在這個(gè) Chaos 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的首篇文章中，我們將透露Chaos團(tuán)隊(duì)在Autodesk 3ds Max中，V-Ray 用戶接口的 Qt 化的艱辛研發(fā)歷程。

函式庫(kù)啊，函式庫(kù)...

3ds Max 是古老的行業(yè)巨人，已有 30 年的歷史。

一直以來(lái)，Chaos 與 3ds Max 保持著密切關(guān)系，最重要的是在每次新技術(shù)的出現(xiàn)，要交給用戶時(shí)，彼此都能共享這些珍貴回憶。

其中一項(xiàng)改進(jìn)是 Max UI 采用了 Qt 函式庫(kù)，Max 內(nèi)部在幕后的改版大約從 2017 年版本開始，第一批具有 Qt 的接口在2018年版本發(fā)行，當(dāng)今任務(wù)仍在進(jìn)行。

引進(jìn) Qt 的宗旨在于用一套現(xiàn)代化的功能取代陳舊的 Win32 函式庫(kù)，整個(gè)速度更快，新的接口還支持跨平臺(tái)。

效能評(píng)測(cè)

為了驗(yàn)證 Qt 接口更有效率的觀點(diǎn)，將參考我?guī)啄昵斑M(jìn)行的測(cè)試結(jié)果，這些結(jié)果仍然有意義，還有些是在當(dāng)前的硬件與軟件上重新測(cè)試的。

我對(duì)重新繪制三種關(guān)鍵材質(zhì)的完整用戶接口所花費(fèi)的時(shí)間進(jìn)行基準(zhǔn)檢驗(yàn)。V-Ray 材質(zhì)、ALSurface 和 FastSSS2，因?yàn)橐陨喜馁|(zhì)是許多工作流程的核心，并包含許多 UI 控件。

我把材質(zhì)編輯器拉伸到最大高度，以確保所有控件都繪制出來(lái)，并停用了渲染預(yù)覽。

我測(cè)量了 UI 加載時(shí)間 100 次，然后取平均值。

測(cè)試結(jié)果將在文章中說(shuō)明。

看似美好的過(guò)去......其實(shí)并非如此

十年前的 UI 速度感覺(jué)是足夠的，甚至覺(jué)得速度很快，因?yàn)檎w經(jīng)驗(yàn)，從硬件的速度，到用戶的期望，都滿足這點(diǎn)。

換句話說(shuō)，以前我們對(duì) UI 加載的敏感度比今天要低。

為了檢驗(yàn)這一理論，我努力用 V-Ray 3.x 的最后版本（3.7）在 Max 2015 上進(jìn)行基準(zhǔn)檢驗(yàn)，因?yàn)樵摪姹旧贤耆珱](méi)有 Qt。

因此，這些測(cè)量速度的數(shù)據(jù)是基于原生 Win32 控件的，或多或少處于最佳狀態(tài)。

VRayMtl?類別花了1.6159秒來(lái)重繪。

VRayALSurfaceMtl?花了1.2955秒，VRayFastSSS2?也花了差不多的時(shí)間，為1.2655秒。

在 Max 中拖動(dòng)材質(zhì)編輯器或渲染設(shè)置窗口時(shí)，鼠標(biāo)在其他位置很痛苦地延遲，而窗口卻無(wú)望地想要追上鼠標(biāo)（以當(dāng)前強(qiáng)大的硬件，幾乎需要整整一秒鐘才能做到這一點(diǎn)）。

這個(gè)測(cè)試證明了 Autodesk 的開發(fā)人員的遠(yuǎn)見卓識(shí)，他們注意到性能的不足，并提前引進(jìn)了 Qt。
感謝 Autodesk 開發(fā)人員。

成長(zhǎng)的痛苦

進(jìn)行 Max 的 Qt 化時(shí)，大約在 Max 的 2018 版，我們開始收到關(guān)于 UI 速度減慢的報(bào)告，實(shí)在慢太多了，因此不能簡(jiǎn)單地歸咎于用戶過(guò)度使用的工作站。

就在這時(shí)候，我開始對(duì)各種 Win32 UI 組件的性能進(jìn)行基準(zhǔn)檢驗(yàn)，結(jié)果出現(xiàn)了不穩(wěn)定的重繪速度。

