像素修改代码在主应用程序中运行速度很快，在 Delphi 6 DirectShow 过滤器中运行速度非常慢，并存在其他问题

Question

我有一个 Delphi 6 应用程序，它以每秒 25 帧的速度实时将位图发送到 DirectShow DLL。 DirectShow DLL 也是我的代码，也是使用 DSPACK DirectShow 组件套件在 Delphi 6 中编写的。我有一个简单的代码块，如果设置了某个标志，它会遍历位图中的每个像素，修改图像的亮度和对比度，否则位图将不加修改地推出 DirectShow DLL（推送源视频过滤器）。代码曾经位于主应用程序中，然后我将其移至 DirectShow DLL 中。当它在主应用程序中时，它运行良好。我可以按照预期看到位图的变化。然而，现在代码驻留在 DirectShow DLL 中，它存在以下问题：

1. 当下面的代码块处于活动状态时，DirectShow DLL 非常慢。我有一个四核 i5，它真的很慢。我还可以看到 CPU 消耗大幅增加。相比之下，在主应用程序中运行的完全相同的代码在旧的单核 P4 上运行良好。在那台旧机器上，它确实对 CPU 造成了明显的影响，但视频很流畅，没有任何问题。这些图像的大小只有 352 x 288 像素。

2. 我没有看到可见位图的预期变化。我可以跟踪 DirectShow DLL 中的代码并查看由代码正确更改的每个像素的数值，但图形编辑 ActiveMovie 窗口中的可视图像看起来完全没有变化。

3. 如果我停用代码（我可以实时执行此操作），ActiveMovie 窗口将显示像玻璃一样光滑的视频，几乎无需接触 CPU 即可完美渲染。如果我重新激活代码，视频现在会非常不稳定，可能每秒只显示 1 到 2 帧，在显示第一帧之前有很长的延迟，并且 CPU 会出现峰值。不完全，但比我预期的要多得多。

我尝试编译 DirectShow DLL，其中包含范围检查、溢出检查等所有内容，并且在运行时没有出现警告或错误。然后我尝试以最快的速度进行编译，但仍然存在上面列出的完全相同的问题。确实有什么不对劲，我不知道是什么。请注意，我确实在修改位图之前锁定了画布，并在完成后将其解锁。如果不是我上面提到的“一切都在”编译运行，我会说感觉就像是在每个像素计算中引发并默默地吞噬了 FPU 异常，但正如我所说，没有发生错误或异常。

更新：我将其放在这里，以便嵌入在 Roman R 的评论之一中的解决方案清晰可见。问题是我在访问 ScanLine 属性之前没有将 PixelFormat 属性设置为 pf24Bit 。正如 Roman 建议的那样，不这样做必须使 TBitmap 代码创建位图的临时副本。一旦我添加下面的代码行，问题就消失了，无论是更改不可见还是软页面错误。这是一个潜在的问题，因为唯一受影响的对象是用于访问 ScanLine 属性的指针，因为（假设）它包含指向位图临时副本的指针。这一定是后续 TextOut() 调用仍然有效的原因，因为它作用于位图的原始副本。

clip.PixelFormat := pf24bit; // The missing code line that fixes the problem.

这是我一直提到的代码块：

function IntToByte(i: Integer): Byte;
begin
 if i > 255 then
   Result := 255
 else if i < 0 then
   Result := 0
 else
   Result := i;
end;

// ---------------------------------------------------------------

procedure brightnessTurboBoost(var clip: TBitmap; rangeExpansionPowerOf2: integer; shiftValue: Byte);
var
   p0: PByte;
   x,y: Integer;
begin
   if (rangeExpansionPowerOf2 = 0) and (shiftValue = 0) then
       exit; // These parameter settings will not change the pixel values.

   for y := 0 to clip.Height-1 do
   begin
       p0 := clip.scanline[y];

       // Can't just do the whole buffer as a big block of bytes since the
       //  individual scan lines may be padded for CPU alignment.
       for x := 0 to (clip.Width - 1) * 3 do
       begin
           if rangeExpansionPowerOf2 >= 1 then
               p0^ := IntToByte((p0^ shl rangeExpansionPowerOf2) + shiftValue)
           else
               p0^ := IntToByte(p0^ + shiftValue);

           Inc(p0);
       end;
   end;
end;

Answer 1

关于此代码片段，有几件事要说。

1. 首先，您正在使用 TBitmap 类的 Scanline 属性。我已经很多年没有与 Delphi 保持一致了，所以我对此可能是错的，但我的印象是 Scanline 实际上并不是一个瘦访问器，是吗？它可能在内部隐藏了一些会极大影响性能的东西，例如“如果他想访问图像的位，那么我们必须首先将其转换为 DIB，然后再返回指针”。因此，看起来如此简单的东西可能看起来是一个杀手。

2. “if rangeExpansionPowerOf2 >= 1 then”在内循环体中？你真的不想一直比较这个。要么制作两个单独的函数，要么复制整个循环，而不用零和非零 rangeExpansionPowerOf2 的两个版本，并且只执行一次。

3. “for ... to (clip.Width - 1) * 3 do” 我不太确定Delphi是否优化了上边界评估以使其仅一次。您可能会对每个像素进行三次乘法，而您只能对整个图像执行一次。

4. 为了获得最佳性能，IntToByte 肯定是在 MMX 中实现的，以避免 ifs 并一次处理多个字节。

尽管如此，正如你所说，图像只有 352x288，我怀疑#1 正在破坏性能。