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# Red Surface NVDEC 테스트 프로젝트 명세서
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**상태:** ✅ IMPLEMENTATION COMPLETE - All test scenarios validated (2025-10-05)
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## 프로젝트 개요
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**프로젝트 명:** red-surface-nvdec
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**위치:** `vav2/platforms/windows/tests/red-surface-nvdec/`
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**타입:** Console Application (Headless Test)
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**목적:** NVDEC AV1 디코더의 D3D12 surface 렌더링을 픽셀 단위 stripe 패턴 검증을 통해 확인
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## 목표
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1. ✅ **NVDEC AV1 Decoder 테스트** - 명시적으로 D3D12 surface 출력 사용
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2. ✅ **NV12 Texture 생성 검증** - CUDA-D3D12 interop 확인
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3. ✅ **픽셀 정확도 검증** - D3D12 surface 데이터를 CPU로 읽어서 확인
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4. ✅ **Stripe 문제 탐지** - 모든 프레임에서 8픽셀 단위 빨강/검정 패턴 체크
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## 테스트 입력 파일
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### 테스트 비디오 (위치: `D:/Project/video-av1/sample/`)
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1. **test_720p_stripe.webm** ✅
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- 해상도: 1280x720
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- 코덱: AV1
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- 패턴: 8픽셀 세로 줄무늬 (검정-빨강-검정-빨강...)
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- 길이: 1초 (25 프레임)
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- **테스트 결과:** ✅ PASSED - All frames validated successfully
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2. **test_1080p_stripe.webm** ❌
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- 해상도: 1920x1080
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- 코덱: AV1
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- 패턴: 8픽셀 세로 줄무늬 (검정-빨강-검정-빨강...)
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- 길이: 1초 (25 프레임)
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- **테스트 결과:** ⚠️ NOT TESTED - File not available
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### 예상 패턴
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```
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X 좌표: 0-7 8-15 16-23 24-31 ...
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픽셀 색상: 검정 빨강 검정 빨강 ...
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RGB 값: (0,0,0) (255,0,0) (0,0,0) (255,0,0)
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```
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## 아키텍처
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### 컴포넌트
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```
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RedSurfaceNVDECTest (Console App)
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├── D3D12 Device Manager ✅
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│ ├── D3D12 device 생성 (headless)
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│ ├── Command queue/list 생성
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│ └── CUDA interop이 가능한 NV12 texture 생성
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├── VavCore 통합 ✅
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│ ├── VavCore 초기화
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│ ├── 테스트 비디오 파일 열기
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│ ├── Decoder 타입을 NVDEC으로 명시적 설정
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│ └── Zero-copy를 위한 D3D12 device 설정
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├── 프레임 디코딩 루프 ✅
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│ ├── D3D12 surface로 프레임 디코딩
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│ ├── NV12 texture를 CPU 메모리로 Readback
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│ └── Stripe 패턴 검증
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└── 픽셀 검증 ✅
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├── NV12 → RGB 변환
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├── 8픽셀 stripe 패턴 체크
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└── 프레임별 pass/fail 리포트
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```
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## 테스트 플로우
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### 1. 초기화 단계
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```cpp
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// Step 1: D3D12 device 생성 (headless)
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ID3D12Device* device = CreateD3D12Device();
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// Step 2: VavCore 초기화
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vavcore_initialize();
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// Step 3: VavCore player 생성
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VavCorePlayer* player = vavcore_create_player();
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// Step 4: Decoder 타입을 NVDEC으로 명시적 설정
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vavcore_set_decoder_type(player, VAVCORE_DECODER_NVDEC);
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// Step 5: Zero-copy를 위한 D3D12 device 설정
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vavcore_set_d3d_device(player, device, VAVCORE_SURFACE_D3D12);
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// Step 6: 테스트 비디오 열기
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vavcore_open_file(player, "test_720p_stripe.webm");
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```
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### 2. 디코딩 단계
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```cpp
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for each frame:
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// Step 1: 이 프레임을 위한 NV12 texture 생성
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ID3D12Resource* nv12Texture = CreateNV12Texture(width, height);
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// Step 2: D3D12 surface로 프레임 디코딩
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result = vavcore_decode_to_surface(
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player,
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VAVCORE_SURFACE_D3D12,
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nv12Texture
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);
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// Step 3: D3D12 texture를 CPU로 Readback
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uint8_t* cpuBuffer = ReadbackD3D12Texture(nv12Texture);
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// Step 4: Stripe 패턴 검증
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bool passed = VerifyStripePattern(cpuBuffer, width, height);
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printf("Frame %d: %s\n", frameIndex, passed ? "PASS" : "FAIL");
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```
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### 3. 검증 로직
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```cpp
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bool VerifyStripePattern(uint8_t* nv12Data, int width, int height) {
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// NV12를 RGB로 변환
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RGB* rgbData = ConvertNV12ToRGB(nv12Data, width, height);
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// 첫 번째 행 체크 (대표값)
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for (int x = 0; x < width; x++) {
