图形图像处理-之-高质量的快速的图像缩放 补充 使用SSE2优化

1、.图形图像处理之高质量的快速的图像缩放 补充 使用SSE2优化                           HouSisongGM    2011.04.12 tag: 图像缩放,速度优化,线性插值,三次卷积插值,SSE2,scale,bilinear,bicubic,S

2、tretchBlt 摘要:   本文章对线性插值和三次卷积插值(bicubic)的实现做了一些新的优化尝试;使用了SSE2的128bit寄存器及相关指令;并预先建立SSE2用到的缩放系数表; 实现的结果在我的i7电脑上比以前的版本分别快出145%和75%!线性插值的速度是StretchBlt的13倍! 正文: (请先看看我的blog里<高质量的快速的图像缩放>的前3篇文章!)支持SSE2指令集的CPU越来越多,CPU的SSE2实现性能也好了很多(以前不比MMX好多少),而且软件在64位模式的时候不再支持MMX,所以尝试了S

3、SE2的缩放优化,效果不错! 速度测试说明:   只测试内存数据到内存数据的缩放  测试图片都是800*600缩放到1024*768,单线程;fps表示每秒钟的帧数,值越大表示函数越快. 速度测试对比: (CPU:i7 920 内存:DDR3 1333 3通道) (windows)StretchBlt  近邻取样           869.09 fpsStretchBlt  线性插值  

4、;          44.46 fps /SetStretchBltMode(dc,4);? PicZoom0:                       95.69 fpsPicZoom1:       

5、               158.35 fpsPicZoom2:                      332.78 fpsPicZoom3:        &#

6、160;            1172.79 fpsPicZoom3_float:                874.13 fpsPicZoom3_Table:               11

7、58.30 fpsPicZoom3_SSE:                 1908.40 fpsPicZoom_Bilinear0:              28.80 fpsPicZoom_Bilinear1:       

8、0;      56.09 fpsPicZoom_Bilinear2:              97.09 fpsPicZoom_Bilinear_Common:       119.83 fpsPicZoom_Bilinear_MMX:          180.1

9、2 fpsPicZoom_Bilinear_MMX_Ex:       237.34 fpsPicZoom_ftBilinear_Common:     118.67 fpsPicZoom_ftBilinear_MMX:        213.68 fpsPicZoom_ThreeOrder0:           &

10、#160; 6.11 fpsPicZoom_ThreeOrder_Common:      25.38 fpsPicZoom_ThreeOrder_MMX:         52.32 fps (SSE2的实现)PicZoom_ftBilinearTable_SSE2:  588.24 fpsPicZoom_ThreeOrderTable_SSE2:   93.24 fps  PicZoom_ftBilin

11、earTable_SSE2实现代码如下:view plain1.     typedef UInt64 TMMXData64;  2.     /ftBilinearTable_SSE2(out edi+ebx*4; xmm5=v,xmm6=vr,xmm7=0,ebp=(u,ur),edx=srx_x,esi=PSrcLineColor,ecx=PSrcLineColorNext)  3.     

12、;/void _declspec(naked) ftBilinearTable_SSE2()  4.     #define  ftBilinearTable_SSE2()                     /  5.    

13、0;    asm mov         eax,edx+ebx                   /  6.         asm movq 

14、       xmm0,qword ptresi+eax*4       /  7.         asm movq        xmm1,qword ptrecx+eax*4      

15、; /  8.         asm punpcklbw   xmm0,xmm7                       /  9.      

16、   asm punpcklbw   xmm1,xmm7                       /  10.         asm pmullw   &

17、#160;  xmm0,mm5                        /  11.         asm pmullw      xmm1,mm6 &

18、#160;                      /  12.         asm paddw       xmm0,xmm1     

19、60;                 /  13.         asm pmulhw      xmm0,xmmword ptr ebp+ebx*4 /  14.    &#

20、160;    asm movdqa      xmm1,xmm0                       /  15.         asm 

21、punpckhqdq  xmm0,xmm0                       /  16.         asm paddw       xmm0,xmm1&

22、#160;                      /  17.         asm packuswb    xmm0,xmm7        

23、               /  18.         asm movd  dword ptr  edi+ebx,xmm0             

24、0;19.         /ret /for  _declspec(naked)  20.         /  21.     /  22.     /void _declspec(naked) ftBilinearTable_SSE2_expa

25、nd2()  23.     #define  ftBilinearTable_SSE2_expand2()             /  24.         asm mov        

26、60;eax,edx+ebx                   /  25.         asm movq        xmm0,qword ptresi+eax*4   

27、    /  26.         asm movq        xmm1,qword ptrecx+eax*4       /  27.         asm mov

28、60;        eax,edx+ebx+4                 /  28.         asm movq        xmm2,qwo

29、rd ptresi+eax*4       /  29.         asm movq        xmm3,qword ptrecx+eax*4       /  30.     &

30、#160;   asm punpcklbw   xmm0,xmm7                       /  31.         asm punpcklbw  

31、; xmm1,xmm7                       /  32.         asm punpcklbw   xmm2,xmm7      

32、                 /  33.         asm punpcklbw   xmm3,xmm7              

33、0;        /  34.         asm pmullw      xmm0,mm5                     

34、   /  35.         asm pmullw      xmm1,mm6                        /  3

35、6.         asm pmullw      xmm2,mm5                        /  37.      

