Question

我正在开发一款iOS应用程序，需要实时绘制Bézier曲线以响应用户的输入。起初，我决定尝试使用CoreGraphics，它具有出色的矢量绘图API。然而，我很快就发现性能很痛苦，极其缓慢，在我的视网膜iPad上只有一条曲线，帧速率开始严重下降。（不可否认，这是一个代码效率低下的快速测试。例如，曲线每帧都重新绘制。但是今天的计算机确实足够快，每隔1/60秒处理一条简单的曲线，对吧？！）

在这个实验之后，我切换到了OpenGL和MonkVG库，我感到非常高兴。我现在可以在没有任何帧率下降的情况下同时渲染HUNDREDS曲线，对保真度的影响很小（对于我的用例）。

我是否有可能以某种方式误用CoreGraphics（至少比OpenGL解决方案慢几个数量级），或者性能真的那么可怕？我的预感是问题在于CoreGraphics，基于StackOverflow /论坛问题的数量以及有关CG性能的答案。（我已经看到有几个人声称CG并不意味着进入一个运行循环，并且它只应该用于不频繁的渲染。）从技术上讲，为什么会这样呢？
如果CoreGraphics真的那么慢，Safari究竟如何顺利地工作？我的印象是Safari不是硬件加速的，但它必须同时显示数百个（如果不是数千个）矢量字符而不丢弃任何帧。
更一般地说，如果没有硬件加速，使用重载体的应用程序（浏览器，Illustrator等）如何保持如此快速？（据我所知，许多浏览器和图形套件现在都带有硬件加速选项，但默认情况下它通常不会打开。）

更新：

我编写了一个快速测试应用程序，以更准确地衡量性能。下面是我的自定义CALayer子类的代码。

将NUM_PATHS设置为5并将NUM_POINTS设置为15（每个路径5个曲线段），代码在非视网膜模式下以20fps运行，在iPad 3上以视网膜模式运行6fps。探查器将CGContextDrawPath列为96％ CPU时间。是的 - 显然，我可以通过限制我的重绘矩形进行优化，但如果我真的需要60fps的全屏矢量动画呢？

OpenGL在早餐时吃这个测试。矢量绘图怎么可能这么慢？

#import "CGTLayer.h"

@implementation CGTLayer

- (id) init
{
    self = [super init];
    if (self)
    {
        self.backgroundColor = [[UIColor grayColor] CGColor];
        displayLink = [[CADisplayLink displayLinkWithTarget:self selector:@selector(updatePoints:)] retain];
        [displayLink addToRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSRunLoopCommonModes];
        initialized = false;

        previousTime = 0;
        frameTimer = 0;
    }
    return self;
}

- (void) updatePoints:(CADisplayLink*)displayLink
{
    for (int i = 0; i < NUM_PATHS; i++)
    {
        for (int j = 0; j < NUM_POINTS; j++)
        {
            points[i][j] = CGPointMake(arc4random()%768, arc4random()%1024);
        }
    }

    for (int i = 0; i < NUM_PATHS; i++)
    {
        if (initialized)
        {
            CGPathRelease(paths[i]);
        }

        paths[i] = CGPathCreateMutable();

        CGPathMoveToPoint(paths[i], &CGAffineTransformIdentity, points[i][0].x, points[i][0].y);

        for (int j = 0; j < NUM_POINTS; j += 3)
        {
            CGPathAddCurveToPoint(paths[i], &CGAffineTransformIdentity, points[i][j].x, points[i][j].y, points[i][j+1].x, points[i][j+1].y, points[i][j+2].x, points[i][j+2].y);
        }
    }

