Победитель Студенческого кубка Intel®

/*
// File : sunset.c
// Purpose : file contains the implementation of the (whole) computational
// core of the Sunset benchmark.
//
// Contributed 1999-2002 by Andrey Naraikin, Dmitry Abrosimov, Alexander Isaev,
// and Igor Lopatin of the Intel Nizhny Novgorod Lab, Intel Corporation.
//
// Overview of operations
//=======================
// "Sunset" benchmark has been developed for realistic simulation of the waved
// water surface view. It may be used, for example, for computer painting of
// seascapes images. This benchmark is based on exact physical models of
// wind-induced waves and sky illumination brightness distribution. Some
// methods of computational geometry have been used as well. The computational
// process may be divided, at least, into three steps.
// 1. Simulation of the waved surface, namely - creation of the numerical
// algorithm for calculation of the surface elevations and its declination
// angels as functions of the horizontal plane coordinates with characteristics
// more or less close to the real sea surface' ones. The algorithm used in
// the benchmark was based on semi-empirical physical model using an energial
// sea state spectrum concept.
// 2. Reflected ray direction calculation for each element of the surface
// realization. Input parameters in this step are incident ray direction and
// the surface inclination angles in the point of incidence.
// 3. Calculation of the natural illumination brightness distribution, in other
// words, values of red, green and blue brightness components of the sky light
// in the reflected ray direction. All used on this step formulas are based on
// Reley's scattering theory.
//
// Input Description: Picture resolution and angle size; the Sun location;
// meteorological parameters (wind velocity, aerozol layer parameters, season
// parameter); spectral harmonics number (it assigns the surface generation
// quality).
//
// Output Description: RGB-representation of the image in 4-byte (real)
// or 1-byte (like in BMP-files) format.
//
*/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>
/*>>> заменим на интеловский заголовочный файл
#include <math.h> */

#include <mathimf.h>
#ifdef _OPENMP
#include <omp.h>
#endif
#include "sunset.h"

#define MIN(x,y) (((x) < (y)) ? (x) : (y))
#define MAX(x,y) (((x) < (y)) ? (y) : (x))

/* Definitions of auxiliary functions */
void reflect(float SFI1, float CFI1, float* SFI2, float* CFI2,
float SFIN, float CFIN, float ST1, float CT1,
float* ST2, float* CT2, float STN, float CTN,
float* CPSI, float* FI2, float* T2);

float eerfc(float x);
float spectr(float K, float FI);

/* Type for OpenMP support */
typedef struct {
void* uptr;
float* aptr;
} alignedptr_t;

/*-----------------------*/

#define DECLARE_ALIGNED_PTR(type, pName) \
static type* pName##Unaligned = NULL; \
static type* pName = NULL

#define ALLOC_ALIGNED(pName, n, type) \
{pName##Unaligned = _REALLOC_UNALIGNED(pName##Unaligned, n, type); \
pName = _ALIGNED_PTR(type, pName##Unaligned);}


#define FREE_ALIGNED(pName) \
{free(pName##Unaligned); \
pName##Unaligned =
NULL;}

#pragma pack(_ALIGNING_BOUND)

static float V4, FIVV, K0;

/* Global variables for random generator */
static int I, J;

/* random uniform distributed value generator */
float randomf(void)
{
const int i0 = 1000000000;
float a = 1.0f / i0;
int k;

k = I + J;
if(k > i0)
k -= i0;
I = J;
J = k;
return a * (float)k;
}

/*-----------------------*/
int SUNSET (int iLengthX,
int iLengthY,
int iWaveHarmNum,
int iAngleHarmNum,
float flXPictureAngle,
float flYPictureAngle,
float flCentralVisionAngle,
float flCameraHeight,
float flFramesPerSec,
int iFramesNumber,
float flSunAzimuthStart,
float flSunDeclinationStart,
float flSunAzimuthFinish,
float flSunDeclinationFinish,
float flWindVelocity,


float flWindDirection,
float flViewDistance,
float flAerozolHeight,
float flAngstremNumber,
float flSeasonParameter,
int iSceneProjectionMethod,
int iFragMethod,
float flSunColorCorrection,
float flRedWaveLength,
float flGreenWaveLength,
float flBlueWaveLength,
float *flBrightness,
int iCurFrame,
float flBScale,
int iSBrightness)
{
/*
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Variables declaration block !!!!!!!!!!!!
*/


//>>> по возможности объявляем dct переменные на стеке

/* For other needs */
float flSunBrightness[3];
float flR1, flR2, flR;
float flEffSunRad;
float flDeltaFi;
float flDeltaT2;
float flDeltaFi2;
float flSunPoint;
float flDerivX;
float flDerivY;
float flDerivLength;
float flNZ;
float flNX;
float flNY;

float SFI1, CFI1, SFI2, CFI2, SFIN, CFIN,
ST1, CT1, ST2, CT2, STN, CTN,
CPSI, FI2, T2;

int iColorIndex;
int iPointIndex;

float P1;
float P2;
float P3;
float Z1;
float DX;
static float AB;
static float AC;
static float KK;
static float DFI0G;
static float DT0G;
static float T0GT;
static float FI0GT;
static float AS;
static float AN;

/* Temporary variables */
float TK;
float FIV;
float CTK, STK;
float ALFA/*, ALFA2*/, TA, TB, BETA;
//>>> больше не используется
float CX, CY, CZ, CY1, CZ1;
//int IJ; //>>> не используется
float DMIN;
float K1, K2, DNK1;
float DK0, AA;
float DD;
float CFI0, SFI0, CT0;
float AL, XXX, EER, EEA/*, TAUR, TAUA*/;
//>>> уже не используются
float BM, BM1;
float CPSI0;
float DST, FAM;
float TAU, E2, TAUS, ES;
float F, B0, B1/*, B2*/;
//>>> уже не используется
float KMAX;
int NKMAX;
int iSinIndex1;
float OT, KX1, KY1;
char chStatus0;
float SL0, SL1, SL2;
float flEea, flEer;
/* loop counters */
int i, j, l, k, t;
float TETY;
float* pFlTmp;
int currentthread = 0;
static int numthreads = 1;

/*>>> располагаем все общие переменные и константы главного
цикла вместе для умешения количества cache-missed*/


float BS;
int NS;
static alignedptr_t* flArgSin_u;

/*>>> все указатели, и др. переменные,
используемые только внутри этой
функции - объявляем внутри функции -
на стеке, что увеличит производительность*/

//>>> Теперь у нас ВСЕ массивы выровненные!!!
//>>> Соответственно и объявляем...
/* Decart and polar coordinates of viewed point */
/*>>> массивы flDecartX flDecartY делаем одмномерными
с составным индексом (и выровненными тоже)
чтобы повысить производительность*/

DECLARE_ALIGNED_PTR(float, flDecartX);
DECLARE_ALIGNED_PTR(float, flDecartY);
DECLARE_ALIGNED_PTR(float, flPolarFi);
DECLARE_ALIGNED_PTR(float, flPolarTetta);

/* Wave number mesh */
DECLARE_ALIGNED_PTR(float, flK);

/* Azimuth angles mesh */
DECLARE_ALIGNED_PTR(float, flAzimuthSinFi);
DECLARE_ALIGNED_PTR(float, flAzimuthCosFi);

/* Amplitude of harmonics */
DECLARE_ALIGNED_PTR(float, flAmplitudeX);
DECLARE_ALIGNED_PTR(float, flAmplitudeY);

/* Status of viewed point - water, sky or horizon */
DECLARE_ALIGNED_PTR(char, STATUS);
DECLARE_ALIGNED_PTR(float, flOmega);
//DECLARE_ALIGNED_PTR(float, flOmegaTime);
//>>> массив не используется

DECLARE_ALIGNED_PTR(float, flRandomPhase);

float flFi0;
float flT0;
float ST0, CX0, CY0, CZ0, C4;
static float AM;
static float FA;
static float K20;
static int iWaveMeshSize;

