QGraphicsView::setOptimizationFlag()

QGraphicsView は、QGraphicsScene の内容を表示するためのウィジェットであり、多くのアイテムや複雑な描画がある場合にパフォーマンスが重要になります。setOptimizationFlag() は、特定の描画動作を調整することで、レンダリングの効率を高めることができます。

setOptimizationFlag() の基本的な使い方

void QGraphicsView::setOptimizationFlag(QGraphicsView::OptimizationFlag flag, bool enabled = true)

• enabled: その最適化を有効にするか (true) 無効にするか (false) を指定します。デフォルトは true です。
• flag: 設定したい最適化フラグを指定します。QGraphicsView::OptimizationFlag 列挙型で定義されています。

QGraphicsView::OptimizationFlag 列挙型に含まれる主なフラグ

以下のフラグが提供されており、これらを組み合わせて使用することができます。

• QGraphicsView::IndirectPainting:

  • このフラグはQt 5.xで導入されました。DirectXやOpenGLなどのハードウェアアクセラレーションを利用して、より効率的な描画を行うためのものです。
  • このフラグを有効にすると、QGraphicsViewがビューポートの内容を直接ではなく、より最適化された方法で（例えば、一時的なレンダーターゲットを使用して）描画しようとします。
  • パフォーマンスは大きく向上する可能性がありますが、使用しているグラフィックスドライバーやハードウェアに依存する場合があります。

• QGraphicsView::DontAdjustForAntialiasing:

  • アンチエイリアシング（スムージング）が有効な場合、QGraphicsView は描画の境界を調整して、ピクセル境界に沿ってより良い結果が得られるようにします。
  • このフラグを有効にすると、このアンチエイリアシングのための調整をスキップします。
  • これにより、わずかなパフォーマンス向上が見込めますが、特に線や図形の描画において、見た目が粗くなる可能性があります。

• QGraphicsView::DontSavePainterState:

  • 通常、QGraphicsView は各アイテムを描画する前に QPainter の状態（変換、ペン、ブラシなど）を保存し、描画後に復元します。これは、アイテムの描画が他のアイテムに影響を与えないようにするためです。
  • このフラグを有効にすると、QPainter の状態保存・復元がスキップされます。
  • これにより、オーバーヘッドが削減され、パフォーマンスが向上する可能性がありますが、描画順序やアイテムの描画方法によっては、意図しない描画結果になる可能性があります。特に、多くのアイテムが描画状態を頻繁に変更する場合に有効です。

• QGraphicsView::DontClipPainter:

  • 通常、QGraphicsView は描画範囲をクリップ（制限）して、表示されている部分だけを描画しようとします。
  • このフラグを有効にすると、QPainter がクリッピングなしで描画できるようになります。これにより、クリッピングの計算オーバーヘッドが削減される可能性があります。
  • ただし、ビューポート外の要素も描画される可能性があり、状況によってはパフォーマンスが悪化する場合もあります。特に、ビューポートが小さく、シーンが非常に大きい場合に考慮すると良いでしょう。

最適化フラグを使用する際の注意点

• 他の最適化との組み合わせ: setOptimizationFlag() は、QGraphicsView::setCacheMode() や QGraphicsView::setViewportUpdateMode() などの他の最適化手法と組み合わせて使用することで、より大きな効果を発揮する場合があります。
• プラットフォームとデバイス: 最適化の効果は、使用しているプラットフォームや描画デバイス（CPUレンダリングかGPUレンダリングかなど）によっても異なる場合があります。
• 副作用: 各フラグにはそれぞれ副作用があります。描画品質の低下や、予期せぬ描画結果につながる可能性があるため、注意深く使用する必要があります。
• パフォーマンスの測定: 最適化フラグは、アプリケーションやシーンの内容によって効果が異なります。闇雲に設定するのではなく、実際にパフォーマンスを測定しながら、どのフラグが効果的かを確認することが重要です。

