weniger Scanline aufrufe ... Graustufenbild

[Michael II]

Dein Code ist viel zu kompliziert und dadurch auch langsam.

So könntest du es für 24Bit tun. Und für die anderen Formate natürlich ähnlich.

Delphi-Quellcode:

procedure CreateSpecialImage(const InBmp, OutBmp: TBitmap; Threshold: Byte);
var
  OutPixel: PRgbTriple;
  height, width, x, y: Integer;

begin
  OutBmp.Assign(InBmp);

  Height := OutBmp.Height;
  Width := OutBmp.Width;

  for y := 0 to Height - 1 do
  begin
    OutPixel := OutBmp.ScanLine[y];
    for x := 0 to Width - 1 do
    begin
      if OutPixel^.Blue > Threshold then OutPixel^.Blue := Threshold;
      if OutPixel^.Red > Threshold then OutPixel^.Red := Threshold;
      if OutPixel^.Green > Threshold then OutPixel^.Green := Threshold;
      inc(OutPixel);
    end;
  end;
end;

[himitsu]

Im CreateSpecialImage kann ein IF/Assert nicht schaden, wenn das PixelFormat nicht stimmt, sonst kann man sich hier den Speicher zerschießen (z.B. wenn pf1 bis bf16 und somit der Speicher kleiner wäre)

Zitat von Michael II:

Dein Code ist viel zu kompliziert

Da es überall der selbe Code/Threshold ist ...

Delphi-Quellcode:

var OutByte: PByte;  // mit aktiver Pointer-Arithmetic

  for y := 0 to Height - 1 do
  begin
    OutByte := OutBmp.ScanLine[y];
    for x := Width * 3 - 1 downto 0 do
    begin
      if OutByte^ > Threshold then
        OutByte^ := Threshold;
      Inc(OutByte);
    end;
  end;

  for y := 0 to Height - 1 do
  begin
    OutByte := OutBmp.ScanLine[y];
    for OutByte := OutByte to OutByte + Width * 3 - 1 do
      if OutByte^ > Threshold then
        OutByte^ := Threshold;
  end;

Man bräuchte nur "einmal" ScanLine abzufragen, da alle Lines hintereinander liegen,
aber da die Linien an im Speicher ausgerichtet/aligned sind (auf 4 Bytes),
sind eventuell nachträglich noch Bytes eingefügt.

Wenn Width ein Vielfaches von 4, dann nicht ... sonst nach jeder Line aufgerundet werden
oder man arbeitet z.B. mit pf32bit.

Außerdem aufpassen, dass die Lines meistens unten anfangen zu zählen, also die letzte Line zuerst im Speicher liegt.

[Michael II]

Zitat von himitsu:

Da es überall der selbe Code/Threshold ist ...

Und da Threshold wahrscheinlich eh fast immer 0 ist geht's noch einfacher .

[dummzeuch]

Zitat von Michael II:

Dein Code ist viel zu kompliziert und dadurch auch langsam.

So könntest du es für 24Bit tun. Und für die anderen Formate natürlich ähnlich.

Delphi-Quellcode:

procedure CreateSpecialImage(const InBmp, OutBmp: TBitmap; Threshold: Byte);
var
  OutPixel: PRgbTriple;
  height, width, x, y: Integer;

begin
  OutBmp.Assign(InBmp);

  Height := OutBmp.Height;
  Width := OutBmp.Width;

  for y := 0 to Height - 1 do
  begin
    OutPixel := OutBmp.ScanLine[y];
    for x := 0 to Width - 1 do
    begin
      if OutPixel^.Blue > Threshold then OutPixel^.Blue := Threshold;
      if OutPixel^.Red > Threshold then OutPixel^.Red := Threshold;
      if OutPixel^.Green > Threshold then OutPixel^.Green := Threshold;
      inc(OutPixel);
    end;
  end;
end;

Von wegen langsam:
Dein Code ruft TBitmap.Scanline Width*Height-mal auf. Jeder dieser Aufrufe ist extrem lahm, wenn auch schon wesentlich schneller als der Zugriff auf TBitmap.Canvas.Pixel[x,y]. Genau das war der Punkt in meinem Blog-Post, auf den Bernhard im ersten Post verwiesen hat. Und da er jedes Pixel sowieso nochmal anpasst, kann er auch gleich die erste Bitmap pixelweise lesen und die zweite schreiben, das spart dann auch noch das TBitmap.Assign.

