Gabarits et fenêtres glissantes

Un filtre calcule chaque sortie à partir d’un voisinage fixe de données d’entrée, par exemple en faisant la moyenne d’un pixel avec les cellules qui l’entourent.

Lorsque vous vous déplacez dans le tableau, la fenêtre d’entrée glisse d’une position. Les sorties consécutives partagent la plupart de leurs entrées, ce qui offre une réutilisation considérable.

Comme les voisins se chevauchent, une tuile chargée une fois alimente de nombreuses sorties. Les filtres sont un exemple classique où le découpage en tuiles est particulièrement efficace.

Pour calculer les bords d’une tuile, vous avez aussi besoin de quelques éléments juste à l’extérieur. Ces cellules supplémentaires de bordure sont appelées la bordure fantôme.

Le premier thread d’une tuile a besoin de son voisin de gauche, qui appartient à la tuile précédente. Sans cellules de bordure, cette lecture serait incorrecte.

Pour un filtre de rayon r, vous chargez r cellules supplémentaires de chaque côté. Un flou à 3 points a un rayon de 1 : une cellule de bordure par côté suffit.

Déclarez la mémoire partagée avec une taille égale à blockDim plus 2 * radius, afin qu’elle contienne l’intérieur et les deux bordures dans un seul tampon bien organisé.

Chaque thread charge d’abord son propre élément dans la tuile, avec un décalage de radius, afin de laisser de la place à la bordure gauche devant lui.

Les premiers threads effectuent une double tâche : ils récupèrent également les cellules de bordure gauche et droite avant la synchronisation du bloc.

Après __syncthreads, chaque thread lit entièrement ses voisins dans la tuile, sans plus toucher à la mémoire globale pour cette étape.

Chaque valeur intérieure sert désormais à produire 2r + 1 sorties à partir d’un seul chargement en mémoire partagée. C’est précisément le trafic redondant que le découpage en tuiles élimine.

Pourquoi un filtre découpé en tuiles a-t-il besoin de cellules de bordure ?

Les filtres parcourent des fenêtres qui se chevauchent ; une bordure de r cellules supplémentaires par côté permet donc à une tuile de fournir chaque sortie avec un seul chargement. ✅