]> git.sesse.net Git - movit/blobdiff - resample_effect_test.cpp
Make sure we do not send infinities to benchmarking textures.
[movit] / resample_effect_test.cpp
index 462f5c9c1f6d6751d874f5c5cb67e55d243f468c..71354f209c4a2858553c3f00b939bce3fec1bb70 100644 (file)
@@ -1,9 +1,22 @@
 // Unit tests for ResampleEffect.
 
-#include "test_util.h"
-#include "gtest/gtest.h"
-#include "resample_effect.h"
+#include <epoxy/gl.h>
+#include <gtest/gtest.h>
+#include <math.h>
+
+#include <memory>
+
+#include "effect_chain.h"
 #include "flat_input.h"
+#include "fp16.h"
+#include "image_format.h"
+#include "init.h"
+#include "resample_effect.h"
+#include "test_util.h"
+
+using namespace std;
+
+namespace movit {
 
 namespace {
 
@@ -63,7 +76,7 @@ TEST(ResampleEffectTest, UpscaleByTwoGetsCorrectPixelCenters) {
                }
        }
 
-       EffectChainTester tester(NULL, size * 2, size * 2, FORMAT_GRAYSCALE, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR);
+       EffectChainTester tester(nullptr, size * 2, size * 2, FORMAT_GRAYSCALE, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR);
 
        ImageFormat format;
        format.color_space = COLORSPACE_sRGB;
@@ -89,11 +102,11 @@ TEST(ResampleEffectTest, DownscaleByTwoGetsCorrectPixelCenters) {
        // the texel center right (everything is nicely symmetric).
        // The approximate magnitudes have been checked against ImageMagick.
        float expected_data[size * size] = {
-                0.0045, -0.0067, -0.0598, -0.0067,  0.0045, 
-               -0.0067,  0.0099,  0.0886,  0.0099, -0.0067, 
-               -0.0598,  0.0886,  0.7930,  0.0886, -0.0598, 
-               -0.0067,  0.0099,  0.0886,  0.0099, -0.0067, 
-                0.0045, -0.0067, -0.0598, -0.0067,  0.0045, 
+                0.0045, -0.0067, -0.0599, -0.0067,  0.0045,
+               -0.0067,  0.0100,  0.0892,  0.0100, -0.0067,
+               -0.0599,  0.0890,  0.7925,  0.0892, -0.0599,
+               -0.0067,  0.0100,  0.0890,  0.0100, -0.0067,
+                0.0045, -0.0067, -0.0599, -0.0067,  0.0045,
        };
        float data[size * size * 4], out_data[size * size];
 
@@ -105,7 +118,7 @@ TEST(ResampleEffectTest, DownscaleByTwoGetsCorrectPixelCenters) {
                }
        }
 
-       EffectChainTester tester(NULL, size, size, FORMAT_GRAYSCALE, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR);
+       EffectChainTester tester(nullptr, size, size, FORMAT_GRAYSCALE, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR);
 
        ImageFormat format;
        format.color_space = COLORSPACE_sRGB;
@@ -135,7 +148,7 @@ TEST(ResampleEffectTest, UpscaleByThreeGetsCorrectPixelCenters) {
        };
        float out_data[size * size * 9];
 
-       EffectChainTester tester(NULL, size * 3, size * 3, FORMAT_GRAYSCALE, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR);
+       EffectChainTester tester(nullptr, size * 3, size * 3, FORMAT_GRAYSCALE, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR);
 
        ImageFormat format;
        format.color_space = COLORSPACE_sRGB;
@@ -151,12 +164,340 @@ TEST(ResampleEffectTest, UpscaleByThreeGetsCorrectPixelCenters) {
        tester.run(out_data, GL_RED, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR);
 
