优化性能：2D 图形和图像处理

项目
2025-05-07

WPF 提供广泛的 2D 图形和图像处理功能，可针对应用程序要求进行优化。本主题提供有关这些领域的性能优化的信息。

绘图和形状

WPF 提供Drawing和Shape对象来表示图形绘制内容。但是， Drawing 对象比 Shape 对象更简单，并提供更好的性能特征。

使用 A Shape 可将图形形状绘制到屏幕。由于它们派生自 FrameworkElement 类， Shape 因此可以在面板和大多数控件内使用对象。

WPF 提供对图形和渲染服务的多层访问。在顶层， Shape 对象易于使用并提供许多有用的功能，例如布局和事件处理。 WPF 提供了许多现成的形状对象。所有形状对象都继承自 Shape 类。可用的形状对象包括Ellipse、、Path Line、Polygon和Polyline Rectangle。

Drawing 另一方面，对象不派生自 FrameworkElement 类，并提供较轻的实现来呈现形状、图像和文本。

有四种类型的 Drawing 对象：

GeometryDrawing 绘制形状。
ImageDrawing 绘制图像。
GlyphRunDrawing 绘制文本。
DrawingGroup 绘制其他绘图。使用绘图组将其他绘图合并成单个复合绘图。

该 GeometryDrawing 对象用于呈现几何图形内容。 Geometry类及其派生的具体类，例如CombinedGeometry、EllipseGeometry以及PathGeometry，提供了呈现2D图形并支持命中测试及剪裁的方法。几何图形对象可用于定义控件的区域，例如，或定义要应用于图像的剪辑区域。几何对象可以是简单的区域，例如矩形和圆，或者从两个或多个几何对象创建的复合区域。可以通过组合 PathSegment派生对象（例如 ArcSegment， BezierSegment和 QuadraticBezierSegment）来创建更复杂的几何区域。

在表面上， Geometry 类和 Shape 类相似。两者都用于 2D 图形的呈现，并且都具有从它们派生的类似具体类， EllipseGeometry 例如和 Ellipse。但是，这两组类之间存在重要差异。例如，Geometry 类缺少 Shape 类的一些功能，比如绘制自身的能力。若要绘制几何对象，必须使用另一个类（如 DrawingContext、Drawing 或 Path）（值得注意的是，Path 是一种形状）来执行绘图操作。呈现属性（如填充、笔划和笔划粗细）位于绘制几何图形对象的类上，而形状对象包含这些属性。思考这种差异的一种方法是，几何对象定义区域，例如圆，而形状对象定义区域，定义该区域的填充和轮廓方式，以及参与布局系统。

由于 Shape 对象派生自 FrameworkElement 类，因此使用这些对象可以显著增加应用程序中的内存消耗。如果真的不需要 FrameworkElement 图形内容的功能，请考虑使用更轻量 Drawing 的对象。

有关对象的详细信息 Drawing ，请参阅 “绘图对象概述”。

StreamGeometry 对象

该 StreamGeometry 对象是用于创建几何形状的轻型替代方法 PathGeometry 。需要描述复杂几何图形时，请使用StreamGeometry。 StreamGeometry与使用多个单个PathGeometry对象相比，已针对处理多个PathGeometry对象进行优化，性能更好。

以下示例使用属性语法在 XAML 中创建三角 StreamGeometry。

<Page xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
  xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml">
  <StackPanel>
  
    <Path Data="F0 M10,100 L100,100 100,50Z" 
      StrokeThickness="1" Stroke="Black"/>

  </StackPanel>
</Page>

有关对象的详细信息 StreamGeometry ，请参阅使用 StreamGeometry 创建形状。

DrawingVisual 对象

对象 DrawingVisual 是用于呈现形状、图像或文本的轻型绘图类。此类被视为轻量级，因为它不提供布局或事件处理，因而提高了性能。因此，绘图非常适合背景和剪贴画。有关详细信息，请参阅使用 DrawingVisual 对象。

