Оптимизация UnsafeBitmap, или как ещё можно ускорить обработку Изображений?

@Shaman163 · Регистрация: 22.12.2011

Студворк — интернет-сервис помощи студентам

Доброго времени суток..
У меня возникла такая проблема, пишу библиотеку на C# для работы с 2D графикой, в её функционал входит генерация, фильтрация и смешивание изображений.
Так как в будущем применяться она планируется именно в целях процедурной генерации для меня очень важна скорость её работы. Которая на данный момент оставляет желать лучшего :<.
И это при том что я уже применяю класс UnsafeBitmap. Вот его код.

C#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
using System;
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;
 
namespace TDRite
{
    public unsafe class UnsafeBitmap
    {
        Bitmap bitmap;
 
        int width;
        BitmapData bitmapData = null;
        Byte* pBase = null;
 
        public UnsafeBitmap(Bitmap bitmap)
        {
            this.bitmap = bitmap;
            LockBitmap();
        }
 
        public UnsafeBitmap(int width, int height)
        {
            this.bitmap = new Bitmap(width, height, PixelFormat.Format32bppArgb);
            LockBitmap();
        }
 
        public void Dispose()
        {
            bitmap.Dispose();
        }
 
        private Point PixelSize
        {
            get
            {
                GraphicsUnit unit = GraphicsUnit.Pixel;
                RectangleF bounds = bitmap.GetBounds(ref unit);
 
                return new Point((int)bounds.Width, (int)bounds.Height);
            }
        }
 
        private void LockBitmap()
        {
            GraphicsUnit unit = GraphicsUnit.Pixel;
            RectangleF boundsF = bitmap.GetBounds(ref unit);
            Rectangle bounds = new Rectangle((int)boundsF.X,
           (int)boundsF.Y,
           (int)boundsF.Width,
           (int)boundsF.Height);
 
            width = (int)boundsF.Width * sizeof(PixelData);
            if (width % 4 != 0)
            {
                width = 4 * (width / 4 + 1);
            }
            bitmapData = bitmap.LockBits(bounds, ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format32bppArgb);
 
            pBase = (Byte*)bitmapData.Scan0.ToPointer();
        }
 
        public PixelData GetPixel(int x, int y)
        {
            PixelData returnValue = *PixelAt(x, y);
            return returnValue;
        }
 
        public void SetPixel(int x, int y, PixelData color)
        {
            PixelData* pixel = PixelAt(x, y);
            *pixel = color;
        }
 
        public Bitmap UnlockBitmap()
        {
            bitmap.UnlockBits(bitmapData);
            bitmapData = null;
            pBase = null;
            return bitmap;
        }
        public PixelData* PixelAt(int x, int y)
        {
            return (PixelData*)(pBase + y * width + x * sizeof(PixelData));
        }
    }
    public struct PixelData
    {
        public byte blue;
        public byte green;
        public byte red;
        public byte alpha;
 
        public PixelData(byte R, byte G, byte B)
        {
            blue = B;
            green = G;
            red = R;
            alpha = 255;
        }
        public PixelData(byte R, byte G, byte B, byte A)
        {
            blue = B;
            green = G;
            red = R;
            alpha = A;
        }
        public PixelData(byte A)
        {
            blue = A;
            green = A;
            red = A;
            alpha = 255;
        }
        public PixelData(Color color)
        {
            blue = (byte)color.B;
            green = (byte)color.G;
            red = (byte)color.R;
            alpha = (byte)color.A;
        }
 
        public Color ToColor()
        {
            return Color.FromArgb(alpha, red, green, blue);
        }
    }
}

Подскажите может я что то не правильно делаю. + ко всему каким образом можно распределить вычисления на потоки?
пересчёт пикселей производится достаточно банальным способом:

C#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
            UnsafeBitmap result = new UnsafeBitmap(Scale, Scale);
 
            for (int x = 0; x < newScale; x++)
                for (int y = 0; y < newScale; y++)
                {
                    //....определяем цвет пикселя
                    result.SetPixel(x, y, new PixelData(color));
                }
 
            return result.UnlockBitmap();

@aleks_pilipenko · 23.03.2013, 19:47

Вообще-то без класса быстрее должно быть! Не нужно будет кучу объектов создавать...
Я недавно создавал черно-белое изображение с настройками по бегунком, типа: (A+R+G+B)/4<, то черное, т.е. х настраивался бегунком, почти сразу, без задержек делало для изображения в 2 МПа

@Shaman163 · 23.03.2013, 23:20 **[ТС]**

Нет, увы не быстрее
1) в своём классе я использовал модификатор unsafe что значит пиксели читаются и записываются напрямую из памяти
в заблокированном виде, разумеется..
2) у стандартного Bitmap методы GetPixel, SetPixel работают ужасно медленно, из за чего я собственно и написал unsafe копию
3) пересчёт зависит не только от быстроты кода, но и от кол-ва итераций.. другими словами разрешения изображения.
Как итог:
разность в скорости примерно в 3-4 раза быстрее в пользу unsafe

@AceOfSpades · 24.03.2013, 00:05

Ну у вас качество кода не совсем оптимальное, можно сделать и чуть быстрее. Я тоже писал такой класс, даже название ему дал такое же и источник для справки брал этот же.
Завтра вечером выложу код, если надо, просто сейчас нет доступа к тому компьютеру..

