Ne10的编译与使用

前段时间和大佬聊天的时候谈论到了libyuv为什么那么快？萌新emmmm几下后，表示google工程师是真牛逼....后来盲猜了一下可能是libyuv在编译的时候根据具体的abi做了特殊的优化或者对数据进行分块做多线程处理balabala......

libyuv之所以会有显著的性能提升是因为在编译的时候会根据具体的abi做指令集优化，在armv7平台上利用Neon指令集来做加速，在x86平台上使用SSE指令集来做加速，这些加速操作都是SIMD指令集的应用。

SIMD：单指令多数据流，能够复制多个操作数，并把它们打包在大型寄存器的一组指令集。以加法指令为例，单指令单数据（SISD）的CPU对加法指令译码后，执行部件先访问内存，取得第一个操作数；之后再一次访问内存，取得第二个操作数；随后才能进行求和运算。而在SIMD型的CPU中，指令译码后几个执行部件同时访问内存，一次性获得所有操作数进行运算。基于这个特性，SIMD特别适用于具有数据密集型运算的应用。

比如音视频应用中，对于视频处理，多采用OpenGL ES来利用显卡的并行计算能力来提高图像和视频的速度，而在音频方面则可以充分利用SIMD来提升信号处理(例如FFT/IFFT）的速度，从而增强用户体验。

目前市场上的Android和iOS设备多采用ARM架构的芯片，而在ARM Cortex-A和Cortex-R系列处理器的IP设计中引入了Arm Neon技术，Arm Neon技术是针对Arm处理器的高级单指令多数据（SIMD）体系结构扩展。

考虑到学习NEON成本过大，遇到需求首先考虑利用现有轮子，Arm-neon-enable-library有：

可以看到熟悉的Libyuv和Skia的身影

铺垫了半天，终于轮到文章的主角了--Ne10

Ne10是ARM官方推出的一个开源库，它提供了一系列通用的，基于ARM Neon架构并且经过深度优化的函数集合

源码地址：

https://github.com/projectNe10/Ne10

Ne10的目录结构如下：

主要模块为：文档(doc)，头文件目录(inc)，基础库(common)，功能模块(modules)

其中功能模块包括：

• dsp数字信号处理模块：主要包括FFT快速傅立叶变换和逆变化IFFT，以及部分FIR和IIR滤波函数；
• imgproc图像处理模块：主要包括图像缩放、旋转等后处理操作函数；
• math数学模块：主要包括矢量/矩阵数学运算；
• physics物理碰撞检测模块：主要包括一些碰撞检测函数

编译

Ne10的编译依赖于cmake，所以要先安装它，mac上安装直接使用brew：

brew install cmake

具体平台的编译步骤可以查看doc目录下的building.md，其中编译android平台的静态或者动态库的操作步骤为：

其中有几个注意点：

1. Ne10的根目录下的CMakeLists.txt中默认编译输出的是静态库，如果需要.so则需要修改一下：

# default OFF
option(NE10_BUILD_SHARED "Build NE10 shared libraries" ON) 
# default ON
option(NE10_BUILD_STATIC "Build NE10 static libraries" OFF) 

2. 默认编译出来的.so文件是携带了VERSION的，类似编译早期的ffmpeg版本，也是需要手动取消VERSION

// Ne10/modules/CMakeLists.txt文件最后的if(NE10_BUILD_SHARED)分支
// 注释掉这一项 VERSION ${NE10_VERSION}
 set_target_properties(NE10_shared PROPERTIES
        OUTPUT_NAME "NE10"
        CLEAN_DIRECT_OUTPUT 1
        #VERSION ${NE10_VERSION}
        LINKER_LANGUAGE C
    )

3. 在GNUlinux_config.cmake文件中配置的交叉编译工具为gcc和g++，所以要注意选择合适的NDK版本或者手动修改GNUlinux_config.cmake使用clang

4. armv7下功能模块的支持是完善的，而aarch64下还未支持math和physics模块

// Ne10/CMakeLists.txt
#select functionalities to be compiled
if("${NE10_TARGET_ARCH}" STREQUAL "armv7")
    # Math module has not been optimized for aarch64.
    option(NE10_ENABLE_MATH "Build math functionalities to NE10" ON)
    # Physics module has not been optimized for aarch64.
    option(NE10_ENABLE_PHYSICS "Build physics functionalities to NE10" ON)
endif()

使用

拿到头文件(Ne10/inc目录下)和编译好的动态库，我们就可以在AS中使用了

1. 新建一个支持c++的工程，在cpp目录中导入动态库和头文件

2. CMakeLists.txt中的配置

3. 在自己的cpp中引入NE10.h就可以使用了，比如实现FFT，直接调用库的api就好

Demo 地址：

https://github.com/sifutang/Ne10Demo.git

最后

在Ne10/android目录下，官方提供了一个Demo工程来展示使用Arm Neon技术后性能有多大的提升，感兴趣的小伙伴可以自己跑一跑，关于性能提升的数据和Ne10的一些常用api和定义的基本数据结构的知识等后续文章再说。。。