Jserv's blog

PNG 處理最佳化

[PNG (Portable Network Graphics)] 已經成為今日相當重要的圖形格式，兼具品質與處理效能，而且沒有專利使用上的問題，近來連 [APNG (Animation PNG)] 這樣以 PNG 為基礎的動態圖形格式也現身了。我最近有一份基礎研究就是希望能針對特定的硬體平台，改善大量 PNG 圖形的顯示處理，重點會在於 renderer speed 與 memory usage 上。當然啦，這種「改善」絕對沒辦法讀篇類似 [ Optimization in GCC] 的文章，把 CFLAGS 用力調整後 (Gentoo-ish?)，就可以獲得顯著的提昇。

在這個 model 中，將會在短暫的時間內載入 35 到 75 個 PNG 圖檔，解析度基本上是 QCIF / CIF，renderer 必須快速的給予呈現與切換，對於資源有限的 Embedded Systems 來說，是個很特別的挑戰。所以我決定先在 x86 上透過 Intel MMX/SSE 指令級來作驗證，並且閱讀 [A guide to PNG optimization] 一文做出發點。誠如 Cosmin Truţa 在這篇文章所提及 PNG 的特性：

Unlike other lossless compression schemes, PNG compression does not depend solely on the statistics of the input, but it may vary within wide limits, depending on the compressor's implementation. A good PNG compressor must be able to take informed decisions about the factors that affect the size of the output.

PNG 壓縮不參考統計模型的方式，而是依據底層壓縮器的實做，影響 PNG 大小的因素有：

• PNG 圖形的類型
• PNG delta filter
• Ziv-Lempel algorithm (LZ77) 的搜尋策略，依據 [zlib Reference Library] 這個參考的 Deflate 實做，透過 strategy 參數指定類型：
  • Z_DEFAULT_STRATEGY = 0, the default greedy search strategy.
  • Z_FILTERED = 1, a strategy in which the matches are accepted only if their length is 6 or bigger.
  • Z_HUFFMAN_ONLY = 2, a fast strategy in which the Ziv-Lempel algorithm is entirely bypassed, and all the symbols from the input are encoded directly by the Huffman coder.
  • Z_RLE = 3 (appeared in the zlib-1.2.x series), a fast strategy in which the LZ77 algorithm is essentially reduced to the Run-Length Encoding algorithm.
• Deflate encoder 內部 Huffman-coding buffer 的空間

該文後半部的 [PNG (lossless) optimization programs] 就羅列許多基於以上參數處理作出發的最佳化工具程式，而我傍晚就開始依據 [ How to optimize code for MMX processors] 一文的提示，開始研讀 libpng 裡面 MMX optimization implementations 以及 zlib compressions 可以最佳化處理的部份，著手驗證。
由 jserv 發表於 August 23, 2005 07:54 PM