Paralelismo en métodos de halftoning

A través de los años, la industria gráfica se ha convertido en uno de los medios de facto para la transmisión de información, en particular el periódico. La característica efímera de la información establece restricciones de tiempo en la elaboración del medio gráfico. En consecuencia, los dispositivos utilizados poseen limitaciones que producen una pérdida de información en las imágenes presentadas. El Halftoning Digital tiene como objetivo posibilitar la reproducción de imágenes en dispositivos con rango limitado de niveles de tonos. Esta técnica es utilizada para plasmar imágenes color o en escala de grises en dispositivos electrónicos que sólo pueden reproducir elementos binarios creando la ilusión de tonos continuo. A pesar de los numerosos métodos de halftoning existentes, todos ellos comparten la problemática de que su tiempo de procesamiento es dependiente de las características de la imagen y el algoritmo utilizado. Es de interés la generación de propuestas que aceleren los tiempos de procesamiento independientemente de los métodos y los datos.Eje: Procesamiento distribuido y paraleloRed de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Paralelismo en métodos de halftoning

A través de los años, la industria gráfica se ha convertido en uno de los medios de facto para la transmisión de información, en particular el periódico. La característica efímera de la información establece restricciones de tiempo en la elaboración del medio gráfico. En consecuencia, los dispositivos utilizados poseen limitaciones que producen una pérdida de información en las imágenes presentadas. El Halftoning Digital tiene como objetivo posibilitar la reproducción de imágenes en dispositivos con rango limitado de niveles de tonos. Esta técnica es utilizada para plasmar imágenes color o en escala de grises en dispositivos electrónicos que sólo pueden reproducir elementos binarios creando la ilusión de tonos continuo. A pesar de los numerosos métodos de halftoning existentes, todos ellos comparten la problemática de que su tiempo de procesamiento es dependiente de las características de la imagen y el algoritmo utilizado. Es de interés la generación de propuestas que aceleren los tiempos de procesamiento independientemente de los métodos y los datos.Eje: Procesamiento distribuido y paraleloRed de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Una solución paralela simple al método de difusión de error

El Halftoning o Mediotonado Digital se utiliza para plasmar imágenes en escala de grises en dispositivos electrónicos que sólo pueden reproducir elementos binarios creando la ilusión de tonos continuo. A pesar de los numerosos métodos de halftoning existentes, todos ellos comparten la problemática de que su tiempo de procesamiento es dependiente de las características de la imagen y el algoritmo utilizado. Es de interés la generación de propuestas para acelerar los tiempos de procesamiento independientemente de los métodos y los datos. En este trabajo se presentan dos sistemas paralelos del Método de Difusión de Error establecido por Floyd y Steinberg, considerado un método inherentemente secuencial. El primero es la implementación del diseño desarrollado por Metaxas y el segundo, propuesto por los autores, se caracteriza por aplicar una segmentación simple de la imagen de entrada y técnicas paralelas de gránulo grueso. Además de presentar ambos sistemas, se muestran algunos resultados experimentales, tanto en el desempeño como en la calidad de las imágenes resultantesDigital halftoning is a well-known technique for electronic devices that can reproduce only black and white pixels. It converts gray scale images into black and white ones creating the illusion of continuous tones. Besides the large number of existing methods and algorithms, all of them share the same problem: image size and selected algorithm dependence. As a consequence, it is necessary to develop new techniques in an independent method and data way. This paper presents two parallel implementations of Floyd-Steinberg´s diffusion error method; an inherently sequential method. The first one implements a proposed design by Metaxas, and the second one tries, proposed by authors, a simple segmentation and coarse grain parallel techniques. In addition, an experimental comparison of the implementations are shown.IV Workshop de Computación Gráfica, Imágenes y Visualización (WCGIV)Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Una solución paralela simple al método de difusión de error