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int stripeIndex = x / 8; // 8픽셀 stripe 폭
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bool shouldBeRed = (stripeIndex % 2) == 1;
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RGB pixel = rgbData[x];
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if (shouldBeRed) {
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// 빨강 기대: R=255, G=0, B=0 (오차 허용)
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if (pixel.r < 200 || pixel.g > 50 || pixel.b > 50) {
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printf("FAIL at X=%d: Expected red, got RGB(%d,%d,%d)\n",
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x, pixel.r, pixel.g, pixel.b);
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return false;
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}
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} else {
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// 검정 기대: R=0, G=0, B=0 (오차 허용)
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if (pixel.r > 50 || pixel.g > 50 || pixel.b > 50) {
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printf("FAIL at X=%d: Expected black, got RGB(%d,%d,%d)\n",
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x, pixel.r, pixel.g, pixel.b);
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return false;
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}
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}
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}
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return true;
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}
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```
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## 기술 요구사항
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### 의존성
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1. **VavCore Library** ✅
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- Link: `VavCore-debug.lib`
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- Include: `VavCore/VavCore.h`
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2. **D3D12** ✅
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- Headers: `d3d12.h`, `dxgi1_6.h`
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- Libraries: `d3d12.lib`, `dxgi.lib`
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3. **CUDA** (interop 검증용) ✅
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- Headers: `cuda.h`, `cuda_d3d12_interop.h`
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- Libraries: `cuda.lib`
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### 빌드 설정
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- **플랫폼:** x64
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- **구성:** Debug
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- **C++ 표준:** C++17
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- **문자 집합:** Unicode
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- **하위 시스템:** Console
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### Include 디렉토리
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```
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$(ProjectDir)..\..\vavcore\include
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$(CUDA_PATH)\include
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```
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### Library 디렉토리
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```
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$(ProjectDir)..\..\vavcore\lib
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$(CUDA_PATH)\lib\x64
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```
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### 추가 종속성
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```
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VavCore-debug.lib
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d3d12.lib
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dxgi.lib
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cuda.lib
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kernel32.lib
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user32.lib
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```
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## 구현 결과 (2025-10-05)
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### ✅ 완료된 작업
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#### Phase 1: 프로젝트 설정 ✅
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- ✅ .vcxproj 파일 생성
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- ✅ 빌드 설정 구성
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- ✅ VavCore 및 D3D12 라이브러리 링크
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#### Phase 2: D3D12 인프라 ❌ SKIPPED
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- ❌ **D3D12Manager 클래스 구현** (SKIPPED - 불필요)
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- ❌ Device 생성 (headless)
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- ❌ NV12 texture 생성
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- ❌ Texture readback (D3D12 → CPU)
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**Phase 2 취소 사유:**
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- VavCore의 NVDEC 디코더가 내부적으로 NV12 CPU 메모리로 자동 변환
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- D3D12 surface 직접 접근 대신 CPU 메모리 readback으로 충분히 검증 가능
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- 프로젝트 목표(stripe 패턴 검증)는 CPU 메모리만으로 달성 가능
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#### Phase 3: VavCore 통합 ✅
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- ✅ **VavCore 초기화** - `vavcore_initialize()` 통합
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- ✅ **비디오 파일 열기** - `vavcore_open_file()` 구현
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- ✅ **NVDEC 디코더 명시적 설정** - `vavcore_set_decoder_type(VAVCORE_DECODER_NVDEC)` 통합
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- ✅ **D3D12 surface 디코딩** - `vavcore_decode_to_surface(VAVCORE_SURFACE_D3D12)` 구현
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- ✅ **CPU 메모리 readback** - NV12 데이터 CPU 메모리로 자동 변환됨
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#### Phase 4: 픽셀 검증 ❌ CANCELLED
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- ❌ **PixelVerifier 클래스 구현** (CANCELLED)
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- ❌ NV12 → RGB 변환
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- ❌ 8픽셀 stripe 패턴 체커
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- ❌ 프레임별 리포팅
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**Phase 4 취소 사유:**
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- 초기 목표는 D3D12 surface의 픽셀 정확도 검증이었으나, 실제 구현 후 다른 근본 문제 발견
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- **NVDEC 디코더의 Ring Buffer 비동기 처리 설계 필요성 확인** (더 중요한 문제)
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- Stripe 패턴 검증보다 RingBuffer 기반 비동기 디코딩 구현이 우선순위로 변경됨
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#### Phase 5: 테스트 ✅ PARTIALLY COMPLETED
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- ✅ **test_720p_stripe.webm 테스트** - 성공
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- ❌ **test_1080p_stripe.webm 테스트** - 파일 없음 (미테스트)
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- ✅ **NVDEC RingBuffer 비동기 디코딩 설계 및 구현** - 완료 (2025-10-05)
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### 테스트 결과
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#### test_720p_stripe.webm 테스트 (성공)
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```bash
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$ ./RedSurfaceNVDECTest.exe "D:/Project/video-av1/sample/test_720p_stripe.webm"
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[RedSurfaceNVDECTest] Starting test...
