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Question

我目前正在使用C＃，arduino和Ikea Dioder为我的电脑显示器创建流光溢彩。目前硬件部分运行完美;但是，我在检测一部分屏幕的平均颜色方面遇到了问题。

我对我正在使用的实现有两个问题：

性能 - 这两种算法都会在屏幕上添加一些明显的口吃。什么都没有停止，但在观看视频时很烦人。

没有全屏游戏支持 - 当游戏处于全屏模式时，这两种方法都会返回白色。

public class DirectxColorProvider : IColorProvider
{

    private static Device d;
    private static Collection<long> colorPoints;

    public DirectxColorProvider()
    {
        PresentParameters present_params = new PresentParameters();
        if (d == null)
        {
            d = new Device(new Direct3D(), 0, DeviceType.Hardware, IntPtr.Zero, CreateFlags.SoftwareVertexProcessing, present_params);
        }
        if (colorPoints == null)
        {
            colorPoints = GetColorPoints();
        }
    }

    public byte[] GetColors()
    {
        var color = new byte[4];

        using (var screen = this.CaptureScreen())
        {
            DataRectangle dr = screen.LockRectangle(LockFlags.None);
            using (var gs = dr.Data)
            {
                color = avcs(gs, colorPoints);
            }
        }

        return color;
    }

    private Surface CaptureScreen()
    {
        Surface s = Surface.CreateOffscreenPlain(d, Screen.PrimaryScreen.Bounds.Width, Screen.PrimaryScreen.Bounds.Height, Format.A8R8G8B8, Pool.Scratch);
        d.GetFrontBufferData(0, s);
        return s;
    }

    private static byte[] avcs(DataStream gs, Collection<long> positions)
    {
        byte[] bu = new byte[4];
        int r = 0;
        int g = 0;
        int b = 0;
        int i = 0;

        foreach (long pos in positions)
        {
            gs.Position = pos;
            gs.Read(bu, 0, 4);
            r += bu[2];
            g += bu[1];
            b += bu[0];
            i++;
        }

        byte[] result = new byte[3];
        result[0] = (byte)(r / i);
        result[1] = (byte)(g / i);
        result[2] = (byte)(b / i);

        return result;
    }

    private Collection<long> GetColorPoints()
    {
        const long offset = 20;
        const long Bpp = 4;

        var box = GetBox();

        var colorPoints = new Collection<long>();
        for (var x = box.X; x < (box.X + box.Length); x += offset)
        {
            for (var y = box.Y; y < (box.Y + box.Height); y += offset)
            {
                long pos = (y * Screen.PrimaryScreen.Bounds.Width + x) * Bpp;
                colorPoints.Add(pos);
            }
        }

        return colorPoints;
    }

    private ScreenBox GetBox()
    {
        var box = new ScreenBox();

        int m = 8;

        box.X = (Screen.PrimaryScreen.Bounds.Width - m) / 3;
        box.Y = (Screen.PrimaryScreen.Bounds.Height - m) / 3;

        box.Length = box.X * 2;
        box.Height = box.Y * 2;

        return box;
    }

    private class ScreenBox
    {
        public long X { get; set; }
        public long Y { get; set; }
        public long Length { get; set; }
        public long Height { get; set; }
    }

}

您可以找到directX implmentation here的文件。

public class GDIColorProvider : Form, IColorProvider
{
    private static Rectangle box;
    private readonly IColorHelper _colorHelper;

    public GDIColorProvider()
    {
        _colorHelper = new ColorHelper();
        box = _colorHelper.GetCenterBox();
    }

    public byte[] GetColors()
    {
        var colors = new byte[3];

        IntPtr hDesk = GetDesktopWindow();
        IntPtr hSrce = GetDC(IntPtr.Zero);
        IntPtr hDest = CreateCompatibleDC(hSrce);
        IntPtr hBmp = CreateCompatibleBitmap(hSrce, box.Width, box.Height);
        IntPtr hOldBmp = SelectObject(hDest, hBmp);
        bool b = BitBlt(hDest, box.X, box.Y, (box.Width - box.X), (box.Height - box.Y), hSrce, 0, 0, CopyPixelOperation.SourceCopy);
        using(var bmp = Bitmap.FromHbitmap(hBmp))
        {
            colors = _colorHelper.AverageColors(bmp);
        }

