オーバーサンプリング最適化
前回は、「オーバーサンプリング」によるキャンバス描画を行いましたが、今回は、そのコードを最適化してもう少し高速化させます。
では、まずオーバーサンプリングのループ部分をもう一度見てみましょう。
ソース画像の座標 sx, sy を求める計算を毎ループで行っていますが、sx と sy を別々に見てみると、それぞれの座標は SUBPIXEL 通りの数値 (SUBPIXEL = 4 なら、４通り) であることがわかります。
X, Y のそれぞれのループでは、それぞれの座標値は一定なわけですから、ループ内で毎回計算せずに、X, Y それぞれの座標値をテーブル化して、ループ内ではそれを参照してやれば計算回数を減らせます。
テーブルを使った場合のコードは、以下のようになります。
「SUBPIXEL x SUBPIXEL」回分行っていた計算が、「SUBPIXEL + SUBPIXEL」回分の計算で済みました。
では、まずオーバーサンプリングのループ部分をもう一度見てみましょう。
for(jy = 0, sfy_j = sfy; jy < SUBPIXEL; jy++, sfy_j += incfxy_j)
{
for(jx = 0, sfx_j = sfx; jx < SUBPIXEL; jx++, sfx_j += incfxy_j)
{
sx = sfx_j >> 18;
sy = sfy_j >> 18;
if(sx < 0) sx = 0;
else if(sx >= srcimg->w) sx = srcimg->w - 1;
if(sy < 0) sy = 0;
else if(sy >= srcimg->h) sy = srcimg->h - 1;
psrc = srcimg->pixbuf + sy * srcimg->w + sx;
ソース画像の座標 sx, sy を求める計算を毎ループで行っていますが、sx と sy を別々に見てみると、それぞれの座標は SUBPIXEL 通りの数値 (SUBPIXEL = 4 なら、４通り) であることがわかります。
X, Y のそれぞれのループでは、それぞれの座標値は一定なわけですから、ループ内で毎回計算せずに、X, Y それぞれの座標値をテーブル化して、ループ内ではそれを参照してやれば計算回数を減らせます。
テーブルを使った場合のコードは、以下のようになります。
int tblX[SUBPIXEL],tblY[SUBPIXEL];
/* Y のテーブル */
for(jy = 0, sfy_j = sfy; jy < SUBPIXEL; jy++, sfy_j += incfxy_j)
{
sy = sfy_j >> 18;
if(sy < 0) sy = 0;
else if(sy >= srcimg->h) sy = srcimg->h - 1;
tblY[jy] = sy;
}
/* X のテーブル */
for(jx = 0, sfx_j = sfx; jx < SUBPIXEL; jx++, sfx_j += incfxy_j)
{
sx = sfx_j >> 18;
if(sx < 0) sx = 0;
else if(sx >= srcimg->w) sx = srcimg->w - 1;
tblX[jx] = sx;
}
/* オーバーサンプリング*/
for(jy = 0; jy < SUBPIXEL; jy++)
{
sy = tblY[jy];
for(jx = 0; jx < SUBPIXEL; jx++)
{
sy = tblX[jx];
psrc = srcimg->pixbuf + sy * srcimg->w + sx;
「SUBPIXEL x SUBPIXEL」回分行っていた計算が、「SUBPIXEL + SUBPIXEL」回分の計算で済みました。
Y のテーブルをポインタ値に
上記のコードに、もう少し手を加えます。
Y のテーブル値は、ソース座標の Y 位置ですが、これをピクセルバッファのポインタ位置に変えてみます。
ソース画像のバッファ位置は以下の計算で求めていますが、
Y のテーブル値を、バッファの Y 位置のポインタにすれば、ここの計算も省略できます。
これで、だいぶループ内を軽量化できました。
Y のテーブル値は、ソース座標の Y 位置ですが、これをピクセルバッファのポインタ位置に変えてみます。
ソース画像のバッファ位置は以下の計算で求めていますが、
psrc = srcimg->pixbuf + sy * srcimg->w + sx;
Y のテーブル値を、バッファの Y 位置のポインタにすれば、ここの計算も省略できます。
SPTK_PIX_RGBA *tblY[SUBPIXEL];
int tblX[SUBPIXEL];
/* Y のテーブル : ポインタ */
for(jy = 0, sfy_j = sfy; jy < SUBPIXEL; jy++, sfy_j += incfxy_j)
{
sy = sfy_j >> 18;
if(sy < 0) sy = 0;
