使用 Glumpy 连续更新显示 NumPy 数组

在本文中，我们将介绍如何使用 Python 库 Glumpy 和 NumPy，使得 NumPy 数组能够被连续更新显示成图像，达到动态的效果。

阅读更多：Numpy 教程

NumPy 和 Glumpy 简介

NumPy 是 Python 中用于科学计算的基础库之一，提供了一系列执行数值计算的函数和数据结构。而 Glumpy 则是基于 OpenGL 的 Python 库，可以在内存中及时渲染 2D 和 3D 图像。

Glumpy 显示静态 NumPy 数组

首先，我们来介绍一下 Glumpy 显示静态 NumPy 数组的方法。以下是一个简单的示例：

import numpy as np
import glumpy as gl

data = np.random.rand(512, 512, 3)
window = gl.Window()
image = gl.Image(data, cmap=gl.cm.Greys_r, aspect=1.0)
@window.event
def on_draw(dt):
    window.clear()
    image.draw(0, 0, window.width, window.height)
gl.app.run()

上述代码创建了一个 512 x 512 x 3 的随机浮点数 NumPy 数组 data，使用了 Glumpy 的 gl.Image 函数将 data 渲染成灰度图，并在 gl.Window 中显示出来。aspect=1.0 意味着窗口中图像的宽高比为 1:1。

使用 Glumpy 连续更新显示 NumPy 数组

接下来，我们将介绍使用 Glumpy 连续更新显示 NumPy 数组的方法。以下是一个简单的示例：

import numpy as np
import glumpy as gl

def update(dt):
    data[:] = np.random.rand(512, 512, 3)

data = np.random.rand(512, 512, 3)
window = gl.Window()
image = gl.Image(data, cmap=gl.cm.Greys_r, aspect=1.0)
gl.clock.schedule_interval(update, 0.1)
@window.event
def on_draw(dt):
    window.clear()
    image.draw(0, 0, window.width, window.height)
gl.app.run()

上述代码在原有的显示静态 NumPy 数组的代码上，添加了一个定时器，每 0.1 秒更新一次 data 数组。我们可以运行这段代码，观察到随时间变化的动态效果。

这里需要稍微解释一下 data[:] = np.random.rand(512, 512, 3) 这句话的含义。data[:] 中的冒号代表对整个数组进行操作，即将数组中所有值替换为 np.random.rand(512, 512, 3)。这里使用 [:] 的原因是，NumPy 数组是可变对象，如果直接使用 data = np.random.rand(512, 512, 3) 来更新 data，则原有引用 image 已经指向的数组不会被更新，因此得不到连续更新显示的效果。

使用 Glumpy 连续更新显示 GPU 数组

最后，我们来介绍一下如何使用 Glumpy 连续更新显示 GPU 数组。以下是一个简单的示例：

import numpy as np
import glumpy as gl

data = np.random.rand(512, 512, 3)
texture = gl.Texture(data)
window = gl.Window()
quad = gl.Quad(texture, (-1, -1, 1, 1))
@window.event
def on_draw(dt):
    data[:] = np.random.rand(512, 512, 3)
    texture.set_data(data)
    window.clear()
    quad.draw()
gl.app.run()

这段代码与前面的连续更新显示 NumPy 数组的代码类似，不同之处在于使用了 Glumpy 提供的 gl.Texture 函数，将 NumPy 数组转化为 GPU 数组，以达到更高的渲染性能。每次更新数据后，使用 texture.set_data(data) 更新GPU 数组的数据。此外，我们在窗口中使用了 gl.Quad 来显示 GPU 数组。

需要注意的是，在使用 GPU 数组时，需要确保数据的类型和维度是与 Texture 对象匹配的，否则会导致显示错误。