在R中，哪些硬件限制了绘图速度？

Question

我想要提高绘图的速度，而且我对 R 图形和 ggplot 包很满意（并且有许多需要的代码），所以我只想知道如何配置系统来加速绘图。

具体来说：

1. R 中绘图的速度是否受处理器、内存、显卡的限制？
2. 是否有特定的硬件组件或配置可以增加绘图速度？

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更新：回答评论中的问题：

规格：Ubuntu 11.04，intel Core Duo，8GB 内存，但我更普遍地感兴趣的是图形计算或图形渲染是否有限制，如果有，我该如何利用这些信息。

我的图表有很多对象，但我不知道绘图的计算成本。我在绘图时不进行任何特定的分析（我在完成所需的任何分析后绘图），尽管我理解一些东西是“即时完成”的，例如绘制平滑线或将数据转换为位置。

- David LeBauer

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你有研究过并行处理吗？还是你主要关注于计算密集型的单一图形？ - Xu Wang

@Xu 不，我没有考虑到这个情况用于图形绘制，我通常对多个图形绘制感兴趣。 - David LeBauer

你有多个处理器吗？你使用的操作系统是什么？另外请注意，如果你真的想要更多的CPU功率或RAM，请考虑使用云服务，比如亚马逊的。不过我对此一无所知。 - Xu Wang

你的图表中有很多对象吗？还是只进行了大量计算？换句话说，你是计算受限还是渲染受限？ - Tommy

@Tommy 我的图有很多对象，但我不确定这是计算限制到什么程度，例如 plot(rnorm(10e6)) 需要计算每个点的位置（绘图需要几秒钟，rnorm 只需要千分之一秒）。 - David LeBauer

Answer 1

除非您有计算密集型的单个图形，否则加速多个绘图的好方法是使用并行处理。例如，假设您有一个数据框，并且您想按某个变量（或变量）将其分解，并为每个分区进行绘图。

有许多注册并行后端的方法，因此我不会详细介绍。例如，请参见此vignette: http://cran.r-project.org/web/packages/doSMP/vignettes/gettingstartedSMP.pdf 然后查看Hadley的plyr包中的函数ddply，并使用.parallel = TRUE选项。基本上就是这样了。然后按常规方式进行绘图。

这是一个自包含的示例：

#this is the particular library I chose to register a parallel backend. There are others. See the new "Parallel R" book for details.
library(doMC)
registerDoMC()
getDoParWorkers() #This lists how many workers you have (hopefully more than 1!)

library(ggplot2)
ddply(
        mtcars, .variables = "vs", .fun = function(x) {
        #do your plotting now 
        example_plot <- ggplot(x, aes(y = mpg, x = wt)) + geom_point() + geom_smooth(se = FALSE)
        #save your plot
        ggsave(paste(x$vs[1],".pdf",sep = ""), example_plot)
        },
        .parallel = TRUE
)

这将保存两个文件，0.pdf和1.pdf，它们是mtcars数据框的vs变量的级别（即唯一值）。如果您按country name变量进行拆分，则保存的文件将是国家名称。 0.pdf和1.pdf如下所示：

- Xu Wang

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不错的例子，但公正地说有时候使用格子图(lattice)比ggplot2更有帮助。它可以更快速地绘图。 - Dieter Menne

Answer 2

正如@Xu Wang所指出的那样，您可以使用并行化一次绘制多个图形。

因此，在硬件方面，具有大量RAM的强大快速的多核机器会有所帮助。

如果您想绘制一个仅包含100万个圆的x-y图（散点图），则图形硬件加速将非常有益。

但是，仅当R中的图形设备支持硬件加速时，快速的显卡才有用。目前它们不支持-正如@hadley所指出的那样，ggplot使用标准图形设备。

rgl软件包显然使用OpenGL来进行3D图形处理。虽然没有尝试过，但您可能能够使用它更有效地绘制一些图形...

我有一些创建快速交互式硬件加速绘图（2D和3D）的经验，速度可以提高数倍。 2D图绘制实际上比3D图更难加速... 可能不容易插入到R当前的图形设备概念中。

更新：我刚刚尝试了rgl及其plot3d，其中包含了100万个点。在我的（相当强大的）笔记本电脑上，它是完全交互式的（更新需要小于一秒钟）。

library(rgl)
x <- sort(rnorm(1e6))
y <- rnorm(1e6)
z <- rnorm(1e6) + atan2(x,y)
plot3d(x, y, z, col=rainbow(1000))

- Tommy

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如果 R 图形设备支持的话，ggplot2 将支持硬件加速。 - hadley

大家的回答都很好。这里还有一个不错的rgl示例：https://dev59.com/H2w15IYBdhLWcg3wLI3I#6814180 - Ari B. Friedman

Hadley的观点相关的讨论：https://groups.google.com/forum/#!topic/ggplot2/nFabw697JK0 - naught101