Rysowanie obiektów 2D - wydajność

Witam,
mam problem natury wydajnościowej. Potrzebuję rysować wiele tysięcy kształtów na ekranie (nawet do 50 tys.), które miałyby działać tak jak działają przyciski (buttony). Każdy z tych kształtów składałby się z jakiejś liczby elementów składowych (linie, elipsy) bądź byłby po prostu zwykłą linią (ogólnie są to symbole elektryczne takie jak np. kondensator). Oprócz tego zależy mi na tym, aby każdy z tych elementów można było przeciągać po płótnie za pomocą myszki, robić przybliżenie oraz oddalenie, nawigować po samym płótnem (które chciałbym, żeby sprawiało wrażenie "nieskończonego"), a także żeby była możliwość zaznaczania wielu elementów jednocześnie.

Przeglądając sieć natrafiłem na takie rozwiązanie: http://www.codeproject.com/Articles/85603/A-WPF-custom-control-for-zooming-and-panning które jest mniej-więcej tym czego potrzebuję, jednak przy większej liczbie elementów na ekranie (np. gdy robię oddalenie) wyraźnie odczuwalny jest spadek wydajności. Stąd moje pytanie: czy jest jakieś zagadnienie z którym powinienem się zapoznać, aby udało mi się osiągnąć większa wydajność? Programuję w C# i sam projekt chciałem realizować przy użyciu WPF.

Jakim klasom powinien się przyjrzeć, jakie kontrolki zapewniają dużą wydajność przy tego typu zadaniach?

W internecie można natrafić również na opinie sugerujące, że np. biblioteka SharpGL zapewni sporą wydajność - z drugiej jednak strony nie miałem z czymś takim wcześniej styczności i nie chciałbym utknąć w miejscu na długi czas, jeśli jednak to rozwiązanie miałoby być tym idealnym to oczywiście na nie się zdecyduję, choć gdyby udało się osiągnąć oczekiwany efekt przy użyciu samego WPF to byłbym bardziej zadowolony.

Jak wygląda sytuacja w przypadku użycia innych technologii?

Jakieś sugestie? Gdzie powinienem szukać informacji? Z czym się zapoznać?

Z góry dziękuje za pomoc!

SharpGL, to pewnie jakiś wrapper do OpenGL. Poza tym masz jeszcze DirectX. Różnica jest taka, że normalnie do rysowania takich obiektów wykorzystujesz procesor, co nie jest wydajne. Do takich celów powinno się wykorzystywać kartę graficzną (czyli OpenGL lub DirectX). Różnica będzie dość spora. Pomyśl sobie, że gra komputerowa renderująca jedną klatkę musi narysować kilkaset tysięcy trójkątów. I to działa sprawnie właśnie przez wykorzystanie karty graficznej.

Poza tym jeszcze możesz zastosować małe oszustwo, które dodatkowo poprawi wydajność. Gdy oddalasz widok, jakieś bardziej skomplikowane kształty w pewnym momencie przestają być widoczne dla użytkownika. Użytkownik po prostu będzie widział punkt. Więc wtedy zamiast konkretnego kształtu możesz rysować po prostu jakąś kropkę, żeby zaznaczyć, że coś tam po prostu jest.

Juhas napisał(a):

Różnica jest taka, że normalnie do rysowania takich obiektów wykorzystujesz procesor, co nie jest wydajne.

WPF działa na DirectX, więc nie jest to prawdą, BTW przez co integracja WPF'a z SharpGL jest problematyczna ale da się.

Ale pierw rozważmy wykorzystanie WPF'a samego

Pierwszym krokiem jeśli chodzi o zwiększenie wydajności jest rezygnacja z używania ciężkich kontrolek dziedziczących po FrameworkElement/UIElement na rzecz lekkich DrawingVisual : https://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms742254(v=vs.110).aspx

The DrawingVisual is a lightweight drawing class that is used to render shapes, images, or text. This class is considered lightweight because it does not provide layout or event handling, which improves its performance.

Z tego co pamiętam płynnie działa to dla kilkudziesięciu tysięcy elementów przy skalowanie za pomocą transformacji tak jak to jest robione w tej kontrolce którą znalazłeś.
Niestety takie skalowanie również skaluje grubość krawędzi/lini, co przy viewerach stricte technicznych jest zwykle niepożądana rzeczą, i trzeba skalowanie zrealizować w inny sposób.
Już nie wspominając o tym jak chcesz mieć określoną grubość linii, to o ile przy liniach pionowych i poziomych można wyłączyć wygładzanie, o tyle przy całej reszcie z wyłączonym wygładzaniem wygląda to okropnie, a z włączonym maja nie taką grubość jak trzeba, uroki grafiki wektorowej :D.

Podsumowując jeśli grubość linii nie ma dla Ciebie znaczenia, możesz próbować optymalizować i robić to w czystym w WPF, jest szansa że się uda pokazać te 50 tys obiektów, aczkolwiek jak na WPF jest to bardzo duża liczba elementów.
W przeciwnym wypadku trzeba pójść w grafikę rastrową za pomocą OpenGL'a czy DirectX, one bez optymalizacji sobie poradzą z taką ilością elementów.

Jakiej biblioteki użyjesz do rysowania to nie jest aż tak istotne. Ważniejsze w jaki sposób to rysujesz. Nie wiem dokładnie jak działa WPF, bo miałem z nim do czynienia tylko na poziomie hello worlda - ale poniższa odpowiedź jest niezależna od użytej „technologii”:

Trzymaj elementy jako osobne bitmapy (powierzchnie, tekstury - różnie to się nazywa) i kopiuj je do bitmapy docelowej za pomocą gotowych funkcji dostępnych w danej bibliotece. Zdecydowanie nie podwójnym forem piksel po pikselu.
Zoom możesz zrobić na całej bitmapie docelowej. Będzie to bardzo szybkie, ale pojawi się problem niepożądanej zmiany grubości linii. Jest to do zaakceptowania podczas zoomowania, a po jego zakończeniu (ułamek sekundy po) możesz wyrenderować cały obraz na nowo z właściwie wyskalowaną grafiką i tekstem.

Nie rysuj też tego czego nie widać: jeśli masz 50000 elementów, ale zooma takiego że widać 10, to rysujesz tylko te 10.