线程访问各种缓冲区

我正试图找出最好的方法来做到这一点，但我有点陷入了困境，无法准确地弄清楚我要做什么，所以我要解释它是什么，我想我想做什么，以及我在哪里陷入了困境。

我正在开发一个程序，该程序有一个单独的阵列(实际上是图像(，每帧可以在图像阵列上放置大量对象。每个对象都完全独立于所有其他对象。唯一的依赖性是输出，理论上可以将其中两个对象放置在阵列的同一位置。我正在努力提高在图像上放置对象的效率，这样我就可以放置更多的对象。为了做到这一点，我想解决这个问题。

我对它进行线程处理的第一步涉及到简单的互斥保护数组。所有在数组上放置对象的操作都会调用相同的函数，所以我只需要将互斥锁放在一个位置。到目前为止，它正在发挥作用，但没有看到我希望的改善。我假设这是因为大多数时候，限制因素是图像书写声明。

我想我接下来需要做的是拥有多个正在写入的图像缓冲区，并在所有操作完成后将它们组合起来。我应该说，模糊不是问题，所需要做的只是简单地将像素数相加。然而，我正在努力弄清楚我需要使用什么机制才能做到这一点。我已经研究过信号量，但虽然我可以看到它们会限制缓冲区的数量，但我可以想象这样一种情况，即两个或多个程序将试图同时写入同一缓冲区，这可能会导致不准确。

我需要一个不涉及任何新的非标准库的解决方案。我非常愿意构建解决方案，但我非常感谢能给我一些正确的建议，因为我目前只是在黑暗中徘徊。。。

为了帮助可视化这一点，想象一下，我被告知将球放置在图像阵列的不同位置。我被告知要在每帧中放置球，并指定亮度、位置和大小。球的确切位置取决于前一帧的物理特性。所有的球都必须尽可能快地放置在最终的图像阵列上。就本例而言，如果两个球在彼此的顶部，则可以简单地将亮度相加，因此无需判断其中一个球是否挡住了另一个球。此外，不使用GPU卡；-(

Psuedo代码看起来是这样的：(假设给定了一些逻辑对象的位置、亮度和大小(。此外，假设isValidPoint只是在给定圆的位置和半径的情况下，查找该点是否应该在圆上。

global output_array[x_arrLimit*y_arrLimit)
void update_ball(int ball_num)
{
  calc_ball_location(ball_num, *location, *brightness, *size); // location, brightness, size all set inside function
  place_ball(location,brightness,size)
}
void place_ball(location,brighness,size)
{
  get_bounds(location,size,*xlims,*ylims)
  for (int x=xlims.min;x<xlims.max;y++)
  {
    for (int y=ylims.min;y<ylims.max;y++)
    {
      if (isValidPoint(location,size,x,y))
      {
        output_array(x,y)+=brightness;
      }
    }
  }
}