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CUDAで直線を書くことを考える(1)(考えるだけ)

前置き

ブレゼンハムを並列化するには?と思ったのだが、そもそもブレゼンハムは、「シングルスレッドで高速化するためには全部整数演算にすればいいんだ」というアルゴリズムなので(多分)、並列化とは相性が悪そうなんじゃないかと言うことで、とりあえず普通の数学的な式をそのまま使用してみる。

なお私はCUDA入門者なのであまり人様の参考になるようなことは書けない。

ベースとなる直線のプログラム(C++)

#include <iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>

#pragma warning(disable:4996)

//! @brief PBM(1byte,テキスト)を書き込む
//! @param [in] fname ファイル名
//! @param [in] width 画像の幅
//! @param [in] height 画像の高さ
//! @param [in] p 画像のメモリへのアドレス
//! @details 1画素1Byteのメモリを渡すと、0,1テキストでファイル名fnameで書き込む
void pbmP1_Write(const char* const fname, const int width, const int height, const unsigned char* const p) { // PPM ASCII

  FILE* fp = fopen(fname, "wb");
  fprintf(fp, "P1\n%d\n%d\n", width, height);

  size_t k = 0;
  for (size_t i = 0; i < (size_t)height; i++) {
    for (size_t j = 0; j < (size_t)width; j++) {
      fprintf(fp, "%d ", p[k] ? 0 : 1);
      k++;
    }
    fprintf(fp, "\n");
  }

  fclose(fp);
}

const std::uint8_t white = 255;
const std::uint8_t black = 0;

//! @brief 与えられたピクセル座標が線分の方程式の上ならそのピクセルを塗りつぶす
//! @param pimage 書き込み先
//! @param width 画像サイズ
//! @param height 画像サイズ
//! @param sx 始点
//! @param sy 始点
//! @param ex 終点
//! @param ey 終点
//! @param pixelx 処理するピクセル
//! @param pixely 処理するピクセル
void multiline_core(std::uint8_t* pimage, int width, int height, int sx, int sy, int ex, int ey, int pixelx, int pixely) {
  double a = (ey - sy) / double(ex - sx);//傾き
  double b = sy - a * sx;//切片


  int pos = pixely * width + pixelx;

  if (pos < 0 || pos >= width * height)return;

  double y = int(a * pixelx + b);

  if (pixely < std::min(sy, ey))return;
  if (pixelx < std::min(sx, ex))return;
  if (pixely > std::max(sy, ey))return;
  if (pixelx > std::max(sx, ex))return;

  if (y == pixely) {
    pimage[pos] = black;
  }

}
//! @brief 全ての画素について、そのピクセルが直線上にあるかをテストする
//! @param image 書き込み先
//! @param width 画像サイズ
//! @param height 画像サイズ
//! @param sx 始点
//! @param sy 始点
//! @param ex 終点
//! @param ey 終点 void multiline( std::vector<std::uint8_t>& image, int width, int height, int sx, int sy, int ex, int ey) { //全てのピクセルについて直線上にあるかをチェック for (int x = 0; x < width; x++) { for (int y = 0; y < height; y++) { multiline_core( image.data(), width, height, sx, sy, ex, ey, x, y); } } }
int main()
{

  int width = 100;
  int height = 50;

  int sx = 98; // 線分の始点・終点を設定
  int sy = 48;
  int ex = 1;
  int ey = 3;
  
  std::vector<std::uint8_t> image(width * height * 1, white);

  multiline(image, width, height, sx, sy, ex, ey);

  pbmP1_Write("c:\\test\\a.pbm", width, height, image.data());

}

普通に考えると「あるピクセルの隣のピクセルを塗る」という考え方でループするのだが、1ピクセル1スレッドで並列化する場合は「このピクセルは塗るべきか?をそれぞれのピクセルに対してチェックする」という考え方をすれば、ループする必要はない。

次回

上記プログラムをCUDAで実装する。

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