QCustomPlot使用心得四：动态曲线和绘图效率测试

一、先看官方例子

https://www.qcustomplot.com/index.php/demos/realtimedatademo：

头文件添加：

    QTimer dataTimer;
private slots:
    void realtimeDataSlot();

构造函数里：

    QCustomPlot* customPlot = ui->customPlot_7;
     customPlot->addGraph();
     customPlot->graph(0)->setPen(QPen(QColor(40, 110, 255)));//曲线1蓝色
     customPlot->addGraph();
     customPlot->graph(1)->setPen(QPen(QColor(255, 110, 40)));//曲线2红色
     //坐标轴使用时间刻度
     QSharedPointer timeTicker(new QCPAxisTickerTime);
     timeTicker->setTimeFormat("%h:%m:%s");
     customPlot->xAxis->setTicker(timeTicker);
     //四边安上坐标轴
     customPlot->axisRect()->setupFullAxesBox();
     //设置y轴范围
     customPlot->yAxis->setRange(-1.2, 1.2);
     // 使上下轴、左右轴范围同步
     connect(customPlot->xAxis, SIGNAL(rangeChanged(QCPRange)), customPlot->xAxis2, SLOT(setRange(QCPRange)));
     connect(customPlot->yAxis, SIGNAL(rangeChanged(QCPRange)), customPlot->yAxis2, SLOT(setRange(QCPRange)));
     //定时器连接槽函数realtimeDataSlot
     connect(&dataTimer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(realtimeDataSlot()));
     dataTimer.start(0); // 间隔时间 0ms表示尽可能快的触发

realtimeDataSlot函数：

void MainWindow::realtimeDataSlot()
{
    QCustomPlot* customPlot = ui->customPlot_7;
    static QTime time(QTime::currentTime());

    double key = time.elapsed()/1000.0; // 开始到现在的时间，单位秒
    static double lastPointKey = 0;
    if (key-lastPointKey > 0.002) // 大约2ms添加一次数据
    {
      // 添加数据到graph
      customPlot->graph(0)->addData(key, qSin(key)+qrand()/(double)RAND_MAX*1*qSin(key/0.3843));
      customPlot->graph(1)->addData(key, qCos(key)+qrand()/(double)RAND_MAX*0.5*qSin(key/0.4364));
      //记录当前时刻
      lastPointKey = key;
    }
    // 曲线能动起来的关键在这里，设定x轴范围为最近8个时刻
    customPlot->xAxis->setRange(key, 8, Qt::AlignRight);
    //绘图
    customPlot->replot();
    //计算帧数
    static double lastFpsKey;
    static int frameCount;
    ++frameCount;
    if (key-lastFpsKey > 2) // 每2秒求一次平均值
    {
        //状态栏显示帧数和数据总数
      ui->statusBar->showMessage(
            QString("%1 FPS, Total Data points: %2")
            .arg(frameCount/(key-lastFpsKey), 0, 'f', 0)
            .arg(customPlot->graph(0)->data()->size()+customPlot->graph(1)->data()->size())
            , 0);
      lastFpsKey = key;
      frameCount = 0;
    }
}

滚动曲线的关键是改变轴范围，调用
void QCPAxis::setRange (double position, double size, Qt::AlignmentFlag alignment )

第一个参数是轴所在位置，size定义轴范围的数据点个数，第三个是轴的对齐方式，可以是Qt::AlignLeft、Qt::AlignRight或Qt::AlignCenter。

在这里每次添加数据后调用一次setRange(key, 8, Qt::AlignRight)，最新的数据的key值当做轴显示在右边，原来最左边的数据被挤了出去，看起来曲线整体向左移了，因为x轴设置为时间刻度，所以显示的范围是8秒。

二、绘图性能测试

官网的例程有个不好的地方，曲线刷新太频繁了，现实中显示器刷新率一般60Hz，而电影一般才24帧，所有没必要每添加一个数据就刷新一次，可以采用定时刷新，控制帧数在60帧内就行了，这里做个测试，看看QCustomPlot的性能如何。

博主的电脑CPU是渣渣的I5 6200U，直接先看测试结果：

（1）1条曲线性能很好，每帧10万点还能保持60fps，1百万的时候有50多的fps

（2）5条曲线每帧50万点数据大概有四五十fps

（3）20条曲线的时候fps下降得厉害，每帧10多万点就40的fps，加到每帧200万点就只有26fps了

（4）窗口尺寸对性能影响巨大，绘制5条曲线，在小尺寸下能保持60fps，但是拉大后fps下降得厉害

结论：

绘制动态曲线，在曲线数很少的情况下效率很高，即使百万级也不卡顿，曲线数多了会影响性能；窗口尺寸对性能影响很大，尺寸越大性能下降得厉害。

添加数据和重绘分开，使用定时重绘，重绘时调用customPlot->replot(QCustomPlot::rpQueuedReplot)，而不是replot()，这样就可以避免多次重复的绘制。

上述测试代码：

界面两个spinbox，两个button

头文件：

    QTimer rePlotTimer;
    QTimer dataTimer;
    bool  m_start;
    int  m_countGraph;
private slots:
    void timeToAddData();
    void timeToRePlot();
    void on_pushButton_clicked();
    void on_btn1_clicked();