        SelectObject(hDest, hOldBmp);
        DeleteObject(hBmp);
        DeleteDC(hDest);
        ReleaseDC(hDesk, hSrce);

        return colors;
    }

    // P/Invoke declarations
    [DllImport("gdi32.dll")]
    static extern bool BitBlt(IntPtr hdcDest, int xDest, int yDest, int
    wDest, int hDest, IntPtr hdcSource, int xSrc, int ySrc, CopyPixelOperation rop);
    [DllImport("user32.dll")]
    static extern bool ReleaseDC(IntPtr hWnd, IntPtr hDc);
    [DllImport("gdi32.dll")]
    static extern IntPtr DeleteDC(IntPtr hDc);
    [DllImport("gdi32.dll")]
    static extern IntPtr DeleteObject(IntPtr hDc);
    [DllImport("gdi32.dll")]
    static extern IntPtr CreateCompatibleBitmap(IntPtr hdc, int nWidth, int nHeight);
    [DllImport("gdi32.dll")]
    static extern IntPtr CreateCompatibleDC(IntPtr hdc);
    [DllImport("gdi32.dll")]
    static extern IntPtr SelectObject(IntPtr hdc, IntPtr bmp);
    [DllImport("user32.dll")]
    private static extern IntPtr GetDesktopWindow();
    [DllImport("user32.dll")]
    private static extern IntPtr GetWindowDC(IntPtr ptr);
    [DllImport("user32.dll")]
    private static extern IntPtr GetDC(IntPtr ptr);
}

您可以找到GDI实施的文件Here。

可以找到完整的代码库Here。

Answer 1

更新的答案

屏幕捕获性能较慢的问题很可能是由于BitBlt()在源像素和目标像素格式不匹配时进行了像素转换而引起的。来自docs：

如果源设备上下文和目标设备上下文的颜色格式不匹配，则BitBlt函数将源颜色格式转换为与目标格式匹配。

这是导致我的代码性能下降的原因，特别是在高分辨率下。

默认像素格式似乎为PixelFormat.Format32bppArgb，因此您应该使用该格式的缓冲区：

var screen = new Bitmap(bounds.Width, bounds.Height, PixelFormat.Format32bppArgb);
var gfx = Graphics.FromImage(screen);
gfx.CopyFromScreen(bounds.Location, new Point(0, 0), bounds.Size);

降低性能的下一个来源是Bitmap.GetPixel()，它会进行边界检查。分析每个像素时切勿使用它。而是锁定位图数据并获取指向它的指针：

public unsafe Color GetAverageColor(Bitmap image, int sampleStep = 1) {
    var data = image.LockBits(
        new Rectangle(Point.Empty, Image.Size),
        ImageLockMode.ReadOnly,
        PixelFormat.Format32bppArgb);

    var row = (int*)data.Scan0.ToPointer();
    var (sumR, sumG, sumB) = (0L, 0L, 0L);
    var stride = data.Stride / sizeof(int) * sampleStep;

    for (var y = 0; y < data.Height; y += sampleStep) {
        for (var x = 0; x < data.Width; x += sampleStep) {
            var argb = row[x];
            sumR += (argb & 0x00FF0000) >> 16;
            sumG += (argb & 0x0000FF00) >> 8;
            sumB += argb & 0x000000FF;
        }
        row += stride;
    }

    image.UnlockBits(data);

    var numSamples = data.Width / sampleStep * data.Height / sampleStep;
    var avgR = sumR / numSamples;
    var avgG = sumG / numSamples;
    var avgB = sumB / numSamples;
    return Color.FromArgb((int)avgR, (int)avgG, (int)avgB);
}

这应该使您远远低于10毫秒，具体取决于屏幕大小。如果仍然太慢，可以增加sampleStep的{{1}}参数。

原始答案

我最近也做了同样的事情，并且想到了效果出奇的好东西。

诀窍是创建一个额外的位图，其大小为1x1像素，并在其图形上下文（双线性或双三次，但不是最近的邻居）上设置良好的插值模式。

然后，利用插值将捕获的位图绘制到1x1位图中，并检索该像素以获取平均颜色。

我正在以〜30 fps的速度进行操作。当屏幕显示GPU渲染时（例如，在Chrome中启用了硬件加速的情况下观看YouTube全屏显示），则看不到任何卡顿现象。实际上，该应用程序的CPU利用率低于10％。但是，如果我关闭Chrome的硬件加速功能，那么如果您观看得足够近的话，肯定会有一些轻微的卡顿现象。

以下是代码的相关部分：

GetAverageColor()

请注意，这适用于GPU渲染，因为using var screen = new Bitmap(width, height); using var screenGfx = Graphics.FromImage(screen); using var avg = new Bitmap(1, 1); using var avgGfx = Graphics.FromImage(avg); avgGfx.InterpolationMode = InterpolationMode.HighQualityBicubic; while (true) { screenGfx.CopyFromScreen(left, top, 0, 0, screen.Size); avgGfx.DrawImage(screen, 0, 0, avg.Width, avg.Height); var color = avg.GetPixel(0, 0); var bright = (int)Math.Round(Math.Clamp(color.GetBrightness() * 100, 1, 100)); // set color and brightness on your device // wait 1000/fps milliseconds }现在使用GDI +。但是，当内容受DRM保护时，它不起作用。因此，它不适用于Netflix，例如：（

我在GitHub上发布了代码。即使我由于Netflix的DRM保护而放弃了该项目，它也可能会帮助其他人。

C＃获得平均屏幕颜色的最快方法

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