2024-09-30 Share: GDI速度再進化

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C#一般開發模式風格並不像是C++開發視窗程式需要動到很多底層的WIN32 API,或是太過於複雜跟系統有關的觀念,但發展到一個需求,如果一些怪怪的需求多了,C#一定會有無法勝任的地方,不然就是靠wrapper.不然就是靠pinvoke,去存取C/CC++ dll或是win32 api.
特別提到一塊是高速rendering需求,C#用的GDI+是無法勝任的…
尤其在畫面開始慢慢變得大張後.
這時候很多人也許就開始會想借重opengl或是directx去處理,但還有一個東西叫GDI,這東西一定得靠WIN32 API去做,用pinvoke,如果你的需求是2d影像,快速播放,而不像是開發遊戲還需要用到一些功能特性,後來我覺得gdi比opengl或是directx好用,只是看你的用法.
不過像這種native api的使用其實跟c#沒有真正的直接關係就是,
反來會是mfc之類的開發比較需要.
這邊說到gdi(不是c#原來用的gdi+),一般c#用gdi,首先就是一個BitMap物件,

建立Graphics , 建立GDI物件, 到最後顯示

public static void DrawImage(ref Graphics grDest, ref Bitmap grSrcBitmap)
{
    grSrc = Graphics.FromImage(grSrcBitmap);
    hdcDest = grDest.GetHdc();
    hdcSrc = grSrc.GetHdc();
    hBitmap = grSrcBitmap.GetHbitmap();
    hOldObject = SelectObject(hdcSrc, hBitmap);
    BitBlt(hdcDest, 0, 0, grSrcBitmap.Width, grSrcBitmap.Height,
hdcSrc, 0, 0, 0x00CC0020U);
    if (hOldObject != IntPtr.Zero) SelectObject(hdcSrc, hOldObject);
    if (hBitmap != IntPtr.Zero) DeleteObject(hBitmap);
    if (hdcDest != IntPtr.Zero) grDest.ReleaseHdc(hdcDest);
    if (hdcSrc != IntPtr.Zero) grSrc.ReleaseHdc(hdcSrc);
}

這中間有好幾步驟虛要新的記憶體,產生物件,到釋放…..
步驟多又慢 (但即使如此還是比gdi+強…)
一直覺得這種複製建立的過程不太合理….BitMap也慢…
所以就直接把 bitmap 資料寫入到 BitMap的記憶體中,少了好幾個步驟

public unsafe static void DrawImageHighSpeed()
{
  SetDIBits(hdcDest, hBitmap, 0, (uint)h, data_ptr, ref info, DIB_RGB_COLORS);
  BitBlt(hdcDest, 0, 0,  w ,  h , hdcSrc, 0, 0, 0x00CC0020U);
}

但要用這方式虛要先做一個初始化,當確定不再坐rendering工作後,也得自己釋放一下記憶體(c#管不到它自己以外的部分…)

public unsafe static void initHighSpeed(ref  Graphics _grDest, int width,
int height, uint[] data)
{
    w = width;
    h = height;
    _Bitmap = new Bitmap(width, height);
    grSrc = Graphics.FromImage(_Bitmap);
    grDest = _grDest;

    hdcDest = grDest.GetHdc();
    hdcSrc = grSrc.GetHdc();

    hBitmap = _Bitmap.GetHbitmap();
    hOldObject = SelectObject(hdcSrc, hBitmap);

    info = new BITMAPINFO();
    info.bmiHeader = new BITMAPINFOHEADER();
    info.bmiHeader.biSize = (uint)Marshal.SizeOf(info.bmiHeader);
    info.bmiHeader.biWidth = w;
    info.bmiHeader.biHeight = h;
    info.bmiHeader.biPlanes = 1;
    info.bmiHeader.biBitCount = 32;
    info.bmiHeader.biCompression = BitmapCompressionMode.BI_RGB;
    info.bmiHeader.biSizeImage = (uint)(w * h * 4);

    fixed (uint* dptr = data)
    { data_ptr = (IntPtr)dptr;}
}

public unsafe static void freeHighSpeed()
{

    if (hOldObject != IntPtr.Zero) SelectObject(hdcSrc, hOldObject);
    if (hBitmap != IntPtr.Zero) DeleteObject(hBitmap);
    if (hdcDest != IntPtr.Zero) grDest.ReleaseHdc(hdcDest);
    if (hdcSrc != IntPtr.Zero) grSrc.ReleaseHdc(hdcSrc);
    try { _Bitmap.Dispose(); }
    catch { }
}

最後再進化一次….
有沒有辦法直接把自己的data array寫入到圖型裝置記憶體?
有的…而且是最快的方式

public unsafe static void DrawImageHighSpeedtoDevice()
{
  SetDIBitsToDevice(hdcDest, 0, 0, (uint)w, (uint)h, 0, 0, 0,
 (uint)h, data_ptr, ref info, DIB_RGB_COLORS);
}

一個步驟不拖泥帶水…(不過這種方式開始得做一點初始化工作,但只有第一次需要
要更新畫面讀寫一下自己的data arry call SetDIBitsToDevice 重刷一下就好….
這rendering的模式破1000fps以上….(data array已經準備號,單純刷畫面的速度)
800*600畫面下可以刷的速度
- 100內 GDI+
- 200~300fps 從c#BitMap物件
- 900~1000fps data array刷到bitmap記憶體中然後rendering
- 1500~1600fps 直接把data array刷到裝置記憶體
- 1024*768狀況下 gdi+剩下 40多fps …
- 直接把data array刷到裝置記憶體可達到近900fps
- 最慢的從c#BitMap物件有150fps左右
- data array刷到bitmap記憶體中然後rendering 550fps左右
如果你的需要只是一次又一次產生簡單的2d影像畫面刷上去,
沒牽涉到像是sprite的控制遊戲需求,這就夠好用了….
重點是省包directx相關wrapper,精簡扼要…
(directx使用非常麻煩…而且如果單這種狀況來說directx佔不到便宜)

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