如何加速此计算

Question

给定两种用整数表示的ARGB颜色，8位/通道(alpha、红色、绿色、蓝色)，我需要计算一个表示它们之间某种距离(也是整数)的值。

因此，距离的公式是：Delta=|R1-R2|+|G1-G2|+|B1-B2|，其中Rx、Gx和Bx是颜色1和2的通道的值。Alpha通道始终被忽略。

我需要加速这个计算，因为它在一台速度很慢的机器上做了很多次。在给定两个整数的情况下，在单个线程上计算这个值的“极客”方法是什么？

到目前为止，我最好的是，但我想这还可以进一步改进：

    //Used for color conversion from/to int
    private const int ChannelMask = 0xFF;
    private const int GreenShift = 8;
    private const int RedShift = 16;

    public int ComputeColorDelta(int color1, int color2)
    {
        int rDelta = Math.Abs(((color1 >> RedShift) & ChannelMask) - ((color2 >> RedShift) & ChannelMask));
        int gDelta = Math.Abs(((color1 >> GreenShift) & ChannelMask) - ((color2 >> GreenShift) & ChannelMask));
        int bDelta = Math.Abs((color1 & ChannelMask) - (color2 & ChannelMask));

        return rDelta + gDelta + bDelta;
    }

Answer 1

长长的答案：

多少是“很多”

我想我有一台速度很快的机器，但我写了这个小脚本：

 public static void Main() {
            var s = Stopwatch.StartNew();
            Random r = new Random();
            for (int i = 0; i < 100000000; i++) {
                int compute = ComputeColorDelta(r.Next(255), r.Next(255));
            }
            Console.WriteLine(s.ElapsedMilliseconds);
            Console.ReadLine();
        }

输出为: 6878

因此，对于一亿次来说，7秒似乎是很好的。

不过，我们绝对可以加快速度。我更改了您的函数，如下所示：

public static int ComputeColorDelta(int color1, int color2) {
  return 1;
}

更改后，输出为: 5546。因此，通过返回一个常量，我们成功地在1亿次迭代中获得了1秒的性能增益。;)

简而言之:这个函数不是你的瓶颈。:)

Answer 2

我正在尝试让运行时为我进行计算。

首先，我定义了带有显式字段偏移量的结构

[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
public struct Color
{
    [FieldOffset(0)] public int Raw;
    [FieldOffset(0)] public byte Blue;
    [FieldOffset(8)] public byte Green;
    [FieldOffset(16)] public byte Red;
    [FieldOffset(24)] public byte Alpha;
}

计算函数为：

public int ComputeColorDeltaOptimized(Color color1, Color color2)
{
    int rDelta = Math.Abs(color1.Red - color2.Red);
    int gDelta = Math.Abs(color1.Green - color2.Green);
    int bDelta = Math.Abs(color1.Blue - color2.Blue);

    return rDelta + gDelta + bDelta;
}

和用法

public void FactMethodName2()
{
    var s = Stopwatch.StartNew();
    var color1 = new Color(); // This is a structs, so I can define they out of loop and gain some performance
    var color2 = new Color(); 
    for (int i = 0; i < 100000000; i++)
    {
        color1.Raw = i;
        color2.Raw = 100000000 - i;
        int compute = ComputeColorDeltaOptimized(color1, color2);
    }
    Console.WriteLine(s.ElapsedMilliseconds); //5393 vs 7472 of original 
    Console.ReadLine();
}

Answer 3

一种想法是使用你已经有的相同的代码，但顺序不同:应用掩码，取差值，然后移位。

另一个可能有帮助的修改是内联这个函数:也就是说，不是为每一对颜色调用它，而是直接在执行此代码的循环中计算差异。我假设它在一个紧凑的循环中，因为否则它的成本将可以忽略不计。

最后，由于您可能会获得图像像素数据，因此使用unsafe方法可以节省大量资源:像这样制作位图，然后获取字节*并从中读取图像数据。