Eigen matrix multiplication is much less efficient than for loop traversal

#include <Eigen/Dense>
#include <iostream>
#include <random>
#include <chrono>

int main()
{
    const int num_points = 300000000;

    Eigen::Matrix<float, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic> init_points(num_points, 3);
    Eigen::Matrix<float, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic> transformed_points(num_points, 3);

    std::mt19937 rng(42); 
    std::uniform_real_distribution<float> dist(-100.0f, 100.0f);

    for (int i = 0; i < num_points; ++i)
    {
        init_points(i, 0) = dist(rng); // x
        init_points(i, 1) = dist(rng); // y
        init_points(i, 2) = dist(rng); // z
    }

    float theta = 3.14159265358 / 4; // pi/4
    Eigen::Matrix3f rotation;
    rotation = Eigen::AngleAxisf(theta, Eigen::Vector3f::UnitZ());

    Eigen::Vector3f translation(10.0f, 20.0f, 30.0f);

    auto start_time = std::chrono::high_resolution_clock::now();

    //transformed_points = init_points * rotation;   //uncomment this line to use the Matrix multiply version
    //transformed_points += translation. Transpose();//uncomment this line to use the Matrix multiply version

    for (int i = 0; i < num_points; ++i) //comment this for loop to use the Matrix multiply version
    {
        Eigen::Vector3f v = init_points.row(i).transpose();
        v = rotation * v;
        v += translation;
        transformed_points.row(i) = v.transpose();
    }

    auto end_time = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    std::chrono::duration<double, std::milli> duration_ms = end_time - start_time;
    std::cout << "total consume: " << duration_ms.count() << "ms" << std::endl;

    std::cout << "first 5 points:(x,y,z)" << std::endl;
    for (int i = 0; i < 5; ++i)
    {
        std::cout << "("<< transformed_points(i, 0) << ","<< transformed_points(i, 1) << ", " << transformed_points(i, 2) << ")" << std::endl;
    }

    return 0;
}

I am currently performing a coordinate transformation on an object obtained through point cloud sampling. I need to rotate a set of points first, and then translate them to obtain a transformed point cloud.

This point cloud data contains a total of 300,000,000 points, and I am using Eigen’s dynamic arrays for storage.

The code above is a test example where I initialize 300,000,000 points with random numbers and then perform a rotation and translation operation. This code includes both a for-loop traversal version and a matrix multiplication version. To use matrix multiplication, you just need to uncomment the two lines I’ve commented out and comment out the for-loop part.

Here is a comparison of the time consumed by the for-loop traversal and matrix multiplication versions:

1. For the rotation and translation operations, I tried multiplying all 300,000,000 points by the rotation matrix directly and then adding the translation vector. This operation takes about 2044ms on my i7-13700k CPU.

2. I wrote a for-loop to traverse each point and apply rotation and translation one by one. The total time is only about 600ms.

I know Eigen utilizes many CPU instruction sets to optimize matrix multiplication, and I am using the Intel ICC compiler with various SIMD and AVX optimizations enabled. Why is the for-loop traversal 3 times faster than matrix multiplication here?

Could someone help analyze this? I would greatly appreciate it.

1

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật