如何加速libjpeg解压缩

Question

我们在小型嵌入式平台上使用libjpeg进行JPEG解码。当我们解码大图像时，我们遇到速度问题。例如，一个大小为20 MB，尺寸为5000x3000像素的图像需要10秒才能加载。

我需要一些关于如何提高解码速度的提示。在另一个性能类似的平台上，我可以在两秒钟内加载相同的图像。

最好的改进是从14秒降至10秒，通过使用更大的读取缓冲区（64 kB而不是默认的4 kB）实现的。但是其他任何措施都没有帮助。

我们不需要以完整分辨率显示图像，因此我们使用scale_num和scale_denom将其显示为较小的尺寸。但我想要更好的性能。是否可能使用某种形式的多线程等？不同的解码设置？我已经没有更多的想法了。

- Bogi

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对于一个好的回答来说，对目标硬件和操作环境过于保密可能不利。处理器架构、操作系统、内存大小、内存带宽等信息都可能与问题相关。您从哪里加载图像？您确定这不是瓶颈吗？例如SD卡的性能差异很大，特别是在SPI读取方面。 - Clifford

目标图像尺寸是多少？如果您愿意获得1/8 x 1/8缩放的图像（625x325），则可以通过仅解码DC值来获得巨大的速度提升（无需反向变换）。 - BitBank

Answer 1

首先-对代码进行分析。如果您不能确定性地确定瓶颈，那么您只能留下很少的猜测。

接下来，搜索libjpeg文档以获取加速机会。您提到了scale_num和scale_denom。解压缩器的dct_method呢？我发现DCT_FASTEST选项是不错的选择。还有其他选项要检查：do_fancy_upsampling，do_block_smoothing，dither_mode，two_pass_quantize等等。这些中的一些或全部可能对您有用，具体取决于您的系统，libjpeg版本等。

如果没有可用的分析工具，仍然有一些尝试方法。首先，我怀疑您的瓶颈与CPU无关。要确认，请将未压缩的图像加载到RAM缓冲区中，然后像以前一样从那里解压缩它。这是否显着提高了解压缩时间？如果是，罪魁祸首似乎是从图像存储介质读取操作。根据您的系统，从USB（或SD等）读取可能很慢。（请注意，我假设是从外部媒体读取 - 尽管硬件详细信息很少。）确保优化相关总线参数，例如SPI时钟，配置等。

如果您正在从类似内部闪存（即NAND）之类的东西中读取，则有一些其他要检查的内容。您的NAND控制器如何配置？您是否确保控制器配置为最快操作？检查等待状态，时间等。请注意，总线和/或内存争用也可能是问题，因此也要检查它们的相应配置。

最后，如果您认为您的系统实际上是受CPU限制的，则此stackoverflow问题可能会引起兴趣：Can a high-performance jpeglib-turbo implmentation decompress/compress in <100ms?

- Throwback1986

Answer 2

多线程只有在目标设备具有多个执行单元以进行真正的并发执行时，才能帮助解码过程。否则，它只是对现有CPU资源进行时间片分配。除非库被设计用于利用多线程，否则任何情况下都不会有帮助。

如果您从源代码构建库，则首先应确保已打开优化，并仔细选择编译器选项以匹配构建目标及其指令集，以使编译器可以使用SIMD或FPU等功能。

您还需要考虑其他可能的瓶颈。这10秒钟只是解码所需时间，还是包括从文件系统或网络读取所需时间？鉴于增加读取缓冲区大小时观察到的改进，很可能是数据读取而不是解码在这种情况下受限制。

如果实际上文件系统访问是限制因素而不是解码，则通过单独的线程将文件读取与解码分离，并通过管道、队列或多个共享内存缓冲区传递数据给解码器，可能会有一些好处。然后，您可以确保解码器可以流式解码，无需等待文件系统阻塞。

- Clifford

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嗨 Clifford，当我将读取缓冲区增加到64kB时，它的效果更好，但是当我尝试将其增加到256 kB时，变化很小。 - Bogi

@Bogi：你在问题中已经提到了这一点；这并没有证明我的假设是错误的，只是文件系统可能已经以最快的速度运行了。我建议你尝试每次读取整个文件的64kb，不要解码或显示来查看需要多长时间。如果这已经太长了，你可能需要先解决这个问题，然后再去责怪JPEG解码器，或者它可能是一个限制因素，不能轻易解决，直到你进行了分析，看看时间都花在哪里，才能回答这个问题。 - Clifford

@bogi：与我的建议相反，有一种多线程可以帮助的方法；我已经编辑了我的答案。 - Clifford

Answer 3

看看libjpeg-turbo。如果您有支持的硬件，则通常比相同CPU上的libjpeg快2-4倍。典型的12MB jpeg在Pandaboard上解码不到2秒钟。您还可以在此处查看各种JPEG解码器的速度分析here。

- avra