有没有办法强制 PMULHRSW 将 0x8000 视为 1.0 而不是 -1.0？答案

【问题标题】：Is there a way to force PMULHRSW to treat 0x8000 as 1.0 instead of -1.0?有没有办法强制 PMULHRSW 将 0x8000 视为 1.0 而不是 -1.0？
【发布时间】：2012-08-29 15:14:17
【问题描述】：

为了处理 8 位像素，在不丢失信息的情况下进行伽马校正等操作，我们通常对值进行上采样，以 16 位或其他方式工作，然后将它们下采样到 8 位。

现在，这对我来说是一个新领域，所以请原谅不正确的术语等。

出于我的需要，我选择在“非标准”Q15 中工作，我只使用范围的上半部分 (0.0-1.0)，并且 0x8000 代表 1.0 而不是 -1.0。这使得在 C 中计算事物变得更加容易。

但是我遇到了 SSSE3 的问题。它具有将 Q15 数字相乘的 PMULHRSW 指令，但它使用 Q15 的“标准”范围是 [-1,1-2⁻¹⁵]，因此将（我的）0x8000（1.0）乘以 0x4000（0.5）得到 0xC000（- 0.5)，因为它认为 0x8000 是 -1。这很烦人。

我做错了什么？我应该将像素值保持在 0000-7FFF 范围内吗？这不是违背了它作为定点格式的目的吗？有没有解决的办法？也许有什么技巧？

关于 Q15 是否有某种明确的论文讨论了所有这些？

【问题讨论】：

好吧，你总是可以抛出一个特殊情况来处理 0x8000.. 除此之外，我不知道。
我知道，但是在紧密的内循环中的特殊情况会扼杀速度优势，而且同时为 4 个通道执行此操作更麻烦。
它可能仍然比 C 代码快。它只需要一个转变和一个 pblendvb。或者总是与 0x7FFF 进行 AND 真的是正确的吗？
我也遇到过这个问题，我同意这很烦人。这是 AltiVec 做对但 SSE 损坏 (IMNVHO) 的众多案例之一。
我在加权平均方案中成功使用了预乘值。左侧有在0 到0x7fff 范围内的值，表示从0.0 到1.0 的权重（精确），另一侧是要加权的值，它们是任意数字一般低于1.0。我将这些值乘以 32768.0/32767.0 的因子（这基本上相当于将每个大于 2^14 的值加 1），实际上由于 PMULHRSW 所做的舍入，整个范围内的精度没有损失。跨度>

标签： image-processing assembly sse fixed-point

【解决方案1】：

就我个人而言，我会采用将最大值限制为 0x7FFF（~0.99something）的解决方案。

您不必费尽心思让处理器按照您想要的方式工作
您不必花很长时间记录“奇怪”代码的来龙去脉，因为代码的读者可以立即识别出超过 0-0x7FFF 的操作 - Q-format 已被理解（在我的经验）从-1.0 运行到+1.0-one lsb。否则算术不会那么好，因为 1 lsb 的值在 0 的每一侧都是不同的！

除非您可以想象自己成功地向一群争论不休的代码审查者辩称，那额外的一点对算法的运行至关重要，而不仅仅是“最后 0.01% 的性能”，坚持每个人都能理解的代码，以及哪些映射到您可用的硬件。

或者，重新安排您之前的操作，以便所有像素都与您最初的操作相反。或者下面的操作来接受你之前发送的否定。然后以 Q15 格式使用从 -1.0 到 0.0 的值。

【讨论】：

这就是我可能最终会做的事情。这意味着 PMULHRSW 不能乘以 1.0，因此结果总是偏向黑色 (bourt.com/blog/?p=448)。
我刚刚发现了这个并且正要建议第二个选项。为此 +1。

【解决方案2】：

如果您确定不会使用任何比$8000“更大”的数字，那么唯一的问题是至少有一个乘数是$8000（–1，尽管您希望它是 1） .

在这种情况下，解决方案相当简单：

pmulhrsw xmm0, xmm1
psignw xmm0, xmm0

或者，在我们的例子中绝对等价（谢谢，Peter Cordes！）：

pmulhrsw xmm0, xmm1
pabsw xmm0, xmm0

这会将负值从乘以 –1 恢复为正值。

【讨论】：

SSSE3 pabsw 也可以工作（作为复制和绝对）。它将结果格式化为无符号整数，因此 0x8000 极端情况将保持为 0x8000 和 pabsw 或 psignw 如果它出现为乘法的结果。（如果可能的话）。