使用 libpng 将位图缓冲区快速编码为 png

Question

我的目标是使用 C/C++ 将 32 位位图 (BGRA) 缓冲区实时转换为 png 图像。为了实现它，我使用 libpng 库来转换位图缓冲区，然后写入 png 文件。然而，在目标臂板（四核处理器）上以单线程执行似乎需要大量时间（约 5 秒）。在分析时，我发现 libpng 压缩过程（放气算法）占用了 90% 以上的时间。所以我试图通过以某种方式使用并行化来减少它。这里的最终目标是至少在 0.5 秒内完成。

现在因为一个 png 可以有多个 IDAT 块，所以我想用多个 IDAT 并行编写 png。采用以下方法编写具有多个 IDAT 的自定义 png 文件

   1. Write PNG IHDR chunk
   2. Write IDAT chunks in parallel
      i.   Split input buffer in 4 parts.
      ii.  compress each part in parallel using zlib "compress" function.
      iii. compute CRC of chunk { "IDAT"+zlib compressed data }.
      iv.  create IDAT chunk i.e. { "IDAT"+zlib compressed data+ CRC}.
      v.   Write length of IDAT chunk created.
      vi.  Write complete chunk in sequence.
   3. write IEND chunk

现在的问题是通过此方法创建的 png 文件无效或损坏。谁能指出

1. 我做错了什么？
2. 是否有任何 zlib 压缩或多线程 png 创建的快速实现，最好是在 C/C++ 中？
3. 还有其他实现目标的替代方法吗？

注意：PNG specification 后面是创建块

更新： 此方法适用于并行创建 IDAT

    1. add one filter byte before each row of input image. 
    2. split image in four equal parts. <-- may not be required passing pointer to buffer and their offsets
    3. Compress Image Parts in parallel
            (A)for first image part
                --deflateinit(zstrm,Z_BEST_SPEED)
                --deflate(zstrm, Z_FULL_FLUSH)
                --deflateend(zstrm)
                --store compressed buffer and its length
                --store adler32 for current chunk, {a1=zstrm->adler} <--adler is of uncompressed data
            (B)for second and third image part
                --deflateinit(zstrm,Z_BEST_SPEED)
                --deflate(zstrm, Z_FULL_FLUSH)
                --deflateend(zstrm)
                --store compressed buffer and its length
                --strip first 2-bytes, reduce length by 2
                --store adler32 for current chunk zstrm->adler,{a2,a3 similar to A} <--adler is of uncompressed data
            (C) for last image part
                --deflateinit(zstrm,Z_BEST_SPEED)
                --deflate(zstrm, Z_FINISH)
                --deflateend(zstrm)
                --store compressed buffer and its length
                --strip first 2-bytes and last 4-bytes of buffer, reduce length by 6
                --here last 4 bytes should be equal to ztrm->adler,{a4=zstrm->adler} <--adler is of uncompressed data

    4. adler32_combine() all four parts i.e. a1,a2,a3 & a4 <--last arg is length of uncompressed data used to calculate adler32 of 2nd arg
    5. store total length of compressed buffers <--to be used in calculating CRC of complete IDAT & to be written before IDaT in file
    6. Append "IDAT" to Final chunk
    7. Append all four compressed parts in sequence to Final chunk
    8. Append adler32 checksum computed in step 4 to Final chunk
    9. Append CRC of Final chunk i.e.{"IDAT"+data+adler}

    To be written in png file in this manner: [PNG_HEADER][PNG_DATA][PNG_END]
    where [PNG_DATA] ->Length(4-bytes)+{"IDAT"(4-bytes)+data+adler(4-bytes)}+CRC(4-bytes)

Answer 1

即使 PNG 数据流中有多个 IDAT 块，它们仍然包含单个 zlib 压缩数据流。第一个 IDAT 的前两个字节是 zlib 头，最后一个 IDAT 的最后四个字节是整个数据流的 zlib“adler32”校验和（除了 2 字节头），在压缩之前计算。

zlib.net/pigz 正在开发一个并行 gzip (pigz)。当调用“pigz -z”时，它将生成 zlib 数据流而不是 gzip 数据流。

为此，您无需拆分输入文件，因为并行压缩发生在 pigz 内部。

Answer 2

在您的步骤ii 中，您需要使用deflate()，而不是compress()。在前三个部分使用Z_FULL_FLUSH，在最后一部分使用Z_FINISH。然后，您可以将它们连接到单个流中，从最后三个中提取两字节标头（将标头保留在第一个标头上），并从最后一个中提取四字节检查值。对于所有这些，您都可以从strm->adler 获取校验值。保存那些。

使用adler32_combine() 将您保存的四个检查值组合成一个检查值以供完整输入。然后，您可以将其添加到流的末尾。

你有它。