快速设置像素

Question

快速设置像素

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我已经寻找了很久，但依然无法找到一个好的答案，现在我已经非常沮丧了。我是一名业余程序员，我做事情并不是因为它们有意义，或者因为它们是正确的方式；我做这些只是为了学习如何做，而现在我卡住了。

我想在屏幕上设置单个像素。这听起来很容易，但我的其他条件使它变得困难。我需要快速完成，仅使用CPU，在400x300或更高分辨率（全屏？）下以20fps或更快的速度运行（当然还有其他程序元素运行）。

我已经使用我用Python编写的程序，使用Pygame渲染了一些很酷的图像，但仅使用随机像素填充100x100像素的屏幕就需要50毫秒（那就是我的20fps，其他程序部分会使其减速）。理想情况下，我希望能制作自己的（糟糕的）3D游戏，仅使用CPU，在屏幕上设置像素（也许是体素八叉树之类的图形）。

是否有任何方法（使用任何语言，但最好是Python），我可以创建一个像素值的2D数组（更像是RGB的3D数组）（这被称为位图吗？），并将其转储到显示器上或其他地方？那不是很快吗？如何直接与窗口上的像素进行交互。啊！我真的一点也不懂。我是/不是一个编程新手。给我任何你能想到的东西，我都可以消化它。我只需要一些指引（哈哈）。

- Void Star

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是的。抽象应该很容易被放弃。我刚刚读了一篇文章，声称DOS在90年代晚期因为你可以用两行C代码写到屏幕上而在游戏中存活下来。使用抽象化可能需要100多行代码。-.- - Matt Joiner

那么，我该如何理解这个抽象概念呢？我应该去尝试制作DOS程序吗？这样在现代计算机上也能运行，对吧？ - Void Star

我认为可以明确地说，在现代计算机上，您不需要降级到DOS才能在400x300像素窗口上获得20 fps。 - JJJ

请不要重新添加“set pixel ram quick”标签。 “set”标签是用于数学集合的，而“pixel”，“ram”和“quick”对于分类问题的主题并不有用。请记住，每个标签本身都应该是相关的；它们不是一个句子。 - Wyzard

尽管存在一些缺点，但在Flash中执行应该是最容易的。 - lprsd

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5个回答

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我能够在 (1920,1080) 的分辨率下，使用 pygame 获得超过 20 帧每秒的速度。

正如 Mallett 指出的那样，您应该使用 pygame.surfarray.blit_array() 函数将像素数据复制到 pygame，并通过调用 pygame.display.flip() 更新屏幕。

>>> import timeit
>>> timeit.timeit('pygame.surfarray.blit_array(screen, pixels);pygame.display.flip()', setup='import pygame;import numpy as np;size=(1920,1080);screen=pygame.display.set_mode(size);pixels=np.random.randint(np.iinfo(np.uint32).max,size=size).astype(np.uint32)', number=20)
0.6346819400787354
>>> timeit.timeit("""
... pygame.surfarray.blit_array(screen, pixels)
... pygame.display.flip()
... """,setup="""
... import pygame
... import numpy as np
... size=(1920,1080)
... screen=pygame.display.set_mode(size)
... pixels=np.random.randint(np.iinfo(np.uint32).max,size=size).astype(np.uint32)
... """, number=20)
0.4848361015319824

- user545424

哦，太酷了，我一直在使用C语言，因为我让SDL工作起来很痛苦。现在我要尝试一下Python解决方案！谢谢你啊！ - Void Star

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对于 PyGame，您真正想要做的是使用 pygame.surfarray 或 pygame.pixelarray。在您设置数组的值之后，可以一次性将它们全部复制。如果您阅读了有关 surface.set_at(...)（逐个设置像素）的文档，您会发现它不推荐用于除了最小任务外的所有任务。

pygame.surfarray 和 pygame.pixelarray 通常基于 NumPy 或 Numeric（使用 NumPy）。通过 Google 搜索 http://pygame.org/docs/tut/surfarray/SurfarrayIntro.html，您可以获得一些伟大功能的基本概述。

- geometrian

嘿！这也很有帮助！我一直在苦苦挣扎C语言，也许我可以用Python获得所需的性能。Python比C简单多了。不过，我还是要比较一下两者。如果C语言获得更好的性能，我会坚持使用它（至少在我因沮丧而爆炸之前）。 - Void Star

C语言肯定会给你更快的速度。比如说，可以提高一个或两个数量级。这并不是因为Python设计得不好之类的原因；解释型语言由于其架构的特性，必然会更慢。 - geometrian

不是这样的，我的朋友。看一下这个链接：http://morepypy.blogspot.com/2011/08/pypy-is-faster-than-c-again-string.html - user545424

. . . 对应的任务。该链接描述了编译器/解释器的优化。如果libc是与C程序一起编译而不是静态链接，那么编译器将能够像PyPy一样进行优化。<br/>在这种情况下，PyPy能够进行语义上的更改，而不会影响输出，以增加速度，但C编译器则不能。因此，实际上比较的是两个不同的程序。这种比较就像是说短跑运动员总是在比赛中击败汽车，仅仅因为在你的实验中短跑运动员有一个巨大的领先优势。 - geometrian

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引用：有没有办法（使用任何语言，但最好是Python），我可以创建一个像素值的2D数组（更像是RGB的3D数组）（这被称为位图吗？）在RAM中，并将其转储到显示器或其他地方？

是的，这被称为帧缓冲区。您可以在内存中绘制位图，然后将该内存交换到显示内存中。

- Jason Hernandez

我已经完成了所有繁重的数学计算。你肯定会惊讶于我的3D数学模块。我已经掌握了所有的矩阵/Phong着色等等。不幸的是，pygame在像素设置方面太慢了。 - Void Star

抱歉，我不该妄下断言，在答案中已将该文字删除。 - Jason Hernandez

哈哈，没问题。我会对任何向我寻求建议的人说同样的话。我一段时间前将我的整个矩阵数学库移植到了C语言，因为我决定用这种语言来完成所有的图形工作。这是一个很大的痛苦，花费了好几个小时 :/ - Void Star

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你需要研究一下bitblit，虽然我没有在Python中使用过bit-blit，但在谷歌上搜索它可以得到很有希望的结果。这里有一个相关的讨论来自于图形宝典p.134，他们讨论了类似的问题。

- vine'th

我问的是如何设置像素，而不是bliting。我已经知道如何进行bliting，并且我已经知道与设置像素相比，它非常快。 - Void Star

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- maxy · Accepted Answer

如果你想自己编写“每个像素”数学计算（而不仅仅是移动圆形和位图），你需要使用C（或C ++）来接近机器速度。

另一方面，如果你想制作完整的游戏，在低级语言（如C）中编写所有内容将不会很有趣。你需要将快速的C代码与一些高级脚本语言结合使用。使用Python，你可以通过numpy连接到C扩展模块，或者将一种语言（如Lua）嵌入到C代码中，或者尝试（可怕的）在C ++中学习高级编码。无论哪种方法，事情都会变得复杂。

如果你只是想尝试快速渲染像素，我建议你只使用C或C++的SDL（这就是pygame内部使用的）。参照这篇教程并玩得开心。

如果你想留在Python的舒适区内，我建议你先尝试制作2D游戏（加载并移动位图），或者尝试cairo（渲染几何图形）。