使用SDL进行RGB渲染

代码

#include "sdlqtrgb.h"
#include <sdl/SDL.h>
#include <iostream>

#pragma comment(lib, "SDL2.lib")

static int sdl_width = 0;
static int sdl_height = 0;
static SDL_Window* sdl_win = nullptr;
static SDL_Renderer* sdl_render = nullptr;
static SDL_Texture* sdl_texture = nullptr;
static unsigned char* rgb = nullptr;
static int pix_size = 4;


SdlQtRgb::SdlQtRgb(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
{
    ui.setupUi(this);

	// 获取视频的长宽
	sdl_width = ui.label->width();
	sdl_height = ui.label->height();

	// 初始化SDL 
	// =====（一）=====
	SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO);

	// 使用Qt的QLabel来初始化窗口
	sdl_win = SDL_CreateWindowFrom((void *)ui.label->winId());

	// 使用窗口来创建渲染器
	// =====（二）=====
	sdl_render = SDL_CreateRenderer(sdl_win, -1, SDL_RENDERER_ACCELERATED);

	// 创建材质
	// =====（三）=====
	sdl_texture = SDL_CreateTexture(sdl_render,
		SDL_PIXELFORMAT_ARGB8888,
		SDL_TEXTUREACCESS_STREAMING,
		sdl_width,
		sdl_height
	);

	// 创建RGBA图像所需要的像素空间
	rgb = new unsigned char[sdl_width * sdl_height * pix_size];

	// 触发timerEvent()槽函数，每30ms执行一次
	// （也可以使用多线程来执行）
	startTimer(30);
}

void SdlQtRgb::timerEvent(QTimerEvent *ev)
{
	static unsigned char tmp = 255;
	tmp--;
	
	// =====（四）=====
	for (int j = 0; j < sdl_height; j++)
	{
		int b = j * sdl_width * pix_size;
		for (int i = 0; i < sdl_width * pix_size; i += pix_size)
		{
			rgb[b + i] = 0;			// B
			rgb[b + i + 1] = tmp;	// G
			rgb[b + i + 2] = 0;		// R
			rgb[b + i + 3] = tmp;	// A
		}
	}

	// =====（五）=====
	SDL_UpdateTexture(sdl_texture, NULL, rgb, sdl_width * pix_size);
	SDL_RenderClear(sdl_render);
	
	SDL_Rect rect;
	rect.x = 0;
	rect.y = 0;
	rect.w = sdl_width;
	rect.h = sdl_height;

	// 更新材质
	// =====（六）=====
	SDL_RenderCopy(sdl_render, sdl_texture, NULL, &rect);
	SDL_RenderPresent(sdl_render);
}

SdlQtRgb::~SdlQtRgb()
{
	// 清理和释放SDL所使用的资源
	SDL_Quit();
}

（一）

SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO);

SDL_Init 是 SDL库中的一个函数，主要初始化SDL的视频子系统。

除了SDL_INIT_VIDEO 之外，SDL_Init() 函数还可以接受其他多个参数

SDL_INIT_TIMER:
初始化定时器子系统。如果你的应用需要使用 SDL 的定时功能，这个标志是必要的。

SDL_INIT_AUDIO:
初始化音频子系统。如果你的应用需要播放音频或处理声音数据，应该使用这个标志。

SDL_INIT_VIDEO:
初始化视频子系统，这是创建窗口和渲染图形所必须的。

SDL_INIT_EVERYTHING:
初始化上述所有子系统。这是一个方便的标志，如果你希望一开始就初始化 SDL 的所有功能，可以使用它。

如果想同时初始化视频和音频子系统，可以这样写：

if (SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO | SDL_INIT_AUDIO) != 0) 
{
    // 处理初始化失败的情况
}

这行代码会同时初始化视频和音频子系统，使应用可以进行图形显示和音频播放。

（二）

sdl_render = SDL_CreateRenderer(sdl_win, -1, SDL_RENDERER_ACCELERATED);

SDL_CreateRenderer 是 SDL库中的一个函数，用于创建一个与窗口关联的渲染器。渲染器可以用于在窗口上绘制图形，如纹理、形状等。

函数源码：

SDL_Renderer* SDL_CreateRenderer(SDL_Window* window,
                                 int index,
                                 Uint32 flags);

在这个示例中：

1. sdl_win:
   • 这是一个已经创建好的窗口，sdl_render 将会与该窗口关联。
2. -1:
   • 让 SDL 自动选择一个合适的渲染驱动程序。
3. SDL_RENDERER_ACCELERATED:
   • 指示 SDL 使用硬件加速渲染（通常是通过 GPU）。这种方式比软件渲染（CPU）更高效，尤其是在绘制大量图形时。

参数解释

1. SDL_Window* window:
   • 这是一个指向 SDL_Window 对象的指针。这个窗口是渲染器将要绘制内容的目标窗口。例子中，sdl_win 是之前通过 SDL_CreateWindow 创建的窗口。
2. int index:
   • 这个参数指定要使用的渲染驱动程序的索引。如果设置为 -1，SDL 会自动选择第一个支持 flags 中指定特性的可用渲染驱动程序。通常可以将其设置为 -1 以使用默认的渲染驱动程序。
3. Uint32 flags:
   • 这是一个位掩码，用于指定渲染器的行为。常用的标志有：
     • SDL_RENDERER_ACCELERATED: 使用硬件加速渲染。如果可用，SDL 将使用 GPU 进行渲染，这通常会提高渲染的效率和性能。
     • SDL_RENDERER_SOFTWARE: 使用软件渲染。如果硬件加速不可用或者你明确需要软件渲染，可以使用这个标志。
     • SDL_RENDERER_PRESENTVSYNC: 使渲染器与显示器的垂直同步（VSync）保持一致，防止屏幕撕裂。

（三）

sdl_texture = SDL_CreateTexture(sdl_render,
		SDL_PIXELFORMAT_ARGB8888,
		SDL_TEXTUREACCESS_STREAMING,
		sdl_width,
		sdl_height
	);

SDL_CreateTexture是SDL库中一个函数，用于创建一个纹理，这个纹理可以被渲染器使用到屏幕上进行绘制图像。

函数源码：

SDL_Texture* SDL_CreateTexture(SDL_Renderer* renderer,
                               Uint32 format,
                               int access,
                               int w,
                               int h);

参数解释

1. SDL_Renderer* renderer:
   • 这是一个指向 SDL_Renderer 对象的指针，表示纹理将要关联的渲染器。在你的例子中，sdl_render 是通过 SDL_CreateRenderer 创建的渲染器。
2. Uint32 format:
   • 这是一个像素格式的标志，用于指定纹理中的像素数据的格式。常见的像素格式包括：
     • SDL_PIXELFORMAT_ARGB8888: 32 位像素格式，其中每个像素包含 8 位 alpha 通道、8 位红色、8 位绿色和 8 位蓝色。这种格式常用于高质量图像，支持透明度。
   • 像素格式决定了纹理的颜色深度和排列方式。
3. int access:
   • 这是一个标志，指定纹理的访问方式。常用的访问模式有：
     • SDL_TEXTUREACCESS_STATIC: 纹理数据只会被设置一次，不会频繁更新。这种模式下纹理的性能最好。
     • SDL_TEXTUREACCESS_STREAMING: 纹理数据可能会被频繁更改（例如每帧都更新）。这种模式适用于动态生成或更新纹理内容的场景。
     • SDL_TEXTUREACCESS_TARGET: 允许将纹理作为渲染目标，即你可以渲染到这个纹理上，而不是直接渲染到屏幕上。
4. int w:
   • 纹理的宽度（像素单位）。在你的例子中，这个值是 sdl_width，代表纹理的宽度。
5. int h:
   • 纹理的高度（像素单位）。在你的例子中，这个值是 sdl_height，代表纹理的高度。

（四）

将一维数组视作二维数据进行赋值

width * height * pix_size：以BGRA的数据为一组，一共有width * height这么多组数据。

rgb = new unsigned char[sdl_width * sdl_height * pix_size];

// 遍历高度height
for (int j = 0; j < sdl_height; j++)
{
    // 计算当前在一维数据中的位置
    int b = j * sdl_width * pix_size;
    // 给当前宽度赋值
    for (int i = 0; i < sdl_width * pix_size; i += pix_size)
    {
        rgb[b + i] = 0;			// B
        rgb[b + i + 1] = tmp;	// G
        rgb[b + i + 2] = 0;		// R
        rgb[b + i + 3] = tmp;	// A
    }
}

（五）

SDL_UpdateTexture(sdl_texture, NULL, rgb, sdl_width * pix_size);