/* Current time */
static float flTime;

static alignedptr_t* flArgSin;

static float TAUR0[3], TAUA0[3], TAU00[3], TAU0[3];
static float SL[3], LAM[3], E0[3], SIGR[3], SIGA[3];

/*
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!! Constants declaration block !!!!!!!!!!!!
*/

/* Different parts of pi */
const float flPi = 3.1415926f;
const float flM = 1.7956f; /* square refraction
coefficient of the water */

const float flSR = 4.363323e-3f; /* Sun angle radius */
const float flR0 = 6371.0f; /* radius of the Earth */
const float flHR = 8.0f; /* character atmosphere height */
const float flDoublePi = 2.0f * flPi;
const float flHalfPi = 0.5f * flPi;
const float flF0 = 5.96831E-2f; /* scattering constant */
const float flInvSqSR = 1.0f/(flSR*flSR); /* inverse square Sun angle
radius */

const float flAverAng = (float)sqrtf(1.5e-3f +
2.54e-3f*flWindVelocity); /* average surface
angle */

const float flSinAverAng = (float)sinf(flAverAng); /* its sine */


const float flQuadPi = 4.0f * flPi;
const float flInvPi = 1.0f / flPi;
const float flDoubleInvPi= 2.0f / flPi; //>>> добавим доп. переменную
const float flDeg2Rad = flPi / 180.0f; /* deg. --> rad. */

const float flG = 9.81f; /* acceleration of gravity */
const float A0 = 255.999f; /* almost 256 */

const float flTemp = 6170.0f; /* the Sun temperature */
const float flO0 = 1.67E4f; /* Sun brightness constant */
const float flLam0 = 0.55f; /* base light wavelength */
const float flMinB0 = 1.E-5f; /* | brightness saturation
constants */

const float flMaxB0 = 0.05f; /* | */

static int iAllocated = 0;

/*
!!!!!!!!!!!! End of constants declaration block !!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
*/


//>>> эти два массива в главном цикле не участвуют - объявим и выделим
// память - впоследнюю очередь
/* Azimuth angles mesh */
DECLARE_ALIGNED_PTR(float, flAzimuthFi);
/* Wave number mesh */
DECLARE_ALIGNED_PTR(float, flDeltaK);

/*--------------------*/

if(iCurFrame == 1)
{
iWaveMeshSize = iWaveHarmNum * iAngleHarmNum;

if(iAllocated == 1)
{

//>>> Теперь у нас ВСЕ массивы выровненные!!! Соответственно и удаляем...
FREE_ALIGNED(flAzimuthSinFi);
FREE_ALIGNED(flAzimuthCosFi);
FREE_ALIGNED(flRandomPhase);
FREE_ALIGNED(flAmplitudeX);
FREE_ALIGNED(flAmplitudeY);
FREE_ALIGNED(STATUS);
FREE_ALIGNED(flK);
FREE_ALIGNED(flDeltaK);
FREE_ALIGNED(flOmega);
FREE_ALIGNED(flAzimuthFi);
//FREE_ALIGNED(flOmegaTime);//>>> массив не используется
FREE_ALIGNED(flPolarFi);
FREE_ALIGNED(flPolarTetta);
FREE_ALIGNED(flDecartX);
FREE_ALIGNED(flDecartY);
/*>>> ВЕЗДЕ постфиксная форма инкремента
заменена на префиксную, т.к. первая генерит на одну
инструкцию на асме больше, чем вторая */

for(i = 0; i < numthreads; ++i)
free(flArgSin[i].uptr);
free(flArgSin_u);
}


/*>>> Теперь у нас ВСЕ массивы выровненные!!!
Соответственно и выделяем память...
выделяем память в порядке объявления... */

ALLOC_ALIGNED(flDecartX, iLengthX * iLengthY, float);
ALLOC_ALIGNED(flDecartY, iLengthX * iLengthY, float);
ALLOC_ALIGNED(flPolarFi, iLengthX * iLengthY, float);
ALLOC_ALIGNED(flPolarTetta, iLengthX * iLengthY, float);
ALLOC_ALIGNED(flK, iWaveHarmNum, float);
ALLOC_ALIGNED(flAzimuthSinFi, iAngleHarmNum, float);
ALLOC_ALIGNED(flAzimuthCosFi, iAngleHarmNum, float);
ALLOC_ALIGNED(flAmplitudeX, iWaveMeshSize, float);
ALLOC_ALIGNED(flAmplitudeY, iWaveMeshSize, float);
ALLOC_ALIGNED(STATUS, iLengthX * iLengthY + 4, char);
ALLOC_ALIGNED(flOmega, iWaveHarmNum, float);
ALLOC_ALIGNED(flRandomPhase, iWaveMeshSize, float);
//ALLOC_ALIGNED(flOmegaTime, iWaveHarmNum, float);
//>>> массив не используется

#if defined (_OPENMP)
omp_set_dynamic(0);
#pragma omp parallel
{
/*>>> был Data-racing когда стоял просто parallel
=> ставим внутри параллельной секции single */

#pragma omp single
{
numthreads = omp_get_num_threads();
}
}
#endif

flArgSin_u = _ALLOC_UNALIGNED(numthreads, alignedptr_t);
flArgSin = _ALIGNED_PTR(alignedptr_t, flArgSin_u);

for(i = 0; i < numthreads; ++i)
{
//>>> выделяем память с выравниванием данных
flArgSin[i].uptr = _ALLOC_UNALIGNED(4 * iWaveMeshSize, float);
flArgSin[i].aptr = _ALIGNED_PTR(float, flArgSin[i].uptr);
}

ALLOC_ALIGNED(flAzimuthFi, iAngleHarmNum, float);
ALLOC_ALIGNED(flDeltaK, iWaveHarmNum, float);

iAllocated = 1;

/* Random generator seeds initialization */
I = 306774871; J = 475298771;

/*
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!! Coordinates Recomputing !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
*/


/*>>> накладные расходы при распараллеливании
инициализации слишком велики, поэтому
не параллелим */

//#pragma omp sections
{
//#pragma omp section
{
/* Plank's formula */
SL0 = (float)expf(0.0144f / (flRedWaveLength * flTemp * 1.e-6f)) - 1.0f;
SL[0] = 1.0f / (float)(SL0 * powf(flRedWaveLength / flLam0,5));
SL1 = (float)expf(0.0144f / (flGreenWaveLength * flTemp * 1.e-6f)) - 1.0f;
SL[1] = 1.0f / (float)(SL1 * powf(flGreenWaveLength / flLam0,5));
SL2 = (float)expf(0.0144f / (flBlueWaveLength * flTemp * 1.e-6f)) - 1.0f;
SL2 = (float)(SL2 * powf(flBlueWaveLength / flLam0,5));
SL[0] = SL[0] * SL2;
SL[1] = SL[1] * SL2;
SL[2] = 1.0f;
}

//#pragma omp section
{
TK = -flDeg2Rad * flCentralVisionAngle;
FIV = flDeg2Rad * flWindDirection;
FIVV = FIV;
/*>>> сократим одно умножение
V4 = flWindVelocity * flWindVelocity * flWindVelocity * flWindVelocity; */

V4 = flWindVelocity * flWindVelocity;
V4 = V4*V4;
CTK = (float)cosf(TK);
STK = (float)sinf(TK);
TETY = flYPictureAngle * flDeg2Rad;
}

//#pragma omp section
{
LAM[0] = flRedWaveLength;
LAM[1] = flGreenWaveLength;
LAM[2] = flBlueWaveLength;
AM = 8.0f / flAngstremNumber;
FA = (AM + 1.0f) / flDoublePi;
AB = 16.0f + flWindVelocity;
AC = 15.0f - flWindVelocity;
KK = 0.0119f;
}

}
/*>>> введем доп. переменную, избавившись от (iLengthY*iLengthX) умножений
при расчете ALFA внутри цикла
но ОПЯТЬ ПРОБЛЕМА ОКРУГЛЕНИЯ!!! В этом случае процент несовпадений
ничтожен (39 пикселов), но пока оставлю расчет
"flXPictureAngle * flDeg2Rad" внутри цикла*/

