Multi-GPU 기반의 고속 CGH 연산 기법

Abstract

실시간 홀로그래피 방송을 제작하기 위해서는 디지털 홀로그램을 고속으로 생성하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 디지털 홀로그램 생성을 위한 Computer-Generated Holography(CGH) 식의 병렬 구조를 최적화하고, Compute Unified Device Architecture(CUDA)와 Open Multi-Processing (OpenMP) 를 이용한 Multi Graphic Processing Unit(Multi-GPU) 기반의 디지털 홀로그램의 고속 생성을 위한 최적화 기법을 제안한다. 디지털 홀로그램을 생성하는 과정은 독립적인 연산을 할 수 있는 다수의 개체로 병렬화 할 수 있는 구조이기 때문에 이에 특화된 CUDA와 OpenMP를 사용함으로써 CGH식을 고속으로 연산할 수 있다. 여기서 더 나아가 이를 최적화하기 위해서 상수화, 벡터화, 루프풀기 등의 방법을 제안한다. 본 논문에서 제안된 기법을 통해서 기존 CPU에서의 CGH 연산속도에 비해 약 9,700배 정도의 속도를 개선할 수 있었다.Fast generation of digital hologram is of importance for real-time holography broadcasting. In this paper, we propose such a method that parallelizes the Computer-Generated Holography (CGH) algorithm for digital hologram generation and make it faster using Multi Graphic Processing Unit (Multi-GPU) with help of the Compute Unified Device Architecture (CUDA) and the Open Multi-Processing (OpenMP). In addition, we propose optimization methods such as fixation variable, vectorization, and loop unrolling for making the CGH algorithm much faster. Experimental results show that our method is about 9,700 times faster than a CPU-based one.