例えば、アンチエイリアシングによる調整を無効にして、描画パフォーマンスを少しでも向上させたい場合は、以下のように記述します。

#include <QGraphicsView>
#include <QGraphicsScene>
#include <QGraphicsRectItem>
#include <QApplication>

int main(int argc, char *argv[]) {
    QApplication a(argc, argv);

    QGraphicsScene scene;
    scene.addRect(0, 0, 100, 100, QPen(Qt::black), QBrush(Qt::blue));

    QGraphicsView view;
    view.setScene(&scene);

    // アンチエイリアシングの調整を無効にする最適化フラグを設定
    view.setOptimizationFlag(QGraphicsView::DontAdjustForAntialiasing, true);

    // 他の最適化フラグを組み合わせることも可能
    // view.setOptimizationFlag(QGraphicsView::DontSavePainterState, true);

    view.setWindowTitle("Optimized QGraphicsView Example");
    view.show();

    return a.exec();
}

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QGraphicsView::setOptimizationFlag() に関連する一般的なエラーとトラブルシューティング

setOptimizationFlag() は、描画の挙動を変更するため、意図しない視覚的な問題や、かえってパフォーマンスの低下を引き起こすことがあります。

描画の視覚的な問題（アーティファクト、粗さ、不正確な描画）

問題:

• アイテムが重なり合ったときに、背景が透けて見えるなど、描画順序が狂ったように見える。
• アイテムの一部が欠けて見えたり、クリッピングが正しく行われていないように見える。
• 描画された線や図形がピクセル境界に沿っていないように見える。
• アイテムの境界がギザギザに見える（アンチエイリアシングが効いていないように見える）。

原因:

• QGraphicsView::DontSavePainterState を有効にした: 各アイテムの描画前後に QPainter の状態が保存・復元されないため、あるアイテムの描画が別のアイテムの描画に影響を与えてしまうことがあります。特に、カスタムペインターを使用している場合や、変換、ペン、ブラシなどの状態を頻繁に変更するアイテムが多い場合に問題になります。
• QGraphicsView::DontClipPainter を有効にした: QPainter がクリッピングなしで描画されるため、ビューポート外の要素が描画されたり、複雑なシーンで描画のオーバーヘッドが増えたりする可能性があります。また、アイテムの描画範囲が正しく計算されないことによって、予期しない部分が表示されることもあります。
• QGraphicsView::DontAdjustForAntialiasing を有効にした: アンチエイリアシングのための調整を無効にしたため、スムージングが適切に適用されず、描画が粗くなることがあります。

トラブルシューティング:

1. 問題のあるフラグを特定する: まず、setOptimizationFlag() で設定しているフラグを一つずつ無効にしてみて、どのフラグが問題の原因となっているかを特定します。
2. DontAdjustForAntialiasing の場合:
   • 視覚的な品質が低下してもパフォーマンス向上を優先するか、元の品質に戻すかを検討します。
   • アンチエイリアシングが必要な場合は、このフラグを無効にするか、QGraphicsView::setRenderHint(QPainter::Antialiasing, true) を使用してアンチエイリアシングを明示的に有効にします。
3. DontClipPainter の場合:
   • シーンの複雑さやビューポートのサイズを考慮し、このフラグが本当に必要かを再検討します。
   • 大量のアイテムがあり、ビューポートが小さく頻繁にスクロールされるような場合は、かえってパフォーマンスが悪化する可能性があります。
   • 一般的には、このフラグは注意して使用すべきです。
4. DontSavePainterState の場合:
   • カスタムアイテムの paint() メソッド内で QPainter の状態を明示的に保存・復元する必要があるかを確認します（例: painter->save(); ... painter->restore();）。
   • このフラグは、QGraphicsItem の prepareGeometryChange() が適切に呼ばれていない場合や、アイテムの描画ロジックに依存関係がある場合に問題を起こしやすいです。
   • 複雑な描画ロジックを持つアイテムがある場合は、このフラグを無効にするか、他の最適化方法を検討します。

