前言

參考資料
關于BMP文件格式的詳解
SetDIBitsToDevice函數
SetDIBitsToDevice function | Microsoft docs
BITMAPINFO structure
BITMAPINFOHEADER structure
MMX匯編指令優化
MMX指令集系列之三----數據飽和壓縮與重排指令

原理學習

1. BMP-DIB位圖編碼

什么是BMP
BMP（全稱Bitmap，位圖）是Windows中的標準圖像文件格式，其中有一類叫做設備無關位圖（DIB）。
BMP文件存儲數據時，圖像的掃描方式是按從下到上，從左到右的順序。
BMP文件按深度分為多類，如16色，256色，24位，32位，以下均按32位位圖。
BMP文件編碼依次為：位圖文件頭+位圖信息頭+調色板+數據區。(32位位圖沒有調色板）

位圖信息編碼
僅列舉需要用到的編碼，單位為字節（8位）
0x02-0x05 表示整個文件的大小。（注意要把每個區域按字節倒過來讀，即0x05,0x04,0x03,0x02，下同）
0x0A-0x0D 表示從文件開始到數據區的偏移量
0x12-0x15 位圖寬度（單位為像素，下同）
0x16-0x19 位圖高度
0x1C-0x1D 像素位數，24位即0x18
0x22-0x25 數據區的大小

位圖數據編碼
一般從0x36開始。
32位位圖一個像素正好需要四個字節，從左到右4個字節分別是BGRA，即藍，綠，紅，透明。
32位位圖不需要強制對齊，因為它本身就四字節對齊。

2. 繪圖API

GetDC function

HDC GetDC(HWND hWnd );

得到一個DeviceContext句柄對象，可以在上面畫像素，調用時輸入null即可。

SetDIBitsToDevice function
使用來自圖片的顏色數據來設置目標設備矩形區域上的像素

int SetDIBitsToDevice(HDC hdc, //目標區域句柄int xDest, //目標區域左上角的橫坐標int yDest, //目標區域左上角的縱坐標DWORD w, //圖片寬度DWORD h, //圖片高度int xSrc, //圖片左下角的橫坐標int ySrc, //圖片左下角的縱坐標UINT StartScan, //掃描線開始的位置UINT cLines, //掃描線個數const VOID *lpvBits, //指向位圖數據部分的指針，一般為位圖首地址+0x36const BITMAPINFO *lpbmi, //指向位圖信息頭部分的指針，一般為位圖首地址+0x0eUINT ColorUse //表明顏色板種類，可選的有DIB_PAL_COLORS（16位顏色索引），DIB_RGB_COLORS（RGB逐字顏色） );

BITMAPINFO 數據結構
內部還有一個BITMAPFILEHEADER數據結構，可以獲得一些位圖的信息，包括

info->bmiHeader.biWidth, //位圖寬度 info->bmiHeader.biHeight, //位圖高度 info->bmiHeader.biBitCount, //顏色位數 info->bmiHeader.biSizeImage, //實際占用的字節數，注意這里會考慮字節對齊

圖片文件的讀取
我自己手寫的函數，別問，問就是查文檔。

char* readpic(const char *filename) {HFILE pic = _lopen(filename, OF_READ);int size = GetFileSize((HANDLE)pic, NULL);char *buf = (char*)malloc(size);_lread(pic, buf, size); _lclose(pic);return buf; }

返回值buf即為圖片在內存中的首地址，記得要釋放它。

3. 淡入淡出原理

使用一張全黑圖片A和一張待顯示的圖片B，顯示度fade表示每個點的像素顏色 = A*(1-fade)+B*fade。讓fade從0變化到1即可實現淡入效果，淡出同理。
簡單來說，需要把每個點的像素組合起來，對每個字節進行上邊的運算。

4. MMX

MMX采用處理器的80位的浮點寄存器的低64位作為MMX寄存器，一共有8個，從mm0到mm7,因為是“借用”浮點寄存器的低64位所以每次在用完MMX指令后一定要用EMMS指令將寄存器清空，MMX主要是針對整數運算進行優化，一個64位的MMX寄存器可以同時存入8個8位或者4個16位的整數，估計一次性就可以完成8次8位運算或者4次16位運算，要注意的MMX指令不能直接對32位數進行2次運算，但可以把32位拆分成兩個16位再進行運算。MMX技術還有一個非常有用的特性是飽和運算，比如兩個8位數相加：128+129相加后很明顯超過了8位的最大值256，但是進行飽和運算相加的結果將是最大值256，飽和運算將運算結果控制在相應位數的范圍內。

