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基于Adreno的OpenCL优化案例研究
阅读量:218 次
发布时间:2019-02-28

本文共 2801 字,大约阅读时间需要 9 分钟。

改进算法

本示例展示了如何在Adreno GPU上优化OpenCL算法以提升性能。我们以一个8x8框模糊滤器为例,探讨了如何通过分两次处理来减少纹理访问次数,从而显著提升性能。

原始内核的实现较为直接,通过遍历8x8的区域对每个像素进行模糊处理,具体实现如下:

kernel void ImageBoxFilter(__read_only image2d_t source, __write_only image2d_t dest, sampler_t sampler)  {    // 变量声明    for (int i = 0; i < 8; i++)    {      for (int j = 0; j < 8; j++)      {        coord = inCoord + (int2)(i - 4, j - 4);        sum += read_imagef(source, sampler, coord);      }    }    // 计算平均值    float4 avgColor = sum / 64.0f;    // 写出结果  }

该内核在每个工作项中执行64次read_imagef操作,显著增加了纹理访问次数。

为了优化性能,我们将算法分为两次处理。第一轮计算每个2x2像素的平均值,并将结果存储在中间图像中:

kernel void ImageBoxFilter(__read_only image2d_t source, __write_only image2d_t dest, sampler_t sampler)  {    // 变量声明    for (int i = 0; i < 2; i++)    {      for (int j = 0; j < 2; j++)      {        coord = inCoord - (int2)(i, j);        sum += read_imagef(source, sampler, coord);      }    }    // 计算平均值并除以4    float4 avgColor = sum * 0.25f;    // 写出结果  }

第二轮利用中间图像进行最终计算:

kernel void ImageBoxFilter16NSampling(__read_only image2d_t source, __write_only image2d_t dest, sampler_t sampler)  {    // 变量声明    int2 offset = outCoord - (int2)(3, 3);    for (int i = 0; i < 4; i++)    {      for (int j = 0; j < 4; j++)      {        coord = mad24((int2)(i, j), (int2)2, offset);        sum += read_imagef(source, sampler, coord);      }    }    // 计算平均值并除以16    float4 avgColor = sum * 0.0625;    // 写出结果  }

改进后的算法每个工作项只需访问纹理缓存20次(4次+16次),显著降低了读取次数,从而提升了性能。

矢量化加载/存储

本示例展示了如何在Adreno GPU上利用矢量化操作来提升性能。以矩阵加法为例,我们通过优化内核实现来充分利用带宽。

原始内核实现如下:

kernel void MatrixMatrixAddSimple(const int matrixRows, const int matrixCols,                                 __global float* matrixA, __global float* matrixB,                                 __global float* MatrixSum)  {    int i = get_global_id(0);    int j = get_global_id(1);    // 仅检索4字节的数据并存储4字节到MatrixSum    MatrixSum[i * matrixCols + j] = matrixA[i * matrixCols + j] + matrixB[i * matrixCols + j];  }

优化后的内核通过矢量化操作实现更高效的内存访问:

kernel void MatrixMatrixAddOptimized2(const int rows, const int cols,                                      __global float* matrixA, __global float* matrixB,                                      __global float* MatrixSum)  {    int i = get_global_id(0);    int j = get_global_id(1);    // 使用内置函数计算索引偏移    int offset = mul24(j, cols);    int index = mad24(i, 4, offset);    // 矢量化加载和存储    float4 tmpA = (__global float4&)matrixA[index];    float4 tmpB = (__global float4&)matrixB[index];    (__global float4&)MatrixSum[index] = tmpA + tmpB;  }

优化内核通过float4类型实现矢量化操作,每个工作项一次操作处理16个像素,显著减少了内存访问次数,从而提升了性能。

Epsilon滤波器

Epsilon滤波器是一种常用的图像处理滤波器,主要用于抑制蚊子噪声。蚊子噪声通常出现在图像的边缘区域,具有高频成分。该滤波器通过对图像进行非线性处理,仅对满足一定阈值的像素进行滤波。

在该实现中,滤波器仅应用于YUV格式的强度(Y)分量,因为Y分量更容易受到噪声影响。Y分量通常以NV12格式存储,与UV分量分离。滤波器的实现分为两个基本步骤:

  • 计算每个像素的权重值
  • 应用滤波器并更新像素值
  • 通过这种方式,滤波器能够有效地抑制噪声,同时保留图像的细节信息。

    转载地址:http://csnp.baihongyu.com/

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