图形.转换效率非常低，对此我该怎么办

本文关键字：我该怎么办 非常低 转换 效率 图形 | 更新日期: 2023-09-27 18:27:46

我正在编写一个粒子引擎，并注意到它比应该的速度慢得多（我编写了高度未优化的3D C++粒子引擎，可以以60帧/秒的速度渲染50k个粒子，这一个在1.2k左右降至32帧/秒。），我对代码进行了一些分析，假设粒子的渲染或旋转是CPU最密集的操作，然而，我发现事实上，图形对象的这两个小属性实际上消耗了我70%以上的性能。。。。

    public void RotateParticle(Graphics g, RectangleF r, 
                                RectangleF rShadow, float angle, 
                                Pen particleColor, Pen particleShadow)
    {
        //Create a matrix
        Matrix m = new Matrix();
        PointF shadowPoint = new PointF(rShadow.Left + (rShadow.Width / 1),
                                        rShadow.Top + (rShadow.Height / 1));
        PointF particlePoint = new PointF(r.Left + (r.Width / 1),
                                          r.Top + (r.Height / 2));
        //Angle of the shadow gets set to the angle of the particle, 
        //that way we can rotate them at the same rate
        float shadowAngle = angle;                
        m.RotateAt(shadowAngle, shadowPoint);
        g.Transform = m;
        //rotate and draw the shadow of the Particle
        g.DrawRectangle(particleShadow, rShadow.X, rShadow.Y, rShadow.Width, rShadow.Height);
        //Reset the matrix for the next draw and dispose of the first matrix
        //NOTE: Using one matrix for both the shadow and the partice causes one 
        //to rotate at half the speed of the other.
        g.ResetTransform();
        m.Dispose();
        //Same stuff as before but for the actual particle
        Matrix m2 = new Matrix();
        m2.RotateAt(angle, particlePoint);
        //Set the current draw location to the rotated matrix point
        //and draw the Particle
        g.Transform = m2;
        g.DrawRectangle(particleColor, r.X, r.Y, r.Width, r.Height);
        m2.Dispose();
    }

影响我表现的是以下几行：

g.Transform = m;
g.Transform = m2;

有一点背景，图形对象从painteventargs中获取，然后用渲染粒子方法将粒子渲染到屏幕上，该方法调用该方法进行任何旋转，多线程不是解决方案，因为图形对象不能在多个线程之间共享。这里有一个链接到我运行的代码分析，这样你就可以看到正在发生的事情：

https://gyazo.com/229cfad93b5b0e95891eccfbfd056020

我有点认为这是一件没有帮助的事情，因为它看起来像是属性本身正在破坏性能，而不是我实际做过的任何事情（尽管我相信还有改进的空间），尤其是因为类调用的dll使用了最多的cpu功率。无论如何，在尝试优化这一点时，任何帮助都将不胜感激。。。也许我会启用/禁用旋转来提高性能，我们会看到。。。

图形.转换效率非常低，对此我该怎么办

好吧，您应该仔细考虑一下您看到的概要文件结果。当您指定Transform属性时，还有一些其他正在发生。您可以通过注意ResetTransform（）不需要任何成本来推理。当然，该方法也会更改Transform属性。

请注意，DrawRectangle（）应该是一种昂贵的方法，因为它实际上是将踏板放在金属上并生成真实绘图命令的方法。我们无法从您的屏幕截图中看到它的成本，不能超过30%。这还远远不够。

我认为您在这里看到的是GDI/plus的一个模糊功能，它批处理绘图命令。换言之，它在内部生成一个绘图命令列表，并在必要时将其传递给视频驱动程序。本机winapi有一个函数明确强制刷新该列表，它就是GdiFlush（）。然而，这并不是由.NET Graphics类公开的，而是自动完成的。

因此，一个非常有吸引力的理论是，当您分配Transform属性时，GDI+内部调用GdiFlush（）。因此，您看到的成本实际上是前一个DrawRectangle（）调用的成本。

你需要通过给它更多的批处理机会来取得进展。非常喜欢Graphics类方法，它可以让你绘制大量的项目。换句话说，不要画每个单独的粒子，而是画很多。您会喜欢DrawRectangles（）、DrawLines（）和DrawPath（）。不幸的是，没有DrawPolygons（），这是你真正喜欢的，从技术上讲，你可以pinvoke PolyPolyPolygon（），但这很难开始。

如果我的理论不正确，请注意，你不需要Graphics.Transform。你也可以使用Matrix.TransformPoints（）和Graphics.DrawPolygon（）。你是否真的能取得成功还有点疑问，Graphics类不直接使用GPU加速，所以它永远不会与DirectX竞争。

我不确定以下内容是否有帮助，但值得一试。通过Graphics方法（RotateTransform、ScaleTransform、TranslateTransform）使用预先分配的Graphics.Transform，而不是分配/分配/处置新的Matrix（并确保在完成时始终重置变换）。

Graphics不包含Matrix.RotateAt方法的直接等价物，但制作一个并不困难

public static class GraphicsExtensions
{
    public static void RotateTransformAt(this Graphics g, float angle, PointF point)
    {
        g.TranslateTransform(point.X, point.Y);
        g.RotateTransform(angle);
        g.TranslateTransform(-point.X, -point.Y);
    }
}

然后你可以像这样更新你的代码，看看这是否有助于

public void RotateParticle(Graphics g, RectangleF r,
                                RectangleF rShadow, float angle,
                                Pen particleColor, Pen particleShadow)
{
    PointF shadowPoint = new PointF(rShadow.Left + (rShadow.Width / 1),
                                    rShadow.Top + (rShadow.Height / 1));
    PointF particlePoint = new PointF(r.Left + (r.Width / 1),
                                      r.Top + (r.Height / 2));
    //Angle of the shadow gets set to the angle of the particle, 
    //that way we can rotate them at the same rate
    float shadowAngle = angle;
    //rotate and draw the shadow of the Particle
    g.RotateTransformAt(shadowAngle, shadowPoint);
    g.DrawRectangle(particleShadow, rShadow.X, rShadow.Y, rShadow.Width, rShadow.Height);
    g.ResetTransform();
    //Same stuff as before but for the actual particle
    g.RotateTransformAt(angle, particlePoint);
    g.DrawRectangle(particleColor, r.X, r.Y, r.Width, r.Height);
    g.ResetTransform();
}

您能创建一个屏幕外缓冲区来绘制粒子，并让OnPaint简单地渲染屏幕外缓冲区时吗？如果您需要定期更新屏幕，您可以使OnScreen控件/画布无效，例如使用Timer

Bitmap bmp;
Graphics gOff;
void Initialize() {
    bmp = new Bitmap(width, height);
    gOff = bmp.FromImage();
}
private void OnPaint(object sender, System.Windows.Forms.PaintEventArgs e) {
    e.Graphics.DrawImage(bmp, 0, 0);
}
void RenderParticles() {
    foreach (var particle in Particles)
        RotateParticle(gOff, ...);
}


另一个注意事项是，每次调用RotateParticle都要创建一个矩阵对象，有什么理由吗？我还没有尝试过，但MSDN文档似乎建议Graphics.Transform上的get和set将始终创建一个副本。因此，您可以将Matrix对象保留在类级别，并将其用于转换。只需确保在使用Matrix.Reset()之前调用它。这可能会提高您的性能。

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