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中文的 CUDA 影音課程！

這份教學是國家高速網路與計算中心在今年六月底時，邀請美國伊利諾州大學香檳分校的胡文美教授所開授的《NVIDIA CUDA 大量平行處理器程式設計訓練課程》的錄影；這課程當時是有三天，主要的課程內容，其實是以 CUDA 1.0 為主，基本上應該是沒有提到 CUDA 1.1 和 2.0 的東西。不過對於還不會 CUDA 的人，應該算是滿適合的入門。而由於是在台灣辦的，所以也是幾乎全程中文了！這對英文不好的人，應該算是一個福音吧∼

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一些關於 CUDA 的產品消息

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OpenGL Geometry Shader 介紹(二)

接下來開始介紹Geometry shader的語法.

在網路上看到的GS(Geometry shader)範例開頭大多會先看到這一行:

#version 120

代 表之後的Shader 程式是符合GLSL 1.2規範的程式.不過根據Spec以及我在Nvidia的平台上實際測試過,GS不用加這一行也是可以使用,原因大概是因為GLSL 1.0里面本來就有追加這個extension.接下來就是在GS的程式加上這一行以開啟Geometry Shader的功能:

#extension GL_EXT_geometry_shader4 : enable

當然這個原因是因為GS在OpenGL2.1里面仍然是屬於Extension的範圍,所以必須要開啟才能使用.


接下來便是開始正式寫GS的程式.

在GS裡面,和VS(vertex shader)與PS(fragment shader)一樣,都可以直接讀取Uniform的參數.
例如:
gl_ModelViewMatrix;
gl_ModelViewProjectionMatrix;
gl_ProjectionMatrix;
.....等等

對於Attribute變數而言,GS一樣可以以primitive為單位,存取Vertex的Attribute參數.

對 於Varying的變數.原本在只有VS跟PS的情況下,Varying變數用來在VS與PS之間傳遞參數使用,但是在中間多了GS之後,VS與PS的 Varying變數宣告方式沒有改變,但是在GS裡面,變成由VS接到Varying的變數,然後送出Varying變數到PS.所以在GS裡 面,Varying變數分成Varying in與Varying out兩種宣告方式,分別代表由VS接收的Varying in變數與送到PS的Varying out變數.

然後除了自己宣告的變數之外,在GS裡面也有內建的變數,有如自己所宣告的Varying in一樣,
如下:

* gl_PositionIn[#]
* gl_NormalIn[#]
* gl_TexCoordIn[ ][#]
* gl_FrontColorIn[#]
* gl_BackColorIn[#]
* gl_PointSizeIn[#]
* gl_LayerIn[#]
* gl_PrimitiveIDIn[#]

由 於GS是從VS接收到Primitive,所以上述的Array個數大小"#"便是代表單一Primitive的Vertex數目.在GS裡面,也有一個 內建的const int變數gl_VerticesIn來代表這個值.而針對這些變數,只能讀取,不能做寫入的動作.
例如:
Type gl_VerticesIn大小
* GL_POINTS 1
* GL_LINES 2
* GL_LINES_ADJACENCY_EXT 4
* GL_TRIANGLES 3
* GL_TRIANGLES_ADJACENCY_EXT 6

由於GS的用途在於接收VS處理過的Vertex,然後以primitive為單位對於vertex再經過一次處理,併重組輸出1個以上的primitive.所以GS的使用跟VS有點類似.
在VS裡面,可以根據gl_Vertex以及宣告的attribute變數,經過計算寫入到gl_Position.
所以在GS裡面,便是透過gl_PositionIn[]可以一次取複數個Vertice的資料與attribute,然後像VS一樣輸出Vertex的varying變數.只是在GS裡面輸出的是複數個Vertice的Varying out.

然後開始介紹GS裡面獨有的兩個內建function.
EmitVertex()
EmitPrimitive()

EmitVertex()這個function代表將之前所有Varying out變數(包含內建的與自己宣告的)依照現在的值作為一個Vertex的資料輸出.

EmitPrimitive()當然就是將之前所有呼叫EmitVertex()的Vertex組成一個Primitive.

所以在GS的程式,就是根據Varying in變數如gl_PositionIn與其他Vertex Attribute等,計算出
gl_Position與其他Varying out變數之後,呼叫EmitVertex().然後再多次EmitVertex()之後,呼叫
EmitPrimitive()組成Primitive.然後可以反覆多次根據同一組VS送進來的Primitive送出一組以上的Primitive.

另外,由於GS可以視作是針對VS再做進一步的處理.所以原本在VS裡面針對Vertex作的動作,如呼叫ftransform()作vertex的transform,可以視需求挪到GS再處理.其他在GS裡面的程式語法(syntax),則跟VS與PS相同.

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OpenGL Geometry Shader 介紹(一)

在Vertex shader與Fragment shader之後,又出現了新的Geometry Shader,由於在OpenGL 2.1里面,Geometry shader仍然還是在extension,所以使用的文件跟範例還是比較少了一點.

