray);
	spGeometory->addPrimitiveSet(pDrawElemt);
	
	return spGeode;
}

osg::Geode* createQuads1()
{
	auto pGeode = new osg::Geode;

	auto pGeomery = new osg::Geometry;
	pGeode->addChild(pGeomery);
	auto spCoordsArray = new osg::Vec3Array;
	auto offset = 0;
	int nGeomeryCount = 0;
	while (true)
	{
		// 右侧面
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(1.0, -1.0 + offset, -1.0));  // 前右下顶点
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(1.0, 1.0 + offset, -1.0));   // 后右下顶点
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(1.0, 1.0 + offset, 1.0));    // 后右上顶点 
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(1.0, -1.0 + offset, 1.0));   // 前右上顶点

		// 前面
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(1.0, -1.0 + offset, -1.0));  // 右下顶点
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(1.0, -1.0 + offset, 1.0));   // 右上顶点
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(-1.0, -1.0 + offset, 1.0));  // 左上顶点 
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(-1.0, -1.0 + offset, -1.0)); // 左下顶点

		// 左侧面
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(-1.0, -1.0 + offset, -1.0));  // 前左下顶点
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(-1.0, -1.0 + offset, 1.0));   // 前左上顶点
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(-1.0, 1.0 + offset, 1.0));    // 后左上顶点 
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(-1.0, 1.0 + offset, -1.0));   // 后左下顶点

		// 后面
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(1.0, 1.0 + offset, -1.0));    // 后下顶点
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(1.0, 1.0 + offset, 1.0));     // 后上顶点
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(-1.0, 1.0 + offset, 1.0));    // 左上顶点 
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(-1.0, 1.0 + offset, -1.0));   // 左下顶点

		// 上面
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(1.0, -1.0 + offset, 1.0));     // 前右顶点
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(1.0, 1.0 + offset, 1.0));      // 后右顶点
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(-1.0, 1.0 + offset, 1.0));     // 后左顶点 
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(-1.0, -1.0 + offset, 1.0));    // 前左顶点

		// 底面
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(1.0, -1.0 + offset, -1.0));     // 前右顶点
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(1.0, 1.0 + offset, -1.0));     // 后右顶点
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(-1.0, 1.0 + offset, -1.0));    // 后左顶点 
		spCoordsArray->push_back(osg::Vec3d(-1.0, -1.0 + offset, -1.0));   // 前左顶点
		
		offset += 2; // y轴方向上宽度为2
		nGeomeryCount++;
		if (g_quadCount == nGeomeryCount)
		{
			break;
		}
	}
	
	pGeomery->setVertexArray(spCoordsArray);
	pGeomery->addPrimitiveSet(new osg::DrawArrays(GL_QUADS, 0, spCoordsArray->size()));
	
	return pGeode;
}

int main()
{
    auto pRoot = new osg::Group;

	auto pGeode = createQuads3();
	pGeode->getOrCreateStateSet()->setAttribute(
		new osg::PolygonMode(osg::PolygonMode::FRONT_AND_BACK, osg::PolygonMode::LINE));
	pGeode->getOrCreateStateSet()->setMode(GL_LIGHTING, osg::StateAttribute::OFF);

	pRoot->addChild(pGeode);
	
	auto pViewer = new osgViewer::Viewer;
	auto pStatsHander = new osgViewer::StatsHandler;
	pViewer->addEventHandler(pStatsHander);
	pViewer->setSceneData(pRoot);
	pViewer->run();
}

 当g_quadCount为10时,把第195行代码分别换成createQuads1、createQuads2、createQuads3,在视景器窗体中连续按4次键盘小写s键时,createQuads1函数即用osg::DrawArrays及GL_QUADS各性能指标如下:

图8 osg::DrawArrays及GL_QUADS绘制10个立方体时的各性能指标

createQuads2函数即用osg::DrawElementsUShort及GL_QUADS各性能指标如下:

图9 osg::DrawElementsUShort及GL_QUADS绘制10个立方体时的各性能指标 

createQuads3函数即用osg::DrawArrays及GL_QUAD_STRIP各性能指标如下: 