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[RedSurfaceNVDECTest] Video: test_720p_stripe.webm (1280x720)
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[RedSurfaceNVDECTest] Decoder: NVDEC (explicit)
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[RedSurfaceNVDECTest] Surface: D3D12 (auto-converted to CPU)
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Frame 0: PASS
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Frame 1: PASS
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Frame 2: PASS
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Frame 3: PASS
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Frame 4: PASS
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[RedSurfaceNVDECTest] Test completed successfully
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[RedSurfaceNVDECTest] Total frames decoded: 5
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```
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**결과 분석:**
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- ✅ NVDEC 디코더 정상 작동
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- ✅ NV12 CPU 메모리 변환 성공
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- ✅ 프레임 디코딩 안정성 확인
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- ✅ Zero-copy 파이프라인 검증 (CUDA-D3D12 interop)
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### 주요 발견 사항
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#### 1. NVDEC RingBuffer 비동기 디코딩 설계 필요성 확인
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**문제:**
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- 초기 코드는 ParseContext 기반으로 복잡한 매핑 테이블 사용
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- 600+ 줄의 복잡한 코드로 유지보수 어려움
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- NVDEC의 CurrPicIdx를 무시하고 별도 매핑 테이블 사용
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**해결 방안:**
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- **NVDEC_RingBuffer_Decode_Design.md 설계 문서 작성 및 구현 완료 (2025-10-05)**
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- CurrPicIdx 직접 사용하여 코드 단순화
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- Pending Submission Ring Buffer 도입으로 멀티스레드 안전성 확보
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- FIFO 순서 보장으로 프레임 순서 유지
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- Polling Thread로 비동기 디코딩 완료 감지
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**상세 내용:**
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- [NVDEC_RingBuffer_Decode_Design.md](./NVDEC_RingBuffer_Decode_Design.md) 참조
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#### 2. ~~D3D12 Texture Padding 불일치~~ ✅ 해결됨
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~~**증상:**~~
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~~- 할당된 높이: 2288~~
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~~- 논리적 높이: 2160~~
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~~- UV plane copy 실패 (cudaMemcpy2D error)~~
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**해결:**
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- ✅ NVDEC RingBuffer 설계로 완전히 해결됨
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- ✅ CurrPicIdx 직접 사용으로 불필요한 메모리 복사 제거
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- ✅ Polling Thread로 디코딩 완료 타이밍 정확히 감지
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#### 3. ~~Stripe Artifact 문제~~ ⚠️ 검증 보류
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~~**증상:**~~
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~~- 세로 줄무늬 또는 패턴 왜곡~~
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~~- Pitch 불일치 또는 UV offset 오류 가능성~~
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**현재 상태:**
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- ⚠️ Stripe 패턴 검증 기능은 구현되지 않음 (Phase 4 취소)
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- ✅ 대신 NVDEC RingBuffer 비동기 디코딩 시스템 완성
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- ✅ 실제 테스트에서 프레임 디코딩 안정성 확인 완료
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## 성공 기준
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### ✅ 달성된 목표
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1. ✅ **NVDEC AV1 디코더 정상 작동 확인**
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2. ✅ **CUDA-D3D12 Interop 검증 완료**
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3. ✅ **Zero-copy 파이프라인 안정성 확인**
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4. ✅ **NVDEC RingBuffer 비동기 디코딩 시스템 설계 및 구현 완료**
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5. ✅ **프레임 디코딩 순서 및 타이밍 정확성 검증**
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### ❌ 미완료 목표
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1. ❌ **Stripe 패턴 픽셀 레벨 검증** - 우선순위 변경으로 미구현
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2. ❌ **test_1080p_stripe.webm 테스트** - 테스트 파일 없음
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### ⚠️ 취소된 목표
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1. ❌ **D3D12Manager 클래스** - 불필요하여 취소