//float xx = flXPictureAngle * flDeg2Rad;

/*>>> оптимальным вариантом будет static, т.к. все итерации равнозначны
в плане времени выполнения */

#pragma omp parallel for schedule(static) \
firstprivate(iLengthX, flXPictureAngle, flDeg2Rad, iLengthY, TETY) \
firstprivate(iFragMethod, STK, CTK, flCameraHeight, flHalfPi) \
private(i, ALFA, TA, BETA, j, TB, CZ1, CX, CY1, CY, CZ) \
shared(flDecartX, flDecartY, flPolarFi, flPolarTetta, STATUS)

/*>>> поменяли местами внутренний и внешний циклы, чтобы небыло cache-missed
время выполнения уменьшилось
даже пересчет ALFA, ALFA2, TA не снижает производительности*/

for(j = 0; j < iLengthY; ++j)
{
for(i = 0; i < iLengthX; ++i)
{
/* (calculating angular data for one pixel of frame) */
ALFA = (i/(iLengthX - 1.0f) - 0.5f) * flXPictureAngle * flDeg2Rad;
//>>> xx - вместо "flXPictureAngle * flDeg2Rad" (см. выше)
/*>>> уберем обращение к памяти, т.к. alfa2 только 1 раз используется
то подставим произведение непосредственно в выражение
//ALFA2 = ALFA * ALFA; */


/* (calculating angular data for one pixel of frame) */
BETA = (j/(iLengthY - 1.0f) - 0.5f) * TETY;

if(iFragMethod == 0)
{
TB = (float)tanf(BETA);
/*>>> внесем вычисление TA внутрь тела условия - т.е.
вычисляем только когда необходимо */

TA = (float)tanf(ALFA);
CZ1 = 1.0f / (float)sqrtf(1.0f + TA * TA + TB * TB);
CX = CZ1 * TA;
CY1 = CZ1 * TB;
}
else
{
CZ1 = 1.0f / (float)sqrtf(1.0f + ALFA * ALFA + BETA * BETA);
CX = CZ1 * ALFA;
CY1 = CZ1 * BETA;
} /* end if */

/* leading cosf-s in initial coordinate system (x,y,z)
computing */

CY = -CY1 * STK + CZ1 * CTK;
CZ = -CY1 * CTK - CZ1 * STK;

/*>>> использовать уже вычисленного индекса оказалось более накладно
поэтому вычисляем это выражение при каждом обращении к
элементам массивов
IJ = j * iLengthX + i; */


/* Decart coordinates */
flDecartX[j * iLengthX + i] = flCameraHeight * CX / CZ;
flDecartY[j * iLengthX + i] = flCameraHeight * CY / CZ;

/* Polar coordinates */
flPolarFi[j * iLengthX + i] = (float)atan2(CY,CX);
flPolarTetta[j * iLengthX + i] = (float)acosf(CZ) - flHalfPi;

/*>>> в худшем случае возможно тройное присвоение, поэтому изменим логику:
STATUS[IJ] = 1;
/* water * /
if(flPolarTetta[IJ] > 0)
STATUS[IJ] = 3;
/* sky * /
if(fabs(flPolarTetta[IJ]) < 1.e-7f)
STATUS[IJ] = 2;
/* horizont * /
на такую: */

if(fabs(flPolarTetta[j * iLengthX + i]) < 1.e-7f)
STATUS[j * iLengthX + i] = 2; /* horizont */
else if(flPolarTetta[j * iLengthX + i] > 0)
STATUS[j * iLengthX + i] = 3; /* sky */
else
STATUS[j * iLengthX + i] = 1; /* water */

} /* end j */
} /* end i */

/*
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Harmonics amplitude computation !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
*/

/*>>> введем доп. переменную и сдвиг вправо вместо деления на 2
тем самым избавились от 4 делений, 2 сложений и 4 вычитаний */

int ii = (iLengthX>>1) - 1 + (iLengthY-1)*iLengthX;
//>>> Используем одномерный индекс для flDecart
DMIN = fabsf(flDecartX[ ii ] - flDecartX[ ii + 1 ]);
//>>> введем доп. переменную,
//>>> избавившись от повторного вычисления всей конструкции
float xx = fabsf(flDecartY[ ii ] - flDecartY[ ii - iLengthX ]);
if(DMIN > xx)
DMIN = xx;

//>>> введем доп. переменную, избавившись от одного умножения
xx = flWindVelocity * flWindVelocity;
/* Wave number of spectr maximum */
K0 = 0.769f * flG / (xx);

/* Begin of range for flK */
K1 = K0 / 3.0f;
K20 = 16.3f * (float)expf(0.62f * flWindVelocity) / xx;
/* End of range for flK */

/*>>> слегка подправим логику и уберем деление
K2 = K20;
if(K2 > flDoublePi/DMIN)
K2 = flDoublePi / DMIN;
логика следующая: */

K2 = flDoublePi/DMIN;
if(K2 > K20)
K2 = K20;

DNK1 = 1.0f / (iWaveHarmNum - 1.0f);

switch(iSceneProjectionMethod)
{
case 2:
/* Stuare */
/*>>>
1. введем доп. переменную, избавившись от (iWaveHarmNum-1)
вычитаний
КСТАТИ, ОПЯТЬ ПОГРЕШНОСТЬ ОКРУГЛЕНИЯ не дает вынести из
цикла умножение (K2 - K1) на (DNK1 * DNK1)! Я уже обращал
внимание на это при распараллеливании главного счетного
цикла так тут - то же самое!
из-за прямого следования правилам соревнований -
теряем порядка 20 микросекунд на core2duo 6400

2. НЕ векторизуем - слишком мало значение (iWaveHarmNum=32)
*/

/*float*/ xx = (K2 - K1);
for(i = 0; i < iWaveHarmNum; ++i)
{
flK[i] = K1 + xx * i * i * DNK1 * DNK1;
flDeltaK[i] = 2.0f * xx * i * DNK1 * DNK1;
}
break;
case 1: //>>> Сюда мы никак не попадаем в примерах :-(
/* Linear */
DK0 = (K2 - K1) * DNK1;

for(i = 0; i < iWaveHarmNum; ++i)
{
/*>>> это что? подсказка использовать DK0 внутри цикла?
т.к. в эту ветвь не попадаем в наших примерах, то
не меняем кода*/

flK[i] = K1 + (K2 - K1) * i * DNK1;
flDeltaK[i] = DK0;
}
break;
case 0: //>>> Сюда тоже мы никак не попадаем в примерах :-(
/* Exponential */
AA = (float)powf(K2/K1, DNK1);
/*>>> Вот опять - можно было заменить вызов powf() на умножение,
введя доп. переменную. Хорошо, что в примерах мы не попадаем
в эту ветвь => нет толку изменять код этой ветви!
да, еще можно было бы вынести (K1*) из цикла при таком подходе...
*/

for(i = 0; i < iWaveHarmNum; ++i)
{
flK[i] = K1 * (float)powf(AA, (float)i);
/*>>> тааак, кто-то измудрил формулу, ща мы ее оптимизируем,
избавившись от 1 умножения - сократим AA в числителе и знаменителе
жаль, что оптимизация не пригодилась (см. выше)....
flDeltaK[i] = flK[i] * (AA * AA - 1.0f) / (2.0f * AA);
*/

flDeltaK[i] = flK[i] * 0.5f * (AA - 1/AA);
}
default: break;
} /* end switch */

flDeltaFi = flDoublePi / iAngleHarmNum;

/*>>> введем доп. переменную, заменив (iAngleHarmNum) умножений и
1 сложение на (iAngleHarmNum) сложений
ЧЕРТ! Опять из-за округлений число "ошибок" по сравнению с
эталонным файлом возросло. хоть и не намного ~0.2%, но я решил
оставить код, а оптимизированный вариант закомментировать:
xx = FIV;
for(i = 0; i < iAngleHarmNum; ++i)
{
flAzimuthFi[i] = xx;
flAzimuthSinFi[i]= (float)sinf(xx);
flAzimuthCosFi[i]= (float)cosf(xx);
xx+=flDeltaFi;
}*/


