c++ - 我如何优化这个 S 曲线函数？

Question

我正在研究生成“S 曲线”的 Gamma 函数。我需要在实时环境中运行它，所以我需要尽可能加快它的速度。

代码如下:

float Gamma = 2.0f; //Input Variable

float GammaMult = pow(0.5f, 1.0f-Gamma);
if(Input<1.0f && Input>0.0f)
{
    if(Input<0.5f)
    {
        Output = pow(Input,Gamma)*GammaMult;
    }
    else
    {
        Output  = 1.0f-pow(1.0f-Input,Gamma)*GammaMult;
    }
}
else
{
   Output  = Input;
}

有什么方法可以优化这段代码吗？

Answer 1

你可以避免pipeline stalls通过消除 Input<1.0f && Input>0.0f 上的分支如果指令集支持saturation arithmetic或使用最大/最小内在函数，例如x86 MAXSS

您还应该通过舍入饱和的 Input 来消除其他分支.完整算法:

float GammaMult = pow(0.5f, 1.0f-Gamma);
Input = saturate(Input); // saturate via assembly or intrinsics
// Input is now in [0, 1]
Rounded = round(Input); // round via assembly or intrinsics
Coeff = 1 - 2 * Rounded
Output = Rounded + Coeff * pow(Rounded + Coeff * Input,Gamma)*GammaMult;

应该进行四舍五入 via asm/intrinsics as well .

如果您使用此功能，例如如果目标体系结构支持 SIMD，则应考虑对数组的连续值进行矢量化。