36、;   asm pmullw      xmm3,mm6                        /  38.         asm padd

37、w       xmm0,xmm1                       /  39.         asm paddw     &

38、#160; xmm2,xmm3                       /  40.         asm pmulhw      xmm0,xmmword ptr 

39、;ebp+ebx*4 /  41.         asm pmulhw      xmm2,xmmword ptr ebp+ebx*4+16 /  42.         asm movdqa      xmm1,xm

40、m0                       /  43.         asm punpcklqdq  xmm0,xmm2         &

41、#160;             /  44.         asm punpckhqdq  xmm1,xmm2                  

42、0;    /  45.         asm paddw       xmm0,xmm1                       / 

43、; 46.         asm packuswb    xmm0,xmm7                       /  47.       

44、  asm movq  qword ptr  edi+ebx,xmm0             /  48.         /ret /for  _declspec(naked)  49.     

45、    /  50.     /  51.      52. void PicZoom_ftBilinearTable_SSE2(const TPixels32Ref& Dst,const TPixels32Ref& Src)  53.   54.     if (

46、0; (0=Dst.width)|(0=Dst.height)  55.         |(2>Src.width)|(2>Src.height) return;  56.     long xrIntFloat_16=(Src.width-1)<<16)/Dst.width;  57.     long yrI

47、ntFloat_16=(Src.height-1)<<16)/Dst.height;  58.     long dst_width=Dst.width;  59.     UInt8* _bufMem=new UInt8(dst_width*2*sizeof(TMMXData64)+15)+dst_width*sizeof(Int32);  60.     TMMXData

48、64* uList=(TMMXData64*)(ptrdiff_t)_bufMem)+15)>>4<<4); /16byte对齐  61.     Int32* xList=(Int32*)(uList+dst_width*2);  62.     /init u table  63.         l

49、ong srcx_16=0;  64.         for (long x=0;x<dst_width*2;x+=2)  65.             xListx>>1=(srcx_16>>16);  66.      &

50、#160;      unsigned long u=(srcx_16>>8)&0xFF;  67.             unsigned long ur=(256-u)<<1;  68.          

51、60;  u=u<<1;  69.             uListx+0=(ur|(ur<<16);  70.             uListx+0|=uListx+0<<32;  71.     

52、;        uListx+1=u|(u<<16);  72.             uListx+1|=uListx+1<<32;  73.             srcx_16+=xrIntFloat_1

53、6;  74.           75.       76.     Color32* pDstLine=Dst.pdata;  77.     long srcy_16=0;  78.     asm pxor &#

54、160;xmm7,xmm7 /xmm7=0  79.     for (long y=0;y<Dst.height;+y)  80.         unsigned long v=(srcy_16>>8) & 0xFF;  81.        

55、60;unsigned long vr=(256-v)>>1;  82.         v>>=1;  83.         Color32* PSrcLineColor= (Color32*)(UInt8*)(Src.pdata)+Src.byte_width*(srcy_16>>16)  

56、60;84.         Color32* PSrcLineColorNext= (Color32*)(UInt8*)(PSrcLineColor)+Src.byte_width)   85.         asm  86.            

57、60;  movd        xmm5,vr  87.               movd        xmm6,v  88.         

58、0;     punpcklwd   xmm5,xmm5  89.               punpcklwd   xmm6,xmm6  90.              &#

59、160;punpckldq   xmm5,xmm5  91.               punpckldq   xmm6,xmm6  92.               punpcklqdq  xm

60、m5,xmm5  93.               punpcklqdq  xmm6,xmm6  94.              95.           

61、0;   mov       esi,PSrcLineColor  96.               mov       ecx,PSrcLineColorNext  97.       

62、        mov       edx,xList /x  98.               mov       ebx,dst_width  99.   

63、0;           mov       edi,pDstLine  100.               push      ebp  101.   &#

64、160;           mov       ebp,uList  102.               push      ebx  103.   

65、60;            104.               and       ebx,(not 1)  105.          

66、0;    test      ebx,ebx  106.               jle     end_loop2  107.   108.         &#

67、160;     lea       ebx,ebx*4  109.               lea       edi,edi+ebx  110.       &#

68、160;       lea       edx,edx+ebx  111.               lea       ebp,ebp+ebx*4  112.    