        // We only bother checking that the middle pixel is still correct,
-       // and that symmetry holds.
-       EXPECT_FLOAT_EQ(1.0, out_data[7 * (size * 3) + 7]);
+       // and that symmetry holds. Note that the middle weight in practice
+       // becomes something like 0.99999 due to the normalization
+       // (some supposedly zero weights become 1e-6 or so), and then after
+       // squaring, the error compounds. Ironically, less texture precision
+       // here will give a more accurate result, since the weight can get
+       // rounded towards 1.0.
+       EXPECT_NEAR(1.0, out_data[7 * (size * 3) + 7], 1e-3);
        for (unsigned y = 0; y < size * 3; ++y) {
                for (unsigned x = 0; x < size * 3; ++x) {
-                       EXPECT_FLOAT_EQ(out_data[y * (size * 3) + x], out_data[(size * 3 - y - 1) * (size * 3) + x]);
-                       EXPECT_FLOAT_EQ(out_data[y * (size * 3) + x], out_data[y * (size * 3) + (size * 3 - x - 1)]);
+                       EXPECT_NEAR(out_data[y * (size * 3) + x], out_data[(size * 3 - y - 1) * (size * 3) + x], 1e-6);
+                       EXPECT_NEAR(out_data[y * (size * 3) + x], out_data[y * (size * 3) + (size * 3 - x - 1)], 1e-6);
+               }
+       }
+}
+
+TEST(ResampleEffectTest, HeavyResampleGetsSumRight) {
+       // Do only one resample pass, more specifically the last one, which goes to
+       // our fp32 output. This allows us to analyze the precision without intermediate
+       // fp16 rounding.
+       const int swidth = 1, sheight = 1280;
+       const int dwidth = 1, dheight = 64;
+
+       float data[swidth * sheight], out_data[dwidth * dheight], expected_data[dwidth * dheight];
+       for (int y = 0; y < sheight; ++y) {
+               for (int x = 0; x < swidth; ++x) {
+                       data[y * swidth + x] = 1.0f;
+               }
+       }
+       for (int y = 0; y < dheight; ++y) {
+               for (int x = 0; x < dwidth; ++x) {
+                       expected_data[y * dwidth + x] = 1.0f;
                }
        }
+
+       EffectChainTester tester(nullptr, dwidth, dheight, FORMAT_GRAYSCALE, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR, GL_RGBA32F);
+
+       ImageFormat format;
+       format.color_space = COLORSPACE_sRGB;
+       format.gamma_curve = GAMMA_LINEAR;
+
+       FlatInput *input = new FlatInput(format, FORMAT_GRAYSCALE, GL_FLOAT, swidth, sheight);
+       input->set_pixel_data(data);
+
+       tester.get_chain()->add_input(input);
+       Effect *resample_effect = tester.get_chain()->add_effect(new ResampleEffect());
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_int("width", dwidth));
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_int("height", dheight));
+       tester.run(out_data, GL_RED, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR);
+
+       // Require that we are within 10-bit accuracy. Note that this limit is for
+       // one pass only, but the limit is tight enough that it should be good enough
+       // for 10-bit accuracy even after two passes.
+       expect_equal(expected_data, out_data, dwidth, dheight, 0.12 / 1023.0);
+}
+
+TEST(ResampleEffectTest, ReadWholePixelFromLeft) {
+       const int size = 5;
+
+       float data[size * size] = {
+               0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
+               0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
+               0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0,
+               0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
+               0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
+       };
+       float expected_data[size * size] = {
+               0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
+               0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
+               0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0,
+               0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
+               0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
+       };
+       float out_data[size * size];
+
+       EffectChainTester tester(data, size, size, FORMAT_GRAYSCALE, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR);
