Разработка систем скоростной съёмки и ПО на базе технологии CUDA

Наша компания занимается разработкой систем скоростной съёмки, в которых данные не собираются на внутренний носитель видеокамеры, а передаются в онлайне в оперативную память компьютера. Поэтому нас интересуют и различные приложения по обработке видео для таких систем, в том числе и онлайн обработка больших потоков данных от скоростных видеокамер. Это непростая задача, поскольку поток данных может быть в диапазоне от 60 Мбайт в секунду до 700 Мбайт в секунду и более. Обработка таких потоков на стандартном CPU затруднительна, поэтому имеет смысл попробовать это сделать с помощью GPU при условии распараллеливания алгоритмов обработки данных.

В качестве базы для решения задач такого типа мы выбрали видеокарты NVIDIA и технологию CUDA для написания программного обеспечения для GPU NVIDIA. Альтернативные подходы вроде программно-аппаратных решений AMD/ATI Stream (Firestream) или библиотеки Open CL мы пока не использовали.

Преимущества GPU при решении задач скоростной обработки данных

• наличие большого количества процессорных ядер для параллельной обработки данных
• высокая частота отдельного ядра
• возможность масштабирования производительности
• скоростной интерфейс для обмена данными с CPU и памятью
• возможность одновременного выполнения операций копирования и вычислений
• наличие среды разработки

Мы в основном используем решения на CUDA для приложений в скоростной съёмке. Кроме того, мы разрабатываем алгоритмы для параллельных вычислений на GPU и программное обеспечение. Ниже описаны основные классы задач, по решению которых у нас есть мысли, опыт и готовые решения.

Задачи по обработке изображений с помощью технологии NVIDIA CUDA

• Вычисление гистограммы (image trigger)
• Двумерное дискретное косинусное преобразование
• Восстановление цвета после байеровской решётки (демозаик)
• Обработка изображений от скоростных видеокамер
• Фильтрация изображений
• Сжатие изображений с потерями по алгоритму JPEG (кодер)
• Декодирование изображений, сжатых по стандадрту JPEG (декодер)
• Быстрое пережатие изображений
• Вейвлет-сжатие изображений с потерями или без потерь
• Программные решения для создания систем длительной скоростной видеозаписи

Здесь можно посмотреть бенчмарки для вычислений на видеокарте.