69、0;          neg       ebx  113.         loop2_start:  114.               /call f

70、tBilinearTable_SSE2_expand2  115.               ftBilinearTable_SSE2_expand2()  116.               add      &#

71、160;ebx,8  117.               jnz       loop2_start  118.         end_loop2:  119.        

72、     pop    ebx  120.             and    ebx,1   121.             test   eb

73、x,ebx  122.             jle    end_write  123.               lea       ebx,ebx*4  124

74、.               lea       edi,edi+ebx  125.               lea       edx,edx+ebx&

75、#160; 126.               lea       ebp,ebp+ebx*4  127.               neg      &#

76、160;ebx  128.         loop1_start:  129.               /call ftBilinearTable_SSE2  130.            &

77、#160;  ftBilinearTable_SSE2()  131.               add       ebx,4  132.               jnz 

78、      loop1_start  133.         end_write:  134.               pop       ebp  135.   

79、        136.         srcy_16+=yrIntFloat_16;  137.         (UInt8*&)pDstLine)+=Dst.byte_width;  138.       139.   &#

80、160; delete _bufMem;  140.     PicZoom_ThreeOrderTable_SSE2实现代码如下:view plain1.     static TMMXData64 SinXDivX_Table64_MMX(2<<8)+1;  2.     class _CAutoInti_SinXDivX_Table64_MMX  &

81、#160;3.     private:  4.         void _Inti_SinXDivX_Table64_MMX()  5.           6.             for 

82、(long i=0;i<=(2<<8);+i)  7.               8.                 unsigned short t=(unsigned short)(0.5+(1<<14

83、)*SinXDivX(i*(1.0/(256);  9.                 unsigned long tl=t|(unsigned long)t)<<16);  10.               &#

84、160; TMMXData64 tll=tl|(TMMXData64)tl)<<32);  11.                 SinXDivX_Table64_MMXi=tll;  12.               13

85、.           14.     public:  15.         _CAutoInti_SinXDivX_Table64_MMX()  _Inti_SinXDivX_Table64_MMX();   16.       17.

86、60;   static _CAutoInti_SinXDivX_Table64_MMX _tmp_CAutoInti_SinXDivX_Table64_MMX;  18.     /void _declspec(naked)  _private_ThreeOrderTable_Fast_SSE2_2()  19.     #define  _private_ThreeOrde

87、rTable_Fast_SSE2_2() /  20.         asm movq        xmm0,qword ptr eax        /  21.         asm

88、0;movq        xmm1,qword ptr eax+8      /  22.         asm movq        xmm2,qword ptr eax+edx /  23.

89、         asm movq        xmm3,qword ptr eax+edx+8 /  24.         asm punpcklbw   xmm0,xmm7     / 

90、60;25.         asm punpcklbw   xmm1,xmm7     /  26.         asm punpcklbw   xmm2,xmm7     /  27.   &

91、#160;     asm punpcklbw   xmm3,xmm7     /  28.         asm psllw       xmm0,7      /  29.  

92、0;      asm psllw       xmm1,7      /  30.         asm psllw       xmm2,7      /

93、  31.         asm psllw       xmm3,7      /  32.         asm pmulhw      xmm0,xmmword ptr&

94、#160;ecx  /  33.         asm pmulhw      xmm1,xmmword ptr ecx+16 /  34.         asm pmulhw      xmm2,xmmw

95、ord ptr ecx  /  35.         asm pmulhw      xmm3,xmmword ptr ecx+16 /  36.         asm paddsw     &#

96、160;xmm0,xmm1     /  37.         asm paddsw      xmm2,xmm3     /  38.         asm pmulhw   

97、0;  xmm0,xmmword ptr ebx  /  39.         asm pmulhw      xmm2,xmmword ptr ebx+16 /  40.         asm paddsw 

98、60;    xmm0,xmm2     /  41.         /asm ret /for _declspec(naked)  42.     /  43.     must_inline UInt32 ThreeOrderTabl

99、e_Fast_SSE2(const Color32* pixel,long byte_width,const TMMXData64* v4,const TMMXData64* u4)  44.         asm mov     eax,pixel  45.        &

100、#160;asm mov     edx,byte_width  46.         asm mov     ebx,v4  47.         asm mov     ecx,u4  48.

101、         /asm call _private_ThreeOrderTable_Fast_SSE2_2  49.         _private_ThreeOrderTable_Fast_SSE2_2();  50.         asm movdqa  x

102、mm6,xmm0  51.         asm lea     eax,eax+edx*2  /+pic.byte_width  52.         asm lea     ebx,ebx+32  53.   &

103、#160;     /asm call _private_ThreeOrderTable_Fast_SSE2_2  54.         _private_ThreeOrderTable_Fast_SSE2_2();  55.         asm paddsw    

104、60; xmm6,xmm0  56.         asm movdqa      xmm5,xmm6  57.         asm psrldq      xmm6,8   /srl 8*8 

105、bit!  58.         asm paddsw      xmm5,xmm6  59.         asm psraw       xmm5,3  60.      