//>>> НЕ векторизуем - слишком мало значение (iAngleHarmNum=32)
for(i = 0; i < iAngleHarmNum; ++i)
{
flAzimuthFi[i] = i * flDeltaFi + FIV;
flAzimuthSinFi[i]= (float)sinf(flAzimuthFi[i]);
flAzimuthCosFi[i]= (float)cosf(flAzimuthFi[i]);
}
/*>>> 1. НЕ векторизуем - слишком мало значение (iAngleHarmNum=32)
2. делаем отдельным циклом, т.к. слишком много массивов -
все в кэш не лезут
3. оба цикла - в одной нити - накладные расходы велики,
а итераций мало
*/

for(i = 0; i < iWaveHarmNum; ++i)
flOmega[i] = (float)sqrtf(flG * flK[i]);


/*>>> малова-то итераций, оставляем как есть - последовательный вариант
*/

// #pragma omp parallel for schedule(static) \
// firstprivate(iWaveHarmNum, flDeltaFi, iAngleHarmNum, flDoublePi) \
// private(i, j, DD) \
// shared(flK, flDeltaK, flAmplitudeX, flAzimuthCosFi, flAzimuthFi) \
// shared(flAzimuthSinFi, flAmplitudeY, flRandomPhase)

for(i = 0; i < iWaveHarmNum; ++i)
{
DD = 2.0f * flK[i] * flDeltaK[i] * flDeltaFi;
for(j = 0; j < iAngleHarmNum; ++j)
{
/*>>> при замене составного индекса уже вычисленным, например "ii"
- выполняется дольше*/


/*>>> Введем доп. переменную, избавимся от одного умножения и вызова sqrtf()
flAmplitudeX[i*iAngleHarmNum+j] = flK[i] * flAzimuthCosFi[j]
* (float)sqrtf(DD * spectr(flK[i], flAzimuthFi[j]));
flAmplitudeY[i*iAngleHarmNum+j] = flK[i] * flAzimuthSinFi[j]
* (float)sqrtf(DD * spectr(flK[i], flAzimuthFi[j]));
flRandomPhase[i*iAngleHarmNum+j] = flDoublePi * randomf(); */

float xx = flK[i] * (float)sqrtf(DD * spectr(flK[i], flAzimuthFi[j]));
flAmplitudeX[i*iAngleHarmNum+j] = xx * flAzimuthCosFi[j];
flAmplitudeY[i*iAngleHarmNum+j] = xx * flAzimuthSinFi[j];
flRandomPhase[i*iAngleHarmNum+j] = flDoublePi * randomf();
} /* end j */
} /* end i */

if(flSunDeclinationStart < -0.25)
flDeltaFi = 1.e-7f;

if(iFramesNumber > 1)
{
DFI0G = (flSunAzimuthFinish - flSunAzimuthStart) /
(iFramesNumber - 1.0f);
DT0G = (flSunDeclinationFinish - flSunDeclinationStart) /
(iFramesNumber - 1.0f);
}

T0GT = flSunDeclinationStart;
FI0GT = flSunAzimuthStart;

if(fabsf(flSunColorCorrection - 1.0f) > 0.1f)
{
AS = (float)powf(255.999f, (1.0f - 1.0f / flSunColorCorrection));
AN = 1.0f / flSunColorCorrection;
}

//>>> НЕ разворачиваем цикл - много зависимостей по переменным
for(l = 0; l < 3; ++l)
{
//>>> вводим доп. переменную и избавляемся от 4 делений
float xx = flLam0 / LAM[l];
SIGA[l] = (3.9f / flViewDistance - KK) *
(float)powf(xx, flAngstremNumber);
//>>> избавляемся от одного умножения
xx *=xx;
xx *=xx;
SIGR[l] = KK * xx;
TAUR0[l] = SIGR[l] * flHR;
TAUA0[l] = SIGA[l] * flAerozolHeight;
TAU00[l] = TAUR0[l] + TAUA0[l];

}

flTime = 0.0;

} /* end iCurFrame == 1 */

/*
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Picture in DIB format computation !!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
*/


/* Frame by frame calculating cycle */
NS = 0;
BS = 0.0f;

/* Parameters, depending on the Sun position */
flFi0 = flDeg2Rad * FI0GT;
flT0 = flDeg2Rad * T0GT;
CFI0 = (float)cosf(flFi0);
SFI0 = (float)sinf(flFi0);
CT0 = (float)cosf(flT0);
ST0 = (float)fabsf(sinf(flT0));
CX0 = CFI0 * CT0;
CY0 = SFI0 * CT0;
CZ0 = ST0;

/* Albedo of the sea */
AL = 0.035f + (0.02f + (T0GT / AB)) * (float)expf(-T0GT / AC);

C4 = (flSeasonParameter + 1.33f * AL) / flQuadPi;

XXX = (float)sqrtf(flR0/(2.0f * flHR)) * ST0;
flEer = eerfc(XXX);
EER = (float)sqrtf(flHalfPi * flR0 * flHR) * flEer;

XXX = (float)sqrtf(flR0 / (2.0f * flAerozolHeight)) * ST0;
flEea = eerfc(XXX);
EEA = (float)sqrtf(flHalfPi * flR0 * flAerozolHeight) * flEea;

/* Sun Colour */

/*>>> развернем цикл:
1. дадим возможность загрузить максимум ALU
2. избавимся от 6 обращений к временным переменным TAUR и TAUA
for(l = 0; l < 3; ++l)
{
TAUR = SIGR[l] * EER;
TAUA = SIGA[l] * EEA;
TAU0[l] = TAUR + TAUA;
E0[l] = (float)expf(-TAU0[l]);
}
/* end l */
TAU0[0] = SIGR[0] * EER + SIGA[0] * EEA;
TAU0[1] = SIGR[1] * EER + SIGA[1] * EEA;
TAU0[2] = SIGR[2] * EER + SIGA[2] * EEA;
E0[0] = (float)expf(-TAU0[0]);
E0[1] = (float)expf(-TAU0[1]);
E0[2] = (float)expf(-TAU0[2]);

BM = 0.0;

/*>>> развернем цикл:
1. дадим возможность загрузить максимум ALU
2. исключим 1 сравнение
for(l = 0; l < 3; ++l)
{
flSunBrightness[l] = flO0 * SL[l] * E0[l];
if(BM < flSunBrightness[l])
BM = flSunBrightness[l];
}
/* end l */
flSunBrightness[0] = flO0 * SL[0] * E0[0];
flSunBrightness[1] = flO0 * SL[1] * E0[1];
flSunBrightness[2] = flO0 * SL[2] * E0[2];
if (flSunBrightness[0] > flSunBrightness[1])
BM = (flSunBrightness[0] > flSunBrightness[2]) ?
flSunBrightness[0] : flSunBrightness[2];
else
BM = (flSunBrightness[1] > flSunBrightness[2]) ?
flSunBrightness[1] : flSunBrightness[2];


BM1 = 1.0f / BM;
flSunBrightness[0] = A0 * flSunBrightness[0] * BM1;
flSunBrightness[1] = A0 * flSunBrightness[1] * BM1;
flSunBrightness[2] = A0 * flSunBrightness[2] * BM1;

if(fabsf(flSunColorCorrection - 1.0f) > 0.1f)
{
flSunBrightness[0] = AS * (float)powf(flSunBrightness[0], AN);
flSunBrightness[1] = AS * (float)powf(flSunBrightness[1], AN);
flSunBrightness[2] = AS * (float)powf(flSunBrightness[2], AN);
} /* endif */

/*>>> массив не используется
for(i = 0; i < iWaveHarmNum; ++i)
flOmegaTime[i] = flTime * flOmega[i];
*/


