MATLAB离散元仿真视频生成代码运行过慢，如何优化及控制绘图速率？

代码加速优化方案 #

• 移除循环内冗余操作：原代码将壁面绘制、坐标轴设置、hold on等逻辑写在了粒子遍历循环内部，粒子数量有多少就会重复执行多少次，完全属于无效计算。将这部分逻辑挪到粒子循环外，每个时间步仅执行1次即可。
• 预复用基础计算结果：圆的角度序列th、对应三角函数值cos(th)/sin(th)是固定值，不需要每个时间步、每个粒子都重新计算，在仿真开始前计算一次存为变量即可，后续仅需要代入粒子半径和坐标生成圆形轮廓。
• 用句柄更新替代全量重绘：不要每次时间步都用clf清空全图重绘所有元素，首次渲染时预创建所有粒子的填充对象、壁面线条对象、时间文本框对象，后续每个时间步仅修改对应对象的XData、YData、String属性即可，渲染效率可以提升10倍以上。
• 降低渲染额外开销：提前设置画布渲染器为OpenGL，开启双缓冲：set(gcf, 'Renderer','opengl', 'DoubleBuffer','on')；如果不需要实时预览绘制过程，可以把画布可见性关掉：set(gcf, 'Visible','off')，全部帧采集完成后再开启显示，能大幅提升采集速度。
• 调整取帧密度：如果对视频流畅度要求不高，可以调大帧间隔参数INTMOVIE，比如从1改为2、5，减少总采集帧数。

绘制速率控制方法 #

• 若要控制生成视频的播放速率：直接修改movie(FF,repeat,帧率)的第三个参数，数值越大播放越快，比如设置为20就是每秒播放20帧。
• 若要控制实时绘制的刷新速率：在每个时间步的帧采集代码前加pause(间隔秒数)，比如pause(0.05)就是每帧间隔50ms，数值越大绘制越慢。

优化后代码参考 #

%% Movie Output
if SkipMovie == 1
    % 预计算圆的基础坐标，仅计算1次
    th = 0:pi/50:2*pi;
    cos_th = cos(th);
    sin_th = sin(th);
    NP = size(LPart,1);
    
    % 预创建所有图形对象
    figure('Renderer','opengl','DoubleBuffer','on');
    axis([xdim1,xdim2,ydim1,ydim2]);
    hold on;
    % 预创建壁面对象
    for w=1:6
        GW(w) = plot(LWall(w,1:2),LWall(w,3:4),['-',colorW],'LineWidth',2);
    end
    % 预创建粒子对象
    for j=1:NP
        x_circle = R(j) * cos_th + LPart(j,1,1);
        y_circle = R(j) * sin_th + LPart(j,2,1);
        p_handle(j) = fill(x_circle, y_circle, colorP, 'EdgeColor','auto');
    end
    % 预创建文本框
    dim = [0.15,.95,.25,.06];
    text_box = annotation('textbox', dim, 'BackgroundColor','w');
    hold off;
    
    Start = 1;
    INTMOVIE = 1;
    End = NT;
    FF(End) = struct('cdata',[],'colormap',[]); % 预分配帧存储空间
    
    for TimeStep = Start:INTMOVIE:End
        % 更新文本内容
        text_box.String = sprintf('TimeStep = %3.2f',TimeStep);
        % 更新所有粒子坐标
        for j = 1:NP
            x_circle = R(j) * cos_th + LPart(j,1,TimeStep);
            y_circle = R(j) * sin_th + LPart(j,2,TimeStep);
            p_handle(j).XData = x_circle;
            p_handle(j).YData = y_circle;
        end
        drawnow limitrate; % 限制刷新速率避免掉帧
        FF(TimeStep) = getframe; % 采集当前帧
    end
    set(gcf,'Visible','on');
    movie(FF,repeat,20) % 20为播放帧率，可自行调整
end

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Grady F. Mathews Iv