OpenGL 2.0 と FBO を使用して RGBA テクスチャから RGB テクスチャにデータをコピーしていますが、コピー中に一部のピクセル コンポーネントの最初の最下位ビットが「破損」することがあるという問題に遭遇しました。
テクスチャ コピーはいくつかのステップに分割され、FBO のサイズを変更しています。
最初は、FBO のサイズを変更する方法、またはテクスチャをサンプリングする方法に関連する問題ではないかと考えましたが、問題が常に発生するとは限りません。ピクセルがコピーされたり、問題のある各ピクセルのすべてのコンポーネントに対して発生したりすることはありません。言い換えれば、プログラムの実行ごとに同じ入力 float 値が使用された場合に同じエラーが発生するほど決定論的であることを除いて、ほぼランダムに見えます。
また、常に 1x1 の FBO サイズを使用している場合、問題は決して発生しません (これは、サンプリングの問題であると私に思わせたので、誤解を招く可能性がありますが、おそらくそうではないので、問題のあるすべてのピクセルのすべてのコンポーネントが「破損」しています)。残念ながら、1x1 の FBO サイズを使用しても、数ピクセル以上を含むテクスチャをコピーする現実の世界ではまったく役に立ちません。
この問題は Windows 7 と Ubuntu で発生し、MSVC++ または g++ の std rand() または Mersenne Twister を使用して入力テクスチャ値を生成すると問題が発生します (コピー操作は定義上独立しているため、値の生成方法は重要ではありません)。コピーするデータが事前にどのように生成されたかの説明) ..
入力テクスチャ値以外は、プログラムの実行間で何も変更されないテスト プログラム (以下のコードを参照) を作成しました。
このテスト プログラムを実行できる AMD 6310 (またはその他の種類のハードウェア) を持っている人はいますか? エラーが発生する場合と発生しない場合があるため、数回実行する必要があります。ハードウェアでエラーが発生するかどうか知りたいです。私はパターンを見つけることができません.私の素朴な考えでは、これは常に機能するか、まったく機能しないかのどちらかです-それほど散発的ではありません.
また、最終的には、OpenGL を使用してコピーを行う方法と関係がある可能性があることを受け入れるつもりです。これは、簡単で信頼できる解決策があることを意味するため、実際には緩和されます。そうであることを願っています。
おそらくどこかに glTexParameteri への無関係な呼び出しがいくつかありますが、このテストプログラムの作業中に「残念ながらより安全な」方法を試していました。
いずれにせよ、この問題により、一部のピクセル コンポーネントに約 1e-8 程度のエラーが発生します。はい、それは非常に小さなエラーですが、私がやっていることにはまったく受け入れられません.
#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;
#include <iomanip>
using std::ios_base;
using std::setprecision;
using std::fixed;
#include <vector>
using std::vector;
#include <string>
using std::string;
#include <utility>
using std::pair;
#include <cstdlib> // MSVC++ chokes if you don't include this before glut.h
#include <ctime>
#include <GL/glew.h>
#include <GL/glut.h>
// Automatically link in the GLUT and GLEW libraries if compiling on MSVC++
#ifdef _MSC_VER
#pragma comment(lib, "glew32")
#pragma comment(lib, "glut32")
#endif
float dist(float a, float b);
bool initialize_fragment_shader(const string &fragment_shader_code, GLint &shader, string &error);
void get_chunk_sizes(const size_t num_pixels, vector< pair<size_t, size_t> > &chunk_sizes, const bool force_1x1_chunks, const bool force_square_chunks = false);
string float_bits_string(const float f)
{
long long unsigned int bit_mask = 1;
long long unsigned int intval = *(long unsigned int*)&f;
string bits;
for(size_t i = 0; i < 32; i++, bit_mask <<= 1)
{
if(intval & bit_mask)
bits += '1';
else
bits += '0';
}
bits = string(bits.rbegin(), bits.rend());
return bits;
}
int main(int argc, char **argv)
{
// This program uses an FBO and a fragment shader to copy RGBA pixels from an input array into an RGB output array.