C#
1
2
3
4
5
6
7
var tmp = new PixelData(color);
for (int x = 0; x < newScale; x++)
                for (int y = 0; y < newScale; y++)
                {
                    //....определяем цвет пикселя
                    result.SetPixel(x, y, tmp); //так немного быстрее будет.
                }

Сама структура у вас объявлена без атрибутов выравнивания, а поэтому занимать будет не 4 байта, а 32, а это очень расточительно.
Для ускорения еще можно отключить проверку переменных типа byte на переполнение с помощью слова unchecked.

В общем, завтра свой код выложу, если еще будет актуально.

C#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
public PixelData(byte R, byte G, byte B)
* * * * {
* * * * * * blue = B;
* * * * * * green = G;
* * * * * * red = R;
* * * * * * alpha = 255;
* * * * }
* * * * public PixelData(byte R, byte G, byte B, byte A)
* * * * {
* * * * * * blue = B;
* * * * * * green = G;
* * * * * * red = R;
* * * * * * alpha = A;
* * * * }
* * * * public PixelData(byte A)
* * * * {
* * * * * * blue = A;
* * * * * * green = A;
* * * * * * red = A;
* * * * * * alpha = 255;
* * * * }
* * * * public PixelData(Color color)
* * * * {
* * * * * * blue = (byte)color.B;
* * * * * * green = (byte)color.G;
* * * * * * red = (byte)color.R;
* * * * * * alpha = (byte)color.A;
* * * * }

Всё это лучше заменить этим:

C#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
public PixelData(byte R, byte G, byte B):this(R, G, B, 255) { }
public PixelData(byte A) : this(A, A, A, 255) { }
public PixelData(Color color) : this((byte)color.R, (byte)color.G, (byte)color.B, (byte)color.A) { }
 
 public PixelData(byte R, byte G, byte B, byte A)
 {
        blue = B;
        green = G;
        red = R;
        alpha = A;
 }

@aleks_pilipenko · 24.03.2013, 03:05

Сообщение от Shaman163

Нет, увы не быстрее

я также перегонял Bitmap в массив байт, а потом уже делал без дополнительных классов.

C#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
        private void conv(int AA)//цифра от которой зависит граница перевода в черный\белый цвет
        {
            if (Original == null) return;//оригинал рисунка
            NumImage = new Bitmap(Original);//после преобразования
            int xx = NumImage.Width, yy = NumImage.Height;
            Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, xx,yy);
            BitmapData bmpData = NumImage.LockBits(rect, ImageLockMode.ReadWrite, NumImage.PixelFormat);
            IntPtr ptr = bmpData.Scan0;
            int bytes = Math.Abs(bmpData.Stride) * yy;
            byte[] RGB = new byte[bytes];
            Marshal.Copy(ptr, RGB, 0, bytes);
            //BGR..
            for (int i = 0; i < RGB.Length; i+=4)
            {
                if ((RGB[i] + RGB[i + 1] + RGB[i + 2]) / 3 < AA) RGB[i] = RGB[i + 1] = RGB[i + 2] = 0;
                else RGB[i] = RGB[i + 1] = RGB[i + 2] = 255;
            }
            Marshal.Copy(RGB, 0, ptr, bytes);
            NumImage.UnlockBits(bmpData);
        }

@Shaman163 · 26.03.2013, 19:09 **[ТС]**

Прошу прощения если показалось что я претендую на авторство
название выбрано не случайно, ведь работает он напрямую с Bitmap, и написан он в unsafe

Да и большая часть класса скопипащена с сайта на котором увы я не нашёл автора
поэтому не счёл важным этот факт во внимание принимать..

Большое спасибо, хотя бы за надежду. Ибо я уже в C++ от безысходности полез

Буду думать дальше.
надеюсь так же на вашу помощь..

Добавлено через 1 час 14 минут
aleks_pilipenko
не понял сначала что именно имелось в виду
да, наверное так действительно будет быстрее..
спасибо за наводку

@aleks_pilipenko · 26.03.2013, 19:16

Почти весь код я брал на msdn, переделал только под свои нужды..

@NickoTin · 26.03.2013, 21:27

Не по теме:

Сообщение от AceOfSpades

занимать будет не 4 байта, а 32

Вы явно что-то путаете, структура будет занимать 4 байта как на x86, так и на x64 системах. Какое-либо выравнивание здесь не требуется.

