B8G8R8 to B8G8R8A8

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since: 2000-11-20

last updated: 2000-11-21

　「B8G8R8フォーマットで24bitずつ詰めて羅列された画像データを、B8G8R8A8フォーマット(A8は255とする)で32bitずつ詰めて羅列された画像データに変換するのに効率の良いコードは何か？」という話題がありました。

　これについて多数の手法でソースコード「BGRtoBGRA.cpp」を作成し、ベンチマークをとってみました。
　アセンブラの熟練度はそう高くありませんので、この中にあるコードの一番速いものが、ベストであるとは限りません。よりよいものが出来たら優しくお教え下さればと思います。

更新版 : VER.2000-11-20dについて

[CPU依存] MMX(in SSE)使用コードにmovntq使用版を追加しました。明白に速度が改善されています。これぞキャッシュ制御・ストリーミング命令の真価のようです。すぐにデータを再利用しない場合に向いているのでしょう。

更新版 : VER.2000-11-20cについて

[CPU依存] MMX使用コードを追加しました。処理内容が簡単なのでアセンブラのベストとあまり差がありません。
[CPU依存] プリフェッチ付き（先読みのヒントを与える）のコードを追加しました。無いときよりも加速されます。

ベンチマークの内容について

各コード毎にloop(=100)回ずつ実行したときの平均ミリ秒を表示します。
画像サイズはwidth*height (1024*1024)になっています。
処理の種類によっては画像の水平方向の画素数によって、端数が出る場合がありますが、これについての対応は行っていません。利用する際には補助コードを追加するなどしてください。
ただし、処理を拡張しやすいように縦と横のループは分けてあります。
ソースコードはMicrosoft Visual C++ 6.0 (+SP4 +Processor Pack)用です。
ベンチマークはWindows Console用です。
明らかなコーディングミス等発見されましたら是非お知らせ下さい。

開発環境下での実行結果

Pentium III 600MHz Dual / PC-133

B8G8R8 to B8G8R8A8 convsersion-code benchmark VER.2000-11-20d by (C)2000 XELF.
width=1024 height=1024
(BGR source=3145728 [bytes], BGRA destination=4194304 [bytes])

MMX +Prefetch +nt: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  16.96 [ms]
MMX +nt: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  20.34 [ms]
Asm 1px byte,byte,word copy: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  30.81 [ms]
Asm 3dword-set byte or: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  38.97 [ms]
Asm 3dword-set dword or: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  28.02 [ms]
MMX: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  28.02 [ms]
Asm 3dword-set dword or +Prefetch: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B
0C
  24.19 [ms]
MMX +Prefetch: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  23.72 [ms]
C++ byte: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  31.18 [ms]
C++ byte,byte,word: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  32.88 [ms]
C++ byte,byte,word ver.2: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  31.68 [ms]
C++ 3dword-set: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  31.00 [ms]
Asm 1px byte or: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  49.32 [ms]
Asm 1px dword or: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  51.05 [ms]
completed.

Pentium MMX 200MHz

B8G8R8 to B8G8R8A8 convsersion-code benchmark VER.2000-11-20d by (C)2000 XELF.
width=1024 height=1024
(BGR source=3145728 [bytes], BGRA destination=4194304 [bytes])

Asm 1px byte,byte,word copy: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
 171.12 [ms]
Asm 3dword-set byte or: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  72.34 [ms]
Asm 3dword-set dword or: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  72.75 [ms]
MMX: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  76.56 [ms]
C++ byte: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
 218.52 [ms]
C++ byte,byte,word: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
 169.46 [ms]
C++ byte,byte,word ver.2: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
 168.88 [ms]
C++ 3dword-set: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  72.84 [ms]
Asm 1px byte or: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  73.16 [ms]
Asm 1px dword or: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  73.67 [ms]
completed.

Pentium III 600MHz Dual / PC-133

B8G8R8 to B8G8R8A8 convsersion-code benchmark VER.2000-11-20 by (C)2000 XELF.
width=1024 height=1024
(BGR source=3145728 [bytes], BGRA destination=4194304 [bytes])

C++ byte: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  31.07 [ms]
C++ byte,byte,word: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  32.68 [ms]
C++ byte,byte,word ver.2: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  31.53 [ms]
C++ 3dword-set: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  30.55 [ms]
Asm 1px byte or: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  48.78 [ms]
Asm 1px dword or: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  50.69 [ms]
Asm 3dword-set byte or: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  38.32 [ms]
Asm 3dword-set dword or: FF 01 02 03 FF 04 05 06 FF 07 08 09 FF 0A 0B 0C
  27.54 [ms]
completed.