+       Effect *resample_effect = tester.get_chain()->add_effect(new ResampleEffect());
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_int("width", size));
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_int("height", size));
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_float("left", 1.0f));
+       tester.run(out_data, GL_RED, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR);
+
+       expect_equal(expected_data, out_data, size, size);
 }
+
+TEST(ResampleEffectTest, ReadQuarterPixelFromLeft) {
+       const int size = 5;
+
+       float data[size * size] = {
+               0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
+               0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
+               0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0,
+               0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
+               0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
+       };
+
+       float expected_data[size * size] = {
+               0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
+               0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
+
+               // sin(x*pi)/(x*pi) * sin(x*pi/3)/(x*pi/3) for
+               // x = -1.75, -0.75, 0.25, 1.25, 2.25.
+               // Note that the weight is mostly on the left side.
+               -0.06779, 0.27019, 0.89007, -0.13287, 0.03002,
+
+               0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
+               0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
+       };
+       float out_data[size * size];
+
+       EffectChainTester tester(data, size, size, FORMAT_GRAYSCALE, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR);
+       Effect *resample_effect = tester.get_chain()->add_effect(new ResampleEffect());
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_int("width", size));
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_int("height", size));
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_float("left", 0.25f));
+       tester.run(out_data, GL_RED, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR);
+
+       expect_equal(expected_data, out_data, size, size);
+}
+
+TEST(ResampleEffectTest, ReadQuarterPixelFromTop) {
+       const int width = 3;
+       const int height = 5;
+
+       float data[width * height] = {
+               0.0, 0.0, 0.0,
+               0.0, 0.0, 0.0,
+               1.0, 0.0, 0.0,
+               0.0, 0.0, 0.0,
+               0.0, 0.0, 0.0,
+       };
+
+       // See ReadQuarterPixelFromLeft for explanation of the data.
+       float expected_data[width * height] = {
+               -0.06779, 0.0, 0.0,
+                0.27019, 0.0, 0.0,
+                0.89007, 0.0, 0.0,
+               -0.13287, 0.0, 0.0,
+                0.03002, 0.0, 0.0,
+       };
+       float out_data[width * height];
+
+       EffectChainTester tester(data, width, height, FORMAT_GRAYSCALE, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR);
+       Effect *resample_effect = tester.get_chain()->add_effect(new ResampleEffect());
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_int("width", width));
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_int("height", height));
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_float("top", 0.25f));
+       tester.run(out_data, GL_RED, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR);
+
+       expect_equal(expected_data, out_data, width, height);
+}
+
+TEST(ResampleEffectTest, ReadHalfPixelFromLeftAndScale) {
+       const int src_width = 4;
+       const int dst_width = 8;
+
+       float data[src_width * 1] = {
+               1.0, 2.0, 3.0, 4.0,
+       };
+       float expected_data[dst_width * 1] = {
+               // Empirical; the real test is that we are the same for 0.499 and 0.501.
+               1.1553, 1.7158, 2.2500, 2.7461, 3.2812, 3.8418, 4.0703, 4.0508
+       };
+       float out_data[dst_width * 1];
+
+       EffectChainTester tester(nullptr, dst_width, 1, FORMAT_GRAYSCALE, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR);
+
+       ImageFormat format;
+       format.color_space = COLORSPACE_sRGB;
+       format.gamma_curve = GAMMA_LINEAR;
+
+       FlatInput *input = new FlatInput(format, FORMAT_GRAYSCALE, GL_FLOAT, src_width, 1);