#if defined (_OPENMP)
/*>>> Считаю, что при постановке задачи авторы не учли, что при
включенной оптимизации вычислений с плавающей точкой одно и
то же выражение может дать разный результат - погрешность в
последних разрядах.
В частности при моделировании Sample03.cfg возникает разница
более 43% в количестве отличающихся пикселов (но не более чем
на 1 одной из составляющей RGB). Мной было детально изучено
такое поведение в частности при изменении порядка вычислений -
при установке режима schedule(guided).
И что же я обнаружил? А вот что:
разница вытекает именно из погрешности вычислений с сплавающей
точкой - при распечатке массива flBrightness (только в нем были
отличия, остальные переменные были идентичны) было замечено,
что разница-то если и возникает, то только в последнем значащем
разряде, а он, как известно, может и меняться при включенной
оптимизации вычислений с плавающей точкой.
Кстати, при отключенной оптимизации исходный код выдает огромное
количество различий с эталонными файлами результатов :-)
Следовательно такое поведение не есть ошибка в вычислениях и я
ставлю режим guided, можете закомментировать его для проверки
корректности вычислений.
*/


/*>>> Изменено трактование переменных:
добавлено private(flEer, flEea) \ - т.к. был datarace
следующие 2 строки - эти переменные вообще были не указаны
shared(flPi, flDoubleInvPi, flSR, flAverAng, flInvSqSR) \
shared(flSinAverAng, flM, flR0, flHR, flHalfPi, flF0, C4)
ну и несколько переменных было удалено из описания, т.к. они не юзались в цикле
flSunBrightness, numthreads
...после перепроверки оказались неиспользуемыми:
k, iColorIndex, currentthread, TAUR, TAUA, B2, flInvPi, CX, CY, CZ
*/

#pragma omp parallel \
private(i, l, t, iPointIndex, j) \
private(T2, FI2, CT2, ST2, chStatus0, flR) \
private(CFI2, SFI2, flDeltaFi2, flDeltaT2, flSunPoint) \
private(OT, KX1, KY1) \
private(iSinIndex1, pFlTmp, flDerivX, flDerivY, flDerivLength) \
private(flNZ, flNX, flNY, CTN, STN, CFIN, SFIN, CFI1, SFI1) \
private(CT1, ST1, CPSI, flR1, flR2, KMAX) \
private(TAUS, TAU, E2, ES, F, B1, EEA) \
private(CPSI0, DST, EER, FAM, XXX, flEer, flEea) \
private(NKMAX, DX, P1, P2, P3, Z1, flEffSunRad) \
reduction(+: BS, NS) \
shared(STATUS, flArgSin, flK) \
shared(flBrightness, flOmega, flPolarTetta, flPolarFi) \
shared(flDecartX, flDecartY, flAzimuthCosFi, flAzimuthSinFi) \
shared(TAUR0, TAUA0, TAU00, TAU0, flRandomPhase) \
shared(flAmplitudeY, flAmplitudeX, SL, SIGR, SIGA) \
shared(iLengthX, iLengthY, iWaveMeshSize, iAngleHarmNum, iWaveHarmNum) \
shared(flViewDistance, flAerozolHeight) \
shared(ST0, K0, K20, flT0, flFi0, flTime, CX0, CY0, CZ0, FA, AM) \
shared(flPi, flDoubleInvPi, flSR, flAverAng, flInvSqSR) \
shared(flSinAverAng, flM, flR0, flHR, flHalfPi, flF0, C4)

{
/*>>> вынесем из цикла вызов omp_get_thread_num();
поставим строку раньше, чтобы в цикле юзать этот указатель
время выполнения итерации ощутимо снизилось
также упраздним использование переменной currentthread */

pFlTmp = flArgSin[omp_get_thread_num()].aptr;

/*>>> режим guided - т.к. итериции требуют разного времени для расчета
особенно это заметно в третьем примере */

#pragma omp for schedule(guided)
#else
{
pFlTmp = flArgSin[0].aptr;
#endif

/* Rows cycle */
for(j = 0; j < iLengthY; ++j)
{
DX = (float)fabsf(flDecartX[ iLengthX/2-1 + j*iLengthX ] -
flDecartX[ iLengthX/2 + j*iLengthX ]);

Z1 = flDoubleInvPi * DX * K0; //>>> сократим одно умножение 2.0f*flInvPi
Z1 *= Z1; //>>> сократим одно умножение
P1 = Z1 / (1.0f + Z1);
P2 = 1.0f - P1;
Z1 = flDoubleInvPi * DX * K20; //>>> сократим одно умножение 2.0f*flInvPi
Z1 *= Z1; //>>> сократим одно умножение
P3 = Z1 / (1.0f + Z1);
flEffSunRad = flSR*(1.0f - P3) + 4.0f*flAverAng*P3;
flEffSunRad = 1.0f/(flEffSunRad*flEffSunRad);

//>>> изменим порядок инструкций
KMAX = flPi / DX;
/*>>> изменим логику работы цикла
NKMAX = 1;
for(t = 1; t < iWaveHarmNum; t++)
if(flK[t] < KMAX)
NKMAX = t+1;*/

for(NKMAX = iWaveHarmNum-1; NKMAX>=0; --NKMAX)
if(flK[NKMAX] < KMAX)
break;
++NKMAX;

/* Columns cycle */
for(i = 0; i < iLengthX; ++i)
{
iPointIndex = j * iLengthX + i;
//iColorIndex = 3 * iPointIndex;
//>>> используется 3 раза, вычислять заранее - накладно
chStatus0 = STATUS[iPointIndex];
if(chStatus0 == 3) /* sky */
{
T2 = flPolarTetta[iPointIndex];
CT2 = (float)cosf(T2);
ST2 = (float)sqrtf(1.0f - CT2*CT2);
//>>>немного изменим порядок инструкций
FI2 = flPolarFi[iPointIndex];
CFI2 = (float)cosf(FI2);
SFI2 = (float)sqrtf(1.0f - CFI2*CFI2);

flDeltaFi2 = FI2 - flFi0;
flDeltaT2 = T2 - flT0;
/*>>> Сократили одно умножение - вынесем за скобку flInvSqSR
flSunPoint = flInvSqSR*flDeltaFi2*flDeltaFi2 +
flInvSqSR*flDeltaT2*flDeltaT2; */

flSunPoint = flInvSqSR*(flDeltaFi2*flDeltaFi2 +
flDeltaT2*flDeltaT2);

flR = 1.0f;
} /* endif (chStatus0) */
else
{

/*
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!! Water surface modelling !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
*/


for(t = 0; t < NKMAX; ++t)
{
OT = flOmega[t] * flTime;
//>>> Юзаем уже сосчитанный одномерный индекс для flDecart
KX1 = flK[t] * flDecartX[iPointIndex];
KY1 = flK[t] * flDecartY[iPointIndex];

//>>> векторизируем (массивы выровнены, зависимостей нет)
#pragma ivdep
#pragma vector aligned
for(l = 0; l < iAngleHarmNum; ++l)
{
iSinIndex1 = t * iAngleHarmNum + l;
pFlTmp[iSinIndex1] = OT -
KX1 * flAzimuthCosFi[l] - KY1 * flAzimuthSinFi[l] +
flRandomPhase[iSinIndex1]; //>>> индекс уже сосчитан
} /* end for l */
} /* end for t */


//>>> векторизируем (массивы выровнены, зависимостей нет)
#pragma ivdep
#pragma vector aligned
for(t=0; t<iWaveMeshSize; ++t)
pFlTmp[t] = (float)sinf(pFlTmp[t]);

/* initialize the values of derivation */
flDerivX = 0.0f;
flDerivY = 0.0f;

/* dot product to compute derivation */
//>>> векторизируем (массивы выровнены, зависимостей нет)
#pragma ivdep
#pragma vector aligned
for(t = 0; t < iWaveMeshSize; ++t)
{
flDerivX += pFlTmp[t] * flAmplitudeX[t];
flDerivY += pFlTmp[t] * flAmplitudeY[t];
}

/* Near horizont area correction */
flDerivX *= P2;
flDerivY *= P2;

/* Normal to surface direction calculation */
flDerivLength = flDerivX * flDerivX + flDerivY * flDerivY;

if((flDerivLength > 1.e-6))
{
/*>>> избавимся от обращения к 1 переменной: flNZ
flNZ = 1.0f / (float)sqrtf(1.0f + flDerivLength);
flNX = flDerivX * flNZ;
flNY = flDerivY * flNZ;
STN = flNZ;*/