予期せぬパフォーマンスの低下

問題:

• 最適化フラグを設定したにもかかわらず、アプリケーションのフレームレートが低下したり、描画がカクつくようになった。

原因:

• ハードウェア/ドライバーの問題: 特に IndirectPainting フラグは、グラフィックスドライバーやハードウェアに大きく依存するため、相性が悪い場合にパフォーマンスが低下することがあります。
• 他の最適化との競合: setOptimizationFlag() は、setCacheMode() や setViewportUpdateMode() などの他の QGraphicsView の最適化設定と競合したり、その効果を打ち消したりすることがあります。
• 誤った最適化フラグの適用: 特定のシナリオでは、設定した最適化フラグが逆効果になることがあります。
  • 例: DontClipPainter は、描画範囲の計算オーバーヘッドを削減するはずですが、ビューポート外の多くの要素を描画することになり、結果的に描画処理全体の負荷が増大する可能性があります。
  • 例: DontSavePainterState は、状態保存のオーバーヘッドを削減しますが、QPainter の状態が頻繁にリセットされるような描画ロジックでは、かえって予期しない再描画や計算が発生し、パフォーマンスが低下する可能性があります。

トラブルシューティング:

1. 一つずつフラグを無効にしてテストする: 最も効果的な方法は、設定している最適化フラグを一つずつ無効にして、それぞれのフラグがパフォーマンスにどのように影響するかを測定することです。
2. プロファイリングツールを使用する: Qt Creatorのプロファイリングツール（QML/C++ Profilerなど）や、OSネイティブのプロファイリングツール（Valgrind, Instrumentsなど）を使用して、どこで時間がかかっているかを詳細に分析します。描画処理（paint 関数）に時間がかかっているのか、それとも他の部分（レイアウト計算、イベント処理など）にボトルネックがあるのかを特定します。
3. DontClipPainter の再評価: シーン内のアイテムの数と描画範囲の広さを考慮し、このフラグが本当にパフォーマンス向上に寄与しているか確認します。多くの場合、デフォルトのクリッピング動作の方が効率的です。
4. DontSavePainterState の再評価: paint() メソッド内で複雑な変換や状態変更を行っている場合は、このフラグを無効にするか、QPainter の状態を明示的に管理する（save() / restore() を使用する）ようにコードを修正します。
5. IndirectPainting の確認:
   • 他のグラフィックスAPI（OpenGL、DirectXなど）を試すか、このフラグを無効にしてソフトウェアレンダリングのパフォーマンスと比較します。
   • グラフィックスドライバーを最新に更新します。
   • 問題が続く場合は、このフラグの使用を再検討し、他の最適化手法に焦点を当てます。
6. setCacheMode() と setViewportUpdateMode() の見直し:
   • setCacheMode(QGraphicsView::CacheBackground) や setViewportUpdateMode(QGraphicsView::FullViewportUpdate) (または MinimalViewportUpdate など) との組み合わせが最適かどうかを確認します。
   • 例えば、頻繁に更新されるシーンでは FullViewportUpdate が最適ですが、静的なシーンでは MinimalViewportUpdate や SmartViewportUpdate の方が効率的です。

安定性の問題（クラッシュ、フリーズ）

問題:

• 特定の最適化フラグを有効にした後、アプリケーションがクラッシュしたり、応答しなくなったりする。

原因:

• グラフィックスドライバーのバグ: 特にハードウェアアクセラレーション関連のフラグ（例: IndirectPainting）は、使用しているグラフィックスドライバーのバグによってクラッシュを引き起こすことがあります。
• メモリリーク/不正なメモリアクセス: 非常に稀ですが、フラグの不適切な組み合わせが、メモリリークや不正なメモリアクセスにつながる可能性があります。
• 描画システムとの深い相互作用: 最適化フラグはQtの内部的な描画メカニズムに深く関わっており、予期しない状態になった場合にクラッシュを引き起こす可能性があります。

