Open Access

Thorsten Gattinger

• In den letzten Jahren haben Grafikkarten eine starke Veränderung erfahren. Anfangs war lediglich die Darstellung vorberechneter Primitive möglich, mittlerweile lassen sich Vertex- und Pixelshader komplett frei programmieren. Die Spezialisierung auf den Rendervorgang hat die GPUs (Graphics Processing Units) zu massiv-parallelen Prozessoren wachsen lassen, die unter optimaler Ausnutzung ein Vielfaches der Rechenleistung aktueller CPUs erreichen. Die programmierbaren Shader haben Grafikkarten in der letzten Zeit vermehrt als weiteren Prozessor für General Purpose-Programmierung werden lassen. Aktuelle Bildbearbeitungsprogramme zeigen, dass sich die Tendenz Richtung GPU bewegt, so wird sich auch in dieser Arbeit die enorme Rechenleistung der GPU für die Bildbearbeitung zu nutzen gemacht. Bildfilter lassen sich als Pixelshader realisieren und ermöglichen so die Ausführung direkt auf der GPU. Das vorgestellte Framework SForge wurde mit dem Ziel entwickelt, zu einem bestehenden Framework kompatibel zu sein. Als bestehendes Framework wurde auf AForge zurückgegriffen. Mit SForge können bestehende und eigene Bildfilter direkt auf der GPU ausgeführt werden, aber auch die Konvertierung von Farbräumen und Farbsystemen wurden realisiert. Das Framework arbeitet floatbasierend. Somit können auch HDR-Daten verarbeitet werden, um beispielsweise Tonemapping anzuwenden. Filter mit Parametern lassen sich über einen optionalen Dialog interaktiv ändern und modifizieren das Resultat in Echtzeit.
• During the last years there were major changes regarding graphic cards. In the early stages, only the presentation of pre-calculated primitives was possible. By now it is possible to program vertex and pixel shader completely free. Because of the GPUs specialization in the rendering process, the GPUs (Graphics Processing Units) have grown to massive parallel processors which can reach a multiple of the processing power of current CPUs if utilized in an optimal way. Therefore the programmable shaders have developed more and more to a further processor for general purpose programming. Current imaging programs show that the trend is moving towards GPU. Therefore this thesis also uses the enormous processing power of the GPU for image processing. Image filters can be implemented as a pixelshader which allows the execution directly on the GPU. The presented framework SForge was developed with the intention to be compatible to an existing framework. Aforge is used as the existing framework. SForge can handle existing and own image filters and execute them directly on the GPU. In addition the conversion of colour spaces and colour systems has been realized. The framework processes float-based. Therefore high dynamic range data can be processed, e.g. tonemapping. Filter parameters can be changed interactively via an optional dialog and will modify the result in real time.