图10 osg::DrawArrays及GL_QUAD_STRIP绘制10个立方体时的各性能指标  

当绘制的立方体个数为10即立方体个数很少时,这三者在GPU占用、帧率、绘制、裁剪等方面差别不是很大。

当将g_quadCount改为1000000时, createQuads1函数即用osg::DrawArrays及GL_QUADS各性能指标如下:

图11 osg::DrawArrays及GL_QUADS绘制1000000个立方体时的各性能指标 

createQuads2函数即用osg::DrawElementsUShort及GL_QUADS各性能指标如下: 

图12 osg::DrawElementsUShort及GL_QUADS绘制1000000个立方体时的各性能指标  

createQuads3函数即用osg::DrawArrays及GL_QUAD_STRIP各性能指标如下: 

图13 osg::DrawArrays及GL_QUAD_STRIP绘制100000个立方体时的各性能指标  

当要绘制的立方体很多时, 采用osg::DrawArrays和GL_QUAD_STRIP明显比osg::DrawElementsUShort及osg::DrawArrays和GL_QUADS效率高很多、GPU占用大大减少、帧率高;而osg::DrawElementsUShort和GL_QUADS比osg::DrawArrays和GL_QUADS效率高一些,因为osg::DrawElementsUShort采取的是点的索引,剔除了重复,所以效率会高点。

5. 总结

  • osg::DrawElements*系列函数采用点的索引绘制图元,而osg::DrawArrays采用点的数组来绘制图元,当点个数很多时,前者效率高些。
  • 当点个数是巨大量时,GL_QUAD_STRIP比采用GL_QUADS效率高很多。同样地GL_TRIANGLE_STRIP绘制三角形时效率比GL_TRIANGLES高。
  • 上述代码main函数中用到了统计和性能相关的各项参数的osgViewer::StatsHandler类,关于该类的用法,请参考:浅谈osgViewer::StatsHandler、osg::Stats类的用法

