GDI+ 功能怎么这么快？

Question

我正在尝试重新创建非常简单的 GDI+ 功能，例如缩放和旋转图像。原因是一些 GDI 函数不能在多个线程上完成（我发现了一个使用进程的解决方法，但不想进入那个），并且在一个线程上处理数千个图像几乎没有削减它。 另外我的图像是灰度的，所以自定义函数只需要担心一个值而不是 4。

无论我尝试重新创建什么样的函数，即使经过高度优化，它总是慢几倍，尽管与 GDI 所做的相比已大大简化（我正在操作一维字节数组，每个字节一个字节）像素）

我想也许我旋转每个点的方式可能会有所不同，所以我将它完全取出，基本上有一个函数可以遍历每个像素并将其设置为已经存在的状态，这只是粗略的与 GDI 的速度相关，即使 GDI 正在执行实际旋转并且每个像素更改 4 个不同的值。

是什么让这成为可能？有没有办法使用你自己的函数来匹配它？

Answer 1

GDI+ 代码是用 C/C++ 编写的，甚至可能部分是用汇编语言编写的。一些 GDI+ 调用可能会使用 GDI，这是一种旧的且经过良好优化的 API。即使你知道所有的像素操作技巧，你也会发现很难匹配性能。

Answer 2

我正在添加我自己的答案以及我的代码，以帮助其他可能希望这样做的人。

从指针的组合和使用正弦和余弦的近似值而不是调用外部函数进行旋转，我已经非常接近达到 GDI 速度。根本没有调用外部函数。

它仍然比 GDI 多花费大约 50% 的时间，但我之前的实现比 GDI 花费了 10 倍以上的时间。而且当你考虑多线程时，这种方法可以比 GDI 快 10 倍。这个函数可以在我的机器上在 3 毫秒内旋转一张 300x400 的图片。

请记住，这是针对灰度图像的，输入数组中的每个字节代表一个像素。 如果您有任何想法让它更快，请分享！

private unsafe byte[] rotate(byte[] input, int inputWidth, int inputHeight, int cx, int cy, double angle)
    {
        byte[] result = new byte[input.Length];

        int
            tx, ty, ix, iy, x1, y1;
        double
            px, py, fx, fy, sin, cos, v;
        byte a, b;

        //Approximate Sine and Cosine of the angle
        if (angle < 0)
            sin = 1.27323954 * angle + 0.405284735 * angle * angle;
        else
            sin = 1.27323954 * angle - 0.405284735 * angle * angle;
        angle += 1.57079632;
        if (angle > 3.14159265)
            angle -= 6.28318531;
        if (angle < 0)
            cos = 1.27323954 * angle + 0.405284735 * angle * angle;
        else
            cos = 1.27323954 * angle - 0.405284735 * angle * angle;
        angle -= 1.57079632;


        fixed (byte* pInput = input, pResult = result)
        {
            byte* pi = pInput;
            byte* pr = pResult;

            for (int x = 0; x < inputWidth; x++)
                for (int y = 0; y < inputHeight; y++)
                {
                    tx = x - cx;
                    ty = y - cy;
                    px = tx * cos - ty * sin + cx;
                    py = tx * sin + ty * cos + cy;
                    ix = (int)px;
                    iy = (int)py;
                    fx = px - ix;
                    fy = py - iy;

                    if (ix < inputWidth && iy < inputHeight && ix >= 0 && iy >= 0)
                    {
                        //keep in array bounds
                        x1 = ix + 1;
                        y1 = iy + 1;
                        if (x1 >= inputWidth)
                            x1 = ix;
                        if (y1 >= inputHeight)
                            y1 = iy;

                        //bilinear interpolation using pointers
                        a = *(pInput + (iy * inputWidth + ix));
                        b = *(pInput + (y1 * inputWidth + ix));
                        v = a + ((*(pInput + (iy * inputWidth + x1)) - a) * fx);
                        pr = (pResult + (y * inputWidth + x));
                        *pr = (byte)(v + (((b + ((*(pInput + (y1 * inputWidth + x1)) - b) * fx)) - v) * fy));
                    }
                }
        }

        return result;
    }