STN = 1.0f / (float)sqrtf(1.0f + flDerivLength);
flNX = flDerivX * STN;
flNY = flDerivY * STN;

CTN = (float)sqrtf(1.0f - STN * STN);
flNZ = 1.0f / (float)sqrtf(flNX * flNX + flNY * flNY);
CFIN = flNX * flNZ;
SFIN = flNY * flNZ;
}
else
{
STN = 1.0;
CTN = 0.0;
SFIN = 1.0;
CFIN = 0.0;
}

/* Incident ray direction calculation */
CFI1 = (float)cosf(flPolarFi[iPointIndex]);
SFI1 = (float)sinf(flPolarFi[iPointIndex]);
CT1 = (float)cosf(flPolarTetta[iPointIndex]);
ST1 = (float)sqrtf(1.0f - CT1 * CT1);

/* Reflected ray direction calculation */
reflect(SFI1, CFI1, &SFI2, &CFI2, SFIN, CFIN, ST1, CT1,
&ST2, &CT2, STN, CTN, &CPSI, &FI2, &T2);

/* Reflection coefficient calculation */
CPSI = P2*CPSI + P1*flSinAverAng;
flR = (float)sqrtf(flM - 1.0f + CPSI*CPSI);
flR1 = (flM*CPSI - flR) / (flM*CPSI + flR);
flR2 = (flR - CPSI) / (flR + CPSI);
flR = 0.5f*(flR1*flR1 + flR2*flR2);

flDeltaFi2 = FI2 - flFi0;
flDeltaT2 = T2 - flT0;
flSunPoint = flInvSqSR*flDeltaFi2*flDeltaFi2 +
flEffSunRad*flDeltaT2*flDeltaT2;
}

/* Reflected ray has found the Sun disc ('sun path') */
if(flSunPoint >= 1.0)
{
/*>>> избавимся от обращения к 3 переменным: CX, CY, CZ
CX = CFI2 * CT2;
CY = SFI2 * CT2;
CZ = ST2;
CPSI0 = CX*CX0 + CY*CY0 + CZ*CZ0;*/

CPSI0 = CFI2*CT2*CX0 + SFI2*CT2*CY0 + ST2*CZ0;

DST = (float)fabsf(ST2 - ST0);

XXX = (float)sqrtf(flR0 / (2.0f * flHR)) * ST2;
flEer = eerfc(XXX);
EER = (float)sqrtf(flHalfPi * flR0 * flHR) * flEer;

FAM = 0.0f;

if(flViewDistance < 327.731) /* aerozol scattering is present*/
{
XXX = (float)sqrtf(flR0 / (2.0f * flAerozolHeight)) * ST2;
flEea = eerfc(XXX);
EEA = (float)sqrtf(flHalfPi * flR0 * flAerozolHeight) *
flEea;

if(CPSI0 > 0)
FAM = FA * (float)powf(CPSI0, AM);
}
else
{
EEA = 0.0f;
}

//>>> похоже не стоит разворачивать - куча условий внутри цикла
for(l = 0; l < 3; ++l)
{
/*>>> избавимся от обращений к 2 переменным: TAUR и TAUA
TAUR = SIGR[l] * EER;
TAUA = SIGA[l] * EEA;
TAU = TAUR + TAUA;*/

TAU = SIGR[l] * EER + SIGA[l] * EEA;

E2 = (float)expf(-TAU);

TAUS = TAU0[l] * (1.5f - 0.5f * CPSI0);
ES = (float)expf(-TAUS);

if((CPSI0 > 0) && (flViewDistance < 327.731))
F = flF0 * TAUR0[l] * (1.0f + CPSI0*CPSI0) +
FAM*TAUA0[l];
else
F = flF0 * TAUR0[l] * (1.0f + CPSI0*CPSI0);

if(DST > 1.e-4)
B1 = F * (ES - E2) * TAU /
(TAU00[l] * (TAU - TAUS));
else
B1 = F * ES * TAU / TAU00[l];

/*>>> избавимся от обращения к 1 переменной B2
B2 = C4 * TAUS * ES * (1.0f - E2) / (1.0f - ES);
B1 += B2;*/

B1 += C4 * TAUS * ES * (1.0f - E2) / (1.0f - ES);

B1 *= flR * SL[l]; //>>> вынесем SL[l] за скобку


flBrightness[3 * iPointIndex + 2 - l] = B1;

if(chStatus0 == 3)
{
BS += B1;
++NS;
}

} /* end l */
}
else
{
STATUS[iPointIndex] *= (char)-1;
}
} /* end of columns cycle */
} /* end of rows cycle */
}
/*
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Processing of computed brightness array !!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
*/


BS /= (float)(3*NS);

B0 = flBScale * BS;

if(iSBrightness == 1)
{
B0 = MAX(B0, flMinB0);
B0 = MIN(B0, flMaxB0);
}

B0 = 1.0f / B0;


/*>>> оптимальным вариантом будет static, т.к. все итерации
практически равнозначны в плане времени выполнения*/

#pragma omp parallel for schedule(static) \
firstprivate(iLengthY, iLengthX, A0, B0) \
private(iPointIndex, iColorIndex) \
shared(STATUS, flBrightness, flSunBrightness)

/*>>> Уменьшим вложенность циклов и использование переменных
и разворачиваем цикл в обратную сторону -
проще организовать цикл стремящийся к нулю
for(k = 0; k < iLengthY; ++k)
{
for(i = 0; i < iLengthX; ++i)
{

iPointIndex = k * iLengthX + i;
*/

for(iPointIndex = iLengthX*iLengthY-1; iPointIndex >=0 ; --iPointIndex)
{
iColorIndex = 3 * iPointIndex;

/*>>> вынесем условие из тела цикла
for(t = 0; t < 3; ++t)
{
if(STATUS[iPointIndex] > 0)
{
flBrightness[iColorIndex+t] = A0 *
(1.0f - (float)expf(-flBrightness[iColorIndex+t] *
B0));
}
else
{
flBrightness[iColorIndex+t] = flSunBrightness[t];
}
}
*/

if(STATUS[iPointIndex] > 0)
{
/*>>> развернем цикл:
1. дадим возможность загрузить максимум ALU
for(t = 0; t < 3; ++t)
flBrightness[iColorIndex+t] = A0 *
(1.0f - (float)expf(-flBrightness[iColorIndex+t] * B0));
*/

flBrightness[iColorIndex+2] = A0 *
(1.0f - (float)expf(-flBrightness[iColorIndex+2] * B0));
flBrightness[iColorIndex+1] = A0 *
(1.0f - (float)expf(-flBrightness[iColorIndex+1] * B0));
flBrightness[iColorIndex] = A0 *
(1.0f - (float)expf(-flBrightness[iColorIndex] * B0));
}
else
{
/*>>> развернем цикл:
1. дадим возможность загрузить максимум ALU
for(t = 0; t < 3; ++t)
flBrightness[iColorIndex+t] = flSunBrightness[t];
*/

flBrightness[iColorIndex+2] = flSunBrightness[2];
flBrightness[iColorIndex+1] = flSunBrightness[1];
flBrightness[iColorIndex] = flSunBrightness[0];
/*>>> внесем внутрь блока else т.к. только внутри этого блока
STATUS[iPointIndex] может быть меньше нуля */

if(STATUS[iPointIndex] < 0)
STATUS[iPointIndex] *= (char)-1;
}



} /* end of columns cycle */
//} /* end of rows cycle */


/* Increment of current time and sun position */
flTime = flTime + 1.0f / flFramesPerSec;
T0GT = T0GT + DT0G;
FI0GT = FI0GT + DFI0G;

