WPF, WinForms: बिटमैप c> 15000 FPS ड्रा करें। कट्टर ट्रिक्स भाग 1

तत्काल स्पष्टीकरण: तेज मेमोरी के साथ कंप्यूटर पर बिटमैप 200x100 और 1366 पर i7 3930K। लेकिन, यह एक ईमानदार System.Drawing.Bitmap है।
परिचयात्मक: एक आस्टसीलस्कप प्रकार आवेदन। लेख के अंत में एक दृश्यपटल के साथ तैयार परियोजना से लिंक करें।
इसे स्क्रीन पर जल्दी कैसे आकर्षित करें? WriteableBitmap अच्छा, तेज, और यह WP, WinRT, WPF के लिए सबसे अच्छा समाधान है। लेकिन WinForms .Net 2.0, Win2K बोरिंग पुराने समय के एनकोडर-एनकोडर के बारे में भी चिंतित हैं (हाँ, कुछ राज्य निकायों में अभी भी एक गर्म ट्यूब Win2K है)।
इसके अलावा, मैंने डायरेक्टएक्स पर ध्यान आकर्षित किया, खासकर जब से हमारे पास डब्ल्यूपीएफ के लिए एक उपयोगी डी 3 डीमैज नियंत्रण था। मैंने कई इंजन आज़माए, लेकिन उनमें से किसी ने भी मेमोरी से GDI + बिटमैप को खींचने के लिए एक सुविधाजनक सुरुचिपूर्ण तरीका नहीं दिया। कुछ ने केवल DX10-11 के साथ काम किया। टारगेट के सबसे नजदीक था स्लिमडीएक्स । किसी भी मामले में, नियंत्रण के लिए सामने का छोर बदसूरत था। इन सभी इंजनों ... मेरे साधारण कार्य के लिए इसे हल्के से निरर्थक रखा जाए।

लेकिन एक उपाय है।
और, मेरी खुशी के लिए, यह काफी सरल और सार्वभौमिक निकला, जैसा कि यह होना चाहिए, यह Win2K और .NET 2.0 पर भी काम करेगा।
जब मैं छोटा था, और मुझे अभी भी 5-इंच की ड्राइव लगती थी, तो मैंने BitBlt और SetDIBitsToDevice का उपयोग किया। फिर .Net पर संक्रमण के साथ, मैंने अभी भी उन्हें और Win32 GDI BITMAP का उपयोग किया, क्योंकि मैंने पुराने का उपयोग किया था, तब सब कुछ भूल गया था। लेकिन अचानक, अब मुझे पिक्सेल-बाय-पिक्सेल ग्राफिक्स, और एक त्वरित प्रतिपादन के साथ एक गैर-मानक नियंत्रण की आवश्यकता थी। तो मैं एक छोटे से मृत अंत में आ गया।
जीडीआई + बिटमैप अपने ग्रेडिएंट्स, एंटीलियासिंग और अल्फा के साथ सुविधाजनक है। बहुत स्वादिष्ट चित्र प्राप्त होते हैं। मेमोरी में आवश्यक बिटमैप तैयार करना मुश्किल नहीं है, और यहां तक ​​कि इसे जल्दी से करें यदि आप अधिकांश छवि को कैश करते हैं, लेकिन स्क्रीन पर उन्हें जल्दी से प्रदर्शित करने का कोई स्पष्ट तरीका नहीं है।

मुझे स्पष्ट नहीं याद करना था:

[DllImport("gdi32")] extern static int SetDIBitsToDevice(HandleRef hDC, int xDest, int yDest, int dwWidth, int dwHeight, int XSrc, int YSrc, int uStartScan, int cScanLines, ref int lpvBits, ref BITMAPINFO lpbmi, uint fuColorUse); 

