我有一个应用程序，用户应该能够使用 slider 修改图像的色调、饱和度和亮度。所有图像处理均使用 GLSL 片段着色器在 GPU 上完成。
我的问题是，由于广泛的分支，RGB -> HSL -> RGB 转换在 gpu 上相当昂贵。
我的问题是我是否可以将用户的“颜色调整”转换为其他颜色空间，这样可以更有效地在 GPU 上计算调整后的图像。
最佳答案
假设在 GPU 中 分支和在代码中 分支是一回事是错误的。
对于简单的条件，根本没有任何分支。 GPU 具有条件移动指令，可直接转换为三元表达式和简单的 if-else 语句。
当您有嵌套条件或多个条件相关操作时，事情就会变得有问题。然后你必须考虑 GLSL 编译器是否足够聪明，可以将它全部翻译成 cmoves。只要有可能，编译器就会发出执行所有分支的代码，并将结果与条件移动重新组合，但它并不总是这样做。
你必须知道什么时候帮助它。永远不要猜测何时可以测量 - 使用 AMD 的 GPU Shader Analyzer 或 Nvidia 的 GCG 查看装配输出。 GPU 的指令集非常有限且简单，所以不要害怕“汇编”这个词。
这里有一对 RGB/HSL 转换函数，我已经对其进行了更改，因此它们可以很好地与 AMD 的 GLSL 编译器以及汇编输出一起使用。原始 C 转换代码归功于 Paul Bourke。
// HSL range 0:1
vec4 convertRGBtoHSL( vec4 col )
{
float red = col.r;
float green = col.g;
float blue = col.b;
float minc = min3( col.r, col.g, col.b );
float maxc = max3( col.r, col.g, col.b );
float delta = maxc - minc;
float lum = (minc + maxc) * 0.5;
float sat = 0.0;
float hue = 0.0;
if (lum > 0.0 && lum < 1.0) {
float mul = (lum < 0.5) ? (lum) : (1.0-lum);
sat = delta / (mul * 2.0);
}
vec3 masks = vec3(
(maxc == red && maxc != green) ? 1.0 : 0.0,
(maxc == green && maxc != blue) ? 1.0 : 0.0,
(maxc == blue && maxc != red) ? 1.0 : 0.0
);
vec3 adds = vec3(
((green - blue ) / delta),
2.0 + ((blue - red ) / delta),
4.0 + ((red - green) / delta)
);
float deltaGtz = (delta > 0.0) ? 1.0 : 0.0;
hue += dot( adds, masks );
hue *= deltaGtz;
hue /= 6.0;
if (hue < 0.0)
hue += 1.0;
return vec4( hue, sat, lum, col.a );
}
此函数的汇编输出:
1 x: MIN ____, R0.y, R0.z
y: ADD R127.y, -R0.x, R0.z
z: MAX ____, R0.y, R0.z
w: ADD R127.w, R0.x, -R0.y
t: ADD R127.x, R0.y, -R0.z
2 y: MAX R126.y, R0.x, PV1.z
w: MIN R126.w, R0.x, PV1.x
t: MOV R1.w, R0.w
3 x: ADD R125.x, -PV2.w, PV2.y
y: SETE_DX10 ____, R0.x, PV2.y
z: SETNE_DX10 ____, R0.y, PV2.y
w: SETE_DX10 ____, R0.y, PV2.y
t: SETNE_DX10 ____, R0.z, PV2.y
4 x: CNDE_INT R123.x, PV3.y, 0.0f, PV3.z
y: CNDE_INT R125.y, PV3.w, 0.0f, PS3
z: SETNE_DX10 ____, R0.x, R126.y
w: SETE_DX10 ____, R0.z, R126.y
t: RCP_e R125.w, PV3.x
5 x: MUL_e ____, PS4, R127.y
y: CNDE_INT R123.y, PV4.w, 0.0f, PV4.z
z: ADD/2 R127.z, R126.w, R126.y VEC_021
w: MUL_e ____, PS4, R127.w
t: CNDE_INT R126.x, PV4.x, 0.0f, 1065353216
6 x: MUL_e ____, R127.x, R125.w
y: CNDE_INT R123.y, R125.y, 0.0f, 1065353216
z: CNDE_INT R123.z, PV5.y, 0.0f, 1065353216
w: ADD ____, PV5.x, (0x40000000, 2.0f).y
t: ADD ____, PV5.w, (0x40800000, 4.0f).z
7 x: DOT4 ____, R126.x, PV6.x
y: DOT4 ____, PV6.y, PV6.w
z: DOT4 ____, PV6.z, PS6
w: DOT4 ____, (0x80000000, -0.0f).x, 0.0f
t: SETGT_DX10 R125.w, 0.5, R127.z
8 x: ADD R126.x, PV7.x, 0.0f
y: SETGT_DX10 ____, R127.z, 0.0f
z: ADD ____, -R127.z, 1.0f
w: SETGT_DX10 ____, R125.x, 0.0f
t: SETGT_DX10 ____, 1.0f, R127.z
9 x: CNDE_INT R127.x, PV8.y, 0.0f, PS8
y: CNDE_INT R123.y, R125.w, PV8.z, R127.z
z: CNDE_INT R123.z, PV8.w, 0.0f, 1065353216
t: MOV R1.z, R127.z
10 x: MOV*2 ____, PV9.y
w: MUL ____, PV9.z, R126.x
11 z: MUL_e R127.z, PV10.w, (0x3E2AAAAB, 0.1666666716f).x
t: RCP_e ____, PV10.x
12 x: ADD ____, PV11.z, 1.0f
y: SETGT_DX10 ____, 0.0f, PV11.z
z: MUL_e ____, R125.x, PS11
13 x: CNDE_INT R1.x, PV12.y, R127.z, PV12.x
y: CNDE_INT R1.y, R127.x, 0.0f, PV12.z
请注意，这里没有分支指令。一路上都是有条件的移动，几乎和我写的一模一样。
条件移动所需的硬件只是一个二进制比较器(每位 5 个门)和一堆跟踪。非常快。
另一个值得注意的有趣的事情是没有分界线。相反，编译器使用了近似倒数和乘法指令。很多时候它也会为 sqrt 操作执行此操作。您可以使用(例如)SSE rcpps 和 rsqrtps 指令在 CPU 上使用相同的技巧。
现在逆向操作:
// HSL [0:1] to RGB [0:1]
vec4 convertHSLtoRGB( vec4 col )
{
const float onethird = 1.0 / 3.0;
const float twothird = 2.0 / 3.0;
const float rcpsixth = 6.0;
float hue = col.x;
float sat = col.y;
float lum = col.z;
vec3 xt = vec3(
rcpsixth * (hue - twothird),
0.0,
rcpsixth * (1.0 - hue)
);
if (hue < twothird) {
xt.r = 0.0;
xt.g = rcpsixth * (twothird - hue);
xt.b = rcpsixth * (hue - onethird);
}
if (hue < onethird) {
xt.r = rcpsixth * (onethird - hue);
xt.g = rcpsixth * hue;
xt.b = 0.0;
}
xt = min( xt, 1.0 );
float sat2 = 2.0 * sat;
float satinv = 1.0 - sat;
float luminv = 1.0 - lum;
float lum2m1 = (2.0 * lum) - 1.0;
vec3 ct = (sat2 * xt) + satinv;
vec3 rgb;
if (lum >= 0.5)
rgb = (luminv * ct) + lum2m1;
else rgb = lum * ct;
return vec4( rgb, col.a );
}
(2013 年 7 月 5 日编辑:原始翻译此函数时我犯了一个错误。程序集也已更新)。
汇编输出:
1 x: ADD ____, -R2.x, 1.0f
y: ADD ____, R2.x, (0xBF2AAAAB, -0.6666666865f).x
z: ADD R0.z, -R2.x, (0x3F2AAAAB, 0.6666666865f).y
w: ADD R0.w, R2.x, (0xBEAAAAAB, -0.3333333433f).z
2 x: SETGT_DX10 R0.x, (0x3F2AAAAB, 0.6666666865f).x, R2.x
y: MUL R0.y, PV2.x, (0x40C00000, 6.0f).y
z: MOV R1.z, 0.0f
w: MUL R1.w, PV2.y, (0x40C00000, 6.0f).y
3 x: MUL ____, R0.w, (0x40C00000, 6.0f).x
y: MUL ____, R0.z, (0x40C00000, 6.0f).x
z: ADD R0.z, -R2.x, (0x3EAAAAAB, 0.3333333433f).y
w: MOV ____, 0.0f
4 x: CNDE_INT R0.x, R0.x, R0.y, PV4.x
y: CNDE_INT R0.y, R0.x, R1.z, PV4.y
z: CNDE_INT R1.z, R0.x, R1.w, PV4.w
w: SETGT_DX10 R1.w, (0x3EAAAAAB, 0.3333333433f).x, R2.x
5 x: MUL ____, R2.x, (0x40C00000, 6.0f).x
y: MUL ____, R0.z, (0x40C00000, 6.0f).x
z: ADD R0.z, -R2.y, 1.0f
w: MOV ____, 0.0f
6 x: CNDE_INT R127.x, R1.w, R0.x, PV6.w
y: CNDE_INT R127.y, R1.w, R0.y, PV6.x
z: CNDE_INT R127.z, R1.w, R1.z, PV6.y
w: ADD R1.w, -R2.z, 1.0f
7 x: MULADD R0.x, R2.z, (0x40000000, 2.0f).x, -1.0f
y: MIN*2 ____, PV7.x, 1.0f
z: MIN*2 ____, PV7.y, 1.0f
w: MIN*2 ____, PV7.z, 1.0f
8 x: MULADD R1.x, PV8.z, R2.y, R0.z
y: MULADD R127.y, PV8.w, R2.y, R0.z
z: SETGE_DX10 R1.z, R2.z, 0.5
w: MULADD R0.w, PV8.y, R2.y, R0.z
9 x: MULADD R0.x, R1.w, PV9.x, R0.x
y: MULADD R0.y, R1.w, PV9.y, R0.x
z: MUL R0.z, R2.z, PV9.y
w: MULADD R1.w, R1.w, PV9.w, R0.x
10 x: MUL ____, R2.z, R0.w
y: MUL ____, R2.z, R1.x
w: MOV R2.w, R2.w
11 x: CNDE_INT R2.x, R1.z, R0.z, R0.y
y: CNDE_INT R2.y, R1.z, PV11.y, R0.x
z: CNDE_INT R2.z, R1.z, PV11.x, R1.w
同样没有分支。好吃!
关于c++ - GPU 上的 HSL 图像调整，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/4728581/