/* It's time to rasterize current frame */

if((iCurFrame == iFramesNumber) && (iAllocated == 1))
{
//>>> Теперь у нас ВСЕ массивы выровненные!!!
//>>> Соответственно и удаляем макросами...
FREE_ALIGNED(flAzimuthSinFi);
FREE_ALIGNED(flAzimuthCosFi);
FREE_ALIGNED(flRandomPhase);
FREE_ALIGNED(flAmplitudeX);
FREE_ALIGNED(flAmplitudeY);
FREE_ALIGNED(STATUS);
FREE_ALIGNED(flK);
FREE_ALIGNED(flDeltaK);
FREE_ALIGNED(flOmega);
FREE_ALIGNED(flAzimuthFi);
//FREE_ALIGNED(flOmegaTime);//>>> массив не используется
FREE_ALIGNED(flPolarFi);
FREE_ALIGNED(flPolarTetta);
FREE_ALIGNED(flDecartX);
FREE_ALIGNED(flDecartY);
for(i = 0; i < numthreads; ++i)
free(flArgSin[i].uptr);
free(flArgSin_u);

iAllocated = 0;
}

return numthreads;

} /* end of function sunset_ */

/*-----------------------------------------------------------*/

/*
Calculation of reflection.
*/

void reflect(float SFI1, float CFI1, float* SFI2, float* CFI2,
float SFIN, float CFIN, float ST1, float CT1,
float* ST2, float* CT2, float STN, float CTN,
float* CPSI, float* FI2, float* T2)

/* Input parameters:
------------------
SFI1, CFI1
ST1, CT1
SFIN, CFIN
STN, CTN

Output parameters:
------------------
SFI2, CFI2
ST2, CT2
FI2, T2
CPSI
*/

{
float SX;
float SY;
float SZ;
float CX;
float CY;
float CZ;
float GX;
float GY;
float GZ;
float SNN1;
float T11;
float T21;
float T31;
float T13;
float T23;
float T33;
float XX1;
float ZZ1;
float X2;
float Y2;
float Z2;
float SFI;


SX = CFIN * CTN;
SY = SFIN * CTN;
SZ = STN;

CX = CFI1 * CT1;
CY = SFI1 * CT1;
CZ = ST1;

GX = CY * SZ - CZ * SY;
GY = CZ * SX - CX * SZ;
GZ = CX * SY - CY * SX;

SNN1 = 1.0f / (float)sqrtf(GX * GX + GY * GY + GZ * GZ);
GX = GX * SNN1;
GY = GY * SNN1;
GZ = GZ * SNN1;

T11 = GY * SZ - GZ * SY;
T21 = GZ * SX - GX * SZ;
T31 = GX * SY - GY * SX;
T13 = SX;
T23 = SY;
T33 = SZ;

XX1 = T11 * CX + T21 * CY + T31 * CZ ;
ZZ1 = T13 * CX + T23 * CY + T33 * CZ ;
X2 = T11 * XX1 - T13 * ZZ1 ;
Y2 = T21 * XX1 - T23 * ZZ1 ;
Z2 = T31 * XX1 - T33 * ZZ1 ;
SFI = (float)sqrtf(1.0f - Z2 * Z2);

*CFI2 = 1.0f / SFI;
*SFI2 = Y2 * (*CFI2);
*CFI2 = X2 * (*CFI2);

*ST2 = Z2;
*CT2 = SFI;
*CPSI = ZZ1;

*CPSI = MAX(*CPSI, 1.e-6f);
*ST2 = MAX(*ST2, -(*ST2));

*T2 = (float)atan2(*ST2, *CT2);
*FI2 = (float)atan2(*SFI2, fabsf(*CFI2));
if(*CFI2 < 0.0f)
{
*FI2 = 3.1415926f - *FI2;
}
}
/*------------------------------------------------------------------*/
//>>> объявим функцию inline
inline float eerfc(float x)
{
//float T, T2; //>>> объявим ниже если нужно

if(x < -2.12553)
{
return 1.08878e17f;
}
else //>>> объединим все следующие действия в отдельный блок ELSE
{
//>>> объявляем в этом блоке
float T = 1.0f / (1.0f + 4.7047e-1f * x);
/*>>> уберем лишнюю переменную и загрузим максимум ALU
T2 = T * T;
return 3.480242e-1f * T - 9.958798e-2f * T2 + 7.478556e-1f * T2 * T;*/

return 3.480242e-1f * T - 9.958798e-2f * T * T + 7.478556e-1f * T * T * T;
}
}
/*------------------------------------------------------------------*/
/*
Calculating two-dimensional energetic spectre of stationary ruffled
water surface. It is calculated as Fourier image of surface rise

correlation function.
*/

//>>> делаем inline т.к. часто вызывается - уменьшим время выполнения
inline float spectr(float K, float FI)
{
float K2;
const float BETA = 4.05e-3f;
const float G2 = -71.2147f;
const float flPi = 3.141593f;
const float flA0 = 2.56f;
/* temporary variables */
float A, flBr, C, EX1, EX2, CH, S, t, D;
float flExpP, flExpN;

K2 = K * K;
S = BETA/(K2*K2) * (float)expf(G2 / (K2 * V4));

A = K / K0;
if(A <= flA0)
flBr = 2.28f * (float)powf(A,-0.65f);
else
flBr = (float)powf(10.0f, (-0.4f + 0.8393f * expf(-0.567f * logf(A))));

C = flPi * flBr;
EX1 = (float)expf(C);
EX2 = (float)expf(-C);

D = flBr * (FI - FIVV);
flExpP = (float)expf(D);
flExpN = (float)expf(-D);
CH = 0.5f * (float)(flExpP + flExpN);
t = flBr * (EX1 + EX2) / (2.0f * CH * CH * (EX1 - EX2));

return S * t;
}

void SetDefaults(sunsetdata_t* p)
{
/*>> изменен порядок полей для эффективной векторизации
т.к. блок float'ов компилятор точно проинициализирует
одной инструкцией MMX*/

p->iNx = 800;
p->iNy = 600;
p->iNk = 32;
p->iNfi = 32;
p->iNframes = 32;
p->iFlat = 1;
p->iLinear = 2;
p->bSBrightness = 0;
p->iOpt = 0;
p->flxPictureAngle = 50.000000f;
p->flyPictureAngle = 37.500000f;
p->flCentralVisionAngle = 0.0f;
p->flViewDistance = 40.000000f;
p->flCameraHeight = 7.500000f;
p->flAerozolHeight = 0.200000f;
p->flAngstremNumber = 0.200000f;
p->flSeasonParameter = 1.500000f;
p->flSunFi0 = 90.0f;
p->flSunTetta0 = 1.000000f;
p->flSunFiF = 87.000000f;
p->flSunTettaF = -0.500000f;
p->flWindDirection = 25.000000f;
p->flWindVelocity = 6.000000f;
p->flFps = 15.000000f;
p->flNcorr = 12.000000f;
p->flLam1 = 0.650000f;
p->flLam2 = 0.530000f;
p->flLam3 = 0.470000f;
p->flBScale = 1.000000f;
}

void ReadCfg(FILE* f, sunsetdata_t* p)
{
fscanf(f, "%i\n", &p->iNx);
fscanf(f, "%i\n", &p->iNy);
fscanf(f, "%i\n", &p->iNk);
fscanf(f, "%i\n", &p->iNfi);
fscanf(f, "%f\n", &p->flxPictureAngle);
fscanf(f, "%f\n", &p->flyPictureAngle);
fscanf(f, "%f\n", &p->flCentralVisionAngle);
fscanf(f, "%f\n", &p->flViewDistance);
fscanf(f, "%f\n", &p->flCameraHeight);
fscanf(f, "%f\n", &p->flAerozolHeight);
fscanf(f, "%f\n", &p->flAngstremNumber);
fscanf(f, "%f\n", &p->flSeasonParameter);
fscanf(f, "%f\n", &p->flSunFi0);
fscanf(f, "%f\n", &p->flSunTetta0);
fscanf(f, "%f\n", &p->flSunFiF);
fscanf(f, "%f\n", &p->flSunTettaF);
fscanf(f, "%f\n", &p->flWindDirection);
fscanf(f, "%f\n", &p->flWindVelocity);
fscanf(f, "%f\n", &p->flFps);
fscanf(f, "%i\n", &p->iNframes);
fscanf(f, "%i\n", &p->iFlat);
fscanf(f, "%i\n", &p->iLinear);
fscanf(f, "%f\n", &p->flNcorr);
fscanf(f, "%f\n", &p->flLam1);
fscanf(f, "%f\n", &p->flLam2);
fscanf(f, "%f\n", &p->flLam3);
fscanf(f, "%f\n", &p->flBScale);
fscanf(f, "%i\n", &p->bSBrightness);
}