SDL_UpdateTexture 是 SDL 库中的一个函数，用于更新纹理（SDL_Texture）中的像素数据。这个函数通常用于将内存中的图像数据传递到 SDL 纹理中，以便之后可以使用渲染器将纹理绘制到屏幕上。

int SDL_UpdateTexture(SDL_Texture* texture,
                      const SDL_Rect* rect,
                      const void* pixels,
                      int pitch);

参数解释

1. SDL_Texture* texture:
   • 这是一个指向 SDL_Texture 对象的指针，表示要更新的纹理。例子中，sdl_texture 是通过 SDL_CreateTexture 创建的纹理。
2. const SDL_Rect* rect:
   • 这是一个指向 SDL_Rect 结构体的指针，表示要更新的纹理区域。如果传递 NULL，则表示更新整个纹理。
   • SDL_Rect 结构体包含了 x, y, w, h 四个成员，分别表示更新区域的左上角坐标和宽高。
3. const void* pixels:
   • 这是一个指向原始像素数据的指针。这个数据通常是一个内存缓冲区，包含要上传到纹理的图像数据。例子中，rgb 是一个指向包含图像数据的内存缓冲区的指针。
4. int pitch:
   • pitch 表示每行像素数据的字节数，通常是 (图像宽度 * 每个像素的字节数)。在你的例子中，这个值是 sdl_width * pix_size。
   • 这个参数告诉 SDL 在内存中如何布局图像数据，特别是每行的起始位置。

纹理更新的用途

• 当你有一个动态变化的图像或视频流时，你可以使用 SDL_UpdateTexture 来更新纹理中的像素数据，以反映这些变化。
• 在更新纹理数据后，你可以使用 SDL_RenderCopy 或 SDL_RenderCopyEx 将纹理绘制到屏幕上。

注意事项

• SDL_UpdateTexture 会将数据从 CPU 内存复制到 GPU 内存，因此频繁调用可能会影响性能。对于静态图像数据，建议在初始化时更新一次纹理，而对于动态数据，尽量减少不必要的更新次数。
• 如果你只更新纹理的一部分，可以传递一个非 NULL 的 SDL_Rect 以指定更新区域，从而提高效率。

（六）

SDL_RenderCopy(sdl_render, sdl_texture, NULL, &rect);

函数原型：

int SDL_RenderCopy(SDL_Renderer* renderer,
                   SDL_Texture* texture,
                   const SDL_Rect* srcrect,
                   const SDL_Rect* dstrect);

参数解释

1. SDL_Renderer* renderer:
   • 这是一个指向 SDL_Renderer 对象的指针，表示渲染操作的目标。代码中，sdl_render 是之前通过 SDL_CreateRenderer 创建的渲染器。
2. SDL_Texture* texture:
   • 这是一个指向 SDL_Texture 对象的指针，表示要渲染的纹理。代码中，sdl_texture 是之前创建并可能通过 SDL_UpdateTexture 更新过的纹理。
3. const SDL_Rect* srcrect:
   • 这是一个指向 SDL_Rect 结构体的指针，表示纹理的源矩形区域。srcrect 定义了从纹理中提取的部分。如果传递 NULL，则表示使用整个纹理。
   • 代码中，传递了 NULL，这意味着将整个纹理内容复制到渲染目标。
4. const SDL_Rect* dstrect:
   • 这是一个指向 SDL_Rect 结构体的指针，表示渲染器目标（窗口）上的目标矩形区域。纹理将被缩放并绘制到这个矩形区域中。
   • 代码中，&rect 是一个指向 SDL_Rect 结构体的指针，定义了在窗口中绘制纹理的区域大小和位置。

SDL_RenderCopy 的作用是将纹理 sdl_texture 中的图像数据复制到 sdl_render 渲染器的目标区域。目标区域由 &rect 定义。这个操作会将纹理的数据按照 rect 的定义（包括位置和大小）复制到渲染器的后台缓冲区中，准备在下一帧中显示。

---

SDL_RenderPresent(sdl_render);

函数解释

• SDL_RenderPresent 是 SDL 渲染过程的最后一步，它将渲染器的后台缓冲区内容呈现到屏幕上。
• 在使用 SDL_Renderer 进行渲染时，所有的绘制操作（如 SDL_RenderCopy）都是在后台缓冲区中完成的。后台缓冲区是一块内存区域，用于暂存当前帧的图像内容，以避免直接在屏幕上进行逐步绘制，防止闪烁或不完整的显示效果。