    [self setNeedsDisplay];

    initialized = YES;

    double time = CACurrentMediaTime();

    if (frameTimer % 30 == 0)
    {
        NSLog(@"FPS: %f\n", 1.0f/(time-previousTime));
    }

    previousTime = time;
    frameTimer += 1;
}

- (void)drawInContext:(CGContextRef)ctx
{
//    self.contentsScale = [[UIScreen mainScreen] scale];

    if (initialized)
    {
        CGContextSetLineWidth(ctx, 10);

        for (int i = 0; i < NUM_PATHS; i++)
        {
            UIColor* randomColor = [UIColor colorWithRed:(arc4random()%RAND_MAX/((float)RAND_MAX)) green:(arc4random()%RAND_MAX/((float)RAND_MAX)) blue:(arc4random()%RAND_MAX/((float)RAND_MAX)) alpha:1];
            CGContextSetStrokeColorWithColor(ctx, randomColor.CGColor);

            CGContextAddPath(ctx, paths[i]);
            CGContextStrokePath(ctx);
        }
    }
}

@end

Answer 1

你真的不应该将Core Craphics绘图与OpenGL进行比较，而是为了不同的目的比较完全不同的特征。

在图像质量方面，Core Graphics和Quartz将比OpenGL更加优越，省力。 Core Graphics框架旨在实现最佳外观，自然抗锯齿线条和曲线，以及与Apple UI相关的润色。但这种图像质量是有代价的：渲染速度。

另一方面，OpenGL的设计以速度为优先考虑。 OpenGL难以击败高性能，快速绘图。但是这种速度是有代价的：使用OpenGL获得平滑和抛光的图形要困难得多。有许多不同的策略可以像OpenGL中的“抗锯齿”那样“简单”，这是Quartz / Core Graphics更容易处理的。

Answer 2

首先，请参阅Why is UIBezierPath faster than Core Graphics path?并确保您以最佳方式配置路径。默认情况下，CGContext会为可能增加大量开销的路径添加许多“漂亮”选项。如果你关掉它们，你可能会发现速度的显着改善。

我在CoreGraphicsBézier曲线中发现的下一个问题是当你在一条曲线中有很多组件时（当我查看大约3000-5000个元素时，我看到了问题）。我在CGPathAdd...找到了非常惊人的时间。减少路径中元素的数量可能是一个重大胜利。从我去年与Core Graphics团队的谈话中，这可能是Core Graphics中的一个错误，可能已经修复。我没有重新测试过。

编辑：通过进行以下更改，我在iPad 3上看到了Retina的18-20FPS：

将CGContextStrokePath()移到循环外部。你不应该每走一条路。你应该在最后一次击球。这需要我的测试从~8FPS到~12FPS。

关闭消除锯齿功能（在OpenGL测试中默认情况下可能会关闭）：

CGContextSetShouldAntialias(ctx, false);

这让我达到18-20FPS（Retina）和高达40FPS非Retina。

我不知道你在OpenGL中看到了什么。请记住，Core Graphics旨在让事物变得美丽; OpenGL旨在使事情变得更快。 Core Graphics依赖于OpenGL;所以我总是期望编写良好的OpenGL代码更快。

Answer 3

免责声明：我是MonkVG的作者。

MonkVG比CoreGraphics快得多的最大原因实际上并不是因为它是用OpenGL ES作为渲染支持实现的，而是因为它＆＃34;欺骗＆＃34;通过在任何渲染完成之前将轮廓细分为多边形。轮廓曲面细分实际上非常缓慢，如果您要动态生成轮廓，您会看到一个大幅减速。 OpenGL支持（使用直接位图渲染的CoreGraphics）的巨大好处是任何转换，如平移，旋转或缩放都不会强制轮廓的完全重新细分 - 它主要用于＆＃34;免费＆＃34 ;.

Answer 4

你的减速是因为这行代码：

[self setNeedsDisplay];

您需要将其更改为：

[self setNeedsDisplayInRect:changedRect];

由你来计算每一帧的矩形变化，但如果你这样做，你可能会看到一个数量级的性能提升而没有其他变化。

痛苦地减慢软件向量，特别是CoreGraphics与OpenGL

4 个答案: