QGraphicsScene，项目坐标会影响性能吗？

Question

使用下面的代码片段，我创建了一个包含 100,000 个矩形的场景。
性能良好，视图响应没有延迟。

QGraphicsScene * scene = new QGraphicsScene;
for (int y = -50000; y < 50000; y++) {
   scene->addRect(0, y * 25, 40, 20);
}
...
view->setScene(scene);

现在第二个代码片段很糟糕

for (int y = 0; y < 100000; y++) {
   scene->addRect(0, y * 25, 40, 20);
}

在场景元素的前半部分中，视图在鼠标和键事件上的响应有所延迟，而对于后半部分，则似乎没问题？！

前一个场景的sceneRect为(x, y, w, h) = (0, -1250000, 40, 2499995)。
后一个场景的sceneRect为(x, y, w, h) = (0, 0, 40, 2499995)。

我不知道为什么sceneRect会影响性能，因为BSP索引是基于相对项坐标的。

我是否遗漏了什么？我在文档中找不到任何信息， 此外Qt演示 40000 Chips 也将元素分布在（0，0）附近，没有说明选择该位置的原因。

 // Populate scene
 int xx = 0;
 int nitems = 0;
 for (int i = -11000; i < 11000; i += 110) {
     ++xx;
     int yy = 0;
     for (int j = -7000; j < 7000; j += 70) {
         ++yy;
         qreal x = (i + 11000) / 22000.0;
         qreal y = (j + 7000) / 14000.0;
         ...

- Nick Dandoulakis

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我的第一个猜测是重新计算场景矩形。如果在添加项目之前设置sceneRect会发生什么？ - Stephen Chu

@Stephen，结果是一样的。即使场景已经准备好并且是静态的，视图仍然延迟响应。 - Nick Dandoulakis

哇，非常令人惊讶。我进行了几次测试，似乎只有在查看1-50,000个框时小部件才会变得卡顿。之后，即50,001-100,000，一切都很流畅。更令人担忧的是，如果我范围为for (int y = -70000; y < 30000; y++)，那么对于-70,000/-20,000的滚动是平稳的，对于-20,000/0则会卡顿，然后对于0/30,000又会变得平稳！ - B. Decoster

Answer 1

我有一个解决方案，但请承诺不问我为什么它有效，因为我真的不知道:-)

QGraphicsScene * scene = new QGraphicsScene;
// Define a fake symetrical scene-rectangle
scene->setSceneRect(0, -(25*100000+20), 40, 2 * (25*100000+20) );

for (int y = 0; y < 100000; y++) {
    scene->addRect(0, y * 25, 40, 20);
}
view->setScene(scene);
// Tell the view to display only the actual scene-objects area
view->setSceneRect(0, 0, 40, 25*100000+20);

- Fivos Vilanakis

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当然，我真的想知道那种行为的原因。这是Qt中的一个错误吗，还是其他什么问题？ - Nick Dandoulakis

赏金归你了Fivo，但案件仍未结案 :) - Nick Dandoulakis

谢谢Nick，虽然我觉得我并没有提供真正的解决方案，只是一个权宜之计。如果你在Qt网站上报告了一个错误，请及时更新任何官方解决方案。;-) - Fivos Vilanakis

Answer 2

对于一般情况，默认的索引方法BspTreeIndex就可以胜任。如果您的场景使用了许多动画并且遇到了速度慢的问题，您可以通过调用setItemIndexMethod(NoIndex)来禁用索引。Qt-doc 在插入之前，您需要调用setItemIndexMethod(QGraphicsScene::NoIndex)：

scene->setItemIndexMethod(QGraphicsScene::NoIndex);

for (int y = 0; y < 100000; y++) {
   scene->addRect(0, y * 25, 40, 20);
}
//...

- Arlen

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这不是我要找的，红色色调。如果场景包含数十万个或数百万个项目，则禁用索引并不是一个好主意。我想要的是追踪这种奇怪行为的根源。此外，我已经知道了加速代码的解决方法，Fivos Vilanakis还发布了另一种方法。 - Nick Dandoulakis

@Nick Dandoulakis 你是否已经提交了一个错误报告？ - Arlen

但这是一个 bug 吗？也许是设计如此。无论如何，制作一份报告都是个好主意。 - Nick Dandoulakis

在插入项目后，您始终可以重新启用BSP索引。不确定是否仍会利用该错误。 - Ariya Hidayat

Answer 3

这可能是由于使用 float 时精度丢失导致的。32位浮点数具有23位尾数（或称为有效数字）、1位符号和8位指数，就像科学计数法一样。您有23个“有效数字”（实际上由于隐含的前导1而变成了24个），指数为2^exp，其中指数可以从-126到127范围内取值（其他值用于提供诸如NaN和Inf之类的内容）。因此，您可以表示非常大的数字，例如2^24*2^127，但是最接近该浮点数的下一个浮点数是(2^24-1)*2^127，相差170万亿亿亿亿。如果您尝试将较小的金额（例如1000）添加到此类数字中，则不会更改它。它没有办法表示。

这在计算机图形学中变得非常重要，因为你需要保留一些有效数字来制作小数部分。当你的场景范围达到1250000.0时，你可以加上0.1得到1250000.1。如果你将2500000.0和0.1相加，你会得到2500000.0。任何缩放或旋转都会使问题更加严重。如果你真的飞到那些坐标并查看你的场景，这可能会导致明显的视觉问题。

为什么以0为中心有帮助呢？因为浮点表示中有一个单独的符号位。在浮点中，在(-x,+x)之间有比从(0,2x)之间“更多的数字”。如果我没错的话，如果你只是将整个场景缩小1/2，它也会起作用。这将把最高有效位向下移动，使其在另一端具有精度。

为什么这会导致性能不佳？如果没有阅读Qt源代码，我只能推测，但考虑一种按位置存储对象的数据结构。如果由于精度损失而两个对象接触（或重叠），你可能需要做一些与未重叠时不同的事情。

- Ben Jackson

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嗨，本。我刚刚尝试了你的假设，将比例从2,500,000减少到1,000,000甚至500,000，但没有任何改进。我认为问题（或错误？）与精度无关，主要与Qt QGraphicsView如何使用QGraphicsScene的BSP索引来剪辑场景对象有关，当QGraphicsView视口被刷新/更新时。 - Fivos Vilanakis

嗨@Ben和@Fivo。我检查了BSP的实现，浮点精度似乎不是问题。 Qt的BSP只是将场景/区域分割成N*N个桶，而不考虑项目位置！也许这确实是“QGraphicsView”中的一个错误。 - Nick Dandoulakis