SetPixel 太慢了。有没有更快的方法来绘制位图？答案

【问题标题】：SetPixel is too slow. Is there a faster way to draw to bitmap?SetPixel 太慢了。有没有更快的方法来绘制位图？
【发布时间】：2011-10-14 13:57:00
【问题描述】：

我正在开发一个小型绘图程序。我在位图上使用 SetPixel 来绘制线条。当画笔尺寸变大时，比如 25 像素，性能会明显下降。我想知道是否有更快的方法来绘制位图。以下是该项目的一些背景：

我正在使用位图，以便可以利用图层，例如在 Photoshop 或 The GIMP 中。
正在手动绘制线条，因为这最终将使用图形输入板压力来改变线条在其长度上的大小。
线条最终应沿边缘进行抗锯齿/平滑处理。

我将包含我的绘图代码，以防万一它很慢而不是 Set-Pixel 位。

这是在发生绘画的窗口中：

    private void canvas_MouseMove(object sender, MouseEventArgs e)
    {
        m_lastPosition = m_currentPosition;
        m_currentPosition = e.Location;

        if(m_penDown && m_pointInWindow)
            m_currentTool.MouseMove(m_lastPosition, m_currentPosition, m_layer);
        canvas.Invalidate();
    }

MouseMove 的实现：

    public override void MouseMove(Point lastPos, Point currentPos, Layer currentLayer)
    {
        DrawLine(lastPos, currentPos, currentLayer);
    }

DrawLine的实现：

    // The primary drawing code for most tools. A line is drawn from the last position to the current position
    public override void DrawLine(Point lastPos, Point currentPos, Layer currentLayer)
    {
        // Creat a line vector
        Vector2D vector = new Vector2D(currentPos.X - lastPos.X, currentPos.Y - lastPos.Y);

        // Create the point to draw at
        PointF drawPoint = new Point(lastPos.X, lastPos.Y);

        // Get the amount to step each time
        PointF step = vector.GetNormalisedVector();

        // Find the length of the line
        double length = vector.GetMagnitude();

        // For each step along the line...
        for (int i = 0; i < length; i++)
        {
            // Draw a pixel
            PaintPoint(currentLayer, new Point((int)drawPoint.X, (int)drawPoint.Y));
            drawPoint.X += step.X;
            drawPoint.Y += step.Y;
        }
    }

PaintPoint 的实现：

    public override void PaintPoint(Layer layer, Point position)
    {
        // Rasterise the pencil tool

        // Assume it is square

        // Check the pixel to be set is witin the bounds of the layer

            // Set the tool size rect to the locate on of the point to be painted
        m_toolArea.Location = position;

            // Get the area to be painted
        Rectangle areaToPaint = new Rectangle();
        areaToPaint = Rectangle.Intersect(layer.GetRectangle(), m_toolArea);

            // Check this is not a null area
        if (!areaToPaint.IsEmpty)
        {
            // Go through the draw area and set the pixels as they should be
            for (int y = areaToPaint.Top; y < areaToPaint.Bottom; y++)
            {
                for (int x = areaToPaint.Left; x < areaToPaint.Right; x++)
                {
                    layer.GetBitmap().SetPixel(x, y, m_colour);
                }
            }
        }
    }

非常感谢您提供的任何帮助。

【问题讨论】：

标签： c# graphics bitmap gdi layer

【解决方案1】：

您可以锁定位图数据并使用指针手动设置值。它要快得多。虽然你必须使用不安全的代码。

public override void PaintPoint(Layer layer, Point position)
    {
        // Rasterise the pencil tool

        // Assume it is square

        // Check the pixel to be set is witin the bounds of the layer

        // Set the tool size rect to the locate on of the point to be painted
        m_toolArea.Location = position;

        // Get the area to be painted
        Rectangle areaToPaint = new Rectangle();
        areaToPaint = Rectangle.Intersect(layer.GetRectangle(), m_toolArea);

        Bitmap bmp;
        BitmapData data = bmp.LockBits(new Rectangle(0, 0, bmp.Width, bmp.Height), ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format24bppRgb);
        int stride = data.Stride;
        unsafe
        {
            byte* ptr = (byte*)data.Scan0;
            // Check this is not a null area
            if (!areaToPaint.IsEmpty)
            {
                // Go through the draw area and set the pixels as they should be
                for (int y = areaToPaint.Top; y < areaToPaint.Bottom; y++)
                {
                    for (int x = areaToPaint.Left; x < areaToPaint.Right; x++)
                    {
                        // layer.GetBitmap().SetPixel(x, y, m_colour);
                        ptr[(x * 3) + y * stride] = m_colour.B;
                        ptr[(x * 3) + y * stride + 1] = m_colour.G;
                        ptr[(x * 3) + y * stride + 2] = m_colour.R;
                    }
                }
            }
        }
        bmp.UnlockBits(data);
    }