トラブルシューティング:

1. クラッシュの原因を特定する: デバッガー（Visual Studio, GDBなど）を使用して、クラッシュが発生した正確な場所（スタックトレース）を特定します。
2. 最近追加したフラグを無効にする: クラッシュが始まる直前に有効にした最適化フラグを全て無効にし、問題が解決するかどうかを確認します。
3. 段階的に再導入する: 問題が解決した場合、一つずつフラグを再導入し、どのフラグがクラッシュの原因となっているかを特定します。
4. Qtのバージョン確認: 使用しているQtのバージョンに既知のバグがないか、Qtのバグトラッカーやフォーラムで検索します。
5. 簡略化したテストケースの作成: クラッシュを再現できる最小限のコードスニペットを作成し、問題をQtのフォーラムやバグトラッカーに報告することを検討します。

• 段階的な導入: 複数の最適化フラグを一度に設定するのではなく、一つずつ導入し、それぞれの効果と副作用を確認しながら進めるのが安全です。
• ドキュメントの参照: 各最適化フラグの具体的な挙動と注意点については、Qtの公式ドキュメントを詳細に参照してください。
• パフォーマンスの計測: 最適化フラグを設定する際は、必ず変更前と変更後のパフォーマンスを客観的に計測してください。感覚的な評価ではなく、フレームレートやCPU使用率などの具体的な数値に基づいて判断します。
• 「デフォルトが最良」の原則: ほとんどの場合、QGraphicsView のデフォルト設定は、様々なシナリオで合理的なパフォーマンスを発揮するように設計されています。安易に最適化フラグを変更するのではなく、まずデフォルトでパフォーマンスの問題があるかを徹底的に分析すべきです。

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以下に、それぞれの主要な最適化フラグについて、簡単な説明とコード例を挙げます。

QGraphicsView::setOptimizationFlag() の基本的な使い方

setOptimizationFlag() メソッドは、次のように使用します。

void QGraphicsView::setOptimizationFlag(QGraphicsView::OptimizationFlag flag, bool enabled = true)

• enabled: その最適化を有効にするか (true) 無効にするか (false) を指定します。
• flag: 設定したい最適化フラグを指定します（QGraphicsView::OptimizationFlag 列挙型）。

各最適化フラグの例

以下の例では、共通の QGraphicsScene と QGraphicsView を設定し、それぞれの最適化フラグがどのように適用されるかを示します。

#include <QApplication>
#include <QGraphicsView>
#include <QGraphicsScene>
#include <QGraphicsRectItem>
#include <QGraphicsEllipseItem>
#include <QGraphicsTextItem>
#include <QVBoxLayout>
#include <QLabel>
#include <QWidget>
#include <QCheckBox>
#include <QDebug>
#include <QTimer> // パフォーマンス測定用

// カスタムアイテム（状態変化を視覚化するため）
class MyGraphicsRectItem : public QGraphicsRectItem {
public:
    MyGraphicsRectItem(const QRectF& rect, QGraphicsItem* parent = nullptr)
        : QGraphicsRectItem(rect, parent) {
        setFlag(QGraphicsItem::ItemIsMovable); // 動かせるようにする
        setBrush(QBrush(Qt::blue));
        setPen(QPen(Qt::black, 2));
    }

    void paint(QPainter* painter, const QStyleOptionGraphicsItem* option, QWidget* widget) override {
        // デフォルトではpainter->save()とpainter->restore()が呼ばれるが、
        // DontSavePainterStateフラグが有効な場合はスキップされる。
        QGraphicsRectItem::paint(painter, option, widget);

        // 例として、アイテムが選択されている場合に赤い枠を描画
        if (isSelected()) {
            painter->setPen(QPen(Qt::red, 5));
            painter->drawRect(rect());
        }
    }
};

int main(int argc, char *argv[]) {
    QApplication a(argc, argv);

