WaaCaa一款开源科学作图/数据可视化工具 —— 诞生篇

Posted 2020-08-13

作为一个理工男。用过了形形色色能够用于科学作图/数据可视化软件：从大学时做实验课推荐用于分析简单採集数据的 Origin; 毕业论文时用来呈现实验时序信号和离线分析脑电信号的 MATLAB。后面还发现了 Octave 以及 Gnuplot ； 以及实验室师兄推荐用的 Matplotlib 软件; 工作后随着 html5 大红大紫，也发现了一些基于 Web 前端的软件，比方 d3js/Highcharts, 还有 Python 的 Bokeh…… 这些软件都有各自的优缺点，因为自己平时工作会做一些算法研究、数据展示，而且也认为有我这样需求的人还有些。所以着手做启动了 WaaCaa 项目，主要基于这些需求：

1. 基本作图与信息图：基本作图的支持不用说了：基于直角坐标系的散点图、折线图、柱状图，以及极坐标系的饼图、雷达图。另外还须要比較高级的信息图。用户只须要准备好输入数据，然后指定类型的图就呈现出来了。
2. 良好的多语言接口支持：眼下较为流行的，比方 MATLAB/Matplotlib/Highcharts, 可是他们都是语言绑定的，这样导致使用不同的工具，绘制/数据交互的风格/效果不一致；
3. 良好的视觉效果和交互体验：良好的视觉效果和交互体验绝对不不过使用者"赏心悦目"的须要，更是在做数据/算法研究时候便于理解数据的基本要求。举个样例。在一张图的数据被 clear 或者加入新数据后，假设有缓动(easing)/补间动画(animation)的时候，视口(view port)的缓慢变化会不会让用户更便于理解当中数据范围(range)的变化呢？——至少我是这么认为的。没有animation的图上数据的范围(range)发生图片让人非常不舒服；还有鼠标交互（包含拖拽平移、zoom in/out、滚轮支持）；
4. 快速绘制能力：因为我有做一些音频/音乐方面的算法研究。而新兴的基于 HTML5 的工具远远不能满足我做这方面研究的需求——在音频算法研究过程中。往往须要把时间划分到毫秒级别时间窗。假设要跟播放速度一致。那么往往就须要 10~100 Hz 的绘制频率了；
5. 跨平台支持：尽管 Windows 用户非常多，可是做科研的人也有不少 Mac OS X 用户（以及更少数的 Linux 桌面用户）。这款工具须要跨操作系统平台的支持。而且保持不同系统上的体验一致。
6. 图片导出功能：把绘制好的图片导出成经常使用的交互格式，包含有压缩和没压缩的位图（bmp, png, jpg）以及矢量图（如 eps）。

基于这些需求，我是这么做技术选型的：

• 本作图软件作为一个 Server，提供 TCP Socket API，方便实现多语言接口支持；
• 包含窗体的用户交互和图形绘制、以及中间的逻辑用 C++ 编写，便于跨平台和快速绘制（选用C++11标准，为了更少的语言坑）；
• 绘制方面，Windows 选用 Direct3D/Direct2D 方案，Mac OS X 以及 Linux X Window 选用 OpenGL 绘制；

从技术选型到如今，用零碎时间coding了两三个月了。眼下 WaaCaa 还在完好中（仅完毕了 Windows 版本号，绘制基本图类型，仅仅做了 C++ 用户接口）。project已经公布到 github 。眼下的效果图 https://github.com/ImplFancy/WaaCaa/blob/master/README.md

欢迎有志者联系我，一起完好它。兴许会在本博客书写 WaaCaa 相关的技术文章。

WaaCaa 项目地址：https://github.com/ImplFancy/WaaCaa