应用SSE指令集对视音频信号的对称卷积核进行卷积的方法

摘要

本发明属于视频以及图像处理技术，具体涉及一种应用SSE指令集对视音频信号的对称卷积核进行卷积的方法。该方法将视音频输入信号的浮点信号序列S(n)划分为左中右三个区间，对左边和右边的区间，使用普通的C语言算法进行卷积处理；对中间区间内的信号按每四个相邻点一组利用SSE指令集进行卷积处理。该方法利用了卷积核的对称特性，有效地减少了一半的乘法运算；另外，由于SSE指令集可以一次对四个点进行计算，所以有效地减少了所指令的条数，在具体处理上没有任何条件转移指令，可以使CPU的流水线利用的更加充分。

主权项

一种应用SSE指令集对视音频信号的对称卷积核进行卷积的方法，包括如下步骤：(1)将视音频输入信号的浮点信号序列S(n)划分为左中右三个区间[0，Le)，[Le，Rs)，[Rs，N)；其中，Le与Rs的确定方法如下：如果N＞R，则Le＝UPALIGN(R，4)，Rs＝DOWNALIGN(N‑R，4)，如果Le≥Rs，则Le＝Rs＝N，其中，UPALIGN(R，4)表示将R对齐到下一个能被4整除的边界上，DOWNALIGN(N‑R，4)表示将(N‑R)对齐到上一个能被4整除的边界上，如果N≤R，则Le＝Rs＝N，其中，N为信号长度，R为卷积核的半径；(2)对左边和右边的区间，使用普通的C语言算法进行卷积处理；(3)对中间区间内的信号按每四个相邻点一组利用SSE指令集进行卷积处理；利用SSE指令集进行卷积处理的具体过程如下：①将一个类型为__m128的变量xmm_sum_ps用_mm_setzero_ps指令赋值为0；②设当前这四个点的第一个点的索引是n，首先将起始索引为left＝n‑R的相邻四个点用_mm_loadu_ps指令加载到类型为__m128的变量xmm_left_pixels_ps中，然后将起始索引为right＝n+R的相邻四个点用_mm_loadu_ps指令加载到类型为__m128的变量xmm_right_pixels_ps中；③令i＝0，处理下面的循环：a.将xmm_left_pixels_ps与xmm_right_pixels_ps的内容用_mm_add_ps指令相加起来放入到xmm_left_pixels_ps中；b.用_mm_set1_ps指令将K(i)赋值到类型为__m128的变量xmm_kernel_coef_ps中，然后用_mm_mul_ps指令将xmm_left_pixels_ps与xmm_kernel_coef_ps相乘，结果放入xmm_left_pixels_ps中，用_mm_add_ps指令将xmm_left_pixels_ps的内容加入到xmm_sum_ps中；c.用_mm_load_ss指令将S(left+4)加载到类型为__m128的临时变量xmm_tmp_ps中，然后再利用_mm_move_ss指令与_mm_shuffle_ps指令将S(left+4)移入到xmm_left_pixels_ps，并将S(left)移走；d.用步骤c的方法将S(right‑1)移入到xmm_right_pixels_ps，并将S(right+3)移出；e.令left＝left+1，right＝right‑1，i＝i+1，如果i＜R则跳转到步骤a，否则，进行步骤④的处理；④用_mm_load_ps指令将信号中起始索引为n的相邻四个点加载到xmm_left_pixels_ps中；⑤用_mm_set1_ps指令将K(R)设置到变量xmm_kernel_coef_ps中，然后用_mm_mul_ps指令将xmm_left_pixels_ps与xmm_kernel_coef_ps相乘的结果放入xmm_left_pixels_ps，再用_mm_add_ps将xmm_left_pixels_ps的内容加入到xmm_sum_ps中，最后将xmm_sum_ps中的内容赋值到目标信号的相应位置上。