SetPixel と GetPixel を超えて C# でのビットマップ操作を高速化するにはどうすればよいですか?

C# でのビットマップ操作の最適化: SetPixel および GetPixel の優れた代替手段

C# の SetPixel メソッドと GetPixel メソッドは、ビットマップ操作が遅いことで有名です。この記事では、より高速で効率的な代替手段を紹介します。

SetPixel/GetPixel の非効率性

次のコードは、SetPixel と GetPixel の従来の非効率的な使用例を示しています。

<code class="language-csharp">// Inefficient code using SetPixel and GetPixel</code>

このアプローチでは、GetPixel と SetPixel への多数の呼び出しにより、重大なオーバーヘッドが発生します。

DirectBitmap クラス: 高性能ソリューション

非常に効果的な代替手段は、ビットマップの生データへの直接アクセスを提供する DirectBitmap クラスです。これにより、GetPixel と SetPixel の必要性が回避され、大幅なパフォーマンスの向上につながります。 DirectBitmap を使用して長方形を描画する例:

<code class="language-csharp">using (var g = Graphics.FromImage(dbm.Bitmap))
{
    g.DrawRectangle(Pens.Black, new Rectangle(50, 50, 100, 100));
}</code>

バイト配列によるメモリの最適化

メモリ使用量が最重要であるアプリケーションの場合、整数配列の代わりにバイト配列を利用するように DirectBitmap クラスを適応させることができます。

<code class="language-csharp">Bits = new byte[width * height * 4];</code>

DirectBitmap クラスの利点:

• LockBits の必要性がなくなり、ガベージ コレクションのオーバーヘッドが削減されます。
• 生のビットマップ データへの直接アクセスを可能にします。
• 標準の Bitmap プロパティを保持します。

重要な考慮事項:

• 固定されたメモリは移動不能なままとなり、ガベージ コレクターの効率に影響を与える可能性があります。
• 固定されたメモリを解放するには、常に DirectBitmap インスタンスを破棄してください。

パフォーマンス ベンチマークの比較

ベンチマーク テストは、従来の DirectBitmap/SetPixel および GetPixel メソッドと比較して、LockBits の優れたパフォーマンスを明らかに示しています。

<code>| Method       | 4x4     | 16x16    | 64x64    | 256x256   | 1024x1024  | 4096x4096  |
|--------------|---------|----------|----------|-----------|------------|------------|
| DirectBitmap  |          |          |          |           |            |            |</code>

結論

DirectBitmap クラスは、C# の従来のビットマップ操作メソッドに比べてパフォーマンスが大幅に向上しています。 生データへの直接アクセスと GetPixel/SetPixel 呼び出しの回避により、パフォーマンス重視のアプリケーションにとって理想的な選択肢となります。

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