【图像算法优化】开篇：simd-library介绍及几个优化技巧

本系列主要涉及图像处理算法的优化技巧，都是通过学习simd-library中的代码，然后进行总结，包括basic部分跟neon优化部分。

simd-library是用于图像处理的算法库，里面大量的用了SIMD指令对常用的图像处理算法进行优化，github的项目地址为：https://github.com/ermig1979/Simd

本文先开个胃，介绍下几个觉得挺有意思的函数：

摘取自：https://github.com/ermig1979/Simd/blob/master/src/Simd/SimdMath.h

1、求平均

SIMD_INLINE int Average(int a, int b)
{
return (a + b + 1) >> 1;
}

SIMD_INLINE int Average(int a, int b, int c, int d)
{
return (a + b + c + d + 2) >> 2;
}

可以看到这里有两个点需要注意：

1） inline的用法：对于这种比较轻量又经常用到的操作，可以写成inline函数，省去频繁调用的堆栈问题，提升效率。当然，在c语言中，也可以用宏定义代替。

2）可以看到这里都有 +1跟+2的操作，使得最终结果有四舍五入的效果

2、排序

SIMD_INLINE void SortU8(int & a, int & b)
{
int d = a - b;
int m = ~(d >> 8);
b += d & m;
a -= d & m;
}

这里将把输入a，b按照大小进行排序，如果a < b，则不变；否则，交换数值。

逐步过程如下：

if d > 0 , then:

d>>8, d= 0; m = 0xffffffff;

b+= (a-b) = a; a -=(a-b) = b;

if d < 0 , then:

d>>8, d =0xffffffff; m = 0;

b+=0=b; a-=0=a;

这里的trick相当于就是：通过移位来获取数值的符号信息。

从函数名可以知道，这是用于8bit的数值，所以右移8bit可以获取到该数值的符号。在计算机中，负数右移后会得到0xffff ffff；而正数则是0x0。然后通过位操作来得到最终的结果，避免采用条件判断的方式来提升性能。

类似的，还有以下几个函数，也是用的类似的技巧：

3、绝对值差，最大值，最小值

SIMD_INLINE int AbsDifferenceU8(int a, int b)
{
int d = a - b;
int m = d >> 8;
return (d & ~m)|(-d & m);
}
SIMD_INLINE int MaxU8(int a, int b)
{
int d = a - b;
int m = ~(d >> 8);
return b + (d & m);
}
SIMD_INLINE int MinU8(int a, int b)
{
int d = a - b;
int m = ~(d >> 8);
return a - (d & m);
}

SIMD_INLINE int SaturatedSubtractionU8(int a, int b)
{
int d = a - b;
int m = ~(d >> 8);
return (d & m);
}

后续将根据不同的算法，详述算法过程及对应的优化技巧。