开始按钮槽函数：

void MainWindow::on_btn_start_clicked()
{
    QCustomPlot* customPlot = ui->customPlot_7;

    if(!m_start)
    {
        customPlot->clearGraphs();//清除所有graph
        m_countGraph = ui->spinBox1->value();
        QPen pen;
        pen.setWidth(1);
        //添加曲线
        for(int i=0;iaddGraph();
            //颜色随机
            pen.setColor(QColor(qrand()%150+100,qrand()%150+100,qrand()%150+100));
            customPlot->graph(i)->setPen(pen);//
        }
        //设置y轴范围
        customPlot->yAxis->setRange(-1, m_countGraph*2);
        //设置x轴范围
        int size = ui->spinBox2->value();
        customPlot->xAxis->setRange(0, size, Qt::AlignRight);
        //定时添加和刷新数据
        rePlotTimer.start(16); // 间隔16ms刷新一次
        dataTimer.start(5); // 间隔时间5ms添加一次数据
        m_start = true;
        ui->btn_start->setText("停止");
    }
    else
    {
        rePlotTimer.stop(); // 停止重绘
        dataTimer.stop(); // 停止添加数据
        m_start = false;
        ui->btn_start->setText("开始");
    }
}

添加数据按钮槽函数：

void MainWindow::on_btn_adddata_clicked()
{
       QCustomPlot* customPlot = ui->customPlot_7;
    //x轴范围点数
    int size = ui->spinBox2->value();
    for(int i=0;igraphCount();i++)//添加x轴范围的点数，使波形占满画面
    {
        for(int j=0;jgraph(i)->addData(customPlot->graph(i)->dataCount(),qrand()/(double)RAND_MAX + i*2);
        }
    }
}

定时添加数据：

void MainWindow::timeToAddData()
{
    QCustomPlot* customPlot = ui->customPlot_7;

    QTime time= QTime::currentTime();
    qsrand(time.msec()+time.second()*1000);//种子
    for(int i=0;igraphCount();i++)
    {
        for(int j=0;j<10;j++)//每次添加10个数据
        {
            customPlot->graph(i)->addData(customPlot->graph(i)->dataCount(),qrand()/(double)RAND_MAX + i*2);
        }
    }
}

定时重绘：

void MainWindow::timeToRePlot()
{
    static QTime time(QTime::currentTime());
    double key = time.elapsed()/1000.0; // time elapsed since start of demo, in seconds

    QCustomPlot* customPlot = ui->customPlot_7;
    int size = ui->spinBox2->value();

    customPlot->xAxis->setRange(customPlot->graph(0)->dataCount(), size, Qt::AlignRight);
    //重绘
    customPlot->replot(QCustomPlot::rpQueuedReplot);
    //customPlot->replot();
    static double lastFpsKey;
    static int frameCount;
    ++frameCount;
    if (key-lastFpsKey > 1) // 每1s求一次值
    {
        int displaySize = ui->spinBox2->value();//单条显示点数
        int datasize = customPlot->graph(0)->data()->size();//单条数据总数
        int graphCount= m_countGraph;//曲线条数
        long displaytotal=displaySize*graphCount;//显示总数
        long datatotal=datasize*graphCount;//数据总数
        QString str_displaytotal;
        QString str_datatotal;
        //显示的总数不会超过实际点数
        if(displaytotal > datatotal)
        {
            displaytotal = datatotal;
        }
        //显示点数加单位更直观
        if(displaytotal>=1e6)//百万级
        {
           str_displaytotal = QString("%1百万").arg(displaytotal/1000000.0,0,'f',2);
        }
        else if(displaytotal>=1e4)//万级
        {
            str_displaytotal = QString("%1万").arg(displaytotal/10000.0,0,'f',2);
        }
        else
        {
          str_displaytotal=QString("%1").arg(displaytotal);
        }
        //总数加单位更直观
        if(datatotal>=1e6)//百万级
        {
           str_datatotal = QString("%1百万").arg(datatotal/1000000.0,0,'f',2);
        }
        else if(datatotal>=1e4)//万级
        {
            str_datatotal = QString("%1万").arg(datatotal/10000.0,0,'f',2);
        }
        else
        {
          str_datatotal=QString("%1").arg(datatotal);
        }
        ui->statusBar->showMessage(
                    QString("FPS:%1，显示总数:%2*%3=%4，数据总数:%5*%6=%7")
                    .arg(frameCount/(key-lastFpsKey), 0, 'f', 0)
                    .arg(displaySize)
                    .arg(graphCount)
                    .arg(str_displaytotal)
                    .arg(datasize)
                    .arg(graphCount)
                    .arg(str_datatotal)
                    , 0);
        lastFpsKey = key;
        frameCount = 0;
    }
}

三、使能opengl 

QCustomPlot有opengl功能，想试下GPU加速绘图的效果。

按照提示添加 DEFINES += QCUSTOMPLOT_USE_OPENGL到pro文件，

  代码里开启：customPlot->setOpenGl(true);

但是编译报错误

网友提示还要.pro里加入

win32:LIBS += -lOpengl32\

-lglu32 \

-lglut

调试输出显示是否开启了opengl

  qDebug()<<"opengl:"<openGl();

glut库要下载的，dll和lib添加到相应路径，有兴趣的试一下吧，博主就没试了。

 

四、下载

测试例程