同樣，窗口的開啟時(shí)間變得特別長(zhǎng)，有時(shí)需要幾十秒，而且在 Max 的其他用戶接口上移動(dòng)時(shí)，會(huì)變得更加延遲。

問(wèn)題是由于 Max 將 Win32 控件自動(dòng)轉(zhuǎn)換成 Qt 版本，整個(gè)過(guò)程在每核時(shí)鐘較低的多核計(jì)算機(jī)上，會(huì)變成影響工作流程的問(wèn)題，而在低核、高頻率的 CPU 上，算是小小的問(wèn)題。

這離理想狀態(tài)很遠(yuǎn)，但這樣的轉(zhuǎn)換是無(wú)可避免的：由于在過(guò)渡到 Qt 的過(guò)程中，需要保持兼容性。

然而，這影響了每個(gè) UI 控件，導(dǎo)致了嚴(yán)重的滯后、產(chǎn)生間歇性減速與普遍的遲鈍：畢竟我們?cè)谒械?UI 中都有大量的控件在使用。

為了量化降速，以下是用Max 2018測(cè)試相同V-Ray版本（3.7）的結(jié)果：

VRayMtl: 2.5436 秒

VRayALSurfaceMtl: 2.0685 秒

VRayFastSSS2: 1.9779 秒

您會(huì)發(fā)現(xiàn)，減速是成比例的，對(duì)所有 UI 的影響都一樣，大約是63%。

與此同時(shí)，第一批原生 Qt 對(duì)話框出現(xiàn)了，例如在 Autodesk 物理材質(zhì)中，它們?cè)?Win32 滯后的地方特別快：重新繪制特定的控制類型，如微調(diào)器或下拉式選單，新的 Qt 接口比舊版速度快了 10 倍。

?

細(xì)心的讀者會(huì)注意到每次運(yùn)行界面都變得越來(lái)越慢。

這是那個(gè)特定的 Max 版本的另一個(gè)問(wèn)題：在某些情況下（例如長(zhǎng)時(shí)間的視覺(jué)開發(fā)），會(huì)加重UI滯后的痛苦，盡管沒(méi)有顯著減慢 Qt。

很明顯，Chaos自己的軟件也需要將UI轉(zhuǎn)換成Qt，因?yàn)槠浜锰幪罅?，而且無(wú)論如何，老屋子已經(jīng)著火了。

典范轉(zhuǎn)移

用 Qt 的原生方法編寫 UI 并不簡(jiǎn)單：在做法、方法和控件之間幾乎沒(méi)有與舊的 Win32 相匹配之處，所以必須從頭開始構(gòu)建 UI 程序代碼。

這意味著重新輸入每個(gè)頁(yè)簽，重新排列每個(gè)微調(diào)器，重新設(shè)置每個(gè)對(duì)象的默認(rèn)值，調(diào)整各種控件的行為，諸如此類。當(dāng)然，理想的情況是不損害使用者原有的體驗(yàn)與效率。

調(diào)整的過(guò)程

這樣說(shuō)吧，我們第一次并沒(méi)有把事情做對(duì)：當(dāng)開發(fā)人員開始在用戶接口上工作時(shí)，意想不到的，而且往往是不想要的行為出現(xiàn)了，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間也無(wú)法修復(fù)。

各種 Qt 組件的尺寸與舊的 Win32 組件不一樣，所以幾乎所有的地方都需要調(diào)整。
此外，新控件的默認(rèn)方法是相對(duì)定位，并非絕對(duì)尋址；控件的默認(rèn)策略是自動(dòng)縮放；作為 Win32 庫(kù)的直接延續(xù)，各種行為明顯不同于人們對(duì) UI 的預(yù)期（例如材質(zhì)和貼圖按鈕），等等狀況。
我們遇到的接連失誤讓我們清楚地意識(shí)到，Chaos 所導(dǎo)入的 Qt 接口必須與 3ds Max 本身的整合以及其 Qt 庫(kù)的成熟度并駕齊驅(qū)。

