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JAIST Repository: グラフィックスハードウェアを活用した画像処理手法の開発支援システムの提案

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Academic year: 2021

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(1)JAIST Repository https://dspace.jaist.ac.jp/. Title. グラフィックスハードウェアを活用した画像処理手法 の開発支援システムの提案. Author(s). 高橋, 誠史. Citation Issue Date. 2005-09. Type. Thesis or Dissertation. Text version. author. URL. http://hdl.handle.net/10119/588. Rights Description. Supervisor:宮田 一乘, 知識科学研究科, 修士. Japan Advanced Institute of Science and Technology.

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(8) 1.2. GPU ߩ೑↪. ৻⥸ߦ࡝ࠕ࡞࠲ࠗࡓ &%) ߩಣℂߢߪ㧘ࡌࠢ࠻࡞߿ⴕ೉ߩṶ▚߇ᄙ↪ߐࠇߡ޿ࠆ㧚 ౕ૕⊛ߦߪ㧘 ᰴరⓨ㑆ౝߩࠝࡉࠫࠚࠢ࠻ࠍ  ᰴరⓨ㑆߳኿ᓇߔࠆಣℂ߿㧘ࠝࡉࠫࠚ ࠢ࠻ߩ⴫㕙ߩ⾰ᗵ⴫⃻㧘߅ࠃ߮  ᰴరⓨ㑆ౝߦ߅ߌࠆశߩࠪࡒࡘ࡟࡯࡚ࠪࡦߥߤߩಣ ℂߢ޽ࠆ㧚ߘߩߚ߼㧘⃻࿷ߩ )27 ߢߪ㧘&%) ߩࠫࠝࡔ࠻࡝ಣℂ߿ࡇࠢ࠮࡞ಣℂࠍല₸ ⊛ߦಣℂߔࠆߚ߼ߦ㧘ࡌࠢ࠻࡞ဳߩࡊࡠ࠮࠶ࠨߢਗ೉ಣℂߔࠆ⸳⸘ߦߥߞߡ޿ࠆ㧚ߎ ߩಣℂ⸳⸘߇㧘࡝ࠕ࡞࠲ࠗࡓ &%) ߩ࡟ࡦ࠳࡝ࡦࠣᚻᴺߦᄙ᭽ᕈࠍᜬߚߖࠆߣߣ߽ߦ ຠ⾰ะ਄ߦነਈߒߡ޿ࠆ㧚 ߐࠄߦࡊࡠࠣ࡜ࡓᯏ⢻ߩㅴൻߦࠃࠅ㧘ᧄ᧪ߩ⋡⊛ߢ޽ࠆ࡟ࡦ࠳࡝ࡦࠣએᄖߩࠦࡦࡇ ࡘ࡯࠲ࠨࠗࠛࡦࠬߩ⻉໧㗴ࠍ⸃᳿ߔࠆ⎇ⓥ߇ᐢ߇ࠅࠍ⷗ߖߡ޿ࠆ㧚ߎ߁ߒߚࡊࡠࠣ࡜ ࡑࡉ࡞ߥ )27 ࠍ↪޿ߚ᳢↪⸘▚ߩ⎇ⓥಽ㊁ࠍ )2)27 )GPGTCN2WTRQUGEQORWVCVKQP )TCRJKEU2TQEGUUKPI7PKV ߩ⇛⒓ ߣࠃ߱=?㧚 . 1.3. 㑐ㅪ⎇ⓥ. )27 ࠍ ࡌ ࡯ ࠬ ߣ ߒ ߚ ࠦ ࡦ ࡇ ࡘ ࡯ ࠲ ࡆ ࠫ ࡚ ࡦ ࡜ ࠗ ࡉ ࡜ ࡝ ߩ ⎇ ⓥ ଀ ߣ ߒ ߡ ߪ 㧘 1RGP8+&+#=?߇᜼ߍࠄࠇࠆ㧚1RGP8+&+# ߪ㧘08+&+# ␠ߩࡂ࡯࠼࠙ࠚࠕࠍኻ⽎ߦ㧘1RGP). ߣห␠ߩ㐿⊒ߒߚ )27 ะߌࡊࡠࠣ࡜ࡒࡦࠣ⸒⺆ߢ޽ࠆ %I ߣߩ⚵ߺวࠊߖߢ㐿⊒ࠍⴕ ߁㧚1RGP8+&+# ࠍ↪޿ࠆߎߣߢ㧘ⶄᢙߩ )27 ࠍⵝ஻ߒߚࠦࡦࡇࡘ࡯࠲਄ߢߩਗ೉⸘▚ ߽น⢻ߢ޽ࠅ㧘ࠦࡦࡇࡘ࡯࠲ࡆ࡚ࠫࡦߩ㜞ㅦߥಣℂⅣႺࠍ᭴▽ߔࠆߎߣ߇ߢ߈ࠆ㧚 1RGP8+&+# ߪ㧘)27 ߦࠃߞߡ↹௝ߩಣℂࠍ㜞ㅦൻߔࠆὐߢ⋡⊛ߪหߓߢ޽ࠆ㧚ᧄߪ㧘 )27 ࠍ૶ߞߡ↹௝ಣℂࠍ㜞ㅦߦⴕ߁ὐߢߪ 1RGP8+&+# ߣห᭽ߩࠬ࠲ࡦࠬࠍᜬߟ߇㧘ࠣ ࡜ࡈࠖࠞ࡞ߥⅣႺߢ㐿⊒ࠍᡰេߔࠆߣ޿߁ὐ߇⇣ߥࠆ㧚 )27 ะߌࡊࡠࠣ࡜ࡒࡦࠣ⸒⺆ߩ 5J=?ߢߪࠕ࡞ࠧ࡝࠭ࡓࠍࡕࠫࡘ࡯࡞ൻߒߡᛒ߃ࠆ ᯏ⢻߇޽ࠆ㧚ߎߩᯏ⢻ߪⶄᢙߩࠕ࡞ࠧ࡝࠭ࡓࠍ⚵ߺวࠊߖߚಣℂߩ㐿⊒ߦଢ೑ߥᯏ⢻ ߢ㧘੐೨ߦ⸥ㅀߒߚࠕ࡞ࠧ࡝࠭ࡓห჻ߩታⴕ㗅ᐨ߿⚿วߥߤߩಣℂࠍ◲නߦ⸥ㅀߢ߈ ࠆ㧚5J ߪ㧘)27 ะߌߩࠪࠚ࡯࠺ࠖࡦࠣࡊࡠࠣ࡜ࡒࡦࠣ⸒⺆ߢ↹௝ಣℂࠍ⋡⊛ߦߒߚ⸒ ⺆ߢߪή޿߇㧘ߎߩ઀⚵ߺߪᧄ⎇ⓥߦ߅޿ߡ߽ᔕ↪ߢ߈ࠆߣ⠨߃ߚ㧚)27 ะߌࡊࡠࠣ ࡜ࡒࡦࠣ⸒⺆ߩ 5J=?ߢߪࠕ࡞ࠧ࡝࠭ࡓࠍࡕࠫࡘ࡯࡞ൻߒߡᛒ߃ࠆᯏ⢻߇޽ࠆ㧚ߎߩ. 3.

