Windows フォーム アプリケーションでのピクセル操作を高速化するにはどうすればよいですか?

Windows フォームでのビットマップ ピクセル操作の最適化: SetPixel と GetPixel を超えて

SetPixel と GetPixel は、Windows フォームでのピクセル レベルのビットマップ操作によく使用されますが、特に大きな画像や頻繁な操作の場合、パフォーマンスが低いことで知られています。 この記事では、より高速な代替手段について説明します。

優れた代替手段

DirectBitmap クラス

非常に効率的なソリューションは DirectBitmap クラスです。 このクラスは固定メモリを利用し、LockBits や SetPixel を必要とせずにビットマップ データへの直接アクセスを許可します。 この生のビットマップ データへの直接アクセスにより、パフォーマンスが大幅に向上します。

バイトベースの生ピクセルデータ

生のピクセル データを整数ではなくバイトとして表すことで、さらに最適化できます。これにより、データ形式が ARGB (アルファ/レッド/グリーン/ブルー) に移行し、各ピクセルが 4 バイトを消費します。 これには、GetPixel および SetPixel 関数をそれに応じて調整する必要があります。

DirectBitmap クラスの利点

DirectBitmap クラスを使用すると、次のような重要な利点があります。

• メモリ割り当ての排除: 生データへの変更は即座にビットマップに反映されます。
• 管理の簡素化: このクラスは、IDisposable と同様に Bitmap を実装し、オブジェクト管理のオーバーヘッドを最小限に抑えます。
• 安全でないコードは必要ありません: unsafe コード ブロックは必要ありません。

重要な考慮事項

DirectBitmap で使用される固定メモリには、移動できないという制限があります。ピン留めされたメモリ アクセスのこの固有の特性は、ガベージ コレクションの効率に影響を与える可能性があります。 したがって、この手法はパフォーマンスが重要な場合にのみ慎重に使用し、メモリの固定を解除するための適切な処分を常に確保してください。

グラフィックス オブジェクトとの統合

DirectBitmap によって提供される直接アクセスにもかかわらず、Graphics オブジェクトは依然としてビットマップ操作の実行可能なツールです。

パフォーマンスベンチマーク

DirectBitmap、LockBits、および SetPixel を比較すると、特に大きな画像の場合、パフォーマンスに大きな差異があることがわかります。

Method	4x4	16x16	64x64	256x256	1024x1024	4096x4096
DirectBitmap		2	28	668	8219	178639
LockBits	2	3	33	670	9612	197115
SetPixel	45	371	5920	97477	1563171	25811013

DirectBitmap クラスは、特に大きな画像を扱う場合、明らかに LockBits や SetPixel よりも優れたパフォーマンスを発揮します。

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