Java 中的 2D 动态光照答案

【问题标题】：2D Dynamic Lighting in JavaJava 中的 2D 动态光照
【发布时间】：2014-01-20 11:12:26
【问题描述】：

我正在制作一个包含篝火对象的游戏。我想要做的是照亮每个篝火周围圆圈中的所有像素。但是，循环遍历每个像素并更改半径内的像素并不是那么有效，并且会使游戏以约 7 fps 的速度运行。关于如何提高此过程效率或以不同方式模拟光线的想法？

我还没有为火灾编写代码，但这是检查每个像素/根据数字更改其亮度的基本循环：

public static BufferedImage updateLightLevels(BufferedImage img, float light)
{
    BufferedImage brightnessBuffer = new BufferedImage(img.getWidth(), img.getHeight(), BufferedImage.TYPE_4BYTE_ABGR);

    brightnessBuffer.getGraphics().drawImage(img, 0, 0, null);

    for(int i = 0; i < brightnessBuffer.getWidth(); i++)
    {
        for(int a = 0; a < brightnessBuffer.getHeight(); a++)
        {
            //get the color at the pixel
            int rgb = brightnessBuffer.getRGB(i, a);

            //check to see if it is transparent
            int alpha = (rgb >> 24) & 0x000000FF;

            if(alpha != 0)
            {
                //make a new color
                Color rgbColor = new Color(rgb);

                //turn it into an hsb color
                float[] hsbCol = Color.RGBtoHSB(rgbColor.getRed(), rgbColor.getGreen(), rgbColor.getBlue(), null);

                //lower it by the certain amount
                //if the pixel is already darker then push it all the way to black
                if(hsbCol[2] <= light)
                    hsbCol[2] -= (hsbCol[2]) - .01f;
                else
                    hsbCol[2] -= light;

                //turn the hsb color into a rgb color
                int rgbNew = Color.HSBtoRGB(hsbCol[0], hsbCol[1], hsbCol[2]);

                //set the pixel to the new color
                brightnessBuffer.setRGB(i, a, rgbNew);
            }


        }
    }

    return brightnessBuffer;
}

如果我的代码不干净，我很抱歉，我是自学的。

【问题讨论】：

这个问题似乎离题了，因为它更适合codereview.stackexchange.com
但是，我建议您考虑对称性：如果 (x, y) 处的像素在以 (0, 0) 为中心的圆内，那么 (-x, y), (x , -y) 和 (-x, -y)。
不一定是 jonrsharpe ，我认为这里的替代方法比代码打他的实现更重要。
为什么不gamedev.stackexchange.com

标签： java 2d lighting

【解决方案1】：

我可以给你很多方法。

您当前正在 CPU 上进行渲染，并且正在检查每个像素。那是硬核蛮力，而蛮力并不是 CPU 最擅长的。它有效，但正如您所见，性能非常糟糕。

我会为您指出两个可以大大提高您的表现的方向：

方法 1 - 剔除。每个像素真的需要计算其光照吗？如果您可以改为计算一般的“环境光”，那么您可以在该环境光中绘制大部分像素，然后只计算最接近灯光的像素的真正合适的照明；所以灯光会产生一种淡入环境的“点”效果。这样，您一次只能检查屏幕的几个像素（每个灯周围的圆形区域）。您发布的代码看起来就像它绘制了每个像素，我没有看到甚至应用了“圆形”下降的位置。

编辑：

相反，扫过灯光，然后循环遍历灯光位置的局部偏移。

for(Light l : Lights){

for(int x = l.getX() -LIGHT_DISTANCE, x< l.getX() + LIGHT_DISTANCE, y++){

for(int y = l.getY() - LIGHT_DISTANCE, y < l.getY() + LIGHT_DISTANCE, y++){

//calculate light
int rgb = brightnessBuffer.getRGB(x, y);
//do stuff
}

}

您可能希望使用该方法添加检查，这样重叠的灯光就不会导致大量重新检查，除非您确实想要这种行为（理想情况下，这些像素的亮度会是原来的两倍）

方法 2 - GPU 的临时计算。我们有显卡是有原因的。它们是专门为能够对您真正需要蛮力的情况进行数字处理而设计的。如果您可以将此过程作为着色器卸载到 GPU，那么它将运行 licketysplit，即使您在每个像素上多次运行它。但是，这将需要您学习图形 API，但如果您使用的是 java，LibGDX 使使用 GPU 进行渲染并将几个着色器传递给 GPU 变得非常轻松。

【讨论】：

那只是粗略的代码。如果我不是那样做，我会交叉检查每个像素位置和每个灯光位置，然后根据与光源的距离改变灯光。但正如你所说，性能很糟糕。在您的第一种方法中，您将如何找到最接近光线的像素，除了逐步查看像素以查看它们是否接近之外，我想不出其他方法。
更新了问题来回答你，因为评论格式很糟糕。赞一个怎么办？ :P

【解决方案2】：

我不确定您计算光照值的方式，但我知道使用 BufferedImage.getRGB() 和 BufferedImage.setRGB() 方法非常慢。

我建议直接从数组访问 BufferedImage 的像素（IMO 快得多）

这样做：

BufferedImage lightImage = new BufferedImage(width,height,BufferedImage.TYPE_INT_ARGB);
Raster r = lightImage.getRaster();
int[] lightPixels = ((DataBufferInt)r.getDataBuffer()).getData();

现在，更改此数组中的任何像素都会显示在您的图像上。请注意，此数组中使用的值是您定义图像的任何格式的颜色值。

在这种情况下，它是 TYPE_INT_ARGB，这意味着您在设置颜色时必须在数字中包含 alpha 值 (RRGGBB*AA*)

由于此数组是一维数组，因此使用 x 和 y 坐标访问像素更加困难。下面的方法是一种更容易从 lightPixels 数组中访问像素的实现。

public void setLight(int x, int y,int[] array,int width, int value){
    array[width*y+x] = value;
}

*注意：width 是你的关卡的宽度，或者你的关卡可能存在的二维数组的宽度，如果它是一个二维数组的话。

也可以用类似的方法从lightPixels数组中获取像素，只是排除值，返回array[width*y+x]。

如何使用 setLight() 和 getLight() 方法取决于您，但在我遇到的情况下，使用此方法比使用 getRGB 和 setRGB 快得多。

希望对你有帮助

【讨论】：