El Halftoning o Mediotonado Digital se utiliza para plasmar imágenes en escala de grises en dispositivos electrónicos que sólo pueden reproducir elementos binarios creando la ilusión de tonos continuo. A pesar de los numerosos métodos de halftoning existentes, todos ellos comparten la problemática de que su tiempo de procesamiento es dependiente de las características de la imagen y el algoritmo utilizado. Es de interés la generación de propuestas para acelerar los tiempos de procesamiento independientemente de los métodos y los datos. En este trabajo se presentan dos sistemas paralelos del Método de Difusión de Error establecido por Floyd y Steinberg, considerado un método inherentemente secuencial. El primero es la implementación del diseño desarrollado por Metaxas y el segundo, propuesto por los autores, se caracteriza por aplicar una segmentación simple de la imagen de entrada y técnicas paralelas de gránulo grueso. Además de presentar ambos sistemas, se muestran algunos resultados experimentales, tanto en el desempeño como en la calidad de las imágenes resultantesDigital halftoning is a well-known technique for electronic devices that can reproduce only black and white pixels. It converts gray scale images into black and white ones creating the illusion of continuous tones. Besides the large number of existing methods and algorithms, all of them share the same problem: image size and selected algorithm dependence. As a consequence, it is necessary to develop new techniques in an independent method and data way. This paper presents two parallel implementations of Floyd-Steinberg´s diffusion error method; an inherently sequential method. The first one implements a proposed design by Metaxas, and the second one tries, proposed by authors, a simple segmentation and coarse grain parallel techniques. In addition, an experimental comparison of the implementations are shown.IV Workshop de Computación Gráfica, Imágenes y Visualización (WCGIV)Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Perceptual Error Optimization for {Monte Carlo} Rendering

Realistic image synthesis involves computing high-dimensional light transport integrals which in practice are numerically estimated using Monte Carlo integration. The error of this estimation manifests itself in the image as visually displeasing aliasing or noise. To ameliorate this, we develop a theoretical framework for optimizing screen-space error distribution. Our model is flexible and works for arbitrary target error power spectra. We focus on perceptual error optimization by leveraging models of the human visual system's (HVS) point spread function (PSF) from halftoning literature. This results in a specific optimization problem whose solution distributes the error as visually pleasing blue noise in image space. We develop a set of algorithms that provide a trade-off between quality and speed, showing substantial improvements over prior state of the art. We perform evaluations using both quantitative and perceptual error metrics to support our analysis, and provide extensive supplemental material to help evaluate the perceptual improvements achieved by our methods

Perceptual error optimization for Monte Carlo rendering

Realistic image synthesis involves computing high-dimensional light transport integrals which in practice are numerically estimated using Monte Carlo integration. The error of this estimation manifests itself in the image as visually displeasing aliasing or noise. To ameliorate this, we develop a theoretical framework for optimizing screen-space error distribution. Our model is flexible and works for arbitrary target error power spectra. We focus on perceptual error optimization by leveraging models of the human visual system's (HVS) point spread function (PSF) from halftoning literature. This results in a specific optimization problem whose solution distributes the error as visually pleasing blue noise in image space. We develop a set of algorithms that provide a trade-off between quality and speed, showing substantial improvements over prior state of the art. We perform evaluations using both quantitative and perceptual error metrics to support our analysis, and provide extensive supplemental material to help evaluate the perceptual improvements achieved by our methods

FPGA BASED PARALLEL IMPLEMENTATION OF STACKED ERROR DIFFUSION ALGORITHM

Digital halftoning is a crucial technique used in digital printers to convert a continuoustone image into a pattern of black and white dots. Halftoning is used since printers have a limited availability of inks and cannot reproduce all the color intensities in a continuous image. Error Diffusion is an algorithm in halftoning that iteratively quantizes pixels in a neighborhood dependent fashion. This thesis focuses on the development and design of a parallel scalable hardware architecture for high performance implementation of a high quality Stacked Error Diffusion algorithm. The algorithm is described in ‘C’ and requires a significant processing time when implemented on a conventional CPU. Thus, a new hardware processor architecture is developed to implement the algorithm and is implemented to and tested on a Xilinx Virtex 5 FPGA chip. There is an extraordinary decrease in the run time of the algorithm when run on the newly proposed parallel architecture implemented to FPGA technology compared to execution on a single CPU. The new parallel architecture is described using the Verilog Hardware Description Language. Post-synthesis and post-implementation, performance based Hardware Description Language (HDL), simulation validation of the new parallel architecture is achieved via use of the ModelSim CAD simulation tool

Parallel Digital Halftoning by Error-Diffusion

Digital halftoning, or dithering, is the technique commonly used to render a color or grayscale image on a printer, a computer monitor or other bi-level displays. A particular halftoning technique that has been used extensively in the past is the socalled error diffusion technique. For a number of years it was believed that this technique is inherently sequential and could not be parallelized. In this paper we present and analyze a simple, yet optimal, error-diffusion parallel algorithm for digital halftoning and we discuss an implementation on a parallel machine. In particular, we describe implementations on data-parallel computers that contain linear arrays and two-dimensional meshes of processing elements. Our algorithm runs in 2·n+m parallel steps, a considerable improvement over the 10·m·n sequential algorithm. We expect that this research will lead to the development of faster printers and larger high-resolution monitors