// It breaks up the entire pixel copy process into many smaller chunks of a varying number of pixels per chunk.
// See line 165 to change the number of pixels in the array (right now it's hard-coded to be 7 pixels total).
// If the chunk sizes are forced to be 1x1 pixels, then there are never any problems with the copy.
// See line 186 to change whether the chunks are forced to be 1x1 pixels or not (right not they are not being forced as such).
//
// If the chunk sizes are not forced to be 1x1 pixels, then almost all of the time (but not quite always)
// there is a small problem with at least one component of one of the pixels during the copy:
//
// The copy is off by a small, non-zero value of practically constant magnitude (on the order of ~1e-8).
//
// Since the values of the pixel components are the only thing that change between runs of the program,
// the problem seems to be entirely dependent on the values of the pixel components themselves. This is totally
// unexpected -- it should always work or always fail to the same degree, regardless of the pixel component values.
// While looking at the bit patterns of the problematic pixel component values, it seems that it is always only the
// first three to five lowest order bits that do not get copied successfully.
//
// Note that if the values of the pixel components do not change between runs, then the same errors occur,
// and so the problem seems to be entirely deterministic. Right now the components are set via PRNG, and are done in a way
// so that all of the bits of precision are used (see lines 173 - 176).
// See line 86 to alter the PRNG seed.
// 1) Initialize pseudo-random number generator.
srand(time(0)); // srand(0);
// 2) Initialize OpenGL and related objects.
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA);
GLint glut_window_handle = glutCreateWindow("");
if(! ( GLEW_OK == glewInit() &&
GLEW_VERSION_2_0 &&
GLEW_ARB_framebuffer_object &&
GLEW_ARB_texture_rectangle ) )
{
return -1;
}
GLint shader_handle = 0;
GLuint fbo_handle = 0;
GLuint tex_fbo_handle = 0;
GLuint tex_in_handle = 0;
GLuint tex_out_handle = 0;
const GLint tex_in_internal_format = GL_RGBA32F_ARB;
const GLint tex_in_format = GL_RGBA;
const GLint tex_out_internal_format = GL_RGB32F_ARB;
const GLint tex_out_format = GL_RGB;
const GLint var_type = GL_FLOAT;
string code;
code += "#version 110\n";
code += "uniform sampler2D input_tex;\n";
code += "void main(void)\n";
code += "{\n";
code += " vec4 p = texture2D(input_tex, gl_TexCoord[0].st);\n";
code += " gl_FragData[0].rgb = vec3(p.xyz);\n";
code += "}\n";
string error;
if(false == initialize_fragment_shader(code, shader_handle, error))
{
cout << error << endl;
return -2;
}
glGenTextures(1, &tex_in_handle);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, tex_in_handle);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glGenTextures(1, &tex_out_handle);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, tex_out_handle);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glGenFramebuffersEXT(1, &fbo_handle);
glBindFramebufferEXT(GL_FRAMEBUFFER_EXT, fbo_handle);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glGenTextures(1, &tex_fbo_handle);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, tex_fbo_handle);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glUseProgram(shader_handle);
glUniform1i(glGetUniformLocation(shader_handle, "input_tex"), 0); // Use texture 0.
// 3) Set up input -- an array of RGBA float pixels with pseudorandom values.
size_t num_pixels = 7; // = rand() % 50 + 1;
size_t num_input_channels = 4;
vector<float> input(num_pixels*num_input_channels, 0);
for(size_t i = 0; i < num_pixels; i++)
{
size_t input_index = i*num_input_channels;
input[input_index + 0] = static_cast<float>(rand()) / static_cast<float>(RAND_MAX);
input[input_index + 1] = static_cast<float>(rand()) / static_cast<float>(RAND_MAX);
input[input_index + 2] = static_cast<float>(rand()) / static_cast<float>(RAND_MAX);
input[input_index + 3] = static_cast<float>(rand()) / static_cast<float>(RAND_MAX);
}
// 4) Break up processing of input into chunks.
