演示：基于WPF的DrawingVisual开发的频谱图和律动图

一、目的：基于WPF的DrawingVisual开发的频谱图和律动图

二、效果演示

波形图

极坐标

 律动图极坐标图

律动图柱状图

Dock布局组合效果

三、环境

VS2022,Net7,Win10，NVIDIA RTX A2000

四、主要功能

支持设置起始频率，终止频率，中心频率，频率宽度，最小功率和最大功率设置

通过以上参数设置可以控制限制坐标轴的范围 

支持显示Fps（刷新率）

本示例可以看到FPS在40-50左右 

支持播放.MP3.WAV等音频文件

支持缩放平移等操作

支持ToolTip鼠标悬停显示频谱信息

支持暂停/播放操作

五、性能

渲染数据量情况（4000左右）

        本示例中使用0-20000Hz范围数据，采样使用FftSize.Fft8192，实际渲染点4094

刷新率情况

        关于刷新率对数据量，数据种类，硬件环境等都有关系

        本示例显卡型号使用的：NVIDIA RTX A2000，示例中对于普通歌曲音频来说可以渲染到50-60帧/秒，本机显示器设置的刷新率是60Hz（一般显示器基本都是60Hz）

CPU和GPU使用情况

可以看到CPU占用10-20%左右，GPU占用10-15%左右

总结：综上总结，在当前环境下，渲染音频数据4000左右个点，刷新率可以达到55+左右

对于以上结果，不同机器环境，数据样式，显示方式等都会有影响，比如：

1、同样的数据，显示全屏和小窗口性能不一样，全屏FPS会有所下降而且很明显；

2、对于幅度波动比较大且不规则的数据，比如随机生成的数据，FPS会有所下降(目前还没有验证)

3、数据点数越多FPS会下降，相反越少可以提高FPS

六、参考

主要绘制方式

使用DrawingContext绘制，将数据生成Geometry通过DrawGeometry绘制

个人总结绘制高性能图谱时的参考意见

1、使用轻量的绘图方式，比如：DrawingVisual（可以应用硬件加速渲染）；

2、尽量减少数据量，越少的数据绘制性能越高；

3、将绘制线程和更新数据线程分开，绘制线程中不要写太多逻辑尽量简单；

4、显示的范围尽量不要太大，越小的屏幕范围性能越高；

5、条件允许尽量提高硬件环境，最主要提高GPU环境；

6、Visual Studio环境和Debug环境都会影响绘制性能，可以打包或生成Release测试最终性能；

        以上是个人总结的参考意见，实际开发中还是需要根据具体情况去做优化，在调试中不断去挖掘哪些操作可能影响到渲染性能

七、演示视频

【WPF-Spectrogram】频谱分析仪_哔哩哔哩_bilibili

需要了解的知识点 

DrawingContext Class (System.Windows.Media) | Microsoft Learn 

System.Windows.Controls 命名空间 | Microsoft Learn

控件库 - WPF .NET Framework | Microsoft Learn

WPF 介绍 | Microsoft Learn

XAML概述 - WPF .NET | Microsoft Learn

Windows Presentation Foundation 简介 - WPF .NET | Microsoft Learn

使用 Visual Studio 创建新应用教程 - WPF .NET | Microsoft Learn

了解更多

适用于 .NET 8 的 WPF 的新增功能 - WPF .NET | Microsoft Learn

适用于 .NET 7 的 WPF 的新增功能 - WPF .NET | Microsoft Learn

System.Windows.Controls 命名空间 | Microsoft Learn

Reference Source

Sysinternals - Sysinternals | Microsoft Learn

Windows app development documentation - Windows apps | Microsoft Learn

欢迎使用 Expression Blend | Microsoft Learn

https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/desktop/wpf/?view=netdesktop-7.0&WT.mc_id=MVP_380318

https://github.com/HeBianGu

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