在 C# 中使用 BitmapData 和指针快速修改位图答案

【问题标题】：Fast Bitmap modifying using BitmapData and pointers in C#在 C# 中使用 BitmapData 和指针快速修改位图
【发布时间】：2015-02-04 14:09:36
【问题描述】：

我正在从某个相机捕获数据（原始数据数组）。

然后我根据调色板将此数据映射到 RGB 值。

我需要尽快映射它，所以我使用BitmapDdata 并使用指针在不安全的代码段中编辑像素。

public void dataAcquired(int[] data)
{
    Bitmap bmp = new Bitmap(width, height); 
    BitmapData data = bmp.LockBits(new Rectangle(0, 0, width, height), ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format24bppRgb);

    for (int i = 0; i < data.Length; i++)
    {
        int x = i % bmp.Width;
        int y = i / bmp.Width;
        Rgb rgb = mapColors[data[i]];

        unsafe
        {
            byte* ptr = (byte*)data.Scan0;
            ptr[(x * 3) + y * data.Stride] = rgb.b;
            ptr[(x * 3) + y * data.Stride + 1] = rgb.g;
            ptr[(x * 3) + y * data.Stride + 2] = rgb.r;
        }
    }
    bmp.UnlockBits(data);
}

我正在为每个传入的帧执行此操作。它工作正常，但对于 320x240 像素，每帧仍需要大约 30 毫秒。

是否有可能让它更快？也许我只能锁定/解锁内存中的数据一次，但我不确定。

【问题讨论】：

我建议 Parallel.For 代替 for 循环。
这个问题更适合codereview.stackexchange.com

标签： c# performance bitmapdata lockbits

【解决方案1】：

您可以将它们设为循环计数器，而不是为每个像素计算 x 和 y，如下所示：

for( y = 0;  y < bmp.Height;  y++ )
    for( x = 0;  x < bmp.Width;  x++ )

更好的是，完全抛弃 x 和 y，只增加 ptr 指针，而不是重新计算每个像素与 ptr 指针的偏移量三次。

试试这个（警告：我还没有检查过。）

public void dataAcquired()
{
    Bitmap bmp = new Bitmap(width, height); 
    BitmapData data = bmp.LockBits(new Rectangle(0, 0, width, height), ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format24bppRgb);
    unsafe
    {
        int i = 0;
        byte* ptr = (byte*)data.Scan0;
        for( int y = 0;  y < bmp.Height;  y++ )
        {
            byte* ptr2 = ptr;
            for( int x = 0;  x < bmp.Width;  x++ )
            {
                Rgb rgb = mapColors[data[i++]];
                *(ptr2++) = rgb.b;
                *(ptr2++) = rgb.g;
                *(ptr2++) = rgb.r;
            }
            ptr += data.Stride;
        }
    }
    bmp.UnlockBits(data);
}

【讨论】：

谢谢！完美运行，尤其是两个循环将计算时间减少了一半。两个指针的解决方案在这种情况下没有明显的效果，但至少更优雅。
@Majak 太棒了！很高兴有帮助。我认为并行化不会有多大帮助，因为这个操作非常受内存限制，而且无论你的 CPU 有多少个内核，它仍然只有一个地址总线和一个数据总线。但如果您尝试并行化，请告诉我们您观察到的情况。
由于难以同步，我放弃了并行化的想法，这对我来说太过分了，因为我没有这方面的经验。但是，我又做了一个修改，我现在使用已经初始化的“宽度，高度”值，而不是从 Bitmap 类中获取它，此时，我得到了 0 毫秒的时间！我以为这个时间测错了，但是我的相机现在是在 60 fps 模式下工作，所以时间消耗似乎真的接近于零。

【解决方案2】：

尝试运行代码并行：改变

for (int i = 0; i < data.Length; i++) {
  ...
}

进入

  Parallel.For(0, data.Length, (i) => {
    int x = i % bmp.Width;
    int y = i / bmp.Width;
    Rgb rgb = mapColors[data[i]];

    unsafe {
      byte* ptr = (byte*) data.Scan0;
      ptr[(x * 3) + y * data.Stride] = rgb.b;
      ptr[(x * 3) + y * data.Stride + 1] = rgb.g;
      ptr[(x * 3) + y * data.Stride + 2] = rgb.r;
    }
  });

【讨论】：