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(32) 3.2. ࠪࠬ࠹ࡓߩ᭴ᚑⷐ⚛.  ᧄ▵ߢߪ㧘ࠪࠬ࠹ࡓࠍ᭴▽ߔࠆ਄ߢᔅⷐߥⷐ⚛߿ౕ૕⊛ߥᣇᴺߦߟ޿ߡㅀߴߡ޿ߊ㧚 ࠪࠬ࠹ࡓࠍ᭴ᚑߔࠆ㊀ⷐߥⷐ⚛ߣߒߡ㧘࿑ 3.5 ߦ␜ߔࠃ߁ߥ㧘(1)౉ജ↹௝ߩขࠅㄟ ߺ㧘 (2)↹௝ಣℂࠍⴕ߁ GPU ࡊࡠࠣ࡜ࡓ㧘(3)↹௝ಣℂࠕ࡞ࠧ࡝࠭ࡓࠍ⚵ߺวࠊߖ㧘 ߆ߟ㧘ಣℂߩᵹࠇࠍนⷞൻߔࠆ࡙࡯ࠩ࡯ࠗࡦ࠲࡯ࡈࠚࠗࠬ߇޽ߍࠄࠇࠆ㧚એ㒠㧘ฦ᭴ ᚑⷐ⚛ߦߟ޿ߡㅀߴࠆ㧚. ࿑ 3.5 ࠪࠬ࠹ࡓࠍ᭴ᚑߔࠆ㊀ⷐߥ㧟ⷐ⚛. 3.2.1. ౉ജ↹௝ߩขࠅㄟߺ.  ᧄࠪࠬ࠹ࡓߢߪ㧘േ↹߅ࠃ߮㕒ᱛ↹௝㧘ࡆ࠺ࠝࠠࡖࡊ࠴ࡖ࠺ࡃࠗࠬ߆ࠄߩ౉ജ↹௝ ࠍ㧘౉ജ↹௝ߣߒߡ೑↪ߢ߈ࠆ㧚౉ജ↹௝ߪ㧘ߔߴߡ࠹ࠢࠬ࠴ࡖࡃ࠶ࡈࠔߦዷ㐿ߐࠇ㧘 GPU ਄ߩࡇࠢ࠮࡞ࠪࠚ࡯࠳ࡊࡠࠣ࡜ࡓ߆ࠄ‫↹ޔ‬௝࠺࡯࠲ߦࠕࠢ࠮ࠬߢ߈ࠆࠃ߁ߦߥ ࠆ㧚  㕒ᱛ↹௝ߩขࠅㄟߺᣇᴺߪ㧘OpenGL ߿ Direct3D ߦઍ⴫ߐࠇࠆ 3DCG API ߇ᮡḰ ⊛ߦࠨࡐ࡯࠻ࠍߔࠆᯏ⢻ߢ޽ࠆ㧚ࡆ࠺ࠝࠠࡖࡊ࠴ࡖߣേ↹ࡈࠔࠗ࡞ߦ㑐ߒߡߪ㧘 3DCG API ߇࠹ࠢࠬ࠴ࡖߣߒߡߩ೑↪ࠍᗐቯߒߡ޿ߥ޿ߎߣ߿㧘ᮡḰߩࡔ࠺ࠖࠕࠬ࠻ ࡝࡯ࡓߩߚ߼ߩ API ߇චಽߦᢛ஻ߐߡ޿ߥ޿ߚ߼㧘OS ߏߣߦታⵝߩᣇᴺ߇ᄌࠊࠆ㧚 ᧄࠪࠬ࠹ࡓߢߪ㧘Microsoft Windows ਄ߩࡑ࡞࠴ࡔ࠺ࠖࠕ API ߢ޽ࠆ DirectShow ࠍ ↪޿ߡ㧘േ↹ࡈࠔࠗ࡞߿ࡆ࠺ࠝࠠࡖࡊ࠴ࡖ࠺࡯࠲ࠍ Direct3D ߩ࠹ࠢࠬ࠴ࡖࡃ࠶ࡈࠔ ߦࡃࠗࡦ࠼ߔࠆಣℂࠍⴕߞߚ㧚. 3.2.2. GPU ࡊࡠࠣ࡜ࡒࡦࠣ⸒⺆.  GPU ࡊ ࡠ ࠣ ࡜ ࡒ ࡦ ࠣ ߢ ↪ ޿ ࠄ ࠇ ࠆ 㜞 ⚖ ⸒ ⺆ ߦ ߪ 㧘 NVIDIA ␠ ߩ Cg(C for graphics)[11]߿㧘Microsoft ␠ߩ HLSL(High Level Shading Language)[12]㧘OpenGL. 27.