    // シーンの作成
    QGraphicsScene scene;
    scene.setSceneRect(-200, -200, 400, 400); // シーンの範囲を設定

    // アイテムの追加
    for (int i = 0; i < 20; ++i) {
        MyGraphicsRectItem* rectItem = new MyGraphicsRectItem(QRectF(-50 + i * 5, -50 + i * 5, 80, 80));
        scene.addItem(rectItem);
    }
    QGraphicsEllipseItem* ellipseItem = scene.addEllipse(-100, -100, 150, 150, QPen(Qt::green, 3), QBrush(Qt::yellow));
    QGraphicsTextItem* textItem = scene.addText("Qt Graphics View Optimization");
    textItem->setPos(-150, -180);

    // ビューの作成
    QGraphicsView view;
    view.setScene(&scene);
    view.setRenderHint(QPainter::Antialiasing); // デフォルトでアンチエイリアシングを有効にする

    // 最適化フラグを設定するためのUI
    QWidget window;
    QVBoxLayout* layout = new QVBoxLayout(&window);
    layout->addWidget(new QLabel("QGraphicsView Optimization Flags:"));

    QCheckBox* dontClipPainterCb = new QCheckBox("DontClipPainter");
    QCheckBox* dontSavePainterStateCb = new QCheckBox("DontSavePainterState");
    QCheckBox* dontAdjustForAntialiasingCb = new QCheckBox("DontAdjustForAntialiasing");
    QCheckBox* indirectPaintingCb = new QCheckBox("IndirectPainting");

    // 初期状態（すべてのフラグを無効）
    dontClipPainterCb->setChecked(false);
    dontSavePainterStateCb->setChecked(false);
    dontAdjustForAntialiasingCb->setChecked(false);
    indirectPaintingCb->setChecked(false);

    // UIとビューの接続
    QObject::connect(dontClipPainterCb, &QCheckBox::toggled, [&](bool checked){
        view.setOptimizationFlag(QGraphicsView::DontClipPainter, checked);
        qDebug() << "DontClipPainter:" << checked;
        view.viewport()->update(); // 変更を反映
    });
    QObject::connect(dontSavePainterStateCb, &QCheckBox::toggled, [&](bool checked){
        view.setOptimizationFlag(QGraphicsView::DontSavePainterState, checked);
        qDebug() << "DontSavePainterState:" << checked;
        view.viewport()->update();
    });
    QObject::connect(dontAdjustForAntialiasingCb, &QCheckBox::toggled, [&](bool checked){
        view.setOptimizationFlag(QGraphicsView::DontAdjustForAntialiasing, checked);
        qDebug() << "DontAdjustForAntialiasing:" << checked;
        view.viewport()->update();
    });
    QObject::connect(indirectPaintingCb, &QCheckBox::toggled, [&](bool checked){
        view.setOptimizationFlag(QGraphicsView::IndirectPainting, checked);
        qDebug() << "IndirectPainting:" << checked;
        view.viewport()->update();
    });

    layout->addWidget(dontClipPainterCb);
    layout->addWidget(dontSavePainterStateCb);
    layout->addWidget(dontAdjustForAntialiasingCb);
    layout->addWidget(indirectPaintingCb);
    layout->addWidget(&view); // QGraphicsViewをレイアウトに追加

    window.setWindowTitle("QGraphicsView Optimization Flags Example");
    window.resize(800, 600);
    window.show();

    // パフォーマンス測定の簡易的な例（フレームレートをコンソールに出力）
    QTimer timer;
    quint64 frameCount = 0;
    QTime lastTime = QTime::currentTime();

