脏的矩形
Dirty Rectangles

听起来你需要的是你要渲染到屏幕的每个形状的边界框。 请记住，多边形的边界框可以定义为“左下”（最小点）和“右上角”（最大点）。 也就是说，最小点的x分量被定义为多边形中每个点的所有x分量的最小值。 对y分量（在2D的情况下）和边界框的最大点使用相同的方法。

如果每个多边形有一个边界框（也就是“脏矩形”）就足够了，你就完成了。 如果您需要一个整体复合边界框，则应用相同的算法，除了您可以使用最小和最大点填充单个框。

现在，如果您在Java中执行所有这些操作，则可以使用getBound2D()方法直接获取Area （可以从任何Shape构造）的边界框。

Vexi是对此的参考实现。 该类是org.vexi.util.DirtyList （Apache许可证），用作生产系统的一部分，即经过全面测试，并且评论很好。

需要注意的是，当前的类描述有点不准确， “用于保存需要重新绘制的矩形区域列表的通用数据结构，具有智能合并功能。” 实际上它目前没有合并。 因此，您可以将此视为一个基本的DirtyList实现，因为它只与dirty（）请求相交，以确保没有重叠的脏区域。

该实现的一个细微差别在于，不是使用Rect或其他类似的区域对象，而是将区域存储在一个int数组中，即在一维数组中以4个int的块存储。 这是为了提高运行时效率，尽管回想起来我不确定它是否有很多优点。 （是的，我实现了它。）将Rect替换为正在使用的数组块应该很简单。

课程的目的是要快 。 对于Vexi，每帧可能会调用脏数千次，因此脏区域与脏请求的交叉必须尽可能快。 不超过4个数字比较用于确定两个区域的相对位置。

由于缺少聚结，它并不完全是最佳的。 虽然它确实确保脏/涂区域之间没有重叠，但最终可能会出现排列的区域并且可以合并到更大的区域 - 因此减少了绘制调用的数量。

代码段。 在线完整代码。

public class DirtyList {

    /** The dirty regions (each one is an int[4]). */
    private int[] dirties = new int[10 * 4]; // gets grown dynamically

    /** The number of dirty regions */
    private int numdirties = 0;

    ...

    /** 
     *  Pseudonym for running a new dirty() request against the entire dirties list
     *  (x,y) represents the topleft coordinate and (w,h) the bottomright coordinate 
     */
    public final void dirty(int x, int y, int w, int h) { dirty(x, y, w, h, 0); }

    /** 
     *  Add a new rectangle to the dirty list; returns false if the
     *  region fell completely within an existing rectangle or set of
     *  rectangles (i.e. did not expand the dirty area)
     */
    private void dirty(int x, int y, int w, int h, int ind) {
        int _n;
        if (w<x || h<y) {
            return;
        }
        for (int i=ind; i<numdirties; i++) {
            _n = 4*i;
            // invalid dirties are marked with x=-1
            if (dirties[_n]<0) {
                continue;
            }

            int _x = dirties[_n];
            int _y = dirties[_n+1];
            int _w = dirties[_n+2];
            int _h = dirties[_n+3];

            if (x >= _w || y >= _h || w <= _x || h <= _y) {
                // new region is outside of existing region
                continue;
            }

            if (x < _x) {
                // new region starts to the left of existing region

                if (y < _y) {
                    // new region overlaps at least the top-left corner of existing region

                    if (w > _w) {
                        // new region overlaps entire width of existing region

                        if (h > _h) {
                            // new region contains existing region
                            dirties[_n] = -1;
                            continue;
                        }// else {
                        // new region contains top of existing region
                        dirties[_n+1] = h;
                        continue;

                    } else {
                        // new region overlaps to the left of existing region

                        if (h > _h) {
                            // new region contains left of existing region
                            dirties[_n] = w;
                            continue;
                        }// else {
                        // new region overlaps top-left corner of existing region
                        dirty(x, y, w, _y, i+1);
                        dirty(x, _y, _x, h, i+1);
                        return;

                    }
                } else {
                    // new region starts within the vertical range of existing region

                    if (w > _w) {
                        // new region horizontally overlaps existing region

                        if (h > _h) {
                            // new region contains bottom of existing region
                            dirties[_n+3] = y;
                            continue;
                        }// else {
                        // new region overlaps to the left and right of existing region
                        dirty(x, y, _x, h, i+1);
                        dirty(_w, y, w, h, i+1);
                        return;

                    } else {
                        // new region ends within horizontal range of existing region

                        if (h > _h) {
                            // new region overlaps bottom-left corner of existing region
                            dirty(x, y, _x, h, i+1);
                            dirty(_x, _h, w, h, i+1);
                            return;
                        }// else {
                        // existing region contains right part of new region
                        w = _x;
                        continue;
                    }
                }
            } else {
                // new region starts within the horizontal range of existing region

                if (y < _y) {
                    // new region starts above existing region

                    if (w > _w) {
                        // new region overlaps at least top-right of existing region

                        if (h > _h) {
                            // new region contains the right of existing region
                            dirties[_n+2] = x;
                            continue;
                        }// else {
                        // new region overlaps top-right of existing region
                        dirty(x, y, w, _y, i+1);
                        dirty(_w, _y, w, h, i+1);
                        return;

                    } else {
                        // new region is horizontally contained within existing region