【讨论】：

谢谢。我想我明白发生了什么； ptr 是包含红色、绿色和蓝色像素值的位图数据块，并且正在手动设置它们。我今天会试一试，看看效果如何。非常感谢，我觉得我的理解又提高了一个档次：P 不过有一件事，我认为 C# 中的位图也有一个 alpha 通道。我认为这将在像素颜色信息中与 RGB 一起处理。
您需要指定 msdn.microsoft.com/en-us/library/… 以包含 alpha 组件。只需将PixelFormat.Format24bppRgb 更改为PixelFormat.Format32bppArgb。我相信它应该在 R 之后，所以只需将它抵消 +3。如果您确实使用每像素 32 位，则需要将 x * 3 更改为 x * 4，因为现在每像素 4 字节。
我刚试过这个。现在在所有刷子尺寸上都非常可爱和快速！然而，现在出现了一些奇怪的行为：实际绘图发生在鼠标所在位置的偏移处。我想知道它是否与这里的这一行有关：BitmapData data = bmp.LockBits(new Rectangle(areaToPaint.Right, areaToPaint.Bottom), ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format24bppRgb);需要为矩形指定一个位置。我使用了提供的“位置”值。对吗？
矩形的position 值是矩形在图片框或面板上的位置。您正在使用鼠标的位置。如果您的图像布局没有居中，您可以使用 (0, 0) 作为位置。如果它居中并且您的图片框比您的图像大，那么您需要调整偏移量。您还应该将new Rectangle(areaToPaint.Right, areaToPaint.Bottom) 更改为new Rectangle(0, 0, bmp.Width, bmp.Height)。我以为areaToPaint 是整个图像的尺寸。
是否有必要使用不安全的代码来做到这一点？难道你不能使用Marshal.WriteByte 写入IntPtr 的内存地址而不是将其转换为byte* 来进行不安全的指针操作吗？还是会慢一些？

【解决方案2】：

SetPixel 这样做： is 锁定整个图像，设置像素并解锁它

尝试这样做：您使用锁位获取整个内存映像的锁，然后处理您更新并释放锁。

lockbits

【讨论】：

3年过去了，还是没有例子
@rr- 很长一段时间

【解决方案3】：

我通常使用一个数组来表示原始像素数据。然后使用不安全代码在该数组和位图之间复制。

制作Color 的数组是个坏主意，因为Color 结构体相对较大（12 字节以上）。因此，您可以定义自己的 4 字节结构（这是我选择的），也可以简单地使用 int 或 byte 的数组。

您还应该重用您的阵列，因为 LOH 上的 GC 往往很昂贵。

我的代码可以在：

https://github.com/CodesInChaos/ChaosUtil/blob/master/Chaos.Image/

另一种方法是使用直接将指针写入位图中的所有代码。这还是有点快，但会使代码更难看，更容易出错。

【讨论】：

您是使用目标位图大小的数组还是仅使用要修改的区域大小的数组？
在我的应用程序中，我使用了一个与位图大小相同的数组，但我需要处理整个位图。但即使我只在位图的一部分上工作，我仍然会使用完整的数组，但可能只填写我需要的部分。这样，在处理图像的不同大小部分时，我不需要分配新数组。

【解决方案4】：

只是一个想法：用画笔像素填充屏幕外位图。您只需要在画笔、大小或颜色发生更改时重新生成此位图。然后只需将此位图绘制到鼠标所在的现有位图上。如果您可以使用颜色调制位图，则可以将像素设置为灰度并使用当前画笔颜色对其进行调制。

【讨论】：

这听起来是个很酷的主意。谢谢。我想如果我使用透明度，那么在绘制现有线条时它会起作用。

【解决方案5】：

您在嵌套的 for 循环中调用 GetBitmap。看起来没有必要，您应该在 for 循环之外使用 GetBitmap，因为引用不会改变。

还请查看@fantasticfix 的答案，Lockbits 几乎总是对获取/设置像素的性能缓慢问题进行分类

【讨论】：