本系列博客三部曲的前几部分介绍了Qt Canvas Painter及其新颖的新功能。本篇文章将重点介绍加速2D Canvas性能方面的内容，展示我们如何通过基准测试全面提高性能。
让我们先来总结一下，然后再看看我们是如何取得这些结果的：
在带有集成GPU或低端独立GPU的PC上，Canvas Painter的性能大约是使用OpenGL后端的QPainter的2倍。
在低端安卓平板设备上，Canvas Painter的性能约为使用OpenGL后端的QPainter的5倍。
在高端安卓平板电脑上，Canvas Painter的性能约为使用OpenGL后端的QPainter的10倍。
在此，我们再次强调以下警告：
Qt Canvas Painter在Qt 6.11版本中仍处于技术预览阶段。这意味着我们还不能保证API或ABI的稳定性。
另外值得注意的是，这些基准测试是使用Qt 6.11.0 RC版本完成的。随着Qt加速2D Canvas功能的不断开发，性能很可能会有所提高。
测试方法
Qt Canvas Painter的主要目标之一是实现高性能，尤其是在带有GPU的移动/嵌入式设备上。为了验证这一点，我们显然需要在实际硬件上对我们的加速型2D Canvas进行适当的基准测试。而且这种基准测试还应包含其他绘制方式，以便进行公平的比较。
为此，我们使用了QCPainterBench应用程序，它具有与Qt Canvas Painter和QPainter完全相同的测试用例。它包含6个单独的测试，可分别启用或禁用：
Ruler：用于短线段的独立绘制，以及文本元素的出现或消失的基准测试。
Circles：对圆形和带圆帽的弧形进行基准测试。
Bezier lines：以带渐变填充的贝塞尔线图为基准测试。
Bars：绘制矩形以创建条形图的基准测试。
Icons & Text：绘制小尺寸图像和简短静态文本的基准测试。
Flower：转换静态路径并为其着色的基准测试。
有了这个应用程序，就可以通过分别启用单个测试用例并比较结果来比较各个绘制特性。但就本博客而言，我们没有时间深入探讨细节，因为我们主要是想对加速后的2D Canvas功能的平均预期性能进行大致估算。因此，我们在运行基准测试时启用了默认的测试配置，即除Flower之外的所有测试。
为了获得全面的结果，我们在以下系统上进行了测试：
联想ThinkPad P16 Gen 2。该系统是笔记本电脑/台式电脑的范例。测试使用Intel UHD Graphics 770的集成GPU和NVIDIA RTX 2000 Ada的独立GPU进行。
联想Tab M10 HD。该系统是中低端嵌入式硬件的范例。芯片组为联发科Helio P22T，搭载PowerVR GE8320 GPU。
三星Galaxy Tab S8。该系统是高端嵌入式硬件的典范。芯片组采用高通SM8450 Snapdragon 8，搭载Adreno 730 GPU。
值得注意的是，QPainter OpenGL的抗锯齿设置为使用4X MSAA。这应该是性能和画质之间的一个很好的平衡点，而且在所有测试系统上都不会导致明显的性能下降。Qt Canvas Painter使用基于顶点的抗锯齿方案。此外，我们使用QSG_NO_VSYNC=1强制启用基于定时器的渲染，因此结果不会受到垂直同步（Vsync）的影响。
下面是一段简短的视频，展示了基准测试应用程序在两款测试平板电脑上的运行情况。
加速型2D Canvas测试结果
测试过程中，渲染计数不断增加（例如1、2、4、8等），然后测量这对平均fps的影响。在开始阶段，渲染性能会受到屏幕更新频率的限制，当渲染次数进一步增加并导致无法按时完成帧渲染时，就会开始出现掉帧。
以下是所有测试系统的基准测试结果。
结论
从上述结果中可以得出很多结论，以下是我认为最有趣的几点：
D3D12的速度明显快于D3D11或OpenGL，这一点非常吸引人。与其他两个应用程序接口相比，Direct3D 12是一个现代化的API，因此QRhi可以利用这一底层图形API来提高效率。D3D11的速度慢于OpenGL似乎是个疑点，我们实际上已经跟踪并修复了这个问题，因此在目前的dev分支中，这些后端的性能已经非常接近。
在安卓平板设备上，Vulkan的性能表现有些不同。在Galaxy S8上，Vulkan和OpenGL的性能差不多，而在联想M10上，Vulkan性能比OpenGL低约20%。我们的假设是，这些设备的OpenGL ES驱动程序经过了高度优化，因此更底层的Vulkan API在此测试场景中并不能提高性能。不过，我们将继续使用其他系统进行剖析和测试。
使用QPainter Raster后端时，抗锯齿是一项特别消耗资源的操作。这并不奇怪，因为众所周知，CPU上的抗锯齿操作速度很慢。QPainter软件渲染相比各种硬件加速渲染方案要慢得多，因此对它们进行比较没有太大意义。Canvas Painter基于顶点的抗锯齿虽然质量更高，但对性能的影响可能略大于QPainter 4X MSAA方法。Canvas Painter还可以选择支持MSAA抗锯齿，因此可以将其作为替代选项进行基准测试。
Galaxy S8使用Canvas Painter绝对大放异彩。高分辨率屏幕（2560 x 1600）和高速的高通Adreno GPU是QRhi加速Canvas Painter的绝佳组合。在启用8次渲染计数的所有测试中，它都能保持120fps的屏幕刷新率。
总结性能数据，我们可以得出与本文开头相同的结论：
在普通PC上，Qt Canvas Painter的性能约为QPainter（使用OpenGL后端）的2倍；在中低端安卓平板上，约为5倍；在高端安卓平板上，约为10倍。
我们已尽力为加速型2D Canvas提供具体、真实的基准测试和准确结果。不过，如果能在不同系统上验证并获得更多结果，将非常有价值。因此，我们鼓励大家安装最新的Qt 6.11（预）发布版本，并在自己的开发系统或目标系统上运行QCPainterBench。您可以将测试结果以评论形式提交至此页面、或在Qt论坛上发表评论，或创建CanvasPainter组件的Qt Bug工单。
END
往期推荐