vector< pair<size_t, size_t> > chunks;
#ifdef FORCE_1x1_CHUNKS
get_chunk_sizes(num_pixels, chunks, true, true);
#else
get_chunk_sizes(num_pixels, chunks, false, true);
#endif
size_t num_pixels_remaining = num_pixels;
size_t num_output_channels = 3;
vector<float> output(num_pixels*num_output_channels, 0);
for(size_t i = 0; i < chunks.size(); i++)
{
cout << "Pixels remaining: " << num_pixels_remaining << ", processing chunk size: " << chunks[i].first << " x " << chunks[i].second << " = " << chunks[i].first*chunks[i].second << endl;
const size_t tex_size_x = chunks[i].first;
const size_t tex_size_y = chunks[i].second;
const size_t index = num_pixels - num_pixels_remaining;
const size_t input_index = index*num_input_channels;
const size_t output_index = index*num_output_channels;
// Set the FBO size to match the current chunk size.
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, tex_fbo_handle);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, tex_out_internal_format, tex_size_x, tex_size_y, 0, tex_out_format, var_type, 0);
glFramebufferTexture2DEXT(GL_FRAMEBUFFER_EXT, GL_COLOR_ATTACHMENT0_EXT, GL_TEXTURE_2D, tex_fbo_handle, 0);
// Write to GPU memory.
glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, tex_in_handle);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, tex_in_internal_format, tex_size_x, tex_size_y, 0, tex_in_format, var_type, &input[input_index]);
// Calculate by "drawing".
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
glOrtho(0, 1, 0, 1, 0, 1);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity();
glViewport(0, 0, tex_size_x, tex_size_y);
glBegin(GL_QUADS);
glTexCoord2f(0, 1); glVertex2f(0, 1);
glTexCoord2f(0, 0); glVertex2f(0, 0);
glTexCoord2f(1, 0); glVertex2f(1, 0);
glTexCoord2f(1, 1); glVertex2f(1, 1);
glEnd();
// Read from GPU memory.
glReadBuffer(GL_COLOR_ATTACHMENT0_EXT);
glReadPixels(0, 0, tex_size_x, tex_size_y, tex_out_format, var_type, &output[output_index]);
num_pixels_remaining -= tex_size_x*tex_size_y;
}
// 5) Analyze largest distance between input and output -- it should be zero, but it is not zero
// if the chunk sizes are not forced to be 1x1.
float largest_dist = 0;
cout << setprecision(18);
cout << endl << "Comparing input and output: " << endl;
for(size_t i = 0; i < num_pixels; i++)
{
size_t input_index = i*num_input_channels;
size_t output_index = i*num_output_channels;
float dist0 = dist(input[input_index + 0], output[output_index + 0]);
float dist1 = dist(input[input_index + 1], output[output_index + 1]);
float dist2 = dist(input[input_index + 2], output[output_index + 2]);
if(dist0 > largest_dist)
largest_dist = dist0;
if(dist1 > largest_dist)
largest_dist = dist1;
if(dist2 > largest_dist)
largest_dist = dist2;
if(dist0 != 0)
{
cout << endl;
cout << "**** Copy error at pixel " << i + 1 << " first component" << endl;
cout << "\tInput: " << input[input_index + 0] << '\n' << "\tOutput: " << output[output_index + 0] << endl;
cout << "\tInput (as bits): " << float_bits_string(input[input_index + 0]) << '\n' << "\tOutput (as bits): " << float_bits_string(output[output_index + 0]) << endl;
cout << endl;
}
else
{
cout << "OK at pixel " << i + 1 << " first component" << endl;
// cout << "\tInput: " << input[input_index + 0] << '\n' << "\tOutput: " << output[output_index + 0] << endl;
}
if(dist1 != 0)
{
cout << endl;
cout << "**** Copy error at pixel " << i + 1 << " second component" << endl;
cout << "\tInput: " << input[input_index + 1] << '\n' << "\tOutput: " << output[output_index + 1] << endl;
cout << "\tInput (as bits): " << float_bits_string(input[input_index + 1]) << '\n' << "\tOutput (as bits): " << float_bits_string(output[output_index + 1]) << endl;
cout << endl;
}
else
{
cout << "OK at pixel " << i + 1 << " second component" << endl;
// cout << "\tInput: " << input[input_index + 1] << '\n' << "\tOutput: " << output[output_index + 1] << endl;
}
if(dist2 != 0)
{
cout << endl;
cout << "**** Copy error at pixel " << i + 1 << " third component" << endl;
cout << "\tInput: " << input[input_index + 2] << '\n' << "\tOutput: " << output[output_index + 2] << endl;
cout << "\tInput (as bits): " << float_bits_string(input[input_index + 2]) << '\n' << "\tOutput (as bits): " << float_bits_string(output[output_index + 2]) << endl;
cout << endl;
}
else
{
cout << "OK at pixel " << i + 1 << " third component" << endl;
// cout << "\tInput: " << input[input_index + 2] << '\n' << "\tOutput: " << output[output_index + 2] << endl;
}
}
if(0 != largest_dist)
cout << "\nLargest copy error: " << largest_dist << endl;
else
cout << "\nNo copy errors." << endl;
// 6) Cleanup OpenGL and related objects.