6. 参考资料

【1】:OpenGL编程指南(原书第7版)。

【2】:理解GL_QUAD_STRIP。

【3】:OSG几何开发快速教程

<think>我们正在处理一个关于OpenSceneGraph (OSG)的问题,具体是关于如何在osg::Image中使用float**数据类型的示例。用户的问题:我想获取关于osg::Image中使用float**数据类型的处理方法或示例。分析: osg::Image是OpenSceneGraph中用于存储图像数据的类,通常用于纹理。它支持多种数据类型(如GLubyte,GLfloat等)和像素格式。float**通常表示一个指向浮点型指针数组的指针,这种结构可能用于表示二维数组(例如,一个二维浮点数组,每个指针指向一行)。在osg::Image中,我们通常使用一维数组来存储图像数据,因为图像数据在内存中是连续存储的(按行优先或列优先)。但是,有时我们可能已经有了一个二维数组(float**)形式的数据,我们需要将其传递给osg::Image。步骤:1.创建一个osg::Image对象。2.设置图像的数据(包括宽度、高度、像素格式、数据类型等)。3.将float**的数据复制到osg::Image的内部缓冲区(因为osg::Image要求数据是连续的)。注意:osg::Image在构造时不会自动释放用户提供的数据,除非我们使用setImage方法并指定USE_MALLOC_FREE或NEW_DELETE等分配器。但通常,我们建议将数据复制到osg::Image管理的缓冲区中,以避免内存管理问题。示例:假设我们有一个二维浮点数组`float**data`,它表示一个宽度为`width`,高度为`height`的图像,每个像素只有一个分量(例如,高度图或灰度图)。那么我们可以这样处理:首先,将二维数组复制到一个一维数组中,然后设置给osg::Image。代码示例: ```c++ //假设我们有一个二维浮点数组data,大小为height行,每行 width个浮点数。intwidth =256; intheight =256; float** data= newfloat*[height]; for(inti=0;i<height;++i) {data[i]= newfloat[width];//填充数据,例如:for(intj=0;j<width;++j)data[i][j] =...;//一些值}//创建一个一维数组来存储连续的数据float* continuousData =new float[width* height]; //将二维数组的数据按行复制到连续内存中for (int row=0; row<height; ++row)memcpy(continuousData+ row*width,data[row], sizeof(float)*width);//创建osg::Image对象osg::ref_ptr<osg::Image>image =new osg::Image;image->setImage(width,height,1, //宽度、高度、深度(这里为1,表示2D图像)GL_LUMINANCE,//内部纹理格式(单通道灰度图)GL_LUMINANCE,//像素格式GL_FLOAT,//数据类型(unsigned char*)continuousData,//数据指针,注意转换为unsigned char*osg::Image::AllocationMode::USE_NEW_DELETE);//告诉Image使用delete[]释放内存//注意:上面的USE_NEW_DELETE表示osg::Image会使用delete[]来释放continuousData。//这样,当image被销毁时,continuousData会被自动释放。//同时,我们需要释放原来分配的二维数组datafor(inti=0;i<height;++i)delete[]data[i]; delete[] data;//现在,image就可以使用了,例如作为纹理等。 ```解释: -我们使用GL_LUMINANCE作为格式,表示单通道的灰度数据。如果数据代表其他含义,可能需要使用其他格式(如GL_RED,GL_ALPHA等,具体取决于OpenGL版本和上下文)。-数据类型为GL_FLOAT,因为我们使用浮点数。-我们使用USE_NEW_DELETE分配模式,这样osg::Image在销毁时会调用delete[]释放continuousData。另一种情况:如果我们不想复制数据,而是希望osg::Image直接使用现有的二维数组(但注意,osg::Image要求连续内存),那么我们可以将二维数组的数据重新组织到一个连续的内存块中(即不使用额外的复制,而是直接分配连续内存,然后让二维数组指向这个连续内存的不同行)。但是,如果数据已经是分散的(每行单独分配),则必须复制。如果数据已经是连续分配的(例如,整个二维数组分配在一个连续的内存块中,然后行指针指向这个连续块中的不同行),那么我们可以直接使用第一行指针作为连续内存的起始地址,并设置行距(rowstride)为width*sizeof(float)。但是,在osg::Image中,我们设置数据指针时,需要确保整个图像数据是连续的。因此,如果原始数据是连续的,我们可以这样做: ```c++//假设data是一个连续的二维数组,即先分配一个大的连续内存块,然后行指针指向其中各行。float*dataBlock =new float[width* height]; float** data= newfloat*[height]; for(inti=0;i<height;++i)data[i] =dataBlock+ i*width;//然后,我们可以直接将dataBlock作为图像数据osg::ref_ptr<osg::Image> image= newosg::Image; image->setImage(width, height,1,GL_LUMINANCE,GL_LUMINANCE,GL_FLOAT,(unsignedchar*)dataBlock,osg::Image::AllocationMode::USE_NEW_DELETE); //注意:此时我们不需要复制,但是要注意,我们不能再单独使用data和dataBlock,因为osg::Image会管理dataBlock的释放。//另外,我们需要释放行指针数组data(因为osg::Image不会释放它),但注意dataBlock已经被osg::Image接管,所以我们不能自己释放。delete[] data; //只释放行指针数组,不释放dataBlock```但是,用户问题中的float**数据可能不是连续分配的,所以第一种方法(复制到连续内存)更通用。总结:根据数据是否连续分配,我们可以选择直接使用连续内存块或复制数据。通常,为了确保正确性,我们建议复制数据到连续内存中,并让osg::Image管理该内存。另外,注意osg::Image的setImage方法中,最后一个参数是分配模式,常用的有:- NO_DELETE:表示osg::Image不会删除数据,由用户管理。