    QObject::connect(&timer, &QTimer::timeout, [&]() {
        frameCount++;
        QTime currentTime = QTime::currentTime();
        if (lastTime.msecsTo(currentTime) >= 1000) { // 1秒ごとに更新
            double fps = (double)frameCount / (lastTime.msecsTo(currentTime) / 1000.0);
            qDebug() << "FPS:" << fps;
            frameCount = 0;
            lastTime = currentTime;
        }
    });
    timer.start(100); // 100msごとにタイマーイベント発生 (1秒間に約10回FPSを更新)

    return a.exec();
}

各フラグの挙動と効果 (コード例の実行時に確認できます)

上記のコードを実行し、チェックボックスを切り替えることで、各フラグの効果を視覚的かつパフォーマンスログで確認できます。

1. • 説明: 通常、QGraphicsView は描画する領域をクリップ（制限）して、表示範囲外のピクセルを描画しないようにします。このフラグを有効にすると、そのクリッピング処理をスキップします。
   • 効果:
     • 潜在的なパフォーマンス向上: クリッピング計算のオーバーヘッドが削減されます。
     • 潜在的なパフォーマンス低下: ビューポートが非常に小さいのにシーンが広大で多くのアイテムがある場合、ビューポート外の多くのピクセルも描画されることになり、かえって描画量が増えパフォーマンスが悪化する可能性があります。
     • 視覚的影響: ユーザーには通常目に見える変化はありませんが、開発ツールなどで描画される領域を確認すると、クリッピングがされていないことがわかります。

2. QGraphicsView::DontSavePainterState

   • 説明: QGraphicsView は、各アイテムの描画を行う際に QPainter の現在の状態（変換、ペン、ブラシなど）を保存し、描画後に復元します。これにより、アイテム間の描画が互いに影響しないようにします。このフラグを有効にすると、この状態の保存・復元処理をスキップします。
   • 効果:
     • 潜在的なパフォーマンス向上: 状態の保存・復元にかかるオーバーヘッドが削減されます。
     • 潜在的な視覚的副作用: カスタム描画ロジックを持つアイテム（QGraphicsItem::paint() をオーバーライドしている場合）が、QPainter の状態を明示的に save() / restore() していない場合、他のアイテムの描画設定（例えば、最後のアイテムのペンやブラシ）が次のアイテムに漏れ出し、意図しない描画結果になる可能性があります。特に、MyGraphicsRectItem のように isSelected() でペンを切り替えるようなロジックがある場合、このフラグを有効にすると、正しく描画されない可能性があります。
   • 推奨: ほとんどの場合、このフラグは安全に有効にできるとは限りません。カスタムアイテムの描画ロジックに自信がある場合や、プロファイリングでこの部分がボトルネックになっていることが確認できた場合に検討します。

3. QGraphicsView::DontAdjustForAntialiasing

   • 説明: アンチエイリアシング（スムージング）が有効な場合、QGraphicsView は描画の境界をわずかに調整して、ピクセルの境界でより良いアンチエイリアシング結果が得られるようにします。このフラグを有効にすると、この微調整をスキップします。
   • 効果:
     • 潜在的なパフォーマンス向上: わずかな計算コストが削減されます。
     • 視覚的影響: 描画される線や図形のエッジが、わずかに粗くなったり、ピクセルに正確に揃わなくなったりすることがあります。特に、非常に細い線や特定の角度の線で顕著になる可能性があります。
   • 推奨: 描画品質のわずかな低下を許容できる場合に検討します。

4. QGraphicsView::IndirectPainting (Qt 5.x 以降で有効)

   • 説明: このフラグは、QGraphicsView がレンダリングをどのように処理するかを変更します。通常、QPainter はビューポートに直接描画しますが、このフラグを有効にすると、中間的なオフスクリーンバッファ（レンダーターゲット）などを使用して描画を行い、最終的にその結果をビューポートに転送するようになります。これは、特にOpenGLなどのハードウェアアクセラレーションを利用している場合に、より効率的な描画パスを提供することを目的としています。
   • 効果:
     • 潜在的なパフォーマンス向上: グラフィックスハードウェアとドライバーの組み合わせによっては、劇的なパフォーマンス向上が見込めます。
     • システム依存性: パフォーマンスの向上は、使用しているGPU、グラフィックスドライバー、OSによって大きく異なります。
     • 潜在的な互換性の問題: 古いドライバーや特定のハードウェアでは、予期せぬ描画問題やクラッシュを引き起こす可能性があります。
   • 推奨: OpenGLなどのハードウェアアクセラレーションを QGraphicsView::setViewport(new QOpenGLWidget()); などで有効にしている場合に、試してみる価値があります。ただし、実際にパフォーマンスが向上するかどうかは、計測して確認する必要があります。