else if(sy >= srcimg->h) sy = srcimg->h - 1;
tblY[jy] = srcimg->pixbuf + sy * srcimg->w;
}
/* X のテーブル : 座標 */
for(jx = 0, sfx_j = sfx; jx < SUBPIXEL; jx++, sfx_j += incfxy_j)
{
sx = sfx_j >> 18;
if(sx < 0) sx = 0;
else if(sx >= srcimg->w) sx = srcimg->w - 1;
tblX[jx] = sx;
}
/* オーバーサンプリング*/
for(jy = 0; jy < SUBPIXEL; jy++)
{
for(jx = 0; jx < SUBPIXEL; jx++)
{
psrc = tblY[jy] + tblX[jx];
これで、だいぶループ内を軽量化できました。
さらなる最適化
実は、上記のコードにはまだ最適化の余地があります。
上記の、Y テーブル作成部分を見てください。
これは ix (キャンバス座標 X) のループ内で毎回計算されていますが、ix のループ内では、ソース画像の Y 位置は常に一定です。
ということは、Y のテーブルは、ix のループ前に一度だけ計算してやれば OK だということです。
これで、かなり計算数を減らせました。
上記の、Y テーブル作成部分を見てください。
これは ix (キャンバス座標 X) のループ内で毎回計算されていますが、ix のループ内では、ソース画像の Y 位置は常に一定です。
ということは、Y のテーブルは、ix のループ前に一度だけ計算してやれば OK だということです。
for(iy = 0; iy < CANVAS_H; iy++)
{
/* Y のテーブル */
for(jy = 0, sfy_j = sfy; jy < SUBPIXEL; jy++, sfy_j += incfxy_j)
{
sy = sfy_j >> 18;
if(sy < 0) sy = 0;
else if(sy >= srcimg->h) sy = srcimg->h - 1;
tblY[jy] = srcimg->pixbuf + sy * srcimg->w;
}
sfx = sfx_left;
for(ix = 0; ix < CANVAS_W; ix++, sfx += incfxy, pdst += winimg->bpp)
{
これで、かなり計算数を減らせました。
ソースコード
以下が、最適化後の全コードです。
017_oversamp2.c
017_oversamp2.c
#include <stdio.h>
#include "sptk.h"
#define SCRW 16
#define CANVAS_W 250
#define CANVAS_H 250
#define SUBPIXEL 4
SPTK_WIDGET *scrh,*scrv;
SPTK_IMAGE *winimg;
SPTK_IMAGE32 *srcimg;
int scrx = 0,scry = 0,zoom = 100;
int update_canvas = 0;
void draw_canvas()
{
int ix,iy,jx,jy,pitchd,sfx,sfy,sfx_left,incfxy;
int sx,sy,r,g,b,incfxy_j,subf,tblX[SUBPIXEL];
uint8_t *pdst;
SPTK_PIX_RGBA *psrc,*tblY[SUBPIXEL];
pdst = winimg->pixbuftop;
pitchd = winimg->pitch_dir - CANVAS_W * winimg->bpp;
incfxy = (1 << 18) * 100 / zoom;
incfxy_j = incfxy / SUBPIXEL;
sfx_left = scrx * incfxy;
sfy = scry * incfxy;
for(iy = 0; iy < CANVAS_H; iy++)
{
/* Y テーブル作成 */
for(jy = 0, subf = sfy; jy < SUBPIXEL; jy++, subf += incfxy_j)
{
sy = subf >> 18;
if(sy < 0) sy = 0;
else if(sy >= srcimg->h) sy = srcimg->h - 1;
tblY[jy] = srcimg->pixbuf + sy * srcimg->w;
}
/*----- ix ループ -----*/
sfx = sfx_left;
for(ix = 0; ix < CANVAS_W; ix++, sfx += incfxy, pdst += winimg->bpp)
{
/* 範囲外 */
sx = sfx >> 18;
sy = sfy >> 18;
if(sx < 0 || sx >= srcimg->w || sy < 0 || sy >= srcimg->h)
{