Edit: Und Himitsu hat recht: Da die Grenze für alle Farben dieselbe ist, kann man die RGB-Bytes auch einfach mittels einer Schleife von 3*Width byteweise abarbeiten statt ein PRgbTriple zu verwenden. Ob das von der Performance her nochmal einen großen Unterschied macht, weiß ich aber nicht. Die Vermeidung der Scanline-Aufrufe bringt deutlich mehr.

[Michael II]

Dann Sorry - macht es so wie es besser ist - ich lasse aber meinen Code als sehr schlechtes Beispiel stehen; ein Mahnmal für "wie man es nicht tun sollte". Danke für die wertvollen Inputs.

[dummzeuch]

Zitat von Michael II:

Dann Sorry - macht es so wie es besser ist - ich lasse aber meinen Code als sehr schlechtes Beispiel stehen; ein Mahnmal für "wie man es nicht tun sollte". Danke für die wertvollen Inputs.

Es ist kein schlechtes Beispiel, wie man es nicht machen sollte, sondern im Gegenteil ein gutes Beispiel, wie man es lesbar programmieren kann, aber eben nicht die effizienteste Methode dafür. Solange die Performance kein Problem ist, würde ich es vermutlich genauso programmieren. Mein erster Ansatz sah damals auch so aus, war aber eben zu langsam für die Anwendung (Helligkeitsausgleich für riesige Graustufen-Bilder, die zu tausenden verarbeitet werden mussten). Mittels Profiling habe ich dann herausgefunden, was man wie beschleunigen kann.

[Michael II]

Eigentlich wollte ich ja nix mehr dazu schreiben, aber es "nervt" halt doch ein wenig, wenn behauptet statt gemessen wird .

Fünf Mal 1000 Bilder der Grösse 1000x1000 umgewandelt.

Die in #1 vorgestellte Lösung benötigt auf meinem nicht mehr allzu frischen Notebook im Schnitt 4950ms.
Meine in #7 benötigt 2011ms und diese hier (unten) 1373ms (wobei man das ganz sicher schöner und auch ein wenig schneller...)

Delphi-Quellcode:

procedure CreateSpecialImage2(const InBmp, OutBmp: TBitmap; Threshold: Byte);
var
  StartPixel : Pointer;
  OutPixel: PRgbTriple;
  deltascan : NativeInt;
  height, width, x, y: Integer;

begin
  OutBmp.Assign(InBmp);
  StartPixel := OutBmp.ScanLine[0];
  deltascan := NativeInt(OutBmp.ScanLine[1]) - NativeInt(StartPixel);

  Height := OutBmp.Height;
  Width := OutBmp.Width;

  for y := 0 to Height - 1 do
  begin
    OutPixel := StartPixel;
    for x := 0 to Width - 1 do
    begin
      if OutPixel^.Blue > Threshold then OutPixel^.Blue := Threshold;
      if OutPixel^.Red > Threshold then OutPixel^.Red := Threshold;
      if OutPixel^.Green > Threshold then OutPixel^.Green := Threshold;
      inc(OutPixel);
    end;
    inc(PByte(StartPixel), deltascan);
  end;
end;

[himitsu]

OK, man kann natürlich auch noch mit SSE/MMX anfangen, also mit nur einem Befehl jeweils 8 Bytes auf einmal,
oder mit CUDA bzw. OpenCL (OK, das wohl eher nicht).

Und natürlich noch Assembler.

[dummzeuch]

Zitat:

aber es "nervt" halt doch ein wenig, wenn behauptet statt gemessen wird .

