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CUDAを使って高速かつ綺麗に画像拡大&ノイズ処理を行うソフト「waifu2x-caffe」

PC

失ったソフトを取り戻すシリーズの2回目。

今回は画像収集癖のある人間にはリネームソフトと同様に重要度の高いソフト「waifu2x-caffe」です。

「waifu2x-caffe」について

「waifu2x-caffe」は、画像変換ソフトウェア「waifu2x」の変換機能のみ、Caffeを用いて書き直しWindows向けにビルドしたソフトウェア。

画像を“縮小されたもの”と解釈させ、その元の姿(損失部分)を機械学習を利用した人工知能(AI)で推測し、復元(補完)することで高品質に画像を拡大することが可能。

拡大率やノイズ除去レベル、行う処理は任意で調整可能な他、処理にCPUとNVIDIA製GPUに搭載されているCUDAを使うことができます。webツールのwaifu2x系と違い、処理する画像の数やサイズなどに制限がなく、サーバーを共有しないので圧倒的に処理が速く快適です。

「waifu2x-caffe」を動作させるには「Visual C++ 再頒布可能パッケージ」が必要ですが、Windows 11かつ最新のNVIDIAドライバー環境では特別必要ないみたいです。サイト登録とかそういうのも不要。

ダウンロードリンク

導入と起動

GitHubからダウンロードした「waifu2x-caffe」のzipファイルを任意の場所に解凍。

中にある「waifu2x-caffe.exe」を起動すれば、「waifu2x-caffe」が立ち上がります。

設定

動作設定

動作設定から処理に使用するプロセッサーを選択できます。

2つ以上GPUがある環境では、Noから指定することで任意のCUDA処理が可能なGPUを割り当てられます。

入出力・処理設定

メインとなる設定です。

ここに関してはゴチャゴチャ書くより「waifu2x-caffe」に付いてくる説明書を読んだ方が、製作者さんが書いているので分かりやすいです。

取り敢えず私は、png:16bit.ノイズ除去レベル3.拡大2倍の「2次元イラスト(upRGBモデル)」で愛用してます。

CPU・GPU、ブラウザ処理速度簡易比較

「Caesium」で、540×960にリサイズした画像を5枚程度用意しました。

この5枚をCPU・GPU処理、ブラウザ版の「waifu2x-multi」それぞれで、2倍の1080×1920に拡大&ノイズ除去したときの処理に掛かった時間を簡易的に測ってみました。計測は簡易的で色々ガバガバです。

「waifu2x-multi」

ブラウザ版の「waifu2x-multi」だと処理を行うサーバーを共有&回線速度が影響するので、5枚を2倍の1080×1920に拡大&ノイズ除去するのに1分15秒も掛かりました。

5枚までの制限があるので、処理後にダウンロードしてまたアップロードして1分弱(場合によってはもっと掛かる)待たなきゃならんので…「waifu2x」で大量の画像を処理するヘビーユーザーには向かないです。

CPU:Ryzen 7 3700X(PPT88W)

8C16TのRyzen 7 3700X(PPT88W)で処理をしたところ、5枚を2倍の1080×1920に拡大&ノイズ除去するのに約42秒掛かりました。サーバー共有などが絡まない分、web経由より少し速いです。

「waifu2x-caffe」実行中は大体CPU使用率60%くらいで推移していて、16Tフルに使っているものの、CPUパワーを全開にして処理している訳ではなかったです。

GPU:GTX1660SUPER

CUDA(cuDNN)が利用できるGTX1660SUPERで処理をしたところ、5枚を2倍の1080×1920に拡大&ノイズ除去するのに掛かった時間は、たった3秒です。

1408基のCUDAコア数で処理するのでCPUで出力するよりも圧倒的に高速で、CUDA処理ならwebにアクセスする時間で処理が片付きます。一度「waifu2x-caffe」のCUDA処理に慣れたら、二度とCPU等での処理には戻れません。

「waifu2x-caffe」で処理した画像

こんな感じで、ベースの540×960と拡大&ノイズ除去した1080×1920では明らかに画質が違います。

解像度が2倍なので鮮明なのは勿論、その拡大処理とノイズ処理が優秀でjpg由来のノイズやジャギーなども目立たなくなります。

ちなみに、大本は同じwaifu2xなので「waifu2x-multi」と「waifu2x-caffe」でできる処理に大きな違いはないです。

どっちも綺麗かつ高クオリティの画像を生成してくれますが、やはり処理速度は「waifu2x-caffe」が段違いです。

あとがき

綺麗に拡大&ノイズ除去できる反面、ファイルサイズは大きくなりがちです。

収集癖があるので日に日に尊い画像が増えてますが、2400ファイル程度に厳選した状態でも全ての画像に「waifu2x-caffe」での処理を施して1920×1080(1080×1920)に統一しているので、19.2GBに膨れ上がってます。

ただまぁ…イラストなど画像を収集したのに「waifu2x-caffe」等を通さないのはあり得ないので、ファイルサイズはしょうがないですね。(pixivとかで推しのイラストレーター支援で高画質verとかを落としてるなら話は別)

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