+       input->set_pixel_data(data);
+       tester.get_chain()->add_input(input);
+
+       Effect *resample_effect = tester.get_chain()->add_effect(new ResampleEffect());
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_int("width", dst_width));
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_int("height", 1));
+
+       // Check that we are (almost) the same no matter the rounding.
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_float("left", 0.499f));
+       tester.run(out_data, GL_RED, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR);
+       expect_equal(expected_data, out_data, dst_width, 1, 1.5f / 255.0f, 0.4f / 255.0f);
+
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_float("left", 0.501f));
+       tester.run(out_data, GL_RED, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR);
+       expect_equal(expected_data, out_data, dst_width, 1, 1.5f / 255.0f, 0.4f / 255.0f);
+}
+
+TEST(ResampleEffectTest, Zoom) {
+       const int width = 5;
+       const int height = 3;
+
+       float data[width * height] = {
+               0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
+               0.2, 0.4, 0.6, 0.4, 0.2,
+               0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
+       };
+       float expected_data[width * height] = {
+               0.0, 0.0,    0.0, 0.0,    0.0,
+               0.4, 0.5396, 0.6, 0.5396, 0.4,
+               0.0, 0.0,    0.0, 0.0,    0.0,
+       };
+       float out_data[width * height];
+
+       EffectChainTester tester(data, width, height, FORMAT_GRAYSCALE, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR);
+       Effect *resample_effect = tester.get_chain()->add_effect(new ResampleEffect());
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_int("width", width));
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_int("height", height));
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_float("zoom_x", 2.0f));
+       tester.run(out_data, GL_RED, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR);
+
+       expect_equal(expected_data, out_data, width, height);
+}
+
+TEST(ResampleEffectTest, VerticalZoomFromTop) {
+       const int width = 5;
+       const int height = 5;
+
+       float data[width * height] = {
+               0.2, 0.4, 0.6, 0.4, 0.2,
+               0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
+               0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
+               0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
+               0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
+       };
+
+       // Largely empirical data; the main point is that the top line
+       // is unchanged, since that's our zooming point.
+       float expected_data[width * height] = {
+                0.2000,  0.4000,  0.6000,  0.4000,  0.2000,
+                0.1389,  0.2778,  0.4167,  0.2778,  0.1389,
+                0.0600,  0.1199,  0.1798,  0.1199,  0.0600,
+                0.0000,  0.0000,  0.0000,  0.0000,  0.0000,
+               -0.0229, -0.0459, -0.0688, -0.0459, -0.0229,
+       };
+       float out_data[width * height];
+
+       EffectChainTester tester(data, width, height, FORMAT_GRAYSCALE, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR);
+       Effect *resample_effect = tester.get_chain()->add_effect(new ResampleEffect());
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_int("width", width));
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_int("height", height));
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_float("zoom_y", 3.0f));
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_float("zoom_center_y", 0.5f / height));
+       tester.run(out_data, GL_RED, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR);
+
+       expect_equal(expected_data, out_data, width, height);
+}
+
+TEST(ResampleEffectTest, Precision) {
+       const int size = 1920;  // Difficult non-power-of-two size.
+       const int offset = 5;
+
+       // Deliberately put the data of interest very close to the right,
+       // where texture coordinates are farther from 0 and thus less precise.
+       float data[size * 2] = {0};
+       data[size - offset] = 1.0f;
+       float expected_data[size * 2] = {0};
