通过分析 WPF 的渲染脏区优化渲染性能

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脏区 Dirty Region

在计算机图形渲染中，可以每一帧绘制全部的画面，但这样对计算机的性能要求非常高。

脏区（Dirty Region）的引入便是为了降低渲染对计算机性能的要求。每一帧绘制的时候，仅仅绘制改变的部分，在软件中可以节省大量的渲染资源。而每一帧渲染时，改变了需要重绘的部分就是脏区。

以下是我的一款 WPF 程序 Walterlv.CloudKeyboard 随着交互的进行不断需要重绘的脏区。

可以看到，脏区几乎涉及到整个界面，而且刷新非常频繁。这显然对渲染性能而言是不利的。

当然这个程序很小，就算一直全部重新渲染性能也是可以接受的。 不过当程序中存在比较复杂的部分，如大量的 Geometry 以及 3D 图形的时候，重新渲染这一部分将带来严重的性能问题。

WPF 性能套件

先下载 WPF 性能套件：

• 下载 Performance Profiling Tools for Windows Presentation Foundation
• 下载 补丁

脏区监视

启动 WPF Performance Suite，选择工具 Perforator，然后在 Action 菜单中启动一个待分析的 WPF 进程。虽然 工具 很久没有更新，但依然可以支持基于 .NET Core 3 版本的 WPF 程序。

当程序运行起来后，可以看到 WPF 程序的各种性能数据图表。

现在将 Show dirty-region update overlay 选项打勾即可看到本文一开始的脏区叠加层的显示。

与脏区有关的选项有三个：

• Show dirty-region update overlay
  • 显示脏区叠加层，每一次脏区出现需要重新渲染时会叠加一层新的半透明颜色。
• Disable dirty region support
  • 禁用脏区支持。这时，每次渲染都将重绘整个窗口。
• Clear back-buffer before rendering
  • 每次重绘之前都将清除之前所有的绘制，使用此选项，你可以迅速找到界面中频繁刷新的部分，而重绘频率不高的部分多数时候都是纯黑。

优化脏区重绘

一开始的程序中，因为我使用了模拟 UWP 的高光效果，导致大量的控件在重绘高光部分，这是导致每一帧都在重新渲染的罪魁祸首。

于是我将高光渲染关闭，脏区的重新渲染将仅仅几种在控件样式改变的时候（例如焦点改变）：

光照效果可以参见我的另一篇博客：

• 流畅设计 Fluent Design System 中的光照效果 RevealBrush，WPF 也能模拟实现啦！

参考资料

• WPF Performance Suite - Microsoft Docs