如何在不安全代码中设置图像像素时避免“噪声”

Question

我正在一个C#的WinForms项目中使用"不安全"代码创建（然后修改）位图，大约每30ms执行一次。我遇到的问题是，在我没有特别更改任何内容的情况下，有时会在生成的位图中出现“噪点”或随机像素。

例如，我创建了一个100x100的位图。使用BitmapData和LockBits，我遍历位图并将某些像素更改为特定颜色。然后我UnlockBits并设置一个picturebox来使用该图像。我设置的所有像素都是正确的，但是我没有特别设置的像素有时会呈现似乎随机的颜色。

如果我设置每个像素，则噪音消失了。但是，出于性能原因，我更喜欢仅设置最少量的像素。

有人可以解释这是为什么吗？

以下是一些示例代码：

// Create new output bitmap
Bitmap Output_Bitmap = new Bitmap(100, 100);

// Lock the output bitmap's bits
Rectangle Output_Rectangle = new Rectangle(
    0,
    0,
    Output_Bitmap.Width,
    Output_Bitmap.Height);
BitmapData Output_Data = Output_Bitmap.LockBits(
    Output_Rectangle,
    ImageLockMode.WriteOnly,
    PixelFormat.Format32bppRgb);

const int PixelSize = 4;
unsafe
{
    for (int y = 0; y < Output_Bitmap.Height; y++)
    {
        for (int x = 0; x < Output_Bitmap.Width/2; x++)
        {
            Byte* Output_Row = (Byte*)Output_Data.Scan0 + y * Output_Data.Stride;
            Output_Row[(x * PixelSize) + 2] = 255;
            Output_Row[(x * PixelSize) + 1] = 0;
            Output_Row[(x * PixelSize) + 0] = 0;
        }
    }
}

// Unlock the bits
Output_Bitmap.UnlockBits(Output_Data);

// Set picturebox to use bitmap
pbOutput.Image = Output_Bitmap;

在这个例子中，我只设置了图像的左半部分（在内部for循环中是宽度/2）。右半部分将在纯黑背景上具有随机噪声。

- JYelton

Answer 1

这有点推测性质，因为我不知道这些类的具体实现细节，但我有一个猜测。

当您调用 new Bitmap(100, 100) 时，代表位图像素的内存区域是 未初始化 的，因此包含在分配之前这些内存位置中的任何随机垃圾。第一次写入位图时，您仅设置了其中一部分位置，其他位置显示随机内存垃圾。

如果是这种情况，则必须确保在第一次更新新的 Bitmap 时写入 每个 像素。后续更新只需要更新更改的像素即可。

- JSBձոգչ

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刚创建 Output_Bitmap 后，我也试了一个快速的 using (Graphics g = Graphics.FromImage(Output_Bitmap)) g.FillRectangle(Brushes.Black, 0, 0, Output_Bitmap.Width, Output_Bitmap.Height);，但结果仍然相同。 - JYelton

@JYelton，这可能行不通，因为您随后要求特定的像素格式，我可以想象如果它与默认值不同，则需要进行新的分配？ - Doug McClean

我现在正在运行两个循环；一个用于将所有像素设置为黑色，另一个用于设置特定的像素。它似乎工作得很好，尽管性能显然受到了影响。@Doug 我会查看你提供的零内存方法，它可能取代第一个循环。谢谢。 - JYelton

@JYelton - 另一个您可以考虑的优化是仅在您打算更新的区域上调用 LockBits（但更新锁定的整个区域）。我怀疑问题实际上发生在内存与设备上下文之间的驱动程序转换时，通过锁定尽可能小的区域，您将节省大量时间。 - JSBձոգչ

Answer 2

在位图上创建一个图形对象，并在创建位图后放置Graphics.Clear()调用，以避免位图内存的未定义状态。

您还应该从使用Format32bppRgb更改为使用Format32PbppRgb，因为您没有设置alpha字节。或者切换到24 bpp格式。

- OutputBitmap

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位图对象没有 .Clear() 方法。 - JYelton

True，但是如果您在位图对象上创建一个图形对象并调用graphics.clear(color.black)，则应该能够清除位图。 - OutputBitmap

另外，您是不是指的是 Format32bppPArgb 而不是 Format32PbppRgb？ - JYelton

使用24bpp可能会更好，因为我不需要alpha通道。感谢您的建议。然而，闪烁/随机像素仍然存在。 - JYelton