(33) ߩ GLSL(OpenGL Shading Language)[13]ߥߤߩડᬺ߿ᬺ⇇࿅૕߇╷ቯߒߚ߽ߩߣ㧘 Stanford ᄢቇߩ Brook[14]߿ Waterloo ᄢቇߩ Sh ߩࠃ߁ߦᄢቇ߇ਥዉߦߥߞߡ╷ቯ ߐࠇߚ߽ߩߣ߇޽ࠆ㧚೨⠪ߩࡊࡠࠣ࡜ࡒࡦࠣ⸒⺆ߪ㧘GPU ߘߩ߽ߩ߿ GPU ߩ೙ᓮࠍ ⴕ߁ API ߩ઀᭽ࠍ᳿߼ࠆ᳿ቯᮭࠍᜬߟߚ߼⸒⺆⥄૕ߪ CPU ߣ GPU ߩࡊࡠࠣ࡜ࡒࡦ ࠣ⸒⺆ࠍ೎‫ߡߒ⼂⹺ߡߒߣ⺆⸒ߥޘ‬㐿⊒߇ㅴ߼ࠇࠄߡ޿ࠆ㧚৻ᣇ㧘ᓟ⠪ߩᄢቇ⊒ߩ GPU ࡊࡠࠣ࡜ࡒࡦࠣ⸒⺆ߪ㧘೨⠪ߩડᬺ߿ᬺ⇇࿅૕ߣ⇣ߥࠅࡂ࡯࠼࠙ࠚࠕߩ⸳⸘⥄ ૕߇಴᧪ߥ޿߇㧘CPU ஥ߩࡊࡠࠣ࡜ࡒࡦࠣߢ૶߃ࠆ࠰࡯ࠬ਄ߢߩ೑↪ࠍᗐቯߒߡ㐿 ⊒߇ㅴ߼ࠄࠇߡ޿ࠆ㧚  ᧄࠪࠬ࠹ࡓߢߪ㧘એਅߩⷰὐ߆ࠄ HLSL ࠍ GPU ࡊࡠࠣ࡜ࡒࡦࠣ⸒⺆ߣߒߡណ↪ߒ ߚ㧚 (1) േ↹ࡈࠔࠗ࡞߿ࠠࡖࡊ࠴ࡖ࠺ࡃࠗࠬࠍ೙ᓮߔࠆ API ߣ⋧ᕈ߇ࠃ޿ ೨▵ߢㅀߴߚࠃ߁ߦ㧘ᧄࠪࠬ࠹ࡓߢߪ㧘േ↹ࡈࠔࠗ࡞߅ࠃ߮ࡆ࠺ࠝࠠࡖࡊ࠴ࡖ࠺࡯ ࠲ࠍ࠹ࠢࠬ࠴ࡖࡃ࠶ࡈࠔߦᦠ߈಴ߔߩߦ㧘DirectShow ࠍ೑↪ߒߡ޿ࠆ㧚HLSL ߪ㧘 3DCG API ߩ߭ߣߟߢ޽ࠆ Direct3D ߩ GPU ࡊࡠࠣ࡜ࡒࡦࠣ⸒⺆ߢ޽ࠆ߇㧘 DirectShow ߪ㧘Direct3D ߣ⋧ᕈ߇ࠃ޿ߚ߼㧘⚿ᨐߣߒߡ HLSL ߣߩ⋧ᕈ߽ࠃ޿㧚 ࠆ㧚 (2) Cg ߣ੕឵ᕈ߇޽ࠆߚ߼ Cg ߢߩ㐿⊒⠪ߢ߽໧㗴ߥߊ૶߃ࠆ Cg ߪ㧘NVIDIA ␠߇㐿⊒ߒߚ GPU ะߌࡊࡠࠣ࡜ࡒࡦࠣ⸒⺆ߢ޽ࠆ㧚৻ᣇ㧘HLSL ߪ㧘Microsoft ␠ߩ Direct3D ߩ GPU ࡊࡠࠣ࡜ࡒࡦࠣ⸒⺆ߢ޽ࠆ߇㧘NVIDIA ␠ߩ㐿 ⊒දജ߇޽ࠆߚ߼㧘ਔ⠪ߩ⸒⺆㑆ߩ઀᭽ߪ㕖Ᏹߦ੕឵ᕈߩ㜞޿⸳⸘ߦߥߞߡ޿ࠆ㧚ਔ ⠪ߩ㆑޿ߪ㧘ࠦࡦࡄࠗ࡜ߣ࡜ࡦ࠲ࠗࡓ߇⇣ߥࠆߣ⸒߁ὐߢ޽ࠆ㧚ߘߩߚ߼⸒⺆⥄૕ߩ ઀᭽ߦ㑐ߒߡߪ㧘ߤߜࠄ߆৻ᣇ߇૶߃ࠆߎߣ߇ߢ߈ࠇ߫㧘߽߁৻ᣇࠍᛒ߁ߎߣߪኈᤃ ߦ಴᧪ࠆ㧚 (3) ೑↪⠪߇ᄙ޿㧚੕឵ᕈߩ޽ࠆ Cg ߩ㐿⊒⠪ࠍട߃ࠆߣ㧘GPU ࡊࡠࠣ࡜ࡒࡦࠣ⸒⺆ ߣߒߡߪ㧘ᦨ߽೑↪⠪߇ᄙ޿㧚 ೨ㅀߩߣ߅ࠅ㧘Cg ߣ HLSL ߩ㧞ߟߩ⸒⺆ߩ੕឵ᕈ߇㜞޿ߎߣ߆ࠄ㧘ਔᣇߩ⸒⺆߇ ૶߃ࠆ㐿⊒⠪ߦ࠲࡯ࠥ࠶࠻ࠍᐢߍࠆߎߣ߇಴᧪ࠆ㧚. 28.

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(45) ⻢ㄉ ᧄ⎇ⓥ䈲䋬䈘䉁䈙䉁䈭ᣇ䇱䈱䈗දജ䈮䉋䉍ᚑ䉍┙䈦䈩䈇䉁䈜䋮䉁䈝䋬ᜰዉᢎቭ䈪䈅䉎䋬ᧄቇ⍮⼂⑼ ቇᢎ⢒⎇ⓥ䉶䊮䉺䊷ች↰৻਷ᢎ᝼䈮ᔃ䉋䉍ᗵ⻢䈇䈢䈚䉁䈜䋮⎇ⓥ䈮ኻ䈚䈩ᄢᄌⷫり䈮䈗ᜰዉ䈇䈢 䈣䈐䋬䉁䈢䋬⎇ⓥⅣႺ䈱ᢛ஻䉕䈚䈩䈇䈢䈣䈐䉁䈚䈢䋮䈘䉌䈮䋬ᣧ䈒䈎䉌⎇ⓥ⊒⴫䉇ቇળෳട䈱ᯏળ䉕 ਈ䈋䈩䈒䈣䈘䈦䈢䈖䈫䈲䈢䈇䈻䉖ೝỗ䈮䈭䉍䉁䈚䈢䋮㩷 ⺰ᢥክᩏຬ䈪䈅䉎䋬࿡⮮ᢎ᝼䋬⷏ᧄഥᢎ᝼䋬㊄੗ഥᢎ᝼䈮䈲䋬ਛ㑆ክᩏ䈱Ბ㓏䈎䉌䈘䉁䈙䉁䈭䈗 ഥ⸒䉕䈇䈢䈣䈐䋬ᗵ⻢䈇䈢䈚䉁䈜䋮㩷 䈠䈚䈩⎇ⓥ䈱ㆊ⒟䋬䉷䊚䈮䈍䈇䈩䋬⾆㊀䈭ᗧ⷗䉇䉝䊄䊋䉟䉴䉕䈒䈣䈘䈦䈢䋬ች↰⎇ⓥቶ䈱⊝䈘䉖䈮 ᗵ⻢䈇䈢䈚䉁䈜䋮౏⑳౒䇱䈍䈞䉒䈮䈭䉍䉁䈚䈢䋮㩷. 40.

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参照

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