Hey, ich hatte gemessen, nur eben vor 5 Jahren und nicht heute.

In #13 ist immernoch ein Aufruf von Scanline zuviel, denn Scanline[0] hattest Du ja bereits in StartPixel abgespeichert.

Theoretisch kann man die Differenz zwischen zwei Scanlines auch direkt berechnen, das spart dann nochmal einen Aufruf pro Bitmap:

  BitmapBytesPerLine := ((w * 8 * BytesPerPixel + 31) and not 31) div 8;
Das ist auch schneller als ein Auruf von

  Graphics.BytesPerScanline(w, BytesPerPixel * 8, 32)
(Ja, das hatte ich auch gemessen, wobei ein Blick in den BytesPerScanline-Code ausreicht, um zu verstehen wieso.)

BytesPerPixel = 1 für pf8Bit, und = 3 für pf24Bit.

Weshalb allerdings die Lösung mit TBitmap.Assign schneller sein soll als die ohne, ist mir gerade unklar, denn wie gesagt, ich hatte das damals gemessen. Bei neueren Delphis gibt es TBitmap.SetSize, was schneller ist als Höhe und Breite getrennt zu setzen wie in #1. Es kann auch einen Unterschied machen, ob man PixelFormat zuerst setzt und dann die Größe ändert oder umgekehrt.

Edit: Es ist vermutlich die unnötige Berechnung von InPixel und OutPixel für jedes Pixel:

Delphi-Quellcode:

  InPixel := AddToPtr(InScanLine0, InBytesPerLine * y + x * BytesPerPixel);
// ...
  OutPixel := AddToPtr(OutScanLine0, OutBytesPerLine * y + x * BytesPerPixel);

Da kann man in beiden for-Schleife mit Inc bzw. Dec arbeiten, wie Du das in #13 gemacht hast. Das hatte ich in meinem Code später noch geändert, nachdem ich den Blogpost geschrieben hatte.

Als "Beweis", hier der Code aus u_dzGraphicUtils, wie ich ihn schließlich verwendet habe, wobei das der generische Code mit einem Callback ist. Den Filter direkt in der Schleife zu implementieren ist natürlich schneller, da man jeweils den Callback-Aufruf spart.

Delphi-Quellcode:

procedure TBitmap24_FilterPixels(_SrcBmp, _DstBmp: TBitmap; _Callback: TPixel24FilterCallback);
const
  BytesPerPixel = 3;
var
  x: Integer;
  y: Integer;
  w: Integer;
  h: Integer;
  SrcLine: PByte;
  DstLine: PByte;
  SrcPixel: PByte;
  DstPixel: PByte;
  BytesPerLine: Integer;
begin
  Assert(Assigned(_SrcBmp));

  _SrcBmp.PixelFormat := pf24bit;
  _DstBmp.PixelFormat := pf24bit;
  w := _SrcBmp.Width;
  h := _SrcBmp.Height;
  TBitmap_SetSize(_DstBmp, w, h);

  if h = 0 then
    Exit; //==>

  BytesPerLine := ((w * 8 * BytesPerPixel + 31) and not 31) div 8;
  Assert(BytesPerLine = Graphics.BytesPerScanline(w, BytesPerPixel * 8, 32));

  SrcLine := _SrcBmp.ScanLine[0];
  DstLine := _DstBmp.ScanLine[0];
  for y := 0 to h - 1 do begin
    Assert(SrcLine = _SrcBmp.ScanLine[y]);
    Assert(DstLine = _DstBmp.ScanLine[y]);
    SrcPixel := SrcLine;
    DstPixel := DstLine;
    for x := 0 to w - 1 do begin
      PdzRgbTriple(DstPixel)^ := PdzRgbTriple(SrcPixel)^;
      _Callback(x, y, PdzRgbTriple(DstPixel)^);
      Inc(SrcPixel, BytesPerPixel);
      Inc(DstPixel, BytesPerPixel);
    end;
    Dec(SrcLine, BytesPerLine);
    Dec(DstLine, BytesPerLine);
  end;
end;

