Detail předmětu

Grafické a multimediální procesory

FIT-GMUAk. rok: 2018/2019

Úvod, základní koncepce. Architektura grafického systému.  CUDA. OpenCL. OpenGL. Optimalizace výpočtu. Práce s pamětí. Unifikovaná paměť. Barevné modely, CIE, TV standardy. Pipeline a paralelizace. Paměti s přidanou logikou. Grafické systémy SGI, GF7800 a další. MM systémy MMX, SSE, AVX. MM a mobilní systémy, hrací konzoly. Výpočty se sníženou přesností, energeticky úsporné výpočty. Mapování a komprese textur. Pixelové interpolace. Digitální kamery, QR kódy. Černobílé zobrazení.

Výsledky učení předmětu

Studenti se seznámí s architekturou grafických systémů, obvodovou podporou a programovou implementací grafických a multimediálních operací a s programováním těchto operací v jazyku OpenCL, OpenGL a prostředím CUDA.

Doporučená nebo povinná literatura

  • Přednáškové materiály v elektronické formě.

  • Foley J.D., van Dam A., Feiner S.K., Hughes J.F.: Computer Graphics, Principles and Practice, Addison Wesley, 1990
  • Rao K.R., Hwang J.J.: Techniques & Standards for Image, Video & Audio Coding, Prentice Hall, 1996
  • Další aktuální literatura a firemní zdroje.

Způsob a kritéria hodnocení

Absolvování cvičení a vypracování projektů.
Podmínky zápočtu:
Absolvování cvičení a vypracování projektů. Min. 10 bodů.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

    Osnova přednášek:
    • Úvod, základní koncepce. Architektura grafického systému. CUDA. OpenCL. OpenGL.
    • Optimalizace výpočtů na moderních GPGPU - 1, 2, 3. 
    • Barevné modely, CIE, TV standardy. Grafické systémy, pipeline a paralelizace. Výpočty se sníženou přesností.
    • OpenGL. Shadery.  
    • MM systémy, mobilní systémy. MMX, SSE, AVX.
    • Práce s vlákny.
    • Grafické systémy SGI, GF7800 a další.
    • Práce s pamětí, unifikovaná paměť. Paměti s přidanou logikou.
    • Digitální kamery, QR kódy.
    • Transformace - ortogonalita, Haarova transformace, příklad JPEG. Celočíselná kosinová transformace. Waveletová transformace. 
    • Mapování a komprese textur. Pixelové interpolace.
    • Černobílé zobrazení, míry zkreslení, hrací konzoly.

    Osnova počítačových cvičení:
    • 12 bodů
      1. Úvod do OpenCL
      2. Paměťový model OpenCL
      3. Komunikace mezi OpenCL a OpenGL
      4. OpenGL a jeho využití pro paralelizaci

    Osnova ostatní - projekty, práce:
    Individuální zadání projektů, 28 bodů.

Cíl

Seznámit studenty s vývojem architektury grafických a multimediálních systémů, s obvodovou podporou a softwarovou implementací grafických a multimediálních operací na moderních grafických systémech. Zpracování a komprese obrázků s využitím jazyků OpenCL a OpenGL, optimalizace zpracování obrazové informace. Nové prostředí CUDA k programování GPGPU. Výpočty se sníženou přesností. MM systémy, mobilní systémy, energeticky úsporné systémy.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Absolvování cvičení a vypracování projektů. Nahrazování podle dohody s vyučujícím.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program IT-MGR-2 magisterský navazující

    obor MBS , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    obor MBI , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    obor MIS , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    obor MIN , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    obor MMM , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný
    obor MGM , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný
    obor MPV , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný
    obor MSK , libovolný ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova


  • Úvod, základní koncepce. Architektura grafického systému. API. OpenCL.
    CUDA. Vulcan. OpenGL-CL, spolupráce, shadery. 
  • Úvod k moderním GPU architekturám, knihovna OpenCL.

  • Paměťový model, profilování.

  • Mapování algoritmů na GPU, optimalizace.

  • Paměťové přenosy, pokročilé techniky optimalizace.

  • Barevné modely, CIE, TV standardy. Grafický pipeline a paralelizace.
  • Paměti s přidanou logikou.  
  • Vyspělé architektury rastrové grafiky, Silicon Graphics.
  • Grafické multiprocesory GF7800, 8800.
  • GPGPU - Tesla T8, Fermi, Tesla P100, Pascal, Titan GTX 1080, Echelon, Turing.
  • Unifikovaná paměť.
  • Energeticky úsporné GPU, úsporný mobil 363 µW.
  • Výpočty se sníženou přesností.
  • MM systémy, MMX, SSE, AVX.
  • MMP, VLIW, SoC, mobilní systémy.
  • Hrací konzoly PS4, Xbox 360, One. AMD APU. 
  • Mapy textur a komprese textur. Pixelové interpolace.
  • Černobílé a polotónové zobrazení.

  • Digitální kamery.
  • QR kódy.

Cvičení na počítači

8 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

  • 12 bodů
    1. Úvod do OpenCL
    2. Paměťový model OpenCL
    3. Komunikace mezi OpenCL a OpenGL
    4. OpenGL a jeho využití pro paralelizaci

Projekt

18 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Individuální zadání projektů, 28 bodů.

eLearning