MMX指令集的優勢在于，它可以對64位的寄存器的每16位并行計算，只需要一個時鐘周期。
指令集不列舉了，可以查看參考資料。

項目代碼

完整的項目文件可以直接從我的github上下載（記得點個star）。下面是核心代碼：
編譯環境是MSVC，可以直接用VS或者VC，也可以參考【筆記】C++獨立MSVC編譯配置（命令行+sublime）進行配置。

#include <windows.h> #include <stdio.h>const char *filename[] = {"../pic/black-1920-1080-32.bmp","../pic/back-1920-1080-32.bmp" }; const int WIDTH = 1920, HEIGHT = 1080, BITS = 32; int filesize;BYTE *readpic(const char *filename) {HFILE pic = _lopen(filename, OF_READ);filesize = GetFileSize((HANDLE)pic, NULL);BYTE *buf = (BYTE*)malloc(filesize);_lread(pic, buf, filesize); _lclose(pic);return buf; }void n_mmx(BYTE *p1, BYTE *p2, BYTE *ptar, int size, int fade) {while(size--){int res = (*p2) - (*p1);res = (res * fade) >> 8; // p2*fade/256 - p1*fade/256res += *p1; // p2*fade/256 + p1*(1-fade/256)*ptar = res;++p1, ++p2, ++ptar;} }void y_mmx(BYTE *pic1,BYTE *pic2,BYTE *pic,int size,int fade) {size /= 4;__int32 *p1 = (__int32*)(pic1);__int32 *p2 = (__int32*)(pic2);__int32 *ptar = (__int32*)(pic);__int16 fade1[4] = {255-fade, 255-fade, 255-fade, 255-fade};__int16 fade2[4] = {fade, fade, fade, fade};_asm {movq mm3, [fade1]; // 00RR 00RR 00RR 00RRmovq mm4, [fade2];}/* 不能先減再乘除,可能產生負數 */for (unsigned int i = 0; i < size; ++i){__asm{pxor mm0, mm0 // 清除mm0//將所需數據移入寄存器mov esi, p1 mov edx, p2 mov edi, ptarmovd mm1, [esi] // UUUU UUUU XXXX XXXXmovd mm2, [edx] // UUUU UUUU YYYY YYYY//將mm1和mm2解開，構成 00XX 00XX 00XX 00XX形式punpcklbw mm1, mm0 // 00XX 00XX 00XX 00XXpunpcklbw mm2, mm0 // 00YY 00YY 00YY 00YYpmullw mm1, mm3pmullw mm2, mm4paddw mm1, mm2 // (p1*(255-fade) + p2*fade) psrlw mm1, 8 // 00ZZ 00ZZ 00ZZ 00ZZpackuswb mm1, mm0 // 0000 0000 ZZZZ ZZZZ//將結果傳回目標位置movd [edi], mm1}++p1, ++p2, ++ptar;}_asm EMMS }int main(void) {BYTE *buf1 = readpic(filename[0]), *buf2 = readpic(filename[1]);BYTE *buf = (BYTE*)malloc(filesize);HDC hdc = GetDC(NULL);BITMAPINFO *info = (BITMAPINFO*)(buf + 0x0e);for(int mmx=0;mmx<2;++mmx){memcpy(buf,buf1,filesize);DWORD start_time = GetTickCount();for(int step=-50;step<556;step+=2) //圖一到圖二,圖二到圖一{int fade;if(step<0) fade = 0;else if(step>=300) fade = 555 - step;else if(step>=256) fade = 256;else fade = step;if(mmx) y_mmx(buf1+0x36, buf2+0x36, buf+0x36, info->bmiHeader.biSizeImage, fade );else n_mmx(buf1+0x36, buf2+0x36, buf+0x36, info->bmiHeader.biSizeImage, fade );SetDIBitsToDevice(hdc,0, 0, WIDTH, HEIGHT, /* 目標區域左上角坐標,圖片長寬 */0, 0, 0, HEIGHT, /* 圖片左下角坐標,開始行數,有效行數 */buf + 0x36, info, DIB_RGB_COLORS);}DWORD end_time = GetTickCount();printf("%s method spend %d ms.\n",mmx?"MMX":"Normal",(end_time - start_time)); //輸出運行時間}ReleaseDC(NULL, hdc);free(buf1), free(buf2), free(buf);return 0; }

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【笔记】COA课内实验-MMX指令集的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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