Почему фотошоп такой быстрый?

Question

[Torvald3d]

Суть:
1. открываем любое изображение
2. накидываем сверху 10 корректирующих слоев с различными эффектами
3. до кучи сверху еще 5 слоев с различными режимами смешивания, но так, чтобы сквозь них хоть как то просвечивал самый первый слой
4. меняем, например, яркость/контрастность самого первого слоя.

А теперь вопрос: каким образом фотошоп так быстро применяет эффекты от всех этих 15 слоев сверху к исходному изображению? Мы меняем его, эффекты пересчитываются в реальном времени для всего изображения (пусть даже только для вьюпорта). ГПУ ускорение? Нет, потому что лайтрум работает по схожему образу с выключеным ГПУ ускорением.

Интересует ответ с алгоритмической точки зрения

Comments

[АртемЪ]

Не понятно в чем собственно вопрос?
Что конкретно вас не устраивает в фотошопе?
Что именно по вашему работает не так, как надо?

[Torvald3d]

АртемЪ: все работает хорошо и меня все устраивает, поэтому интересно как оно работает, как там все внутри вертится.

[АртемЪ]

Torvald3d: Как внутри все вертится вам никто не скажет, это проприетарный продукт.
А насчет того, что он быстрый - что там быстрого?

Answer 1

[Станислав Макаров]

Ничего в Фотошопе сверхбыстрого нет. Его просто не на JS пишут, а на C/C++, и, я уверен, с ассемблерными вставками там, где надо. Хотя, и без них я думаю он бы хорошо справлялся.

Да, кстати, о GPU. В современных CPU тоже достаточно много векторных инструкций, SSE там всякие. Если их умело применить, то для обработки несложных изображений никакого GPU не надо будет. Я уверен, что в Фотошопе эти наборы команд также применяются.

Добавим к этому лучших разработчиков в индустрии - они не то что хорошо знают алгоритмы обработки изображений, они сами их изобретают. Кому еще, как не им?

Выводы:
а) вы возможно привыкли к тормозам современного ПО, пишущегося на высокоуровневых языках криворукими ребятами. Не всё ПО такое. Как заметили предыдущие отвечающие, Фотошоп работал и на 32 метрах оперы, сейчас он тот еще монстр;
б) можно сильно по-разному реализовать алгоритмы обработки. Если вы поймете, какой потенциал у современных чипов, вы перестанете удивляться скорости обработки изображений.

Comments

[Torvald3d]

Спасибо. По железу и языкам все понятно, меня интересует алгоритмическая сторона)

[Василий]

кстати, фотошоп собран интеловским компилятором.

Answer 2

[maaGames]

Одна из причин скорости фотошопа - использование вещественных чисел с фиксированной точностью. Причём, очень-очень низкой точностью. Во многих алгоритмах для расчётов используются 16 битные числа. Плюс блокирование памяти.

Comments

[Torvald3d]

Спасибо! Простите, а что такое блокирование памяти? Гугл выдает только ссылки на тему распараллеливания.

[maaGames]

Torvald3d: Тут блокирование в смысле разделения на блоки, для локализации данных в кэше. Например, картинка 1000*1000 пикселей разрезается на квадраты по 100*100. И для пяти слоёв берутся соответствующие квадратики, лежащие друг над другом. Почти все стандартные алгоритмы основаны на разделении цельной картинки на фрагменты, чтобы оптимизировать их размещение в памяти. Кстати, это хорошо видно на сложных фильтрах, когда картинка по кусочкам обновляется.
Я изучал SDK для Photoshop CS2. Сейчас может и поменялось что-то, но вряд ли существенно.

[Torvald3d]

maaGames: аа, да да, помню. Спасибо!

Answer 3

[Андрей]

Секрет прост: эффекты накладываются на сначала превью, потом в фоне просчитываются на всю картинку в полном размере. И быстро просчитать эффекты наложения и коррекцию с современными мощностями не сложно в режиме HLS или в другом более подходящем для нужного эффекта. Да чего уж там говорить, когда браузер умеет это всё делать очень быстро. Основные эффекты уже реализованы в CSS3 - градиенты, фильтры, прозрачность, кроп, блюр - всё работает быстро.

Comments

[Torvald3d]

То, что это происходит на превьюшке, а потом допиливается в фоне оригинал - это понятно. Но дяже для превьюшки все равно довольно быстро. Пока я склоняюсь к тому, что основная оптимизация - это множественное кэширование. Только с помощью него можно сократить количество вычислений в разы, грубо говоря пересчитывать не все 15 эффектов, а только один. Но это еще надо придумать как так грамотно закэшировать, ведь в идеале количество кэшированных изображений равно перестановке количества слоев %)

[Андрей]

Есть еще грубые, но быстрые алгоритмы. Можно обсчитать через точку или через строчку, потом интерполировать. Вариантов много. Как на самом деле - никто не скажет.

[Torvald3d]

Андрей: кстати да, лайтрум так и делает. Если фото обрабатывается слишком долго - он сначала делает это в пониженном разрешении (так прям и показывается пользователю), спасибо

Answer 4

[xmoonlight]

Рассчитывается для рендеринга - только верхний слой, все остальное - рассчитывается в памяти и результат каждого шага и порядок слоёв сохраняется в виде матрицы преобразований относительно предыдущего шага.
Как только Вы переставляете слои:
1. из кэша берется матрица преобразований того, что находится под тем, что Вы переставили только что
2. суммируются матрицы от этого слоя и вверх
3. подготавливается результирующая матрица преобразований
4. выполняется рендеринг с верхнего слоя и вниз (убирая слои результирующей матрицы) до тех пор, пока есть "непокрытое" пространство в области видимости

По-скольку рендерится только то, что Вы видите - это делается очень быстро.