Und hier derselbe Code fuer eine 8 Bit Graustufen-Bitmap, nach dem der OP ja gefragt hatte:

Delphi-Quellcode:

procedure TBitmap8_FilterPixels(_SrcBmp, _DstBmp: TBitmap; _Callback: TPixel8FilterCallback);
const
  BytesPerPixel = 1;
var
  x: Integer;
  y: Integer;
  w: Integer;
  h: Integer;
  SrcLine: PByte;
  DstLine: PByte;
  SrcPixel: PByte;
  DstPixel: PByte;
  BytesPerLine: Integer;
begin
  Assert(Assigned(_SrcBmp));

  _SrcBmp.PixelFormat := pf8bit;
  _DstBmp.Assign(nil);
  _DstBmp.PixelFormat := pf8bit;
  w := _SrcBmp.Width;
  h := _SrcBmp.Height;
  _DstBmp.Palette := MakeGrayPalette;
  TBitmap_SetSize(_DstBmp, w, h);

  if h = 0 then
    Exit; //==>

  BytesPerLine := ((w * 8 * BytesPerPixel + 31) and not 31) div 8;
  Assert(BytesPerLine = Graphics.BytesPerScanline(w, BytesPerPixel * 8, 32));

  SrcLine := _SrcBmp.ScanLine[0];
  DstLine := _DstBmp.ScanLine[0];
  for y := 0 to h - 1 do begin
    Assert(SrcLine = _SrcBmp.ScanLine[y]);
    Assert(DstLine = _DstBmp.ScanLine[y]);
    SrcPixel := SrcLine;
    DstPixel := DstLine;
    for x := 0 to w - 1 do begin
      DstPixel^ := SrcPixel^;
      _Callback(x, y, DstPixel^);
      Inc(SrcPixel, BytesPerPixel);
      Inc(DstPixel, BytesPerPixel);
    end;
    Dec(SrcLine, BytesPerLine);
    Dec(DstLine, BytesPerLine);
  end;
end;

Die Assertions sollte man natürlich ausschalten oder rauslöschen, denn sonst wird unnötig Graphics.BytesPerScanline aufgerufen. Ebenso sollte Overflow Checking und Range Checking ausgeschaltet sein. Vgl. die ganzen IFDEFs am Anfang der Unit.

Wobei ich mich gerade selbst frage, weshalb ich da in der inneren Schleife nicht mit Inc ohne zweiten Parameter und dem passenden Pointer-Typ für SrcPixel und DstPixel gearbeitet habe. Vielleicht aus Kompatiblitätsgründen mit uralt-Delphi-Versionen? Deshalb gibt es auch die (inline)-Prozedur TBitmap_SetSize, welches für neuere Delphis TBitmap.SetSize aufruft, und für ältere notgedrungen TBitmap.Width und .Height getrennt setzt.

[Michael II]

Zitat von dummzeuch:

Weshalb allerdings die Lösung mit TBitmap.Assign schneller sein soll als die ohne, ist mir gerade unklar, denn wie gesagt, ich hatte das damals gemessen.

Bin gerade zu müde, um es nachzumessen .

Du kopierst in deinen Schleifen Pixel für Pixel von Src nach Dst. Mit einem Assign wird das in einem Rutsch vor der Schleife getan und du kannst dich dann in der Schleife nur noch mit Dst beschäftigen und Src komplett weglassen.

Wie gesagt: Gemessen habe ich nicht - aber wenn das Assign() (seit es Assign() gibt) nicht schneller sein sollte als dein "Pixel für Pixel" und Src mitschleifen, dann stimmt was mit Assign() nicht.

(Es gibt Situationen in welchen eine Pixel für Pixel Verarbeitung sinnvoll oder notwendig ist.)


Nebenbei: Wenn ich dein 8Bit Graustufenbeispiel richtig interpretiere, gehst du davon aus, dass Src die gleiche Palette verwendet wie du sie für Dst in deinem Code festlegst.