由于趕時(shí)間，我們采取了大量艱苦的手工勞動(dòng)策略，以便使 UI 看起來(lái)連貫一致，并能在功能上發(fā)揮作用。好在，V-Ray 中的許多用戶接口布局是自動(dòng)生成的（例如，大多數(shù)渲染元素的用戶接口，或 VrayALSurface 材質(zhì)，或 VRayDirt 紋理），并共享共同的程序代碼，使改版變得更容易些。

然而，當(dāng)我們完成了第一個(gè)概念驗(yàn)證的 UI 接口時(shí)，發(fā)現(xiàn)要及時(shí)完成 Qt 的轉(zhuǎn)換，需要耗費(fèi)龐大的工作量。

全體總動(dòng)員!

為了確保我們能夠在發(fā)布 V-Ray Update 1 之前及時(shí)完成第一個(gè)過(guò)渡的轉(zhuǎn)換步驟，我們正面迎擊這個(gè)任務(wù)，整個(gè) vMax 團(tuán)隊(duì)（也就是V-Ray for 3ds Max的開發(fā)人員的簡(jiǎn)稱）都參與了 Qt 化的工作。

每個(gè) V-Ray 對(duì)話框的 UI 控件的數(shù)量之多，意味著這項(xiàng)工作仍然需要整個(gè)團(tuán)隊(duì)付出許多天的努力，而這反過(guò)來(lái)又給他們帶來(lái)了壓力，因?yàn)檫€必須處理其他任務(wù)。

可說(shuō)，對(duì)于 vMax 的開發(fā)人員來(lái)說(shuō)，時(shí)間緊迫，但高質(zhì)量的結(jié)果使一切努力都值得。

實(shí)際運(yùn)行狀況

從 V-Ray 6.0 Update 1（或6.1）開始，向 Qt 函式庫(kù)的過(guò)渡基本上已經(jīng)完成。

材質(zhì)、貼圖、各種節(jié)點(diǎn)、修改器和每一個(gè)可轉(zhuǎn)為 Qt 的輔助窗口都已經(jīng)轉(zhuǎn)換完畢。

仍有些小部分有待轉(zhuǎn)換，因?yàn)檫@些并不適合 Qt（例如，古老的 light lister。），我們還保留了時(shí)間來(lái)收集用戶對(duì)新控件的布局和行為反饋與意見，以便更能完成轉(zhuǎn)換工作，并將用戶體驗(yàn)提升至最大。

還有行為上的限制需要處理，一部分是由我們自己經(jīng)手，另一部分是由于將 Qt 庫(kù)整合到 Max 本身所產(chǎn)生的副作用。

這一過(guò)渡還沒(méi)有完全完成，所以各位要有心理準(zhǔn)備面對(duì)更長(zhǎng)的適應(yīng)期。

這一切值得嗎？

沒(méi)錯(cuò)，我們覺(jué)得為這項(xiàng)工作付出的努力是值得的，而且得到的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)也令人振奮：

V-Ray 6.1 for Max 2023的?VRayMtl?的繪制時(shí)間為0.4664秒（即使 V-Ray 從 3.7 版開始多了更多控件需要重繪?。?strong>VRayALSurfaceMtl?需要0.3621秒，?VRayFastSSS2?只需要0.2857秒。

在所有的情況下，控件的重繪都發(fā)生得如此之快，以至于肉眼無(wú)法察覺(jué)。

同樣，窗口的拖動(dòng)也是瞬間完成的，好似窗口粘在鼠標(biāo)上。

這表示目前的Qt UIs?比原生的Win32快三到四倍，比轉(zhuǎn)換的Win32快七倍。

然而，真實(shí)評(píng)價(jià)必須來(lái)自您，我們的用戶：請(qǐng)花時(shí)間嘗試一下最新的V-Ray 6更新版，并分享您對(duì)Qt用戶接口的新外觀、速度和可用性的看法。

關(guān)于 V-Ray 6.1 的詳細(xì)信息

V-Ray 6.1 還包括許多其他改進(jìn)。更多細(xì)節(jié)請(qǐng)閱讀這里。您可在這個(gè)文件查看完整的更新日志。

本文首發(fā)于 Chaos 官方技術(shù)博客，作者是 Emanuele Lecchi，譯者是 Hammer Chen