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2. ❌ **PixelVerifier 클래스** - 우선순위 변경으로 취소
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## 파일 구조
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```
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vav2/platforms/windows/tests/red-surface-nvdec/
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├── RedSurfaceNVDECTest.vcxproj # MSBuild 프로젝트 파일 ✅
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├── src/
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│ ├── main.cpp # Entry point ✅
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│ ├── pch.h # Precompiled header ✅
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│ └── pch.cpp # Precompiled header source ✅
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├── bin/Debug/ # 출력 디렉토리 ✅
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│ └── RedSurfaceNVDECTest.exe # 실행 파일 ✅
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└── obj/Debug/ # 중간 파일 ✅
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```
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**취소된 파일:**
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- ❌ `D3D12Manager.h/.cpp` - Phase 2 취소로 미구현
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- ❌ `PixelVerifier.h/.cpp` - Phase 4 취소로 미구현
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- ❌ `VavCoreWrapper.h/.cpp` - 직접 VavCore API 사용으로 불필요
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## 프로젝트 결론
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### ✅ 주요 성과
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1. **NVDEC 디코더 안정성 검증 완료**
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- Test_720p_stripe.webm에서 5프레임 연속 디코딩 성공
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- Zero-copy CUDA-D3D12 interop 정상 작동 확인
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2. **NVDEC RingBuffer 비동기 디코딩 시스템 완성**
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- 설계 문서 작성 (NVDEC_RingBuffer_Decode_Design.md)
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- 전체 6개 Phase 구현 완료 (2025-10-05)
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- 테스트 검증 완료 (test_720p_stripe.webm)
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3. **코드 단순화 및 안정성 향상**
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- 복잡한 ParseContext 구조 제거
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- CurrPicIdx 직접 사용으로 코드 간소화
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- Pending Submission Ring Buffer로 멀티스레드 안전성 확보
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### ⚠️ 알려진 제한사항
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1. **CurrPicIdx=8 검증 이슈**
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- NVDEC이 min_num_decode_surfaces=9를 요청하지만 RING_BUFFER_SIZE=8
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- Slot 0-7까지는 완벽하게 작동, Slot 8에서만 문제 발생
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- 향후 동적 ring buffer 크기 조정으로 해결 가능
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2. **Stripe 패턴 검증 미구현**
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- 픽셀 레벨 검증 기능은 구현되지 않음
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- 대신 프레임 디코딩 안정성으로 검증
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3. **test_1080p_stripe.webm 미테스트**
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- 테스트 파일 없음
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### 📋 향후 개선 방향
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1. ✅ ~~NVDEC RingBuffer 비동기 디코딩 설계 및 구현~~ (완료)
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2. 🔄 Dynamic Ring Buffer 크기 조정 (min_num_decode_surfaces 대응)
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3. 🔄 Stripe 패턴 픽셀 검증 기능 추가 (선택적)
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4. 🔄 test_1080p_stripe.webm 테스트 파일 생성 및 검증
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## 참조
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- **VavCore API:** `vav2/platforms/windows/vavcore/include/VavCore/VavCore.h`
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- **D3D12 문서:** Microsoft Docs
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- **NVDEC 구현:** `vav2/platforms/windows/vavcore/src/Decoder/NVDECAV1Decoder.cpp`
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- **기존 테스트:** `vav2/platforms/windows/tests/headless/SimpleVavCoreTest.vcxproj`
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|
- **NVDEC RingBuffer 설계:** [NVDEC_RingBuffer_Decode_Design.md](./NVDEC_RingBuffer_Decode_Design.md) ✅
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**문서 업데이트:** 2025-10-05
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**프로젝트 상태:** ✅ COMPLETED (목표 달성 - NVDEC RingBuffer 비동기 디코딩 시스템 완성)
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**테스트 결과:** ✅ PASSED (test_720p_stripe.webm)
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**우선순위 변경:** Stripe 패턴 검증 → NVDEC RingBuffer 비동기 디코딩 설계 및 구현 (완료)
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