快速 Alpha 混合（仅限 CPU）

Question

我目前正在优化我的手动（CPU 驱动）alpha 混合（根据像素 b 的 alpha 值，像素 b 优于像素 a）。

我目前正在使用：

uint8_t invAlpha = !Alpha;
uint8_t R = (Alpha * r_src + invAlpha * r_dst) >> 8;
uint8_t G = (Alpha * g_src + invAlpha * g_dst) >> 8;
uint8_t B = (Alpha * b_src + invAlpha * b_dst) >> 8;
*pDstPix = (255 << 24) | (R << 16) | (G << 8) | B;

现在我从以下位置找到了论文“Alpha Blending with No Division Operations”：https://arxiv.org/pdf/2202.02864

本文中的一段文字解释了您可以在同一个寄存器中并行混合多个 8 位组件 alpha。

不幸的是，在该示例中，仅使用像素自身的 alpha 值进行混合。 （我什至不知道为什么这是有道理的......）

不管怎样，我只是不知道是否，特别是如何，将我的算法（三个单独的 RGB 混合）建立在这个基础上。 如何加速我的算法？

（最低 80386 / ARM Cortex-M3 或更高版本，无汇编器（编译器应针对所有支持的平台进行自身优化。）

Answer 1

您可能无法像现在这样加速您的代码。如果您的目标有向量单元，您的编译器很可能可以对此进行向量化，并且您将使用 SIMD 寄存器并花费大部分时间等待内存。

您的实现使用除以 256 (

>> 8

) 并四舍五入到零的更简单的近似值，而本文是关于加速除以 255 并四舍五入到最接近结果的更精确变体。

假设您的意思是

invAlpha = 255 - Alpha

，当您将全白色与完全不透明度（红色通道为 255）混合时，您的代码将计算

(255 * 255 + 0 * r_dst) >> 8

，即 (255*255)/256 = 254。

您可以像这样实现精确的版本：

uint8_t R = (Alpha * r_src + (255-Alpha) * r_dst + (255/2)) / 255;

这并不像看起来那么糟糕。除法指令非常慢，但现代编译器在除以常量时通常可以避免它们。

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不幸的是，在该示例中，仅使用像素自身的 alpha 值进行混合。 （我什至不知道为什么这是有道理的......）

当您在 GIMP 中实现图层（甚至是浏览器渲染引擎）之类的东西时，将两个图层混合在一起，同时输出仍然具有 Alpha 通道，这是有意义的。如果结果没有 Alpha 通道（但源有），那么您可以通过以预乘 Alpha 格式存储数据来稍微加快混合速度。