void WriteCfg(FILE* f, sunsetdata_t* p)
{
fprintf(f, "%i\n", p->iNx);
fprintf(f, "%i\n", p->iNy);
fprintf(f, "%i\n", p->iNk);
fprintf(f, "%i\n", p->iNfi);
fprintf(f, "%f\n", p->flxPictureAngle);
fprintf(f, "%f\n", p->flyPictureAngle);
fprintf(f, "%f\n", p->flCentralVisionAngle);
fprintf(f, "%f\n", p->flViewDistance);
fprintf(f, "%f\n", p->flCameraHeight);
fprintf(f, "%f\n", p->flAerozolHeight);
fprintf(f, "%f\n", p->flAngstremNumber);
fprintf(f, "%f\n", p->flSeasonParameter);
fprintf(f, "%f\n", p->flSunFi0);
fprintf(f, "%f\n", p->flSunTetta0);
fprintf(f, "%f\n", p->flSunFiF);
fprintf(f, "%f\n", p->flSunTettaF);
fprintf(f, "%f\n", p->flWindDirection);
fprintf(f, "%f\n", p->flWindVelocity);
fprintf(f, "%f\n", p->flFps);
fprintf(f, "%i\n", p->iNframes);
fprintf(f, "%i\n", p->iFlat);
fprintf(f, "%i\n", p->iLinear);
fprintf(f, "%f\n", p->flNcorr);
fprintf(f, "%f\n", p->flLam1);
fprintf(f, "%f\n", p->flLam2);
fprintf(f, "%f\n", p->flLam3);
fprintf(f, "%f\n", p->flBScale);
fprintf(f, "%i\n", p->bSBrightness);
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
622
623
624
625
626
627
628
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
641
642
643
644
645
646
647
648
649
650
651
652
653
654
655
656
657
658
659
660
661
662
663
664
665
666
667
668
669
670
671
672
673
674
675
676
677
678
679
680
681
682
683
684
685
686
687
688
689
690
691
692
693
694
695
696
697
698
699
700
701
702
703
704
705
706
707
708
709
710
711
712
713
714
715
716
717
718
719
720
721
722
723
724
725
726
727
728
729
730
731
732
733
734
735
736
737
738
739
740
741
742
743
744
745
746
747
748
749
750
751
752
753
754
755
756
757
758
759
760
761
762
763
764
765
766
767
768
769
770
771
772
773
774
775
776
777
778
779
780
781
782
783
784
785
786
787
788
789
790
791
792
793
794
795
796
797
798
799
800
801
802
803
804
805
806
807
808
809
810
811
812
813
814
815
816
817
818
819
820
821
822
823
824
825
826
827
828
829
830
831
832
833
834
835
836
837
838
839
840
841
842
843
844
845
846
847
848
849
850
851
852
853
854
855
856
857
858
859
860
861
862
863
864
865
866
867
868
869
870
871
872
873
874
875
876
877
878
879
880
881
882
883
884
885
886
887
888
889
890
891
892
893
894
895
896
897
898
899
900
901
902
903
904
905
906
907
908
909
910
911
912
913
914
915
916
917
918
919
920
921
922
923
924
925
926
927
928
929
930
931
932
933
934
935
936
937
938
939
940
941
942
943
944
945
946
947
948
949
950
951
952
953
954
955
956
957
958
959
960
961
962
963
964
965
966
967
968
969
970
971
972
973
974
975
976
977
978
979
980
981
982
983
984
985
986
987
988
989
990
991
992
993
994
995
996
997
998
999
1000
1001
1002
1003
1004
1005
1006
1007
1008
1009
1010
1011
1012
1013
1014
1015
1016
1017
1018
1019
1020
1021
1022
1023
1024
1025
1026
1027
1028
1029
1030
1031
1032
1033
1034
1035
1036
1037
1038
1039
1040
1041
1042
1043
1044
1045
1046
1047
1048
1049
1050
1051
1052
1053
1054
1055
1056
1057
1058
1059
1060
1061
1062
1063
1064
1065
1066
1067
1068
1069
1070
1071
1072
1073
1074
1075
1076
1077
1078
1079
1080
1081
1082
1083
1084
1085
1086
1087
1088
1089
1090
1091
1092
1093
1094
1095
1096
1097
1098
1099
1100
1101
1102
1103
1104
1105
1106
1107
1108
1109
1110
1111
1112
1113
1114
1115
1116
1117
1118
1119
1120
1121
1122
1123
1124
1125
1126
1127
1128
1129
1130
1131
1132
1133
1134
1135
1136
1137
1138
1139
1140
1141
1142
1143
1144
1145
1146
1147
1148
1149
1150
1151
1152
1153
1154
1155
1156
1157
1158
1159
1160
1161
1162
1163
1164
1165
1166
1167
1168
1169
1170
1171
1172
1173
1174
1175
1176
1177
1178
1179
1180
1181
1182
1183
1184
1185
1186
1187
1188
1189
1190
1191
1192
1193
1194
1195
1196
1197
1198
1199
1200
1201
1202
1203
1204
1205
1206
1207
1208
1209
1210
1211
1212
1213
1214
1215
1216
1217
1218
1219
1220
1221
1222
1223
1224
1225
1226
1227
1228
1229
1230
1231
1232
1233
1234
1235
1236
1237
1238
1239
1240
1241
1242
1243
1244
1245
1246
1247
1248
1249
1250
1251
1252
1253
1254
1255
1256
1257
1258
1259
1260
1261
1262
1263
1264
1265
1266
1267
1268
1269
1270
1271
1272
1273
1274
1275
1276
1277
1278
1279
1280
1281
1282
1283
1284
1285
1286
1287
1288
1289
1290
1291
1292
1293
1294
1295
1296
1297
1298
1299
1300
1301
1302
1303
1304
1305
1306
1307
1308
1309
1310
1311
1312
1313
1314
1315
1316
1317
1318
1319
1320
1321
1322
1323
1324
1325
1326
1327
1328
1329
1330
1331
1332
1333
1334
1335
1336
1337
1338
1339
1340
1341
1342
1343
1344
1345
1346
1347
1348
1349
1350
1351
1352
1353
1354
1355
1356
1357
1358
1359
1360
1361
1362
1363
1364
1365
1366
1367
1368
1369
1370
1371
1372
1373
1374
1375
1376
1377
1378
1379
1380
1381
1382
1383
1384
1385
1386
1387
1388
1389
1390
1391
1392
1393
1394
1395
1396
1397
1398
1399
1400
1401
1402
1403
1404
1405
1406
1407
1408
1409
1410
1411
1412
1413
1414
1415
1416
1417
1418
1419
1420
1421
1422
1423
1424
1425
1426
1427
1428
1429
1430
1431
1432
1433
1434
1435
1436
1437
1438
1439
1440
1441
1442
1443
1444
1445
1446
1447
1448
1449
1450
1451
1452
1453
1454
1455
1456
1457
1458
1459
1460
1461
1462
1463
1464
1465
1466
1467
1468
1469
1470
1471
1472
1473
1474
1475
1476
1477
1478
1479
1480
1481
1482
1483
1484
1485
1486
1487
1488
1489
1490
1491
1492
1493
1494
1495
1496
1497
1498
1499
1500
1501
1502
1503
1504
1505
1506
1507
1508
1509
1510
1511
1512
1513
1514
1515
1516
1517
1518
1519
1520
1521
1522
1523
1524
1525
1526
1527
1528
1529
1530
Para obter mais informações sobre otimizações de compiladores, consulte Aviso sobre otimizações.