Отчёт лаб 4

Report/lab4/zivro-lab4-report-with-code.md

@@ -113,19 +113,15 @@
 
 ### 4.1 Группа ДЗ.А - Попиксельная видимость пиксельных областей
 
-- **ДЗ.А1 (метод спрайта):** реализовано в близкой форме через перенос и наложение пикселей в буфере с хранением цвета/альфы в пикселе.
 - **ДЗ.А2 (альфа-смешивание):** реализовано полностью (PMA-композиция и прозрачность).
-- **ДЗ.А3 (обтравочные маски):** реализовано частично как маскирование видимости через границы viewport и логику отбора пикселей в этапах fill/composite.
 
 ### 4.2 Группа ДЗ.Б - Видимость процедурных фигур при перекрытии
 
-- Реализован рабочий механизм перекрытия через порядок и альфа-композицию.
-- Алгоритмы полигонального пересечения как отдельные модули не выделены, но задача определения итоговой видимой части в растре достигается.
 
 ### 4.3 Группа ДЗ.В - Видимость процедурных фигур при кадрировании
 
-- **ДЗ.В3 (Liang-Barsky):** реализовано в явном виде.
-- **ДЗ.В1/В2/В4/В5/В6/В7:** закрыты частично в функциональном смысле за счёт общего механизма кадрирования, проверки границ и отсечения при рендере; отдельные специализированные алгоритмы не выносились в отдельные функции.
+- **ДЗ.В3/В4 (Liang-Barsky):** реализовано в явном виде для отрезков и замкнутых ломаных фигур.
+- **ДЗ.В1/В2/В5/В6/В7:** закрыты частично в функциональном смысле за счёт общего механизма кадрирования, проверки границ и отсечения при рендере; отдельные специализированные алгоритмы не выносились в отдельные функции.
 
 ### 4.4 Группа ДЗ.Г - Растеризация процедурных фигур
 
@@ -135,8 +131,9 @@
 
 ### 4.5 Группа ДЗ.Д - Специализированные программно-аппаратные средства
 
-- целенаправленные SIMD/asm-оптимизации как отдельные пункты не внедрялись;
-- вместе с тем вычислительное ядро рендера организовано модульно, что позволяет вынести отдельные горячие участки в оптимизированные версии на следующем этапе.
+- **ДЗ.Д2 (SIMD средствами ЯП):** реализовано векторизованное наложение пикселей в `compositeDrawerContext` с использованием векторных типов Zig (`@Vector`) и пакетной обработкой по 4 пикселя;
+- реализован безопасный fallback на скалярный путь для хвоста буфера (пиксели, не попавшие в полный SIMD-блок);
+- ключевое место реализации: `src/render/cpu/pipeline.zig` (функция `compositeDrawerContext`);
 
 ## 5. Реализованные алгоритмы ЛР4 (итоговый перечень)
 
@@ -149,6 +146,7 @@
 7. Выделение границы, выбор seed и flood fill (4-связность) для заливки.
 8. Альфа-композиция в premultiplied alpha.
 9. Рекурсивный обход и рендер дерева объектов документа.
+10. SIMD-ускорение композиции пикселей в `compositeDrawerContext` (`@Vector`, пакетная обработка RGBA).
 
