ベクトル化

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ベクトル化

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/12/13 01:18 UTC 版)

ベクトル化（ベクトルか、英: vectorize）

• ベクトル命令化 - コンパイル時にループをベクトル演算命令に変換すること。この項目で説明。
• ベクトル（1次元配列）の演算をサポートするプログラミング環境で、ループをベクトルに書き換えること
• 行列（多次元配列）を同じ要素を持つベクトル（1次元配列）に変換すること→行列の一列化
• 他の形式のデータをベクタ形式データに変換すること

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ベクトル化とは、コンピュータのプログラムにおいて、繰り返し処理で配列（ベクトル）の要素をひとつひとつ計算しているような部分を、手動あるいはコンパイラで（自動ベクトル化）、ベクトル計算機で高速に演算できるよう変形すること。近年のSIMD演算のための並列化やスーパースカラ機でのソフトウェアパイプラインに応用できる内容もある。

High Performance Fortranはこれらの高速化を意識したプログラミング言語である。

ベクトル化の手法

以下ではFortranのコードを例にとって説明する。基本的に、ループ演算を1つのベクトル演算命令にするので、doループがベクトル化対象となる。なお、ベクトル命令に出来るパターンは各機種毎、コンパイラ毎に多少異なる。

単純doループ

たとえば以下のようなdoループは1つのベクトル命令に出来る。

do i = 1, 100
    a(i) = a(i) * b(i)
end do

if文を含むdoループ

以下のような、if文を含むdoループは、それをサポートするハードウェアがあればベクトル化が可能である。

do i = 1, 100
    if (a(i) > 0.0) then
        a(i) = a(i) * 2.0
    end if
end do

この場合、たとえばSXシリーズでは、

• 配列aの各要素について、if文を満たすか満たさないかを判断するマスクベクトルを作成。
• マスクが真の部分だけを演算する、ベクトル命令を生成。

という方法でベクトル化を行なう。

多重ループ

多重ループは、全部まとめて1つのベクトル命令を生成することもある。また、効率化をはかるために、内側のループと外側のループを入れ替える場合もある。これは、ベクトル化を行なうためには、データがメモリ上で連続している必要があるからである。 たとえば、二次元配列を演算する場合、内側のループが連続したメモリをアクセスするようになっていない場合には、演算する順番を入れ替えて(すなわちdoループの内側と外側を入れ替えて)ベクトル化が容易になるようにする。

関連項目

• SIMD
• 並列化
• コンピュータ
• ベクトル化率
• 計算機工学
• 第一原理バンド計算

参考文献

• 近藤良三「SXシステムの言語処理系」『NEC技報』第39巻第1号、1986年、 NAID 40004407108。

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ベクトル化

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/10/12 05:36 UTC 版)

「画像スケーリング」の記事における「ベクトル化」の解説

ベクトル抽出、またはベクトル化は、別のアプローチを提供します。ベクトル化は、最初に、スケーリングされるグラフィックの解像度に依存しないベクトル表現を作成します。次に、解像度に依存しないバージョンが、目的の解像度でラスターイメージとしてレンダリングされます。この手法は、Adobe Illustrator 、Live Trace、およびInkscapeで使用されています。スケーラブル・ベクター・グラフィックスは単純な幾何学的画像に適しているが、写真は複雑であるため、ベクトル化には適していない。