上記のコード例には簡易的なFPSカウンターが含まれていますが、実際のアプリケーションで最適化を行う際には、より詳細なプロファイリングツール（Qt Creatorのプロファイラ、Visual Studioの診断ツール、Linuxのperfなど）を使用して、どこがボトルネックになっているかを正確に特定することが非常に重要です。

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ビューポートの更新モード (QGraphicsView::setViewportUpdateMode())

これは最も重要な最適化の一つであり、描画が必要な領域をどれだけ賢く特定するかを制御します。

• QGraphicsView::NoViewportUpdate: ビューポートの自動更新を完全に無効にします。手動で view->viewport()->update() や view->update() を呼び出す場合にのみ使用します。
• QGraphicsView::BoundingRectViewportUpdate: シーン内の変更されたすべてのアイテムのバウンディングボックスを結合した矩形のみを更新します。
• QGraphicsView::SmartViewportUpdate: MinimalViewportUpdate と FullViewportUpdate の中間のような動作をします。Qtが最適な更新領域を推測しようとします。多くの場合、良いバランスを提供します。
• QGraphicsView::MinimalViewportUpdate: アイテムが変更されたり移動したりした場合に、そのアイテムと影響を受ける領域のみを再描画します。最も効率的ですが、アイテムの boundingRect() と shape() が正確に定義されている必要があります。
• QGraphicsView::FullViewportUpdate (デフォルト): ビューポート全体を常に再描画します。最も単純ですが、最も非効率な場合が多いです。

例:

// 最も効率的な更新モードを設定（アイテムのboundingRectが正確な場合）
view->setViewportUpdateMode(QGraphicsView::MinimalViewportUpdate);

// または、より安定した選択肢としてSmartViewportUpdate
// view->setViewportUpdateMode(QGraphicsView::SmartViewportUpdate);

アイテムのキャッシュ (QGraphicsItem::setCacheMode())

頻繁に変化しない複雑な QGraphicsItem がある場合、その描画をキャッシュすることでパフォーマンスを大幅に向上させることができます。

• QGraphicsItem::DeviceCoordinateCache: デバイス（ピクセル）座標系で描画をキャッシュします。アイテムの変換が変更された場合、キャッシュは無効になり再生成されます。アイテムが静的で、多くの変換を受けない場合に最も効率的です。
• QGraphicsItem::ItemCoordinateCache: アイテムの座標系で描画をキャッシュします。アイテムが移動、回転、拡大縮小してもキャッシュを再利用できます。
• QGraphicsItem::NoCache (デフォルト): キャッシュしません。

例:

class ComplexStaticItem : public QGraphicsPathItem {
public:
    ComplexStaticItem(QGraphicsItem* parent = nullptr) : QGraphicsPathItem(parent) {
        // 複雑なパスを生成
        QPainterPath path;
        for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
            path.lineTo(qrand() % 100, qrand() % 100);
        }
        setPath(path);
        setPen(QPen(Qt::darkCyan, 2));
        setBrush(QBrush(Qt::cyan));

        // アイテムの描画をキャッシュ
        // このアイテムは静的で移動しないので、DeviceCoordinateCacheが最適
        setCacheMode(QGraphicsItem::DeviceCoordinateCache);
        // もしアイテムが移動するなら ItemCoordinateCache を検討
        // setCacheMode(QGraphicsItem::ItemCoordinateCache);
    }