 ## 6. UML-диаграммы (PlantUML, русский язык)
 
@@ -2284,7 +2282,62 @@ pub const DrawContext = struct {
     pub fn compositeDrawerContext(self: *DrawContext, other: *const DrawContext, opacity: f32) void {
         if (self.buf_width != other.buf_width or self.buf_height != other.buf_height) return;
         const n = self.buf_width * self.buf_height;
-        for (0..n) |i| {
+        const lanes = 4;
+        const VF = @Vector(lanes, f32);
+        const VU8 = @Vector(lanes, u8);
+        const zero_f: VF = @splat(0.0);
+        const max_f: VF = @splat(255.0);
+        const opacity_v: VF = @splat(opacity);
+        const inv_255_v: VF = @splat(1.0 / 255.0);
+
+        var i: usize = 0;
+        while (i + lanes <= n) : (i += lanes) {
+            const src0 = other.pixels[i + 0];
+            const src1 = other.pixels[i + 1];
+            const src2 = other.pixels[i + 2];
+            const src3 = other.pixels[i + 3];
+
+            const src_a_u8: VU8 = .{ src0.a, src1.a, src2.a, src3.a };
+            const nonzero_mask = src_a_u8 != @as(VU8, @splat(0));
+            if (!@reduce(.Or, nonzero_mask)) continue;
+
+            const src_r_f: VF = @as(VF, @floatFromInt(@as(VU8, .{ src0.r, src1.r, src2.r, src3.r }))) * opacity_v;
+            const src_g_f: VF = @as(VF, @floatFromInt(@as(VU8, .{ src0.g, src1.g, src2.g, src3.g }))) * opacity_v;
+            const src_b_f: VF = @as(VF, @floatFromInt(@as(VU8, .{ src0.b, src1.b, src2.b, src3.b }))) * opacity_v;
+            const src_a_f: VF = @as(VF, @floatFromInt(src_a_u8)) * inv_255_v * opacity_v;
+            const inv_a_f: VF = @as(VF, @splat(1.0)) - src_a_f;
+
+            const dst_r_u8: VU8 = .{ self.pixels[i + 0].r, self.pixels[i + 1].r, self.pixels[i + 2].r, self.pixels[i + 3].r };
+            const dst_g_u8: VU8 = .{ self.pixels[i + 0].g, self.pixels[i + 1].g, self.pixels[i + 2].g, self.pixels[i + 3].g };
+            const dst_b_u8: VU8 = .{ self.pixels[i + 0].b, self.pixels[i + 1].b, self.pixels[i + 2].b, self.pixels[i + 3].b };
+            const dst_a_u8: VU8 = .{ self.pixels[i + 0].a, self.pixels[i + 1].a, self.pixels[i + 2].a, self.pixels[i + 3].a };
+
+            const dst_r_f: VF = @as(VF, @floatFromInt(dst_r_u8));
+            const dst_g_f: VF = @as(VF, @floatFromInt(dst_g_u8));
+            const dst_b_f: VF = @as(VF, @floatFromInt(dst_b_u8));
+            const dst_a_f: VF = @as(VF, @floatFromInt(dst_a_u8));
+
+            const out_r_f = @min(@max(src_r_f + inv_a_f * dst_r_f, zero_f), max_f);
+            const out_g_f = @min(@max(src_g_f + inv_a_f * dst_g_f, zero_f), max_f);
+            const out_b_f = @min(@max(src_b_f + inv_a_f * dst_b_f, zero_f), max_f);
+            const out_a_f = @min(@max(src_a_f * @as(VF, @splat(255.0)) + inv_a_f * dst_a_f, zero_f), max_f);
+
+            const out_r_u8: VU8 = @intFromFloat(out_r_f);
+            const out_g_u8: VU8 = @intFromFloat(out_g_f);
+            const out_b_u8: VU8 = @intFromFloat(out_b_f);
+            const out_a_u8: VU8 = @intFromFloat(out_a_f);
+
+            for (0..lanes) |lane| {
+                if (!nonzero_mask[lane]) continue;
+                const dst = &self.pixels[i + lane];
+                dst.r = out_r_u8[lane];
+                dst.g = out_g_u8[lane];
+                dst.b = out_b_u8[lane];
+                dst.a = out_a_u8[lane];
+            }
+        }
+
+        while (i < n) : (i += 1) {
             const src = other.pixels[i];
             if (src.a == 0) continue;
             const dst = &self.pixels[i];

Report/lab4/zivro-lab4-report.md

@@ -131,8 +131,9 @@
 
 ### 4.5 Группа ДЗ.Д - Специализированные программно-аппаратные средства
 
-- целенаправленные SIMD/asm-оптимизации как отдельные пункты не внедрялись;
-- вместе с тем вычислительное ядро рендера организовано модульно, что позволяет вынести отдельные горячие участки в оптимизированные версии на следующем этапе.
+- **ДЗ.Д2 (SIMD средствами ЯП):** реализовано векторизованное наложение пикселей в `compositeDrawerContext` с использованием векторных типов Zig (`@Vector`) и пакетной обработкой по 4 пикселя;
+- реализован безопасный fallback на скалярный путь для хвоста буфера (пиксели, не попавшие в полный SIMD-блок);
+- ключевое место реализации: `src/render/cpu/pipeline.zig` (функция `compositeDrawerContext`);
 
 ## 5. Реализованные алгоритмы ЛР4 (итоговый перечень)
 
@@ -145,6 +146,7 @@
 7. Выделение границы, выбор seed и flood fill (4-связность) для заливки.
 8. Альфа-композиция в premultiplied alpha.
 9. Рекурсивный обход и рендер дерева объектов документа.
+10. SIMD-ускорение композиции пикселей в `compositeDrawerContext` (`@Vector`, пакетная обработка RGBA).
 
 ## 6. UML-диаграммы (PlantUML, русский язык)