WPF图表/可视化实时数据

Question

我一直在试图弄清楚在WPF中将实时数据渲染为线图的合适方法.实际上,我实际上是指从USB设备收集的数据,该设备以大约40Hz的速率生成数据.有多个(最多7个)数据流,我以40Hz的频率以异步方式读取.

我尝试过使用两种现成的解决方案(WPF Toolkit图表和Swordfish图表),几乎查看了动态数据可视化组件,但在阅读了论坛上的一些评论之后放弃了它.似乎现成的图表解决方案面向静态图表,我实际上需要类似于Windows任务管理器的东西 - 只是更快,并且有更多的数据点.

目前,我已经推出了我自己的解决方案,这似乎是迄今为止最好的解决方案,但我有一种感觉,我错过了一些东西,因为它似乎应该能够从中获得更好的性能.

要求是它应该能够在滑动窗口中处理大约10000点的恒定范围 - 当新数据进入时(40Hz),旧数据被推到可见范围之外的左侧.并且它需要维持这个速率至少20-30分钟(每个数据流总共约75-10万个点).

我当前的自定义实现基于一个继承自Shape的组件,并使用StreamingGeometry作为DefinigGeometry.来自设备的数据通过队列传递给组件,以提高性能,因为固有的"突发效应",并且在出队操作之后,组件无效.

所以,我的问题是,我是在正确的道路上还是我完全错了？在WPF中实现此类数据可视化的最有效方法是什么？任何帮助或提示将不胜感激.

Answer 1

如前所述，WPF“标准”方式执行此操作不会获得所需的性能。在尝试了几种不同的免费和商业产品但没有得到我需要的东西后，我开始尝试以下方法：

1. 使用 WPF 几何图形。
2. 使用 Direct2D。

两人的演技根本就没有。

我知道的一件事是 WPF 擅长渲染图像（BitmapSource），所以我决定朝这个方向发展，使用 WriteableBitmapEx 在 WriteableBitmap 上绘制图形，然后将其传递...

WriteableBitmapEx 库的一个问题是它没有太多绘图功能，例如 GDI。那么为什么不直接使用GDI呢？如果你做对了，没有什么区别。

例子：

    public void BeginDraw()
    {
        _writeable_bitmap = new WriteableBitmap((int)Math.Max(_size.Width, 1), 
        (int)Math.Max(_size.Height, 1), 96.0, 96.0, PixelFormats.Pbgra32, null);

        _gdi_bitmap = new System.Drawing.Bitmap(_writeable_bitmap.PixelWidth, 
        _writeable_bitmap.PixelHeight,_writeable_bitmap.BackBufferStride,
        System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format32bppPArgb,
        _writeable_bitmap.BackBuffer);

        _writeable_bitmap.Lock();

        _g = System.Drawing.Graphics.FromImage(_gdi_bitmap);
        _g.SmoothingMode = System.Drawing.Drawing2D.SmoothingMode.AntiAlias;

        _g.Clear(System.Drawing.Color.Transparent);
    }

    public void DrawSeries(IEnumerable<System.Drawing.PointF> points)
    {
        _g.DrawCurve(dataSeries.GdiPen, points.ToArray());
    }

    public void EndDraw()
    {
        _writeable_bitmap.AddDirtyRect(new Int32Rect(0, 0, 
        _writeable_bitmap.PixelWidth, _writeable_bitmap.PixelHeight));
        _writeable_bitmap.Unlock();

        var cloned = _writeable_bitmap.Clone();
        cloned.Freeze();

        Dispatcher.BeginInvoke(new Action((() =>
        {
            Image = cloned;
        })));

        _g.Dispose();
    }

正如您所看到的，我使用“特殊技巧”使用 GDI 将图形直接绘制到本机 WPF BitmapSource。

我不确定这是正确的测量方法，但使用这种方法我已经取得了一些非常不错的结果：

• 超过 10 亿个数据点。
• 刷新率为5FPS。
• 以 100hz 推送 10,000 个新数据点。
• i7 酷睿笔记本电脑上的 CPU 占用率为 10%。
• WPF UI 和渲染线程完全可以自由地执行其他操作。

我是开源库 RealTimeGraphX（适用于 WPF 和 UWP）的作者，它正是这样做的。 https://github.com/royben/RealTimeGraphX

除了实际的线系列之外，其余的图形组件都是使用标准 WPF 控件和形状制作的，因此可以轻松地自定义和操作它们。

Answer 2

WPF 的保留模式呈现使得绘制/重绘自定义图表和图像难以提高性能，尤其是当这些绘图包含大量对象时。

我在 WPF 中能够完成的最快绘图是使用 WritableBitmap 并通过调用 WritePixels 来填充它，这可能是您的一个选择。它远远超过了我使用 PathGeometries 编写的图表并绘制到画布上的绘制速度。

我有兴趣看看是否有更快的中间立场。