java - Java 的高速帧间图形架构

Question

我需要绘制动画帧，其中每个像素都是作为算法的结果动态计算的。因此，全屏动画每帧可能需要数百万次操作。我希望获得尽可能高的刷新率，如果可能的话，最好是每秒 20 到 30 帧以上。

有人可以告诉我如何设计/编写一个高度优化的架构，以在 Java 中实现极快的帧刷新吗？

这需要独立于平台，因此我无法利用硬件加速。该代码将在每个用户的计算机上执行，而不是在中央服务器上执行。当然，我是从简化每帧内生成像素值的算法的角度来单独解决这个问题的，但这个问题是关于高速逐帧刷新帧间，独立于用于生成每帧内像素值的算法。例如，在这篇文章的答案中，我正在寻找使用以下方法:

• BufferedImage，
• 双缓冲、
• 多线程、
• 加速离屏图像、
• 其他帧间方法等

我在下面编写了一些示例代码来模拟该问题。在我的笔记本电脑上全屏显示时，下面的代码使用唯一值单独刷新每帧 1,300,000+ 像素。在具有四个处理器和 8 GB 内存的计算机上，每帧需要 500 毫秒。我怀疑我没有正确使用下面的 BufferedImage，我真的很想了解其他帧间，用于优化下面代码的架构级技术，独立于我最终将使用的算法计算每帧内的像素值。您的代码示例和文章链接将不胜感激。

如何从逐帧(帧间)架构的角度而不是从帧内的角度改进下面的代码？

import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.awt.image.BufferedImage;
import javax.swing.*;

public class TestBuffer {
    private static void createAndShowUI() {
        TestPanel fastGraphicsPanel = new TestPanel();
        JFrame frame = new JFrame("This Needs A Faster Architecture!");
        frame.getContentPane().add(fastGraphicsPanel);
        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        frame.setPreferredSize(new Dimension(800,600));
        frame.setResizable(true);
        frame.pack();
        frame.setLocationRelativeTo(null);
        frame.setVisible(true);
    }
    public static void main(String[] args) {java.awt.EventQueue.invokeLater(new Runnable() {  
    public void run() {createAndShowUI();}});}
}

@SuppressWarnings("serial")
class TestPanel extends JPanel {
    int w, h;
    private static int WIDTH = 700;
    private static int HEIGHT = 500;
    private static final Color BACKGROUND_COLOR = Color.white;
    private BufferedImage bImg;
    private Color color = Color.black;

    public TestPanel() {
        bImg =  new BufferedImage(WIDTH, HEIGHT,BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
        Graphics g = bImg.getGraphics();
        g.setColor(BACKGROUND_COLOR);
        g.fillRect(0, 0, WIDTH, HEIGHT);

        Timer myTimer = new Timer(10, new ActionListener() {
            @Override
            public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                if(w!=0&&h!=0){
                    if(WIDTH!=w&&HEIGHT!=h){
                        WIDTH = w; HEIGHT = h;
                        bImg =  new BufferedImage(WIDTH, HEIGHT, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
                    }
                }
                repaint();
            }
        });
        myTimer.setInitialDelay(0);
        myTimer.setRepeats(true);
        myTimer.setCoalesce(true);
        myTimer.start();
        g.dispose();
    }

    @Override
    protected void paintComponent(Graphics g) {
        super.paintComponent(g);
        w = getWidth();
        h = getHeight();
//      System.out.println("w, h are: "+w+", "+h);
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        g.drawImage(bImg, 0, 0, null);
        long endDrawImageTime = System.currentTimeMillis();
        Graphics2D g2 = (Graphics2D) g;
        drawRandomScreen(g2);
        long endDrawScreenTime = System.currentTimeMillis();
        long stopTime = System.currentTimeMillis();
        long drawImageTime = endDrawImageTime - startTime;
        long drawScreenTime = endDrawScreenTime - endDrawImageTime;
        long elapsedTime = stopTime - startTime;
        System.out.println(drawImageTime+", "+drawScreenTime+", "+elapsedTime); 
    }

    private void drawRandomScreen(Graphics2D g2) {
        g2.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING,
                RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);
        for(int i=0;i<WIDTH;i++){
            for(int j=0;j<HEIGHT;j++){
                    color = new Color((int) (Math.random() * 255),(int) (Math.random() * 255),(int) (Math.random() * 255));
                    g2.setColor(color);
                    g2.drawLine(i, j, i, j);
            }
        }
    }
}

Answer 1

在给定的示例中，drawRandomScreen() 在事件调度线程上执行。作为替代方案，让模型在单独的线程(或多个线程)上发展，并使用 observer pattern 以可持续的速率(例如 25 Hz)对结果图像进行采样。 。同步对共享图像缓冲区的访问。检查一个完整的示例 here 。 Profile验证正在进行的优化工作。