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Usage:

conda create -n volcano_bench python=3.6 numba scipy tbb
conda activate volcano_bench
pip install pythran
pythran -O3 -fopenmp -march=native -DUSE_BOOST_SIMD shade_pythran.py
python driver_pythran.py
python driver_numba.py
Raw
driver_numba.py
import timeit
setup = """
import shade_numba
import numpy as np
io = open("volcano.csv", 'rb')
volcano = np.loadtxt(io, dtype=np.float32, delimiter=',', skiprows=1, usecols=range(1, 62))
"""
code = """
result = shade_numba.bench_rays(volcano)
"""
timings = timeit.repeat(code, setup, repeat=10, number=10)
# print(timings)
print(min(timings))
Raw
driver_pythran.py
import timeit
setup = """
import shade_pythran
import numpy as np
io = open("volcano.csv", 'rb')
volcano = np.loadtxt(io, dtype=np.float32, delimiter=',', skiprows=1, usecols=range(1, 62))
"""
code = """
result = shade_pythran.bench_rays(volcano)
"""
timings = timeit.repeat(code, setup, repeat=10, number=10)
# print(timings)
print(min(timings))
Raw
shade_numba.py
import numpy as np
import math
from numba import njit, jit, prange
@njit(parallel=True)
def faster_bilinear(Z, x0, y0):
i, j = int(math.floor(x0)), int(math.floor(y0))
XT, YT = (x0 - i), (y0 - j)
result = (1 - YT) * (1 - XT) * Z[i, j]
nx, ny = Z.shape
if i + 1 < nx:
result = result + (1 - YT) * XT * Z[i + 1, j]
if j + 1 < ny:
result = result + YT * (1 - XT) * Z[i, j + 1]
if i + 1 < nx and j + 1 < ny:
result = result + YT * XT * Z[i + 1, j + 1]
return result
@jit(parallel=True)
def bench_rays(volcano):
volcanoshadow = np.ones_like(volcano)
sunangle = 45. / 180. * np.pi
angle = -90. / 180. * np.pi
diffangle = 90. / 180. * np.pi
nangles = 25
anglebreaks = np.tan(np.linspace(angle, diffangle, nangles, endpoint=True))
maxdistance = int(np.floor(np.sqrt(float(volcano.shape[0] ** 2 + volcano.shape[1] ** 2))) + 1)
sinsun, cossun = np.sin(sunangle), np.cos(sunangle)
for i in prange(0, volcano.shape[0]):
for j in range(0, volcano.shape[1]):
vij = volcano[i, j]
# for anglei in anglebreaks:
for m in range(len(anglebreaks)):
anglei = anglebreaks[m]
for k in range(1, maxdistance):
xcoord = (i + sinsun * k)
ycoord = (j + cossun * k)
if (xcoord >= volcano.shape[0] - 1 or
ycoord >= volcano.shape[1] - 1 or
xcoord < 0 or ycoord < 0):
break
else:
tanangheight = vij + anglei * k
cx, cy = int(math.ceil(xcoord)), int(math.ceil(ycoord))
fx, fy = int(math.floor(xcoord)), int(math.floor(ycoord))
if (volcano[cx, cy] < tanangheight or
volcano[fx, cy] < tanangheight or
volcano[cx, fy] < tanangheight or
volcano[fx, fy] < tanangheight):
continue
if tanangheight < faster_bilinear(volcano, xcoord, ycoord):
volcanoshadow[i, j] = volcanoshadow[i, j] - 1 / nangles
break
return volcanoshadow
# if __name__ == '__main__':
# import numpy as np
# import matplotlib.pyplot as plt
# volcano = np.loadtxt(open("/home/wolfv//Downloads/volcano.csv", "rb"), delimiter=",", dtype=np.float32, skiprows=1, usecols=range(1, 62))
# print(volcano)
# shade = bench_rays(volcano)
# print(shade)
# plt.imshow(shade.T, origin='lower')
# plt.show()
Raw
shade_pythran.py
"""
Compile with:
pythran -O3 -fopenmp -march=native -DUSE_BOOST_SIMD shade_pythran.py
"""
import numpy as np
import math
# pythran export bench_rays(float32[:,:])
def faster_bilinear(Z, x0, y0):
i, j = int(math.floor(x0)), int(math.floor(y0))
XT, YT = (x0 - i), (y0 - j)
result = (1 - YT) * (1 - XT) * Z[i, j]
nx, ny = Z.shape
if i + 1 < nx:
result = result + (1 - YT) * XT * Z[i + 1, j]
if j + 1 < ny:
result = result + YT * (1 - XT) * Z[i, j + 1]
if i + 1 < nx and j + 1 < ny:
result = result + YT * XT * Z[i + 1, j + 1]
return result
def bench_rays(volcano):
volcanoshadow = np.ones_like(volcano)
sunangle = 45. / 180. * np.pi
angle = -90. / 180. * np.pi
diffangle = 90. / 180. * np.pi
nangles = 25
anglebreaks = np.tan(np.linspace(angle, diffangle, nangles, endpoint=True))
maxdistance = int(np.floor(np.sqrt(float(volcano.shape[0] ** 2 + volcano.shape[1] ** 2))) + 1)
sinsun, cossun = np.sin(sunangle), np.cos(sunangle) # does pythran have sincos?
# Why is omp making things slower???
#omp parallel for
for i in range(0, volcano.shape[0]):
for j in range(0, volcano.shape[1]):
vij = volcano[i, j]
for anglei in anglebreaks:
for k in range(1, maxdistance):
xcoord = (i + sinsun * k)
ycoord = (j + cossun * k)
if (xcoord >= volcano.shape[0] - 1 or
ycoord >= volcano.shape[1] - 1 or
xcoord < 0 or ycoord < 0):
break
else:
tanangheight = vij + anglei * k
cx, cy = int(math.ceil(xcoord)), int(math.ceil(ycoord))
fx, fy = int(math.floor(xcoord)), int(math.floor(ycoord))
if (volcano[cx, cy] < tanangheight or
volcano[fx, cy] < tanangheight or
volcano[cx, fy] < tanangheight or
volcano[fx, fy] < tanangheight):
continue
if tanangheight < faster_bilinear(volcano, xcoord, ycoord):
volcanoshadow[i, j] = volcanoshadow[i, j] - 1 / nangles
break
return volcanoshadow
# if __name__ == '__main__':
# import numpy as np
# import matplotlib.pyplot as plt
# volcano = np.loadtxt(open("/home/wolfv//Downloads/volcano.csv", "rb"), delimiter=",", dtype=np.float32, skiprows=1, usecols=range(1, 62))
# print(volcano)
# shade = bench_rays(volcano)
# print(shade)
# plt.imshow(shade.T, origin='lower')
# plt.show()
Raw
volcano.csv
V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 V10 V11 V12 V13 V14 V15 V16 V17 V18 V19 V20 V21 V22 V23 V24 V25 V26 V27 V28 V29 V30 V31 V32 V33 V34 V35 V36 V37 V38 V39 V40 V41 V42 V43 V44 V45 V46 V47 V48 V49 V50 V51 V52 V53 V54 V55 V56 V57 V58 V59 V60 V61
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