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c++ - Qt:实现 "oscilloscope-like"实时绘图的最佳方式

coder 2024-02-02 原文

我正在为 Qt 开发一个 Gui 模块来绘制实时测量值，就像在数字示波器中一样，基于 Qwt .目前一切正常，但也许还有一些功能需要添加 ;-)

此刻，数据按列存储在 QVectors 中，与一个全局时间引用 QVector 一起存储在一个单独的 QObject 中。因此，可以按行丢弃数据，只保留 Meusurement 到某个过去。所有 QVectors 始终具有相同的长度。然后可以在 QwtPlot 中按行按时间正确绘制完整数据。

我想更多地封装数据存储，以便更独立于处理测量。因此，最好为每个测量添加一个单独的时间坐标列表，并将它们都放在一个单独的 QObject 中，它接受和传递数据。然后会有 10 或 20 个这样的 QObject，每个数据通道一个，由 QwtPlot 上的叠加 QObject 单独绘制。

数据现在可以是动态的——数据如何存储、更改或丢弃之间不应该对外部可见。

我的问题是:这聪明吗？ 20 或 30 个 QObject，每包含 10000 个测量值、10000 个时间值，以及一个类似大小(动态填充)的单独内存区域，其中显示数据的子集用于绘图......？以大约 1kHz 的频率接收其 QObject 中的每个测量值作为信号是否明智？信号/槽部分来自稍后使每个对象成为 QThread 的想法，并实现实时过滤，如对数据进行低通或 FFT——因此，信号/槽连接可以方便地控制输出多线程环境？

如何将数据有效地存储在我的对象中？我正在考虑两个 QList，一个用于时间，一个用于宝贵数据。然后动态分配两个普通的双数组以进行动态访问，其指针和长度一起放在一个结构中并由 accessData(pastTime) 方法返回。动态内存中充满了从“现在”到过去某个时间点的时间值/测量值组合，可通过信号进行设置。一切脆弱的东西都由 QObject 内部的互斥体保护。

当丢弃旧值时，必须从头开始搜索 QList 以寻找第一个足够年轻的值以保留，位于该索引之前的值将被丢弃。 QMap 是否因为其 upperBound() 函数而更智能？我认为隐藏的开销不值得。

专业人士将如何尝试完美、高效或毫不费力地解决这个问题？我应该了解的特殊 Qt 功能？或者甚至有免费的解决方案吗？无论如何，关于这样一个基本问题的文字很多......感谢阅读到这里;-)

提前致谢

马文

edith:在 stijns 发表评论后对论证做了一些清理工作。

最佳答案

photo_tom 的回答非常概括:我会远离 QObjects 来实现数据处理和处理。

  • 如果您决定为您的图形用户界面使用 Qt 以外的其他东西，您将很难重构代码。像 QList 和 QVector 这样的类可以用 STL 对应类替换，没有太多问题，但信号/槽部分是另外一回事。
  • 任何用于信号处理(例如过滤/fft)的第 3 部分实现都可能采用指向 1D 或 2D 数据的原始指针，因此您必须从 QVector 中获取这些数据，我什至不确定这是否可能。如果不是，则必须从 QVector 中取出每个样本并将其复制到内存块，然后进行处理，然后将其放回 QVector 中。
  • 这让我们想到了你关于 QList/QMap 的问题:它可以用它们中的任何一个来完成，但它们实际上被设计为具有随机访问迭代器的动态容器，而你有固定大小的内存块来保存 2D 数据。可能值得研究一个完全满足您需求的自定义数据容器类。拿一张纸，写下你真正需要的东西，头脑清醒，忘记 Qt/STL/……然后想想你需要什么组件来实现它，然后进一步思考如何实现这些组件(最终在 Qt 方面)。
  • 对于这样的代码，最好永远不要重新分配。预先设置允许的最大历史记录和样本数量限制(或将其作为配置设置)，并在程序开始时分配所需的数组，进一步重复使用相同的内存。
  • 考虑一个循环缓冲区。当数据以不同于取出的速率进入时很方便(数据采集的情况通常如此)，它不需要重新分配，它会自动保留历史记录，并且如果读取/读取，可以用最少的内存拷贝来实现write 方法直接返回指向底层内存的指针。
  • 也许重新考虑您的线程想法，它可能会使您的代码不必要地复杂化:最后，来自不同 channel 的所有数据都必须同时显示在屏幕上。如果用户在时间 x 看到来自 channel 1 的数据，则来自 channel 2 的数据也必须来自时间 x，否则它作为范围没有多大意义。但是假设您在不同的线程中处理来自这些 channel 的数据，您需要在执行实际显示的线程中进行额外的同步，因为并非所有数据线程都会同时在时间 x 完成处理 block 。除此之外，请考虑可能没有任何性能提升:如果一个 CPU 必须计算 30 个 channel 的 FFT 和 100% 的剪辑，如果它们被拆分成 30 个线程，它真的会更快地计算这些 FFT 吗？
  • 顺便说一句，你说这是一个基本问题，我认为实际上不是。我已经在不同的设备上完成了许多用于数据采集/处理/可视化/保存的应用程序，我认为那些应用程序是他最难开发的.​​.

关于c++ - Qt:实现 "oscilloscope-like"实时绘图的最佳方式，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/3848427/

amposcilloscope-like的量值sectionc++user-interfaceqt

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