c - 有效地预乘图像 Alpha

Question

将 32 位图像加载到缓冲区中，然后将颜色值与相应的 Alpha 值相乘以用于混合。

以下方法有效，但我想知道是否有更有效的方法来做到这一点，即使它只能产生足够好的近似值？

图像数据是这种类型的指针:

typedef struct rgba_pixel
{
    uint8_t r;
    uint8_t g;
    uint8_t b;
    uint8_t a;
} rgba_pixel;

rgba_pixel * image_data;

for ( i = 0; i < length; i++ )
{
    if ( image_data[i].a == 0 )
        image_data[i].r = image_data[i].g = image_data[i].b = 0;
    else if ( image_data[i].a < 255 )
    {
        alpha_factor = image_data[i].a / 255.0;
        image_data[i].r = image_data[i].r * alpha_factor;
        image_data[i].g = image_data[i].g * alpha_factor;
        image_data[i].b = image_data[i].b * alpha_factor;
    }
}

Answer 1

假设您的 a、r、g 和 b 组件是 unsigned char code>，您可以通过将浮点乘法转换为整数乘法并使用 shr​​ 8(除以 256)而不是除以 255 来提高性能:

for ( i = 0; i < length; i++ )
{
    if ( image_data[i].a == 0 )
        image_data[i].r = image_data[i].g = image_data[i].b = 0;
    else if ( image_data[i].a < 255 ) 
    {
        image_data[i].r = (unsigned short)image_data[i].r * image_data[i].a >> 8;
        image_data[i].g = (unsigned short)image_data[i].g * image_data[i].a >> 8;
        image_data[i].b = (unsigned short)image_data[i].b * image_data[i].a >> 8;
    }
}

这会将 1 fp 除法和 3 fp 乘法转换为 3 个整数乘法和 3 个位移位。

另一个可以完成的改进是对像素数据使用 union 结构:

typedef union rgba_pixel
{
    struct {
        uint8_t r;
        uint8_t g;
        uint8_t b;
        uint8_t a;
    };

    uint32_t u32;
} rgba_pixel;

然后一次将零分配给 r、g 和 b:

//image_data[i].r = image_data[i].g = image_data[i].b = 0; 
image_data[i].u32 = 0; //use this instead

根据https://godbolt.org/对于 x86-64 gcc 7.2，后者在 -O3 处生成的指令较少。当然，这在实践中可能会更快，也可能不会更快。

要考虑的另一件事是部分循环展开，即每次循环迭代处理多个(例如 4)像素。如果您保证行的宽度是 4 的倍数，那么即使没有额外的检查，您也可以这样做。