首先Geometry shader是位在OpenGL rendering pipeline裡面,Vertex shader與Fragment shader的中間. Vertex Shader的單位是Vertex,也就是在Vertex Shader裡面看到的是單一Vertex. Geometry Shader的單位則是Primitive,在Geometry裡面可以看到Vertex Shader送過來的單一Primitve,然後處理成一個以上的Primitive送出去.而Fragment Shader則是看到Primitive 作Rasteration之後的單一Fragment(Pixel). 這些是使用時必須先要有的概念.

接下來 Geometry shader的使用流程與Vertex shader與Fragment shader類似.或許應該說是大部分都一樣,但是有一點點的不同,就是多了一些Geometry shader的專屬Function控制.

例如:原本使用Vertex Shader與Fragment Shader的流程:
ps. (在這裡以OpenGL 2.1的介面為主,而不是OpenGL 1.5的ARB function介面,不過兩者幾乎差不多,OpenGL 2.1的Shader相關Function大多是少了ARB的Postfix,但是還是有些Function是整個更換名字)

首先Create Shader Object:

glCreateShader

glShaderSource

glCompileShader

接下來Create Shader Program Object:

glCreateProgram

glAttachShader

glLinkProgram

glUseProgram

Geometry Shader與另兩種Shader,在Create Shader Object的流程上是相同的.在glCreateShader時傳入GL_GEOMETRY_SHADER_EXT代表Geometry shader object.要注意的是使用Geometry Shader時也必須要使用Vertex Shader.

而在Create Shader Program Object的流程上除了照常Attach Shader與Link Shader,還必須要在glLinkProgram之前,透過執行三個Function對Geometry shader作設定.

glProgramParameteriEXT(programID, GL_GEOMETRY_INPUT_TYPE_EXT, input_Primitive_Type);
glProgramParameteriEXT(programID, GL_GEOMETRY_OUTPUT_TYPE_EXT, output_Primitive_Type);
glProgramParameteriEXT(programID, GL_GEOMETRY_VERTICES_OUT_EXT, number_of_vertices);

這三個Function,第一個代表經由Vertex shader送到Geometry Shader的Primitive 種類.
第二個代表由Geometry Shader送出去作Rasteration的Primitive種類.
第三個則是送出去的個別Primitive裡,最大的Vertices數目.


其中input_Primitive_Type被限定只允許下列Primitive:

* GL_POINTS

* GL_LINES
* GL_LINES_STRIP
* GL_LINES_LOOP

* GL_TRIANGLES
* GL_TRIANGLE_STRIP
* GL_TRIANGLE_FAN

* GL_LINES_ADJACENCY_EXT
* GL_LINE_STRIP_ADJACENCY_EXT

* GL_TRIANGLES_ADJACENCY_EXT
* GL_TRIANGLE_STRIP_ADJACENCY_EXT

其中前面七項GL_POINTS,GL_LINES,GL_TRIANGLES相關這些,我想不用講大家都曉得.
這邊只解釋新增的這四種Primitive

* GL_LINES_ADJACENCY_EXT
代表一個有四個頂點的Primitive,其中第二個點與第三個點會形成線段,而第一個點與第四個點則用來提供2,3鄰近點的資訊.

* GL_LINE_STRIP_ADJACENCY_EXT
與GL_LINES_ADJACENCY_EXT類似,第一個點跟最後一個點提供資訊,剩下的點則跟Line Strip一樣形成線段.

* GL_TRIANGLES_ADJACENCY_EXT
代表一個有六個頂點的Primitive,其中第1,3,5個點代表一個Triangle,而地2,4,6個點提供鄰近資訊.(由1起算)

* GL_TRIANGLE_STRIP_ADJECENCY_EXT
4 2N個Vertices代表N個Primitive,其中1,3,5,7,9...代表原本的Triangle strip形成Triangle,而2,4,6,8,10...代表鄰近提供資訊的點.(由1起算)


output_Primitive_Type被限定只允許三類Primitive:

* GL_POINTS
* GL_LINES_STRIP
* GL_TRIANGLE_STRIP

如此,就可以在OpenGL裡面使用包含了Geometry Shader程式了.

晚點再來介紹Geometry Shader的 GLSL語法.

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TMPGEnc 4.0 XPress 要支援 CUDA 了！

TMPGEnc 應該是有在玩視訊的人都有聽過的產品吧？他也算是個老品牌了。而應該是在 NVISION 2008 上，他宣布了在 TMPGEnc 4.0 XPress 新的 beta 版（4.6.0.257）中，decoder（應該是使用 PureVideo 吧？）和 filter 的部分，已經可以使用 CUDA 2.0 來做加速了！雖然目前還不支援，但是以後也會將 CUDA 加速的功能，延伸到 encoder 的部分。

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