问题:为什么用Matplotlib绘制这么慢?
我目前正在评估其他python绘图库。现在,我正在尝试使用matplotlib,但对性能却感到非常失望。下面的例子是从SciPy例子中修改而来的,每秒只能给我约8帧!
有什么方法可以加快速度,还是应该选择其他绘图库?
from pylab import *
import time
ion()
fig = figure()
ax1 = fig.add_subplot(611)
ax2 = fig.add_subplot(612)
ax3 = fig.add_subplot(613)
ax4 = fig.add_subplot(614)
ax5 = fig.add_subplot(615)
ax6 = fig.add_subplot(616)
x = arange(0,2*pi,0.01)
y = sin(x)
line1, = ax1.plot(x, y, 'r-')
line2, = ax2.plot(x, y, 'g-')
line3, = ax3.plot(x, y, 'y-')
line4, = ax4.plot(x, y, 'm-')
line5, = ax5.plot(x, y, 'k-')
line6, = ax6.plot(x, y, 'p-')
# turn off interactive plotting - speeds things up by 1 Frame / second
plt.ioff()
tstart = time.time() # for profiling
for i in arange(1, 200):
line1.set_ydata(sin(x+i/10.0)) # update the data
line2.set_ydata(sin(2*x+i/10.0))
line3.set_ydata(sin(3*x+i/10.0))
line4.set_ydata(sin(4*x+i/10.0))
line5.set_ydata(sin(5*x+i/10.0))
line6.set_ydata(sin(6*x+i/10.0))
draw() # redraw the canvas
print 'FPS:' , 200/(time.time()-tstart)
回答 0
首先,(尽管这根本不会改变性能)考虑清理代码,类似于:
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import time
x = np.arange(0, 2*np.pi, 0.01)
y = np.sin(x)
fig, axes = plt.subplots(nrows=6)
styles = ['r-', 'g-', 'y-', 'm-', 'k-', 'c-']
lines = [ax.plot(x, y, style)[0] for ax, style in zip(axes, styles)]
fig.show()
tstart = time.time()
for i in xrange(1, 20):
for j, line in enumerate(lines, start=1):
line.set_ydata(np.sin(j*x + i/10.0))
fig.canvas.draw()
print 'FPS:' , 20/(time.time()-tstart)
在上面的示例中,我得到了大约10fps。
简要说明一下,根据您的实际使用情况,matplotlib可能不是一个不错的选择。它面向的是出版物质量的数字,而不是实时显示。
但是,您可以做很多事情来加快此示例的速度。
速度如此之慢的主要原因有两个。
1)调用会重fig.canvas.draw()
画所有内容。这是您的瓶颈。就您而言,您无需重新绘制诸如轴边界,刻度线标签等内容。
2)在您的情况下,有很多带有很多刻度标签的子图。这些需要很长时间才能绘制出来。
这些都可以通过使用blitting来解决。
为了高效地进行blit,您必须使用特定于后端的代码。在实践中,如果您真的担心平滑的动画,那么无论如何,通常都将matplotlib图嵌入某种gui工具包中,所以这不是什么大问题。
但是,在不了解您正在做什么的情况下,我无法为您提供帮助。
但是,有一种中立的方法可以相当快地完成它。
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import time
x = np.arange(0, 2*np.pi, 0.1)
y = np.sin(x)
fig, axes = plt.subplots(nrows=6)
fig.show()
# We need to draw the canvas before we start animating...
fig.canvas.draw()
styles = ['r-', 'g-', 'y-', 'm-', 'k-', 'c-']
def plot(ax, style):
return ax.plot(x, y, style, animated=True)[0]
lines = [plot(ax, style) for ax, style in zip(axes, styles)]
# Let's capture the background of the figure
backgrounds = [fig.canvas.copy_from_bbox(ax.bbox) for ax in axes]
tstart = time.time()
for i in xrange(1, 2000):
items = enumerate(zip(lines, axes, backgrounds), start=1)
for j, (line, ax, background) in items:
fig.canvas.restore_region(background)
line.set_ydata(np.sin(j*x + i/10.0))
ax.draw_artist(line)
fig.canvas.blit(ax.bbox)
print 'FPS:' , 2000/(time.time()-tstart)
这给了我约200fps。
为了使此操作更加方便,animations
最新版本的matplotlib中提供了一个模块。
举个例子:
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.animation as animation
import numpy as np
x = np.arange(0, 2*np.pi, 0.1)
y = np.sin(x)
fig, axes = plt.subplots(nrows=6)
styles = ['r-', 'g-', 'y-', 'm-', 'k-', 'c-']
def plot(ax, style):
return ax.plot(x, y, style, animated=True)[0]
lines = [plot(ax, style) for ax, style in zip(axes, styles)]
def animate(i):
for j, line in enumerate(lines, start=1):
line.set_ydata(np.sin(j*x + i/10.0))
return lines
# We'd normally specify a reasonable "interval" here...
ani = animation.FuncAnimation(fig, animate, xrange(1, 200),
interval=0, blit=True)
plt.show()
回答 1
Matplotlib可以制作出色的出版物质量的图形,但是在速度上没有很好的优化。有许多Python绘图软件包在设计时都考虑了速度:
- http://vispy.org
- http://pyqtgraph.org/
- http://docs.enthought.com/chaco/
- http://pyqwt.sourceforge.net/
[编辑:pyqwt不再被维护;以前的维护者推荐pyqtgraph] - http://code.google.com/p/guiqwt/
回答 2
首先,乔·肯顿(Joe Kington)的答案使用gui-neutral方法提供了很好的建议,您绝对应该接受他的建议(尤其是关于Blitting的建议)并将其付诸实践。有关此方法的更多信息,请阅读Matplotlib Cookbook
但是,非GUI中立(GUI偏向?)方法是加快绘图速度的关键。换句话说,后端对于绘制速度极为重要。
从matplotlib导入其他任何内容之前,请先放置以下两行:
import matplotlib
matplotlib.use('GTKAgg')
当然,可以使用多种选项代替GTKAgg
,但是根据前面提到的菜谱,这是最快的。有关更多选项,请参见有关后端的链接。
回答 3
对于Joe Kington提出的第一个解决方案(.copy_from_bbox&.draw_artist&canvas.blit),我必须在fig.canvas.draw()行之后捕获背景,否则背景无效,并且得到与你提到过 如果将它放在fig.show()之后,它仍然不能像Michael Browne所建议的那样工作。
所以只要把背景线后的canvas.draw():
[...]
fig.show()
# We need to draw the canvas before we start animating...
fig.canvas.draw()
# Let's capture the background of the figure
backgrounds = [fig.canvas.copy_from_bbox(ax.bbox) for ax in axes]
回答 4
这可能不适用于许多人,但是我通常在Linux下操作计算机,因此默认情况下,我将matplotlib图保存为PNG和SVG。这在Linux上可以正常工作,但在Windows 7安装中(Python(x,y)或Anaconda下的MiKTeX)运行起来却慢得令人难以忍受,因此我开始添加此代码,并且在那之后一切正常:
import platform # Don't save as SVG if running under Windows.
#
# Plot code goes here.
#
fig.savefig('figure_name.png', dpi = 200)
if platform.system() != 'Windows':
# In my installations of Windows 7, it takes an inordinate amount of time to save
# graphs as .svg files, so on that platform I've disabled the call that does so.
# The first run of a script is still a little slow while everything is loaded in,
# but execution times of subsequent runs are improved immensely.
fig.savefig('figure_name.svg')