mem*_*elf 14 c++ matlab plot matlab-figure
mex在Matlab中调用文件(用c/c ++编写)通常很容易加速某些计算.然而,根据我的经验,Matlab的真正瓶颈是数据绘图.创建句柄非常昂贵,即使您只更新句柄数据(例如,XData,YData,ZData),这可能需要很长时间.更糟糕的是,由于Matlab是一个单线程程序,因此不可能同时更新多个图.
因此我的问题是:是否有可能编写一个Matlab GUI并调用C++(或其他一些可并行化的代码)来处理绘图/可视化？我正在寻找一个可以在Windows,Mac和Linux上运行的跨平台解决方案,但任何让我开始使用任何操作系统的解决方案都非常感谢!
我找到了一个似乎使用Matlab 语法的C++库,plot()但我不确定这是否会加快速度,因为我担心如果我在Matlab的figure()窗口中绘图,事情可能会再次放慢速度.
我很感激以前处理过这种情况的人的任何意见和反馈!
编辑:显然,我已经描述了我的代码,瓶颈是绘图(十几个包含大量数据的面板).
EDIT2:为了获得赏金,我需要一个真实的生活,最简单的工作实例如何做到这一点 - 暗示性的答案对我没有帮助.
EDIT3:关于要绘制的数据:在最简单的情况下,考虑20个线图,需要每秒更新一次,如1000000个数据点.
编辑4:我知道这是一个巨大的积分,但我从来没有说过这个问题很简单.我不能忽略某些数据点,因为在实际绘制它们之前无法评估哪些点是重要的(数据采样时间为亚毫秒时间分辨率).事实上,我的数据是使用商业数据采集系统获得的,该系统附带数据查看器(用c ++编写).该程序可以直观地显示多达60个线图,甚至超过1000000个数据点.
编辑5:我不喜欢当前讨论的目的.我知道对我的数据进行二次采样可能会加快速度 - 然而,这不是问题所在.这里的问题是如何让ac/c ++/python/java接口与matlab一起工作,以期通过直接与硬件交谈(或使用任何其他技巧/方式)加快绘图速度
您是否尝试过将渲染方法更改为的简单解决方案OpenGL？
opengl hardware;
set(gcf,'Renderer','OpenGL');
警告!会有一些事情,在这种模式下消失,它会看起来有点不同,但一般地块将运行多快,特别是如果你有一个硬件加速器.
顺便问一下,你确定你会真正获得性能提升吗？例如,根据我的经验,WPF图形C#比Matlabs慢得多,尤其是散点图和圆形.
编辑:我想到了实际绘制到屏幕上的点数不会那么多.基本上,这意味着您需要在屏幕中有像素的位置进行插值.看看这个对象:
classdef InterpolatedPlot < handle
properties(Access=private)
hPlot;
end
methods(Access=public)
function this = InterpolatedPlot(x,y,varargin)
this.hPlot = plot(0,0,varargin{:});
this.setXY(x,y);
end
end
methods
function setXY(this,x,y)
parent = get(this.hPlot,'Parent');
set(parent,'Units','Pixels')
sz = get(parent,'Position');
width = sz(3); %Actual width in pixels
subSampleX = linspace(min(x(:)),max(x(:)),width);
subSampleY = interp1(x,y,subSampleX);
set(this.hPlot,'XData',subSampleX,'YData',subSampleY);
end
end
end
以下是如何使用它的示例:
function TestALotOfPoints()
x = rand(10000,1);
y = rand(10000,1);
ip = InterpolatedPlot(x,y,'color','r','LineWidth',2);
end
另一个可能的改进:
另外,如果您的x数据已排序,您可以使用interp1q而不是interp,这将更快.
classdef InterpolatedPlot < handle
properties(Access=private)
hPlot;
end
% properties(Access=public)
% XData;
% YData;
% end
methods(Access=public)
function this = InterpolatedPlot(x,y,varargin)
this.hPlot = plot(0,0,varargin{:});
this.setXY(x,y);
% this.XData = x;
% this.YData = y;
end
end
methods
function setXY(this,x,y)
parent = get(this.hPlot,'Parent');
set(parent,'Units','Pixels')
sz = get(parent,'Position');
width = sz(3); %Actual width in pixels
subSampleX = linspace(min(x(:)),max(x(:)),width);
subSampleY = interp1q(x,y,transpose(subSampleX));
set(this.hPlot,'XData',subSampleX,'YData',subSampleY);
end
end
end
用例:
function TestALotOfPoints()
x = rand(10000,1);
y = rand(10000,1);
x = sort(x);
ip = InterpolatedPlot(x,y,'color','r','LineWidth',2);
end
由于您想要最大的性能，您应该考虑编写一个最小的 OpenGL 查看器。将所有点转储到文件中，并使用 MATLAB 中的“system”命令启动查看器。观众可以非常简单。这是一个使用 GLUT 实现的代码，为 Mac OS X 编译。该代码是跨平台的，因此您应该能够为您提到的所有平台编译它。根据您的需要调整此查看器应该很容易。
如果您能够将此查看器与 MATLAB 更紧密地集成，您可能无需写入和读取文件（= 更新速度更快）。但是，我在这方面没有经验。也许您可以将此代码放入 mex 文件中？
编辑：我已经更新了从 CPU 内存指针绘制线带的代码。
// On Mac OS X, compile using: g++ -O3 -framework GLUT -framework OpenGL glview.cpp
// The file "input" is assumed to contain a line for each point:
// 0.1 1.0
// 5.2 3.0
#include <vector>
#include <sstream>
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <GLUT/glut.h>
using namespace std;
struct float2 { float2() {} float2(float x, float y) : x(x), y(y) {} float x, y; };
static vector<float2> points;
static float2 minPoint, maxPoint;
typedef vector<float2>::iterator point_iter;
static void render() {
glClearColor(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
glOrtho(minPoint.x, maxPoint.x, minPoint.y, maxPoint.y, -1.0f, 1.0f);
glColor3f(0.0f, 0.0f, 0.0f);
glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
glVertexPointer(2, GL_FLOAT, sizeof(points[0]), &points[0].x);
glDrawArrays(GL_LINE_STRIP, 0, points.size());
glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
glutSwapBuffers();
}
int main(int argc, char* argv[]) {
ifstream file("input");
string line;
while (getline(file, line)) {
istringstream ss(line);
float2 p;
ss >> p.x;
ss >> p.y;
if (ss)
points.push_back(p);
}
if (!points.size())
return 1;
minPoint = maxPoint = points[0];
for (point_iter i = points.begin(); i != points.end(); ++i) {
float2 p = *i;
minPoint = float2(minPoint.x < p.x ? minPoint.x : p.x, minPoint.y < p.y ? minPoint.y : p.y);
maxPoint = float2(maxPoint.x > p.x ? maxPoint.x : p.x, maxPoint.y > p.y ? maxPoint.y : p.y);
}
float dx = maxPoint.x - minPoint.x;
float dy = maxPoint.y - minPoint.y;
maxPoint.x += dx*0.1f; minPoint.x -= dx*0.1f;
maxPoint.y += dy*0.1f; minPoint.y -= dy*0.1f;
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA | GLUT_DOUBLE);
glutInitWindowSize(512, 512);
glutCreateWindow("glview");
glutDisplayFunc(render);
glutMainLoop();
return 0;
}
编辑：这是基于下面讨论的新代码。它渲染一个由 20 个 vbo 组成的 sin 函数，每个 vbo 包含 100k 点。每个渲染帧添加 10k 个新点。这使得总共 2M 点。性能在我的笔记本电脑上是实时的。
// On Mac OS X, compile using: g++ -O3 -framework GLUT -framework OpenGL glview.cpp
#include <vector>
#include <sstream>
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <cmath>
#include <iostream>
#include <GLUT/glut.h>
using namespace std;
struct float2 { float2() {} float2(float x, float y) : x(x), y(y) {} float x, y; };
struct Vbo {
GLuint i;
Vbo(int size) { glGenBuffersARB(1, &i); glBindBufferARB(GL_ARRAY_BUFFER, i); glBufferDataARB(GL_ARRAY_BUFFER, size, 0, GL_DYNAMIC_DRAW); } // could try GL_STATIC_DRAW
void set(const void* data, size_t size, size_t offset) { glBindBufferARB(GL_ARRAY_BUFFER, i); glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, offset, size, data); }
~Vbo() { glDeleteBuffers(1, &i); }
};
static const int vboCount = 20;
static const int vboSize = 100000;
static const int pointCount = vboCount*vboSize;
static float endTime = 0.0f;
static const float deltaTime = 1e-3f;
static std::vector<Vbo*> vbos;
static int vboStart = 0;
static void addPoints(float2* points, int pointCount) {
while (pointCount) {
if (vboStart == vboSize || vbos.empty()) {
if (vbos.size() >= vboCount+2) { // remove and reuse vbo
Vbo* first = *vbos.begin();
vbos.erase(vbos.begin());
vbos.push_back(first);
}
else { // create new vbo
vbos.push_back(new Vbo(sizeof(float2)*vboSize));
}
vboStart = 0;
}
int pointsAdded = pointCount;
if (pointsAdded + vboStart > vboSize)
pointsAdded = vboSize - vboStart;
Vbo* vbo = *vbos.rbegin();
vbo->set(points, pointsAdded*sizeof(float2), vboStart*sizeof(float2));
pointCount -= pointsAdded;
points += pointsAdded;
vboStart += pointsAdded;
}
}
static void render() {
// generate and add 10000 points
const int count = 10000;
float2 points[count];
for (int i = 0; i < count; ++i) {
float2 p(endTime, std::sin(endTime*1e-2f));
endTime += deltaTime;
points[i] = p;
}
addPoints(points, count);
// render
glClearColor(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
glOrtho(endTime-deltaTime*pointCount, endTime, -1.0f, 1.0f, -1.0f, 1.0f);
glColor3f(0.0f, 0.0f, 0.0f);
glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
for (size_t i = 0; i < vbos.size(); ++i) {
glBindBufferARB(GL_ARRAY_BUFFER, vbos[i]->i);
glVertexPointer(2, GL_FLOAT, sizeof(float2), 0);
if (i == vbos.size()-1)
glDrawArrays(GL_LINE_STRIP, 0, vboStart);
else
glDrawArrays(GL_LINE_STRIP, 0, vboSize);
}
glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
glutSwapBuffers();
glutPostRedisplay();
}
int main(int argc, char* argv[]) {
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA | GLUT_DOUBLE);
glutInitWindowSize(512, 512);
glutCreateWindow("glview");
glutDisplayFunc(render);
glutMainLoop();
return 0;
}