और अंत में प्रमुख विधि इस तरह से निकली:

 public void Paint(HandleRef hRef, Bitmap bitmap) { if (bitmap.Width != _width || bitmap.Height != _height) Realloc(bitmap.Width, bitmap.Height); //_gcHandle = GCHandle.Alloc(pArray, GCHandleType.Pinned); BitmapData BD = bitmap.LockBits(new Rectangle(0, 0, bitmap.Width, bitmap.Height), ImageLockMode.ReadOnly, PixelFormat.Format32bppArgb); Marshal.Copy(BD.Scan0, _pArray, 0, _width * _height); SetDIBitsToDevice(hRef, 0, 0, _width, _height, 0, 0, 0, _height, ref _pArray[0], ref _BI, 0); bitmap.UnlockBits(BD); //if (gcHandle.IsAllocated) // _gcHandle.Free(); } 

लाइनों के बारे में टिप्पणी की। सामान्य तौर पर, उन्हें जीसी के जीवन को आसान बनाने के लिए असहज होना चाहिए, लेकिन कट्टर एफपीएस के लिए, अगर _प्रायर का आकार नहीं बदला है, तो गचेंडल मुझे रियललोक () में एक बार मारता है। हालांकि ... जब हमारे पास 15,000, प्लस या माइनस दो सौ एफपीएस होते हैं, तो वे एक भूमिका नहीं निभाते हैं। यदि आप पेंट में असहजता () - Realloc () में पिन बाहर टिप्पणी करने के लिए मत भूलना।
इसलिए, कोड की केवल 100 लाइनों (नीचे संलग्न परियोजना में पूर्ण कोड) की कीमत पर, हमने सिस्टम के लिए एफपीएस समस्या हल की। ​​क्रिटिंग। बिटमैप, और कोई राक्षसी जीपीयू इंजन और फ्रेमवर्क नहीं। Microsoft इंजीलवादियों का गुस्सा संभव है "आप ऐसा नहीं कर सकते, यह स्वीकार किए गए प्रोग्रामिंग प्रथाओं के खिलाफ है," लेकिन आप क्या कर सकते हैं।
वांछित नियंत्रण के लिए संपूर्ण सीमा को सुरुचिपूर्ण ढंग से कई रेखाओं तक घटाया गया है:

 RazorPainter RP = new RazorPainter(); graphics = Control1.CreateGraphics(); hDCRef = new HandleRef(graphics, graphics.GetHdc()); public void Render() { RP.Paint(hDCRef, BMP); } RP.Dispose(); graphics.Dispose(); 

और अब कुकीज़ ! GDI32 के "अंधेरे पक्ष" पर स्विच करने के कारणों में से एक। तथ्य यह है कि इस दृष्टिकोण के साथ, हम यूआई थ्रेड के प्रति बिल्कुल उदासीन हैं और इसे लागू करते हैं। रिकॉर्ड एफपीएस की खातिर, हम साहसपूर्वक एक अलग पूर्ण सूत्र बनाते हैं और यह इसमें क्रूर है:

 renderthread = new Thread(() => { while (true) Render(); }); renderthread.Start(); 

अभी भी एक छोटा सा विवरण है। चूंकि ओएस स्मृति के साथ हमारे गुंडागर्दी के बारे में नहीं जानता है, तो विंडो में WndProc यह बेकार और बेकार है, लेकिन हठपूर्वक हमारे नियंत्रण पृष्ठभूमि रंग को मिटा देता है। हम इस तरह से अनावश्यक पीड़ा से OS को बचाएंगे (और FPS को थोड़ा बढ़ाएंगे):

 public RazorBackend() { InitializeComponent(); SetStyle(ControlStyles.DoubleBuffer, false); SetStyle(ControlStyles.UserPaint, true); SetStyle(ControlStyles.AllPaintingInWmPaint, true); SetStyle(ControlStyles.Opaque, true); } 

सामान्य तौर पर, निश्चित रूप से, एफपीएस सभी के लिए अलग-अलग होगा, और यह मामला वीडियो कार्ड में बिल्कुल भी नहीं है - यहां बस, प्रोसेसर, मेमोरी, उनकी बैंडविड्थ की आवृत्ति भव्य है। सामान्य तौर पर, एक सामान्य उपयोगकर्ता के लिए लगभग क्वांटम प्रभाव।

इसलिए, मैंने 15600 एफपीएस हासिल किया, आवेदन में ~ 30 एमबी मेमोरी लगती है, लेकिन 8% प्रोसेसर का उपयोग मुझे बिल्कुल भी खुश नहीं करता था। इसे हल्के ढंग से कहने के लिए, यह 3930K के लिए बहुत कुछ है। और फिर एक वीडियो ड्राइवर मेरे सिर में "चिल्लाया": "मास्टर, मुझे मिर्गी है!", और एक मॉनिटर: "लेकिन मैं केवल 60 हर्ट्ज कर सकता हूं!" बेशक, हमें इस तरह के एफपीएस की जरूरत नहीं है, और सही रेंडरिंग चक्र कुछ इस तरह होगा:

 rendertimer = new DispatcherTimer(); rendertimer.Interval = TimeSpan.FromMilliseconds(15); /* ~60 FPS on my PC */ rendertimer.Tick += (o, args) => Render(); rendertimer.Start(); 

खैर, या दूसरे तरीके से, अपने स्वाद के लिए। प्रोसेसर का निपटान शून्य + त्रुटि के क्षेत्र में जाता है।
अगला WPF। एक ही समय में सब कुछ जटिल और सरल है। WPF "नियंत्रण" वास्तव में नियंत्रण नहीं हैं (अन्यथा हम उन्हें मोड़ और समतल नहीं कर सकते हैं), और उनके पास डीसी नहीं है। WPF में WindowsFormsHost का उपयोग करके WindowsForms नियंत्रण की मेजबानी करके सब कुछ हल हो गया है। संलग्न परियोजना में, WPF उपयोग का एक उदाहरण है, लेकिन इसे आसानी से शुद्ध WindowsForms में बदला जा सकता है, क्योंकि फ्रंट-एंड एक बूट की तरह सरल है।

डेमो प्रोजेक्ट में बिटमैप रेंडरिंग चक्र में केवल एक लाइन होती है:

 GFX.Clear((drawred = !drawred) ? System.Drawing.Color.Red : System.Drawing.Color.Blue); 

बेशक, अधिकांश भाग के लिए रेंडरिंग चक्र की एफपीएस मेमोरी में मूल बिटमैप को खींचने की जटिलता पर निर्भर करता है, और बस एक डेमो प्रोजेक्ट में अपने ग्राफिक्स को साफ़ करना एक बेतहाशा तेज़ ब्लॉक ऑपरेशन है। लेकिन मैंने दृष्टिकोण और गति का परीक्षण किया।

अपने स्वास्थ्य का उपयोग करें यदि आप जानते हैं कि आप क्या कर रहे हैं और क्यों कर रहे हैं। स्रोत और निर्माण, MIT लाइसेंस के तहत CodePlex पर पोस्ट किया गया:
http://razorgdipainter.codeplex.com/
(मैं कोडपलेक्स पर परियोजना के तुच्छ डिजाइन के लिए अग्रिम में माफी चाहता हूं, अगर दिलचस्पी है, तो मैं सामान्य ओपनसोर्स के लिए नया स्वरूप दूंगा)

UPD : alexanderzaytsev सच में संकेत दिया कि WPF कार्यान्वयन का मेरा संस्करण आदर्श नहीं हो सकता है। मैंने इसे सरल और समझने योग्य बनाने की कोशिश की। मुख्य बिंदु केवल RazorPainter.cs फ़ाइल में है, और डेमो प्रोजेक्ट इसके उपयोग के लिए एक अनुकरणीय पैटर्न नहीं है, यह केवल WPF में संभावना को प्रदर्शित करता है और FPS दिखाता है।
प्रतिध्वनि को देखते हुए, शायद मुझे इससे बाहर एक वास्तविक ओपनसोर्स ढांचा बनाना चाहिए। मैं पहले से ही WinForms नियंत्रण के बारे में एक लेख लिखता हूं।
UPD2 : पद जारी था: http://habrahabr.ru/post/164885/ CodePlex पर सॉर्ट और बायनेरिज़ को अपग्रेड करना v। 0.6 बीटा