+       for (int x = 0; x < size * 2; ++x) {
+               expected_data[x] = lanczos((x - (size - 2 * offset + 1) + 0.5f) * 0.5f, 3.0f);
+       }
+       float out_data[size * 2];
+
+       EffectChainTester tester(data, size * 2, 1, FORMAT_GRAYSCALE, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR);
+       Effect *resample_effect = tester.get_chain()->add_effect(new ResampleEffect());
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_int("width", size * 2));
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_int("height", 1));
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_float("zoom_x", 2.0f));
+       tester.run(out_data, GL_RED, COLORSPACE_sRGB, GAMMA_LINEAR);
+
+       expect_equal(expected_data, out_data, size, 1);
+}
+
+#ifdef HAVE_BENCHMARK
+template<> inline uint8_t from_fp32<uint8_t>(float x) { return x; }
+
+template<class T>
+void BM_ResampleEffect(benchmark::State &state, GammaCurve gamma_curve, GLenum output_format, const std::string &shader_type)
+{
+       DisableComputeShadersTemporarily disabler(shader_type == "fragment");
+       if (disabler.should_skip(&state)) return;
+
+       unsigned in_width = state.range(0), in_height = state.range(1);
+       unsigned out_width = state.range(2), out_height = state.range(3);
+
+       unique_ptr<T[]> data(new T[in_width * in_height * 4]);
+       unique_ptr<T[]> out_data(new T[out_width * out_height * 4]);
+
+       for (unsigned i = 0; i < in_width * in_height * 4; ++i) {
+               data[i] = from_fp32<T>(rand() / (RAND_MAX + 1.0));
+       }
+
+       EffectChainTester tester(nullptr, out_width, out_height, FORMAT_BGRA_POSTMULTIPLIED_ALPHA, COLORSPACE_sRGB, gamma_curve, output_format);
+       tester.add_input(data.get(), FORMAT_BGRA_POSTMULTIPLIED_ALPHA, COLORSPACE_sRGB, gamma_curve, in_width, in_height);
+       Effect *resample_effect = tester.get_chain()->add_effect(new ResampleEffect());
+
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_int("width", out_width));
+       ASSERT_TRUE(resample_effect->set_int("height", out_height));
+
+       tester.benchmark(state, out_data.get(), GL_BGRA, COLORSPACE_sRGB, gamma_curve, OUTPUT_ALPHA_FORMAT_PREMULTIPLIED);
+}
+
+void BM_ResampleEffectHalf(benchmark::State &state, GammaCurve gamma_curve, const std::string &shader_type)
+{
+       BM_ResampleEffect<fp16_int_t>(state, gamma_curve, GL_RGBA16F, shader_type);
+}
+
+void BM_ResampleEffectInt8(benchmark::State &state, GammaCurve gamma_curve, const std::string &shader_type)
+{
+       BM_ResampleEffect<uint8_t>(state, gamma_curve, GL_RGBA8, shader_type);
+}
+
+BENCHMARK_CAPTURE(BM_ResampleEffectInt8, Int8Upscale, GAMMA_REC_709, "fragment")->Args({640, 360, 1280, 720})->Args({320, 180, 1280, 720})->Args({321, 181, 1280, 720})->UseRealTime()->Unit(benchmark::kMicrosecond);
+BENCHMARK_CAPTURE(BM_ResampleEffectHalf, Float16Upscale, GAMMA_LINEAR, "fragment")->Args({640, 360, 1280, 720})->Args({320, 180, 1280, 720})->Args({321, 181, 1280, 720})->UseRealTime()->Unit(benchmark::kMicrosecond);
+BENCHMARK_CAPTURE(BM_ResampleEffectInt8, Int8Downscale, GAMMA_REC_709, "fragment")->Args({1280, 720, 640, 360})->Args({1280, 720, 320, 180})->Args({1280, 720, 321, 181})->UseRealTime()->Unit(benchmark::kMicrosecond);
+BENCHMARK_CAPTURE(BM_ResampleEffectHalf, Float16Downscale, GAMMA_LINEAR, "fragment")->Args({1280, 720, 640, 360})->Args({1280, 720, 320, 180})->Args({1280, 720, 321, 181})->UseRealTime()->Unit(benchmark::kMicrosecond);
+
+void BM_ComputeScalingWeights(benchmark::State &state)
+{
+       constexpr unsigned src_size = 1280;
+       constexpr unsigned dst_size = 35;
+       int old_precision = movit_texel_subpixel_precision;
+       movit_texel_subpixel_precision = 64;  // To get consistent results across GPUs; this is a CPU test.
+
+       // One iteration warmup to make sure the Lanczos table is computed.
+       calculate_scaling_weights(src_size, dst_size, 0.999f, 0.0f);
+
+       for (auto _ : state) {
+               ScalingWeights weights = calculate_scaling_weights(src_size, dst_size, 0.999f, 0.0f);
+       }
+
+       movit_texel_subpixel_precision = old_precision;
+}
+BENCHMARK(BM_ComputeScalingWeights)->Unit(benchmark::kMicrosecond);
+
+#endif
+
+}  // namespace movit