映像

WPF 映像对早期版本的 Windows 中的映像功能进行了显著改进。图像处理功能（如在公共控件上显示位图或使用图像）主要由Microsoft Windows 图形设备接口（GDI）或Microsoft Windows GDI+ 应用程序编程接口（API）处理。这些 API 提供了基线映像功能，但缺少支持编解码器扩展性和高保真图像支持等功能。 WPF 映像 API 经过重新设计，可以克服 GDI 和 GDI+ 的缺点，并提供一组新的 API 来在应用程序中显示和使用图像。

使用映像时，请考虑以下建议以获得更好的性能：

如果应用程序要求显示缩略图图像，请考虑创建图像的缩小版本。默认情况下，WPF 加载图像并将其解码为其完整大小。如果只需要图像的缩略图版本，WPF 不需要将图像解码为其完整大小，然后将其缩减为缩略图大小。为了避免这种不必要的开销，可以请求 WPF 将图像解码为缩略图大小，或请求 WPF 加载缩略图大小图像。
始终将图像解码为所需大小，而不是将图像解码为默认大小。如上所述，请求 WPF 将图像解码为所需的大小，而不是默认的完整大小。不仅可以减少应用程序的工作集，还可以降低执行速度。
如果可能，将图像合并为单个图像，例如由多个图像组成的电影条。
有关详细信息，请参阅映像概述。

BitmapScalingMode

对任何位图进行缩放动画处理时，默认的高质量图像重新采样算法有时会消耗大量系统资源，导致帧速率下降，从而有效地导致动画卡顿。通过将BitmapScalingMode属性设置为LowQuality，您可以在对RenderOptions对象进行缩放时创建更流畅的动画。 LowQuality 模式指示 WPF 呈现引擎在处理图像时从质量优化算法切换到速度优化的算法。

以下示例演示如何为图像对象设置BitmapScalingMode。

// Set the bitmap scaling mode for the image to render faster.
RenderOptions.SetBitmapScalingMode(MyImage, BitmapScalingMode.LowQuality);

' Set the bitmap scaling mode for the image to render faster.
RenderOptions.SetBitmapScalingMode(MyImage, BitmapScalingMode.LowQuality)

CachingHint

默认情况下，WPF 不会缓存对象的呈现内容 TileBrush ，例如 DrawingBrush 和 VisualBrush。在情境中< c0 />的内容或使用不变时，这很合理，因为它节省视频内存。当具有静态内容的 TileBrush 以动态方式使用时，例如，当静态 DrawingBrush 或 VisualBrush 被映射到旋转的 3D 对象表面时，这就没有那么有意义。 WPF 的默认行为是针对每个帧，即使内容不变，也要重新渲染 DrawingBrush 或 VisualBrush 的整个内容。

通过将对象的属性RenderOptions设置为CachingHint Cache，可以使用平铺画笔对象的缓存版本来提高性能。

CacheInvalidationThresholdMinimum和CacheInvalidationThresholdMaximum属性值是相对大小值，用于确定TileBrush对象何时应因缩放变化而重新生成。例如，通过将属性设置为 CacheInvalidationThresholdMaximum 2.0， TileBrush 仅当其大小超过当前缓存大小的两倍时，才需要重新生成缓存。

以下示例演示如何使用缓存提示选项来执行 DrawingBrush。

DrawingBrush drawingBrush = new DrawingBrush();

// Set the caching hint option for the brush.
RenderOptions.SetCachingHint(drawingBrush, CachingHint.Cache);

// Set the minimum and maximum relative sizes for regenerating the tiled brush.
// The tiled brush will be regenerated and re-cached when its size is
// 0.5x or 2x of the current cached size.
RenderOptions.SetCacheInvalidationThresholdMinimum(drawingBrush, 0.5);
RenderOptions.SetCacheInvalidationThresholdMaximum(drawingBrush, 2.0);

Dim drawingBrush As New DrawingBrush()

' Set the caching hint option for the brush.
RenderOptions.SetCachingHint(drawingBrush, CachingHint.Cache)

' Set the minimum and maximum relative sizes for regenerating the tiled brush.
' The tiled brush will be regenerated and re-cached when its size is
' 0.5x or 2x of the current cached size.
RenderOptions.SetCacheInvalidationThresholdMinimum(drawingBrush, 0.5)
RenderOptions.SetCacheInvalidationThresholdMaximum(drawingBrush, 2.0)

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