glDeleteTextures(1, &tex_in_handle);
glDeleteTextures(1, &tex_out_handle);
glDeleteTextures(1, &tex_fbo_handle);
glDeleteFramebuffersEXT(1, &fbo_handle);
glUseProgram(0);
glDeleteProgram(shader_handle);
glutDestroyWindow(glut_window_handle);
return 0;
}
float dist(float a, float b)
{
return fabsf(b - a);
}
bool initialize_fragment_shader(const string &fragment_shader_code, GLint &shader, string &error)
{
error = "";
// Compile shader.
const char *cch = 0;
GLint status = GL_FALSE;
GLint frag = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
glShaderSource(frag, 1, &(cch = fragment_shader_code.c_str()), 0);
glCompileShader(frag);
glGetShaderiv(frag, GL_COMPILE_STATUS, &status);
if(GL_FALSE == status)
{
error = "Fragment shader compile error.\n";
vector<GLchar> buf(4096, '\0');
glGetShaderInfoLog(frag, 4095, 0, &buf[0]);
for(size_t i = 0; i < buf.size(); i++)
if(0 != buf[i])
error += buf[i];
error += '\n';
return false;
}
// Link to get final shader.
shader = glCreateProgram();
glAttachShader(shader, frag);
glLinkProgram(shader);
glGetProgramiv(shader, GL_LINK_STATUS, &status);
if(GL_FALSE == status)
{
error = "Program link error.\n";
vector<GLchar> buf(4096, '\0');
glGetShaderInfoLog(shader, 4095, 0, &buf[0]);
for(size_t i = 0; i < buf.size(); i++)
if(0 != buf[i])
error += buf[i];
error += '\n';
glDetachShader(shader, frag);
glDeleteShader(frag);
return false;
}
// Cleanup.
glDetachShader(shader, frag);
glDeleteShader(frag);
return true;
}
void get_chunk_sizes(const size_t num_pixels, vector< pair<size_t, size_t> > &chunk_sizes, const bool force_1x1_chunks, const bool force_square_chunks)
{
chunk_sizes.clear();
size_t num_pixels_remaining = num_pixels;
GLint max_tex_size = 0;
glGetIntegerv(GL_MAX_TEXTURE_SIZE, &max_tex_size);
size_t curr_tex_x = max_tex_size;
size_t curr_tex_y = max_tex_size;
if(true == force_1x1_chunks)
curr_tex_x = curr_tex_y = 1;
while(0 < num_pixels_remaining)
{
if(num_pixels_remaining < curr_tex_x*curr_tex_y)
{
if(true == force_square_chunks)
{
curr_tex_x /= 2;
curr_tex_y /= 2;
}
else
{
if(curr_tex_x == curr_tex_y)
curr_tex_y /= 2;
else
curr_tex_x /= 2;
}
}
else
{
pair<size_t, size_t> p(curr_tex_x, curr_tex_y);
chunk_sizes.push_back(p);
num_pixels_remaining -= curr_tex_x*curr_tex_y;
}
}
}