プログラムと音楽

私の知っているビットマップデータ取得方法は次の４つです。
上2つは、Windowsアプリで使われるクラスライブラリであるSystem.Drawing.dllを使います。下2つは、WPFアプリで使われるPresentationCore.dllとWindowsBase.dllを使い、名前空間はSystem.Windows.Media.Imagingです。

１．BitmapクラスのGetPixelメソッドで取得する方法
最もわかりやすい方法だと思いますが、速度がとても遅いようです。

２．BitmapDataをMarshalクラスのCopyメソッドで取得する方法
アンマネージなメモリポインタからマネージ配列にデータをコピーするもので、とても高速に動作します。

３．WPFのBitmapImageクラスのCopyPixelsメソッドを使った場合
WPFアプリは、GUIにアニメーションを使えたり、ちょっとこだわったアプリケーションを作るときに使うもので、Visual StudioのWindowsアプリとは区別されてますが、上にあげたdllを追加されていればライブラリ内のクラスを使うことができます。
この方法ちょっとまだわからないことがあって、ビットマップファイルを読み込む際に、なぜかRGBのファイルなのにARGBで読み込まれてしまいます。なので、1バイト多く読み込む必要があり、少しタイムロスします。

４．WPFのBmpBitmapDecoderからBitmapSourceを作る場合
BmpBitmapDecoderを使えばRGBで取り込めるようになり、高速に取り込めます。

○実験
下記のプログラムで上記１〜４までの方法のパフォーマンスを計測
入力画像には、１０００ｘ１０００の24ビットカラー画像を使用する。
時間計測には、DateTimeを使う。
4回実行したときの平均時間。
実行には、Releaseビルドで、デバッグなし。

○結果

1. 1785 ms
2. 8 ms
3. 25 ms
4. 10ms

やっぱりGetPixel遅すぎですね〜。今まで、このブログでこのメソッド使い続けてましたが変えたほうがいいかな〜。
2番目のポインタを使う方法はやっぱり最速となりました。でも、ポインタを意識しなくても良い4番目の方法もなかなかの結果が出ています。

今回作成したC#のプログラムを紹介します。

// C#のビットマップピクセル値取得速度比較
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

using System.IO;
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Windows.Media.Imaging;

namespace BitmapLoadSpeedTest
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            DateTime start = DateTime.Now;
            DateTime end = DateTime.Now;

            // 一つ目の方法
            // bitmapクラスでGetPixelメソッドを使った場合
            start = DateTime.Now;
            Bitmap bitmap1 = new Bitmap("test1.bmp");
            byte[] data1 = new byte[bitmap1.Width * bitmap1.Height * 3];
            for (int i = 0; i < bitmap1.Height; i++)
            {
                for (int j = 0; j < bitmap1.Width; j++)
                {
                    // ピクセル値取得
                    Color color = bitmap1.GetPixel(j, i);
                    data1[i * bitmap1.Width * 3 + j * 3] = color.B;
                    data1[i * bitmap1.Width * 3 + j * 3 + 1] = color.G;
                    data1[i * bitmap1.Width * 3 + j * 3 + 2] = color.R;
                }
            }
            end = DateTime.Now;
            Console.WriteLine((end - start).TotalMilliseconds.ToString());


            // 二つ目の方法
            // bitmapクラスでMarshalクラスのCopyメソッドを使った場合
            start = DateTime.Now;
            Bitmap bitmap2 = new Bitmap("test2.bmp");

            // LockBitsメソッドでBitmapDataの参照を取得
            BitmapData bitmapData =
                    bitmap2.LockBits(
                        new Rectangle(0, 0, bitmap2.Width, bitmap2.Height),
                        ImageLockMode.ReadWrite,
                        bitmap2.PixelFormat);
            // bitmapDataポインタ取得
            IntPtr bitmapPtr = bitmapData.Scan0;
            
            byte[] data2 = new byte[bitmap2.Width * bitmap2.Height * 3];

            // MarshalクラスのCopyメソッドで配列にコピー
            Marshal.Copy(
                bitmapPtr, data2, 0, bitmap2.Width * bitmap2.Height * 3);

            // bitmapのUnlock
            bitmap2.UnlockBits(bitmapData);
            end = DateTime.Now;
            Console.WriteLine((end - start).TotalMilliseconds.ToString());



            // 三つ目の方法
            // WPFのBitmapImageクラスのCopyPixelsメソッドを使った場合
            start = DateTime.Now;

            // BitmapImageインスタンス作成
            BitmapImage bmpImage = new BitmapImage(
                new Uri("test3.bmp", UriKind.Relative));
            byte[] data3 =
                new byte[bmpImage.PixelWidth * bmpImage.PixelHeight * 4];

            // CopyPixelsメソッドで配列にコピー
            bmpImage.CopyPixels(data3, bmpImage.PixelWidth * 4, 0);
            end = DateTime.Now;
            Console.WriteLine((end - start).TotalMilliseconds.ToString());



            // 四つ目の方法
            // WPFのFileStreamとBmpBitmapDecoderからBitmapSourceを作る場合
            start = DateTime.Now;

            // BmpBitmapDecoderでビットマップ取り込み
            BmpBitmapDecoder decoder =
                new BmpBitmapDecoder(
                    new Uri("test4.bmp", UriKind.Relative),
                    BitmapCreateOptions.PreservePixelFormat,
                    BitmapCacheOption.Default);

            // ピクセル値を取り出すためBitmapSource作成
            BitmapSource bitmapSource = decoder.Frames[0];
            byte[] data4 =
                new byte[bitmapSource.PixelWidth * bitmapSource.PixelHeight * 3];

            // CopyPixelsメソッドで配列にコピー
            bitmapSource.CopyPixels(data4, bitmapSource.PixelWidth * 3, 0);
            end = DateTime.Now;
            Console.WriteLine((end - start).TotalMilliseconds.ToString());
        }
    }
}

ソースコードは、以下のURLから
http://colnagow61s.me.land.to/BitmapLoadSpeedTest.zip

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