sptk_image_setpixel_buf_rgb(winimg, pdst, 0xcc, 0xcc, 0xcc);
continue;
}
/* X テーブル作成 */
for(jx = 0, subf = sfx; jx < SUBPIXEL; jx++, subf += incfxy_j)
{
sx = subf >> 18;
if(sx < 0) sx = 0;
else if(sx >= srcimg->w) sx = srcimg->w - 1;
tblX[jx] = sx;
}
/* オーバーサンプリング */
r = g = b = 0;
for(jy = 0; jy < SUBPIXEL; jy++)
{
for(jx = 0; jx < SUBPIXEL; jx++)
{
psrc = tblY[jy] + tblX[jx];
r += psrc->r;
g += psrc->g;
b += psrc->b;
}
}
r /= SUBPIXEL * SUBPIXEL;
g /= SUBPIXEL * SUBPIXEL;
b /= SUBPIXEL * SUBPIXEL;
sptk_image_setpixel_buf_rgb(winimg, pdst, r, g, b);
}
sfy += incfxy;
pdst += pitchd;
}
}
void update_handle()
{
char m[16];
if(update_canvas)
{
draw_canvas();
sprintf(m, "%d", zoom);
sptk_image_text(winimg, 4, 4, m, -1, 0xffffff);
sptk_image_text(winimg, 3, 3, m, -1, 0);
update_canvas = 0;
}
}
void update_screen(int time)
{
update_canvas = 1;
sptk_update(NULL, 0, 0, CANVAS_W, CANVAS_H, time);
}
void change_zoom()
{
/* スクロール最大値変更 */
sptk_scrollbar_set_status(scrh, 0, srcimg->w * zoom / 100, CANVAS_W);
sptk_scrollbar_set_status(scrv, 0, srcimg->h * zoom / 100, CANVAS_H);
/* 位置を再取得 */
scrx = sptk_scrollbar_get_pos(scrh);
scry = sptk_scrollbar_get_pos(scrv);
}
void winhandle(SPTK_EVENT *ev)
{
switch(ev->type)
{
case SPTK_EVENT_WINDOW_KEYDOWN:
if(ev->key.code == 'U')
{
if(zoom < 100)
zoom += 10;
else if(zoom != 1000)
zoom += 100;
change_zoom();
update_screen(0);
}
else if(ev->key.code == 'D')
{
if(zoom > 100)
zoom -= 100;
else if(zoom != 10)
zoom -= 10;
change_zoom();
update_screen(0);
}
break;
case SPTK_EVENT_WINDOW_CLOSE:
sptk_quit();
break;
}
}
void scroll_handle(SPTK_WIDGET *wg,int type,int pos)
{
if(wg->id == 0)
scrx = pos;
else
scry = pos;
update_screen(5);
}
int main()
{
sptk_init("test", CANVAS_W + SCRW, CANVAS_H + SCRW);
sptk_window_set_handle(winhandle);
sptk_set_update_handle(update_handle);
winimg = sptk_window_get_image();
srcimg = sptk_image32_load_bitmap("bitmap1.bmp");
if(!srcimg) sptk_errexit("cannot load bitmap file");
scrh = sptk_widget_scrollbar_create(0, 0, CANVAS_H, CANVAS_W, SCRW, 0, scroll_handle);
scrv = sptk_widget_scrollbar_create(1, CANVAS_W, 0, SCRW, CANVAS_H, 1, scroll_handle);
change_zoom();
update_screen(-1);
sptk_run();
sptk_image32_free(srcimg);
return 0;
}