                        if (h > _h) {
                            // new region overlaps to the above and below of existing region
                            dirty(x, y, w, _y, i+1);
                            dirty(x, _h, w, h, i+1);
                            return;
                        }// else {
                        // existing region contains bottom part of new region
                        h = _y;
                        continue;
                    }
                } else {
                    // new region starts within existing region

                    if (w > _w) {
                        // new region overlaps at least to the right of existing region

                        if (h > _h) {
                            // new region overlaps bottom-right corner of existing region
                            dirty(x, _h, w, h, i+1);
                            dirty(_w, y, w, _h, i+1);
                            return;
                        }// else {
                        // existing region contains left part of new region
                        x = _w;
                        continue;
                    } else {
                        // new region is horizontally contained within existing region

                        if (h > _h) {
                            // existing region contains top part of new region
                            y = _h;
                            continue;
                        }// else {
                        // new region is contained within existing region
                        return;
                    }
                }
            }
        }

        // region is valid; store it for rendering
        _n = numdirties*4;
        size(_n);
        dirties[_n] = x;
        dirties[_n+1] = y;
        dirties[_n+2] = w;
        dirties[_n+3] = h;
        numdirties++;
    }

    ...
}

要构建包含需要重新绘制的所有区域的最小矩形：

• 从一个空白区域开始（可能是一个设置为0,0,0,0的矩形 - 您可以检测到'无需更新'）

对于每个脏区添加：

• 标准化新区域（即确保左侧小于右侧，顶部小于底部）
• 如果脏矩形当前为空，请将其设置为提供的区域
• 否则，将脏矩形的左侧和顶部坐标设置为{dirty，new}中最小的坐标，将右侧和底部坐标设置为{dirty，new}中最大的坐标。

Windows至少维护了一个更新区域 ，该更新区域已被告知，并且由于窗口被遮挡和显示而需要进行任何重新绘制。 区域是由许多可能不连续的矩形，多边形和椭圆组成的对象。 您通过调用InvalidateRect告诉Windows需要重新绘制的部分屏幕 - 对于更复杂的区域，还有一个InvalidateRgn函数。 如果您选择在下一个WM_PAINT消息到达之前进行一些绘制，并且您希望将其从脏区域中排除，则可以使用ValidateRect和ValidateRgn函数。

当您使用BeginPaint开始绘画时，您提供了一个PAINTSTRUCT，Windows填充了有关需要绘制内容的信息。 其中一个成员是包含无效区域的最小矩形。 你可以使用GetUpdateRgn获取区域本身（你必须在BeginPaint之前调用它，因为BeginPaint将整个窗口标记为有效）如果你想在有多个小的无效区域时最小化绘图。

我认为，因为在最初编写这些环境时，最小化绘图在Mac和X上很重要，所以有相同的机制来维护更新区域。

我刚刚写了一个Delphi类来计算两个图像的差异矩形，并且对它的运行速度感到非常惊讶 - 足够快以在短计时器中运行以及在用于记录屏幕活动的鼠标/键盘消息之后运行。

关于它是如何工作的一步一步的要点是：

1. 通过矩形将图像细分为逻辑12x12。

2. 循环遍历每个像素，如果有差异，那么我告诉像素所属的子矩形，其中一个像素和其中的区别。

3. 每个子矩形都会记住它自己最左边，最顶部，最右边和最底部差异的坐标。

4. 一旦发现所有差异，我会遍历所有有差异的子矩形，如果它们彼此相邻则形成更大的矩形，并使用最左边，最顶部，最右边和底部 - 这些子矩形的大多数差异，以使我使用的实际差异矩形。

这对我来说似乎很有效。 如果您还没有实现自己的解决方案，请告诉我，如果您愿意，我会通过电子邮件发送给您我的代码。 截至目前，我是StackOverflow的新用户，所以如果你欣赏我的答案，请投票。 :)

查看R树和四叉树数据结构。

你用的是什么语言？ 在Python中，Pygame可以为您完成此任务。 使用RenderUpdates组和一些带有image和rect属性的Sprite对象。

例如：

#!/usr/bin/env python
import pygame

class DirtyRectSprite(pygame.sprite.Sprite):
    """Sprite with image and rect attributes."""
    def __init__(self, some_image, *groups):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self, *groups)
        self.image = pygame.image.load(some_image).convert()
        self.rect = self.image.get_rect()
    def update(self):
        pass #do something here

def main():
    screen = pygame.display.set_mode((640, 480))
    background = pygame.image.load(open("some_bg_image.png")).convert()
    render_group = pygame.sprite.RenderUpdates()
    dirty_rect_sprite = DirtyRectSprite(open("some_image.png"))
    render_group.add(dirty_rect_sprite)

    while True:
        dirty_rect_sprite.update()
        render_group.clear(screen, background)
        pygame.display.update(render_group.draw(screen))

如果您不使用Python + Pygame，我会这样做：

• 创建一个sprite类，它的update（），move（）等方法设置了一个“脏”标志。
• 为每个精灵保持一个矩形
• 如果您的API支持更新rects列表，请在sprite为脏的rects列表中使用它。 在SDL中，这是SDL_UpdateRects。
• 如果你的API不支持更新rects列表（我从来没有机会使用除SDL以外的任何东西，所以我不知道），测试一下是否可以更快地调用blit函数多次或使用一次大直。 我怀疑使用一个大矩形的任何API都会更快，但同样，除了SDL之外我还没有使用任何东西。