matplotlibで作成したグラフ(画像データ)のnumpy行列を高速に取得したい

Question

前提・実現したいこと

最終目標：pythonで、左にゲーム画面、右にグラフが描画されている動画をファイルとして出力したい
実装方法：numpy行列(静止画)のリストを作り、そのリストを使って動画にしようとしています。numpy行列(静止画)の作り方はゲームのエミュレータからゲーム画面のnumpy行列を、matplotlibのpyplotからグラフを作成し、それを変換してnumpy行列を取得してそれら2つのnumpy行列を合体させて作っています。

しかし、下記のプログラムでは動作がとても遅くなってしまいます(forループで回すため)。何か高速化する方法がありましたら教えていただければ幸いです。
自分ではfig.canvas.draw()の部分で一度描画をしてしまっているためだと考えておりますが、描画をしないでnumpy行列を取得する方法が分かりません。

発生している問題

とにかく遅い。

該当のソースコード

def hoge(self, frame):
      plt.close('all')
      x = np.linspace(0, 2*np.pi, 21)
      y1 = np.sin(x)
      y2 = np.cos(x)
      y3 = y1-y2
      fig, ax = plt.subplots()
      ax.plot(x, y1, 'b.-')
      ax.plot(x, y2, 'g,-.')
      ax.plot(x, y3, 'r,-.')
      print(plt.__file__)
      fig.canvas.draw()
      im = np.array(fig.canvas.renderer.buffer_rgba())
      im = cv2.cvtColor(im, cv2.COLOR_RGBA2RGB)
      im = resize(im, (210,160,3))
      im = (im*255).astype(np.uint8)
      synthesis = np.concatenate([frame, im], 1)
      self.VIDEO_HEIGHT = self.GAME_HEIGHT
      self.VIDEO_WIDTH = self.GAME_WIDTH + 160
      return synthesis

試したこと

fig.canvas.draw()が遅い原因だと思い、消してみましたがエラーが出てできませんでした。

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

python3.6.7
matplotlib3.1.2

Answer 1

下記のプログラムでは動作がとても遅くなってしまいます

「とても遅い」とは実際どのくらい遅いのでしょうか？
各処理の時間を計測として、具体的にコードの何行目がボトルネックになっているのか特定してください。

【Python】処理にかかる時間を計測して表示 - Qiita

自分ではfig.canvas.draw()の部分で一度描画をしてしまっているためだと考えておりますが、描画をしないでnumpy行列を取得する方法が分かりません。

この関数が呼ばれたタイミングで初めてグラフが画像化されるので、描画しないで、画像化したグラフを得ることはできないです。

matplotlib 自体がそもそもかなり遅いライブラリです。
グラフを静止画で作成する目的ならそれでも困らないのですが、リアルタイムに高速にグラフを作成する必要がある場合はそもそも向いていないと思います。