Билинейный фильтр со встроенными функциями SSE4.1

Я пытаюсь найти достаточно быструю функцию билинейной фильтрации только для одного отфильтрованного образца за раз в качестве упражнения по привыканию к использованию встроенных функций - до SSE41 все в порядке.

Пока у меня есть следующее:

inline __m128i DivideBy255_8xUint16(const __m128i value)
{
    //  Blinn 16bit divide by 255 trick but across 8 packed 16bit values
    const __m128i plus128 = _mm_add_epi16(value, _mm_set1_epi16(128));
    const __m128i plus128ThenDivideBy256 = _mm_srli_epi16(plus128, 8);          //  TODO:   Should this be an arithmetic or logical shift or does it matter?
    const __m128i partial = _mm_add_epi16(plus128, plus128ThenDivideBy256);
    const __m128i result = _mm_srli_epi16(partial, 8);                          //  TODO:   Should this be an arithmetic or logical shift or does it matter?


    return result;
}


inline uint32_t BilinearSSE41(const uint8_t* data, uint32_t pitch, uint32_t width, uint32_t height, float u, float v)
{
    //  TODO:   There are probably intrinsics I haven't found yet to avoid using these?
    //  0x80 is high bit set which means zero out that component
    const __m128i unpack_fraction_u_mask = _mm_set_epi8(0x80, 0, 0x80, 0, 0x80, 0, 0x80, 0, 0x80, 0, 0x80, 0, 0x80, 0, 0x80, 0);
    const __m128i unpack_fraction_v_mask = _mm_set_epi8(0x80, 1, 0x80, 1, 0x80, 1, 0x80, 1, 0x80, 1, 0x80, 1, 0x80, 1, 0x80, 1);
    const __m128i unpack_two_texels_mask = _mm_set_epi8(0x80, 7, 0x80, 6, 0x80, 5, 0x80, 4, 0x80, 3, 0x80, 2, 0x80, 1, 0x80, 0);


    //  TODO:   Potentially wasting two channels of operations for now
    const __m128i size = _mm_set_epi32(0, 0, height - 1, width - 1);
    const __m128 uv = _mm_set_ps(0.0f, 0.0f, v, u);

    const __m128 floor_uv_f = _mm_floor_ps(uv);
    const __m128 fraction_uv_f = _mm_sub_ps(uv, floor_uv_f);
    const __m128 fraction255_uv_f = _mm_mul_ps(fraction_uv_f, _mm_set_ps1(255.0f));
    const __m128i fraction255_uv_i = _mm_cvttps_epi32(fraction255_uv_f);    //  TODO:   Did this get rounded correctly?

    const __m128i fraction255_u_i = _mm_shuffle_epi8(fraction255_uv_i, unpack_fraction_u_mask); //  Splat fraction_u*255 across all 16 bit words
    const __m128i fraction255_v_i = _mm_shuffle_epi8(fraction255_uv_i, unpack_fraction_v_mask); //  Splat fraction_v*255 across all 16 bit words

    const __m128i inverse_fraction255_u_i = _mm_sub_epi16(_mm_set1_epi16(255), fraction255_u_i);
    const __m128i inverse_fraction255_v_i = _mm_sub_epi16(_mm_set1_epi16(255), fraction255_v_i);

    const __m128i floor_uv_i = _mm_cvttps_epi32(floor_uv_f);
    const __m128i clipped_floor_uv_i = _mm_min_epu32(floor_uv_i, size); //  TODO:   I haven't clamped this probably if uv was less than zero yet...


    //  TODO:   Calculating the addresses in the SSE register set would maybe be better

    int u0 = _mm_extract_epi32(floor_uv_i, 0);
    int v0 = _mm_extract_epi32(floor_uv_i, 1);


    const uint8_t* row = data + (u0<<2) + pitch*v0;


    const __m128i row0_packed = _mm_loadl_epi64((const __m128i*)data);
    const __m128i row0 = _mm_shuffle_epi8(row0_packed, unpack_two_texels_mask);

    const __m128i row1_packed = _mm_loadl_epi64((const __m128i*)(data + pitch));
    const __m128i row1 = _mm_shuffle_epi8(row1_packed, unpack_two_texels_mask);


    //  Compute (row0*fraction)/255 + row1*(255 - fraction)/255 - probably slight precision loss across addition!
    const __m128i vlerp0 = DivideBy255_8xUint16(_mm_mullo_epi16(row0, fraction255_v_i));
    const __m128i vlerp1 = DivideBy255_8xUint16(_mm_mullo_epi16(row1, inverse_fraction255_v_i));
    const __m128i vlerp = _mm_adds_epi16(vlerp0, vlerp1);

    const __m128i hlerp0 = DivideBy255_8xUint16(_mm_mullo_epi16(vlerp, fraction255_u_i));
    const __m128i hlerp1 = DivideBy255_8xUint16(_mm_srli_si128(_mm_mullo_epi16(vlerp, inverse_fraction255_u_i), 16 - 2*4));
    const __m128i hlerp = _mm_adds_epi16(hlerp0, hlerp1);


    //  Pack down to 8bit from 16bit components and return 32bit ARGB result
    return _mm_extract_epi32(_mm_packus_epi16(hlerp, hlerp), 0);
}

В коде предполагается, что данные изображения имеют формат ARGB8 и имеют дополнительный столбец и строку для обработки крайних случаев без ветвления.

Мне нужен совет о том, какие инструкции я могу использовать, чтобы уменьшить размер этого неуклюжего беспорядка, и, конечно же, как его можно улучшить, чтобы он работал быстрее!

Спасибо :)


person iam    schedule 11.05.2011    source источник


Ответы (2)


Ничего конкретного сказать о вашем коде. Но я написал свой собственный код билинейного масштабирования, используя SSE2. Подробнее см. в вопросе StackOverflow Помогите мне улучшить код SSE2. .

В моем коде я сначала вычисляю горизонтальные и вертикальные дроби и индексы, а не попиксельно. Я думаю, что это быстрее.

Мой код под процессором core2, похоже, ограничен памятью, а не процессором, поэтому отсутствие предварительного расчета может быть быстрее.

person David McPaul    schedule 18.05.2011

Заметил ваш комментарий «TODO: это должен быть арифметический или логический сдвиг или это имеет значение?»

Арифметический сдвиг предназначен для целых чисел со знаком. Логический сдвиг предназначен для целых чисел без знака.

    0x80000000 >> 4 is 0xf8000000 // Arithmetic shift
    0x80000000 >> 4 is 0x08000000 // Logical shift
person Steve    schedule 18.08.2011