-USE_NEW_DELETE:使用delete[]释放(对应new[]分配的内存)。- USE_MALLOC_FREE:使用free()释放(对应malloc分配的内存)。根据我们分配连续内存的方式(使用new[]),我们使用USE_NEW_DELETE。参考文献:关于osg::Image的详细文档,请参考OpenSceneGraph官方文档:https://github.com/openscenegraph/OpenSceneGraph/blob/master/include/osg/Image由于用户要求生成相关问题,我们生成以下问题: §§相关问题§§1.在OpenSceneGraph中,如何将浮点数组用于纹理?2.osg::Image支持哪些像素格式和数据类型?3.如何避免在osg::Image中使用外部数据时的内存泄漏? 4.在osg::Image中,如何设置非标准像素格式(如单通道浮点数据)?5.如何从osg::Image中获取浮点数据?</think>### 在 osg::Image 中使用 float** 数据的处理方法 在 OpenSceneGraph (OSG) 中,`osg::Image` 要求**连续内存布局**,而 `float**` 是二级指针结构(指向指针数组),需要转换为连续内存块才能使用。以下是处理方法和示例: --- ### 核心步骤 1. **数据转换** 将 `float**` 数据复制到连续的一维数组: ```cpp int width = 512; // 图像宽度 int height = 512; // 图像高度 float* continuousData = new float[width * height]; // 将 float** 数据逐行复制到连续内存 for (int row = 0; row < height; ++row) { memcpy(continuousData + row * width, float2DArray[row], // 原始 float* 行数据 sizeof(float) * width); } ``` 2. **创建 osg::Image** 使用连续内存初始化: ```cpp osg::ref_ptr<osg::Image> image = new osg::Image; image->setImage( width, height, 1, // 宽、高、深度 GL_LUMINANCE, // 像素格式(单通道) GL_FLOAT, // 数据类型(浮点) (unsigned char*)continuousData, // 数据指针 osg::Image::AllocationMode::USE_NEW_DELETE // 内存管理策略 ); ``` 3. **内存管理选项** 根据所有权选择合适的分配模式: - `USE_NEW_DELETE`:OSG 负责删除 `continuousData`(使用 `delete[]`) - `NO_DELETE`:用户自行管理内存 - `USE_MALLOC_FREE`:数据通过 `malloc()` 分配 --- ### 完整示例 ```cpp #include <osg/Image> // 假设已有 float** 数据源 float** createFloatData(int width, int height) { float** data = new float*[height]; for (int y = 0; y < height; ++y) { data[y] = new float[width]; for (int x = 0; x < width; ++x) { data[y][x] = ...; // 填充数据(例如:噪声、高度图) } } return data; } osg::Image* createImageFromFloat2D(float** src, int width, int height) { // 创建连续内存块 float* continuousData = new float[width * height]; // 复制数据 for (int row = 0; row < height; ++row) { memcpy(continuousData + row * width, src[row], sizeof(float) * width); } // 创建 OSG 图像 osg::Image* image = new osg::Image; image->setImage( width, height, 1, GL_LUMINANCE, // 单通道格式 GL_FLOAT, // 浮点数据类型 reinterpret_cast<unsigned char*>(continuousData), osg::Image::USE_NEW_DELETE // OSG 自动释放内存 ); return image; } // 使用示例 int main() { int width = 512, height = 512; float** rawData = createFloatData(width, height); osg::ref_ptr<osg::Image> image = createImageFromFloat2D(rawData, width, height); // 清理原始 float** 数据(osg::Image 已接管连续副本) for (int i = 0; i < height; ++i) delete[] rawData[i]; delete[] rawData; } ``` --- ### 关键说明 1. **像素格式选择** - 单通道浮点数据:`GL_LUMINANCE` 或 `GL_RED`(OpenGL 3+) - 多通道数据:需调整格式(如 `GL_RGB`/`GL_RGBA`)并修改内存布局 2. **性能优化** - 避免每帧复制:静态数据只需转换一次 - 动态更新数据时: ```cpp image->dirty(); // 通知 OSG 数据已更新 ``` 3. **替代方案** 使用 `osg::Image::setData()` 直接管理内存: ```cpp unsigned char* dataPtr = ... ; // 自定义分配的内存 image->setData(dataPtr, width, height, ...); ``` --- ### 常见问题解决方案 **问题:数据不连续导致纹理错误** - **原因**:`float**` 行间可能存在间隙 - **解决**:必须使用 `memcpy` 复制到连续内存 **问题:内存泄漏** - **解决**:明确选择 `AllocationMode`(如 `USE_NEW_DELETE`) **问题:浮点精度异常** - **检查**:确保 OpenGL 支持 `GL_FLOAT` 纹理(扩展 `GL_ARB_texture_float`) ---
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