使用 OpenGL 的散点图：如何设置标记样式

Posted 2023-02-22

【中文标题】使用 OpenGL 的散点图：如何设置标记样式

【英文标题】：Scatter plots with OpenGL: how to style markers

【发布时间】：2012-10-20 09:57:19

【问题描述】：

我正在尝试使用 OpenGL（出于性能原因）绘制散点图。我对 2D 和 3D 都感兴趣。

我有哪些样式标记的选项，例如可见不同的组？

显然我可以改变颜色。但在“传统”散点图中，也使用圆形、加号、Xes、框等 - 我如何在 OpenGL 散点图中最好地实现这些？

我是否应该将所需的 2D 标记渲染为一个小纹理，然后为每个标记绘制一个带有纹理的三角形？我可以将纹理仅用于 Alpha，但使用动态颜色吗？ （例如有纹理=类，颜色=其他分数）？

在 OpenGL 中是否有任何我在常规绘图库（例如，gnuplot）中没有的用于设置标记样式的非常酷的方法？

关于性能的任何提示？显示列表或顶点缓冲区？

【参考方案1】：

这是很多问题。让我一一解决。

我有哪些样式标记的选项，例如可见不同的组？

颜色、形状、大小，甚至动画。

显然我可以改变颜色。但在“传统”散点图中，也使用圆形、加号、Xes、框等 - 我如何在 OpenGL 散点图中最好地实现这些？

广告牌精灵 (tutorial)。这个想法是绘制一个小四边形，使其始终面向相机。这种旋转可以在 CPU 上完成，但如果相机移动并且您需要在每一帧重新计算它，那么在顶点着色器中执行它可能会更快。

我是否应该将所需的 2D 标记渲染到一个小纹理，然后为每个标记绘制一个带有纹理的三角形？

两个三角形（即一个正方形）是常用的方法，因为正方形更容易纹理化。

我可以只为 Alpha 使用纹理，但使用动态颜色吗？ （例如有纹理=类，颜色=其他分数）？

是的。如果您使用固定管道，纹理将由当前颜色调制。换句话说，如果您的纹理中有一个带有 alpha 的白色标记，并且您将当前颜色设置为红色，您将得到一个红色标记。如果您使用着色器，则必须在片段着色器中执行此操作。

在 OpenGL 中是否有任何我在常规绘图库（例如，gnuplot）中没有的用于设置标记样式的非常酷的方法？

就像我提到的：动画。你可以让你的标记旋转，上下摆动，或者以不同的速度随机摆动。我曾经听说过一种计算机网络可视化系统，其中水会从计算机图标中滴出以指示数据包丢失，并且会冒出烟雾和火来指示 CPU 过热。极限是你的想象力！

关于性能的任何提示？显示列表或顶点缓冲区？

顶点缓冲区。可能是着色器。但根据您的数据集大小和您使用 OpenGL 的经验，您可以不使用任何一种。

先尝试最简单的事情，如果太慢，用更快的实现来代替瓶颈。不要试图一次做所有事情；让一件事发挥作用，然后逐步添加和改进一个步骤。

【讨论】：

感谢您的广泛回复。这对我帮助很大。动画是一个很好的指针，我可以例如使用脉冲效应指示选择。广告牌听起来似乎有助于 3D 情节。

【参考方案2】：

OpenGL 在它为您提供的图形基元方面是非常基础的。任何比点、线或三角形更复杂的东西，无论是否有纹理，都必须由用户实现。

我认为最好的做法是在标记位置绘制小四边形。使用实例化绘图和着色器可以非常有效地完成此操作。寻找现代粒子系统渲染技术来获得这个想法。标记的形状可以由纹理定义，或者，这就是我要做的，在片段着色器中通过求解一些描述标记形状的方程来程序化，并且discard-ing 所有片段不属于形状。

【讨论】：

如今着色器的便携性如何？我什至需要它才能在我的 Atom 上网本上工作。对我来说，着色器听起来仍然像是我的（低端）图形不完全支持的东西。但谷歌表示像素着色器 2.0 应该可以工作。感谢您提供粒子系统的指针，我没有想到这个并行！

@Anony-Mousse：着色器，至少着色器模型 2 现在应该无处不在。不幸的是，当您说“Intel Atom”时，这有点不具体，因为在整个 Atom 世代中使用了不同的 GPU 内核。但是它们都应该支持着色器模型 2。但是请注意，英特尔的 Windows OpenGL 驱动程序有错误和损坏的代表。而且据我所知，Atom 也没有完美运行的 Linux OpenGL 驱动程序。

我实际上在 Linux 上。我没有注意到这里的英特尔驱动程序有任何缺陷，与我更旧的 i945 相比，我确实在其中一个游戏中看到了故障（但显然，在使用旧英特尔显卡的 Windows 上根本无法运行）。但我会将像素着色器 2 放在我的“调查列表”中。无处不在是我所需要的。

@Anony-Mousse：你用什么 Atom？其中一些具有 GPU，这些 GPU 得到了 Mesa/DRI2 的 Linux OSS 驱动程序的良好支持。非 Atom 英特尔 GPU 实际上在 Linux 下工作得非常好，而且驱动程序质量非常好。

我不太清楚，lspci 只说 D4xx/D5xx/N4xx/N5xx。但是 AFAICT 驱动程序比 945GM/GMS 943/940GML 的驱动程序工作得更好。事实上，后者的问题似乎与着色器有关。