@AceOfSpades · 27.03.2013, 22:45

Сообщение от SSTREGG

Вы явно что-то путаете, структура будет занимать 4 байта как на x86, так и на x64 системах. Какое-либо выравнивание здесь не требуется.

Да, извините, напутал. Выравнивание будет применяться, если поля структуры имеют разный тип.

@lexa040494 · 31.03.2015, 11:50

aleks_pilipenko, спасибо большое, код помог хоть и времени столько прошло.

Новые блоги и статьи Все статьи Все блоги /
http://iceja.net/ сервер решения полиномов iceja 18.01.2026 Выкатила http:/ / iceja. net/ сервер решения полиномов (находит действительные корни полиномов методом Штурма). На сайте документация по API, но скажу прямо VPS слабенький и 200 000 полиномов. . .	Расчёт переходных процессов в цепи постоянного тока igorrr37 16.01.2026 / * Дана цепь постоянного тока с R, L, C, k(ключ), U, E, J. Программа составляет систему уравнений по 1 и 2 законам Кирхгофа, решает её и находит: токи, напряжения и их 1 и 2 производные при t = 0;. . .	Восстановить юзерскрипты Greasemonkey из бэкапа браузера damix 15.01.2026 Если восстановить из бэкапа профиль Firefox после переустановки винды, то список юзерскриптов в Greasemonkey будет пустым. Но восстановить их можно так. Для этого понадобится консольная утилита. . .	Сукцессия микоризы: основная теория в виде двух уравнений. anaschu 11.01.2026 https:/ / rutube. ru/ video/ 7a537f578d808e67a3c6fd818a44a5c4/
WordPad для Windows 11 Jel 10.01.2026 WordPad для Windows 11 — это приложение, которое восстанавливает классический текстовый редактор WordPad в операционной системе Windows 11. После того как Microsoft исключила WordPad из. . .	Classic Notepad for Windows 11 Jel 10.01.2026 Old Classic Notepad for Windows 11 Приложение для Windows 11, позволяющее пользователям вернуть классическую версию текстового редактора «Блокнот» из Windows 10. Программа предоставляет более. . .	Почему дизайн решает? Neotwalker 09.01.2026 В современном мире, где конкуренция за внимание потребителя достигла пика, дизайн становится мощным инструментом для успеха бренда. Это не просто красивый внешний вид продукта или сайта — это. . .	Модель микоризы: классовый агентный подход 3 anaschu 06.01.2026 aa0a7f55b50dd51c5ec569d2d10c54f6/ O1rJuneU_ls https:/ / vkvideo. ru/ video-115721503_456239114

@aleks_pilipenko ))) 610 / 423 / 55 Регистрация: 31.12.2009 Сообщений: 2,334 Записей в блоге: 3
	23.03.2013, 19:47
	Вообще-то без класса быстрее должно быть! Не нужно будет кучу объектов создавать... Я недавно создавал черно-белое изображение с настройками по бегунком, типа: (A+R+G+B)/4<, то черное, т.е. х настраивался бегунком, почти сразу, без задержек делало для изображения в 2 МПа 0

@Shaman163 6 / 6 / 1 Регистрация: 22.12.2011 Сообщений: 134
	23.03.2013, 23:20 [ТС]
	Нет, увы не быстрее 1) в своём классе я использовал модификатор unsafe что значит пиксели читаются и записываются напрямую из памяти в заблокированном виде, разумеется.. 2) у стандартного Bitmap методы GetPixel, SetPixel работают ужасно медленно, из за чего я собственно и написал unsafe копию 3) пересчёт зависит не только от быстроты кода, но и от кол-ва итераций.. другими словами разрешения изображения. Как итог: разность в скорости примерно в 3-4 раза быстрее в пользу unsafe 0

@Shaman163 6 / 6 / 1 Регистрация: 22.12.2011 Сообщений: 134
	26.03.2013, 19:09 [ТС]
	Прошу прощения если показалось что я претендую на авторство название выбрано не случайно, ведь работает он напрямую с Bitmap, и написан он в unsafe Да и большая часть класса скопипащена с сайта на котором увы я не нашёл автора поэтому не счёл важным этот факт во внимание принимать.. Большое спасибо, хотя бы за надежду. Ибо я уже в C++ от безысходности полез Буду думать дальше. надеюсь так же на вашу помощь.. Добавлено через 1 час 14 минут aleks_pilipenko не понял сначала что именно имелось в виду да, наверное так действительно будет быстрее.. спасибо за наводку 0

@aleks_pilipenko ))) 610 / 423 / 55 Регистрация: 31.12.2009 Сообщений: 2,334 Записей в блоге: 3
	26.03.2013, 19:16
	Почти весь код я брал на msdn, переделал только под свои нужды.. 0

@lexa040494 0 / 0 / 0 Регистрация: 31.03.2015 Сообщений: 1
	31.03.2015, 11:50
	aleks_pilipenko, спасибо большое, код помог хоть и времени столько прошло. 0