Feito e está RAPIDO - mais rápido do que eu esperava.

A conclusão que eu chego é que a versão antiga, que envolvia a alocação da array de pontos a cada mudança na janela e a alocação de um novo vtkPiecewiseFunction perdia mais tempo do que devia zuando com a heap. Agora que estou usando stack, containers da STL, construtores de cópia e estou conservando os vtkPiecewiseFunction entre as invocações ficou consideravelmente mais rápido.