    // boundingRect() を正確に定義することがキャッシュの効果を最大化する
    QRectF boundingRect() const override {
        return QGraphicsPathItem::boundingRect().adjusted(-2, -2, 2, 2); // ペン幅を考慮
    }
};

// 使用例
// scene.addItem(new ComplexStaticItem());

グラフィックスビューのビューポート (QGraphicsView::setViewport())

• Vulkan/Direct3D (Qt 6以降): Qt 6では、VulkanやDirect3Dを利用するバックエンドもサポートされています。これらも QGraphicsView で使用できますが、設定はより複雑になります。
• OpenGL: QOpenGLWidget をビューポートとして設定します。

  #include <QOpenGLWidget>
  // ...
  view->setViewport(new QOpenGLWidget());
  

効果: 特に大量のアイテムや複雑な描画がある場合に、GPUの力を借りてCPU負荷を軽減し、高いフレームレートを実現できます。

アイテムの描画の最適化

QGraphicsItem の paint() メソッド内での描画自体を最適化することも重要です。

• QPainterPath の再利用/キャッシュ: 複雑な QPainterPath を描画する場合、パスの構築自体がコストになります。パスを一度構築してキャッシュし、paint() メソッド内で再利用することで、パフォーマンスを向上させることができます。
• QPainter::setClipRect() の活用: QGraphicsItem::paint() メソッドに渡される option->exposedRect を利用して、実際に描画が必要な部分のみをクリップすることで、不必要な描画をスキップできます。

  void MyCustomItem::paint(QPainter* painter, const QStyleOptionGraphicsItem* option, QWidget* widget) {
      // 描画範囲をexposedRectにクリップ
      painter->setClipRect(option->exposedRect);
  
      // ここにカスタム描画コード
      // ...
  }
  

• QGraphicsItem::shape() の効率的な実装: shape() はアイテムの正確な形状を定義し、インタラクション（マウスイベント、衝突検出など）に使用されます。複雑な形状を返す場合、計算コストが高くなる可能性があります。インタラクションの精度がそれほど重要でない場合は、単純な形状（例: boundingRect() と同じ）を返すようにすることで、パフォーマンスを向上させることができます。
• QGraphicsItem::boundingRect() の正確な実装: boundingRect() はアイテムの描画範囲をビューに伝えます。この範囲が実際の描画範囲よりも大きすぎると、不必要な再描画が発生し、パフォーマンスが低下します。常に正確なバウンディングボックスを返すようにします。

インタラクションの最適化

• QGraphicsItem::ItemIgnoresTransformations: アイテムが親の変換（スケール、回転など）を無視して常に一定のサイズで表示されるようにする場合、このフラグを設定すると、アイテムの描画における変換計算のオーバーヘッドを削減できます。UI要素やテキスト表示などで有効です。
• QGraphicsItem::setFlag(QGraphicsItem::ItemIsMovable, false) など: 個々のアイテムが移動、選択、グループ化などを行う必要がない場合、対応するフラグを無効にすることで、フレームワークがこれらのインタラクションに関連する計算をスキップできるようになります。
• QGraphicsView::setInteractive(false): シーンがインタラクティブである必要がない場合、このフラグを false に設定すると、マウスイベントの処理やアイテムのピックアップ処理がスキップされ、パフォーマンスが向上します。

シーンの構造化

必要に応じて、QGraphicsView の代わりにカスタムレンダリングを検討する

極めて特殊なパフォーマンス要件がある場合や、QGraphicsView のフレームワークが提供する抽象化がオーバーヘッドになっていると感じる場合は、QWidget::paintEvent() を直接オーバーライドして QPainter で描画したり、OpenGLやVulkan/Direct3Dを直接使用して描画したりする方が良い場合があります。しかし、これは複雑さが増し、Qtの提供する便利な機能（アイテム管理、衝突検出、ビュー変換など）を自分で実装する必要があるため、最後の手段として検討すべきです。