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PERFORMANCE_OPTIMIZATION.md

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PERFORMANCE_OPTIMIZATION.md

File metadata and controls

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效能優化說明

啟動速度優化

問題

  • MediaPipe 內部依賴 matplotlib
  • matplotlib 首次 import 時會掃描系統所有字體（macOS 上特別慢）
  • 原本啟動需要 15+ 秒

解決方案：背景非同步載入

1. 延遲載入（Lazy Import）

# motion_recorder.py
_mp_module = None  # 全域變數，避免重複載入

def _lazy_import_mediapipe():
    """只在需要時才載入 MediaPipe"""
    global _mp_module
    if _mp_module is None:
        import mediapipe as mp
        _mp_module = mp
    return _mp_module

2. 非同步背景載入

async def _async_import_mediapipe():
    """在背景執行緒中載入，不阻塞 UI"""
    loop = asyncio.get_event_loop()
    mp_module, success = await loop.run_in_executor(
        None, 
        _load_in_thread  # 在執行緒池中執行
    )
    return success

3. UI 整合

# main_window.py
def __init__(self):
    # ... 建立 UI
    
    # 啟動後 100ms 開始背景載入
    QtCore.QTimer.singleShot(
        100, 
        lambda: asyncio.create_task(self._preload_mediapipe())
    )
    
async def _preload_mediapipe(self):
    """背景載入 MediaPipe"""
    self._log("🔄 開始在背景載入 MediaPipe（這可能需要 10-15 秒）...")
    success = await mr._async_import_mediapipe()
    if success:
        self._mediapipe_ready = True
        self._log("✅ MediaPipe 載入完成！現在可以開始錄影")
        self._record_button.setEnabled(True)  # 啟用錄影按鈕

效果

項目 優化前 優化後
視窗啟動 15+ 秒 0.5 秒 ⚡️
MediaPipe 載入 阻塞 UI 背景載入，不影響操作
錄影按鈕 啟動時可用 載入完成後才可用（更安全）

使用者體驗

  1. 立即啟動：點擊應用程式後 0.5 秒內視窗就出現
  2. 即時回饋：日誌顯示「🔄 開始在背景載入 MediaPipe...」
  3. 正常使用：可以立即連接裝置、查看 EMG 訊號
  4. 錄影就緒：10-15 秒後顯示「✅ MediaPipe 載入完成」，錄影按鈕變為可用

技術細節

為什麼 MediaPipe 依賴 matplotlib？

MediaPipe 的 drawing_utils.py 模組用 matplotlib 繪製 3D 手部骨架視覺化。雖然我們的程式不需要這個功能（只需要關鍵點座標），但 MediaPipe 在 import 時會自動載入所有模組。

matplotlib 字體掃描做什麼？

  1. 呼叫 system_profiler -xml SPFontsDataType 讀取所有系統字體
  2. 在 macOS 上有數百個字體，掃描需要 10+ 秒
  3. 建立字體快取 .matplotlib/fontlist-*.json

為什麼不能直接跳過字體掃描？

試過多種方法：

  • ❌ 設定 MPLBACKEND=Agg（無效，還是會掃描）
  • ❌ 猴子補丁 font_manager.findSystemFonts（時機太晚）
  • ❌ 只 import mediapipe.python.solutions.hands（還是會觸發）
  • ✅ 非同步載入是最可靠的解決方案

程式碼位置

  • emg_monitor/motion_recorder.py:

    • _lazy_import_mediapipe() - 同步載入
    • _async_import_mediapipe() - 非同步載入
    • is_mediapipe_ready() - 檢查載入狀態
    • is_mediapipe_loading() - 檢查是否載入中

  • emg_monitor/ui/main_window.py:

    • __init__() - 使用 QTimer 觸發背景載入
    • _preload_mediapipe() - 非同步載入並更新 UI
    • _set_controls_enabled() - 根據載入狀態控制按鈕

未來改進

  1. 首次載入快取：第二次啟動時 matplotlib 字體快取已存在，載入會更快
  2. 可選安裝：如果不需要錄影功能，可以不安裝 MediaPipe
  3. 進度顯示：顯示載入進度條（目前只有開始/完成訊息）