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Rechenleistung von einer Milliarde Operationen pro Sekunde, bei einer Taktfre-
quenz von 100 MHz, ist der geringe Stromverbrauch des MiMagic 6 als vorteilhaft
zu nennen (z.B. für batteriebetriebene Geräte). Er wird laut Hersteller erreicht, weil
sich die Anzahl der Datentransporte mit der APA-Einheit sehr gering halten lässt.
Im Idealfall befinden sich die Daten nämlich jeweils dort, wo sie auch benötigt wer-
den.
Beispiel 3.2.
Tonwertkorrektur mit einem Feldrechner
. Die Arbeitsweise einer assoziativen
Rechenmatrix soll am Beispiel der
Tonwertkorrektur
eines Graustufenbildes beschrieben werden.
Dabei wird die Menge der in einem Bild tatsächlich enthaltenen auf die der codierbaren Graustufen
ausgeweitet (z.B. sind in alten Bildern statt eines strahlenden Weiß und eines tiefen Schwarz nur
weniger ausgeprägte Grautöne enthalten). Wie in Bild 3.4a dargestellt, muss zunächst ein Histo-
gramm aller im zu bearbeitenden Bild tatsächlich auftretenden Graustufen ermittelt und die Grenz-
werte festgelegt werden, die nach der Transformation Weiß bzw. Schwarz ergeben sollen (im Bild
sind die Werte durch A und B gekennzeichnet). Anschließend wird die Transformation Bildpunkt
für Bildpunkt entsprechend des Gleichungssystems in Bild 3.4c durchgeführt. Das Ergebnis ist in
Bild 3.4b veranschaulicht. Zu berücksichtigen ist, dass Graustufen, die nach der Transformation
„heller“ als Weiß und“ dunkler“ als Schwarz sein müssten, auf die Maximalwerte Weiß und
Schwarz zu begrenzen sind.
x
alt
-
BA
A
------------------
⋅
max
für
x
alt
∈
[
A, B
]
-
x
neu
=
A
für
x
alt
<
A
0
A
B
max
0
max
B
für
x
alt
>
B
a
b
c
Bild 3.4.
Einfaches Verfahren zur Tonwertkorrektur.
a
Graustufenhistogramm vor der Tonwertkor-
rektur.
b
Graustufenhistogramm nach der Tonwertkorrektur.
c
Transformationsgleichungen
Das Problem lässt sich mit Hilfe einer assoziativen Rechenmatrix wie folgt lösen: Zunächst transfe-
riert man die einzelnen Bildpunkte zu den verfügbaren Recheneinheiten und aktiviert alle Rechen-
einheiten, deren Bildpunkte einen Grauwert kleiner A aufweisen. Durch Zuweisen des Ergebnisses
A werden Bildpunkte, die nach der Transformation rein rechnerisch dunkler als Schwarz sein müss-
ten, auf Schwarz begrenzt. In derselben Weise wird mit den Weiß darzustellenden Bildpunkte ver-
fahren. Schließlich werden die Recheneinheiten aktiviert, denen ein Bildpunkt mit einem Grauwert
zwischen A und B zugeordnet ist und entsprechend der in Bild 3.4c wiedergegebenen obersten
Gleichung transformiert (dabei lässt sich die Division und anschließende Multiplikation durch eine
Multiplikation mit einer Festkommazahl ersetzen).
Je nach Realisierung der Recheneinheiten kann eine einzelne solche Berechnung sehr zeitaufwen-
dig sein. Zum Beispiel bearbeitet der MiMagic 6 eine 12 Bit Multiplikation in 200 Taktzyklen
[132]. Wegen der insgesamt 512 parallel arbeitenden Recheneinheiten werden im Durchschnitt
jedoch nur 0,4 Taktzyklen benötigt, falls dabei nämlich alle Recheneinheiten aktiv sind. Zum
Abschluss der Berechnung sind die Ergebnisse nur noch in den Hauptspeicher zu übertragen. Da
die Anzahl der verfügbaren Recheneinheiten meist geringer ist als die Anzahl der Bildpunkte, ist es
notwendig, den gesamten Vorgang mehrere Male zu wiederholen. Beim MiMagic 6 ist es jedoch
möglich, den Datentransfer, also das Laden von je 512 Bildpunkten und das abschließende Sichern
des Ergebnisses parallel zur Tonwertkorrektur auszuführen, so dass für die Bearbeitung von 512
Bildpunkten unter idealen Voraussetzungen nur 1024 Takten, also nur 2 Takte pro Bildpunkt erfor-
derlich sind.
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