106、   asm packuswb    xmm5,xmm7  61.         asm movd        eax,xmm5  62.       63.     must_inline lo

107、ng getSizeBorder(long x,long maxx)  64.   if (x<=0)  65.    return 0;  66.   else if (x>=maxx)  67.    return maxx;  68.   else  69. &

108、#160;  return x;  70.       71.     must_inline UInt32 ThreeOrderTable_Border_SSE2(const TPixels32Ref& pic,const long x0_sub1,const long y0_sub1,const TMMXData64* v4,const

109、 TMMXData64* u4)  72.         Color32 pixel16;  73.         long height_sub_1=pic.height-1;  74.         long width_sub_1=pic

110、.width-1;  75.         Color32* pbuf=pixel;  76.         for (long i=0;i<4;+i,pbuf+=4)  77.             long

111、0;y=getSizeBorder(y0_sub1+i,height_sub_1);  78.             Color32* pLine=pic.getLinePixels(y);  79.             pbuf0=pLinegetSizeBorder(x0_sub1+0,width_

112、sub_1);  80.             pbuf1=pLinegetSizeBorder(x0_sub1+1,width_sub_1);  81.             pbuf2=pLinegetSizeBorder(x0_sub1+2,width_sub_1);  82.  

113、;           pbuf3=pLinegetSizeBorder(x0_sub1+3,width_sub_1);  83.           84.         return ThreeOrderTable_Fast_SSE2(pixel,4*sizeof(Colo

114、r32),v4,u4);  85.       86. void PicZoom_ThreeOrderTable_SSE2(const TPixels32Ref& Dst,const TPixels32Ref& Src)  87.   88.     if (  (0=Dst.width)|(0=Dst.height)  

115、89.         |(0=Src.width)|(0=Src.height) return;  90.     long dst_width=Dst.width;  91.     long dst_height=Dst.height;  92.     long xrIntFloat_16=

116、(Src.width)<<16)/dst_width+1;  93.     long yrIntFloat_16=(Src.height)<<16)/dst_height+1;  94.     const long csDErrorX=-(1<<15)+(xrIntFloat_16>>1);  95.     const lo

117、ng csDErrorY=-(1<<15)+(yrIntFloat_16>>1);  96.     /计算出需要特殊处理的边界  97.     long border_y0=(1<<16)-csDErrorY)/yrIntFloat_16+1;/y0+y*yr>=1; y0=csDErrorY => y>=(1-csDErrorY)/yr  98.

118、    if (border_y0>=dst_height) border_y0=dst_height;  99.     long border_x0=(1<<16)-csDErrorX)/xrIntFloat_16+1;  100.     if (border_x0>=dst_width ) border_x0=dst_width; &#

119、160;101.     long border_y1=(Src.height-3)<<16)-csDErrorY)/yrIntFloat_16+1; /y0+y*yr<=(height-3) => y<=(height-3-csDErrorY)/yr  102.     if (border_y1<border_y0) border_y1=border_y0;  103.

120、60;   long border_x1=(Src.width-3)<<16)-csDErrorX)/xrIntFloat_16+1;  104.     if (border_x1<border_x0) border_x1=border_x0;  105.     UInt8* _bufMem=new UInt8(dst_width*4*sizeof(TMMXData64)+1

121、5)+dst_width*sizeof(Int32);  106.     TMMXData64* uList=(TMMXData64*)(ptrdiff_t)_bufMem)+15)>>4<<4); /16byte对齐  107.     Int32* xList=(Int32*)(uList+dst_width*4);  108.     /init 

122、;u table  109.         long srcx_16=csDErrorX;  110.         for (long x=0;x<dst_width*4;x+=4)  111.            

123、 xListx>>2=(srcx_16>>16)-1;  112.             long u=(srcx_16>>8)&0xFF;  113.             uListx+0=SinXDivX_Table64_MMX256+u;

124、60; 114.             uListx+1=SinXDivX_Table64_MMXu;  115.             uListx+2=SinXDivX_Table64_MMX256-u;  116.        

125、     uListx+3=SinXDivX_Table64_MMX512-u;  117.             srcx_16+=xrIntFloat_16;  118.           119.       120.

126、    TMMXData64 _v48+2;  121.     TMMXData64* v4=(&_v40); v4=(TMMXData64*)( (ptrdiff_t)v4)+15)>>4<<4);  122.     asm pxor    xmm7,xmm7  123.     Color32* pDstLine=Dst.pdata;  124.     long srcy_16=csDErrorY;  125.     for (long y=0;y<dst_height;+y)  126.