git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/dct-test.c

   1 /*
   2  * (c) 2001 Fabrice Bellard
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 /**
  22  * @file dct-test.c
  23  * DCT test. (c) 2001 Fabrice Bellard.
  24  * Started from sample code by Juan J. Sierralta P.
  25  */
  26
  27 #include <stdlib.h>
  28 #include <stdio.h>
  29 #include <string.h>
  30 #include <sys/time.h>
  31 #include <unistd.h>
  32
  33 #include "dsputil.h"
  34
  35 #include "simple_idct.h"
  36 #include "faandct.h"
  37
  38 #ifndef MAX
  39 #define MAX(a, b)  (((a) > (b)) ? (a) : (b))
  40 #endif
  41
  42 #undef printf
  43
  44 void *fast_memcpy(void *a, const void *b, size_t c){return memcpy(a,b,c);};
  45
  46 /* reference fdct/idct */
  47 extern void fdct(DCTELEM *block);
  48 extern void idct(DCTELEM *block);
  49 extern void ff_idct_xvid_mmx(DCTELEM *block);
  50 extern void ff_idct_xvid_mmx2(DCTELEM *block);
  51 extern void init_fdct();
  52
  53 extern void j_rev_dct(DCTELEM *data);
  54 extern void ff_mmx_idct(DCTELEM *data);
  55 extern void ff_mmxext_idct(DCTELEM *data);
  56
  57 extern void odivx_idct_c (short *block);
  58
  59 #define AANSCALE_BITS 12
  60 static const unsigned short aanscales[64] = {
  61     /* precomputed values scaled up by 14 bits */
  62     16384, 22725, 21407, 19266, 16384, 12873,  8867,  4520,
  63     22725, 31521, 29692, 26722, 22725, 17855, 12299,  6270,
  64     21407, 29692, 27969, 25172, 21407, 16819, 11585,  5906,
  65     19266, 26722, 25172, 22654, 19266, 15137, 10426,  5315,
  66     16384, 22725, 21407, 19266, 16384, 12873,  8867,  4520,
  67     12873, 17855, 16819, 15137, 12873, 10114,  6967,  3552,
  68     8867, 12299, 11585, 10426,  8867,  6967,  4799,  2446,
  69     4520,  6270,  5906,  5315,  4520,  3552,  2446,  1247
  70 };
  71
  72 uint8_t cropTbl[256 + 2 * MAX_NEG_CROP];
  73
  74 int64_t gettime(void)
  75 {
  76     struct timeval tv;
  77     gettimeofday(&tv,NULL);
  78     return (int64_t)tv.tv_sec * 1000000 + tv.tv_usec;
  79 }
  80
  81 #define NB_ITS 20000
  82 #define NB_ITS_SPEED 50000
  83
  84 static short idct_mmx_perm[64];
  85
  86 static short idct_simple_mmx_perm[64]={
  87         0x00, 0x08, 0x04, 0x09, 0x01, 0x0C, 0x05, 0x0D,
  88         0x10, 0x18, 0x14, 0x19, 0x11, 0x1C, 0x15, 0x1D,
  89         0x20, 0x28, 0x24, 0x29, 0x21, 0x2C, 0x25, 0x2D,
  90         0x12, 0x1A, 0x16, 0x1B, 0x13, 0x1E, 0x17, 0x1F,
  91         0x02, 0x0A, 0x06, 0x0B, 0x03, 0x0E, 0x07, 0x0F,
  92         0x30, 0x38, 0x34, 0x39, 0x31, 0x3C, 0x35, 0x3D,
  93         0x22, 0x2A, 0x26, 0x2B, 0x23, 0x2E, 0x27, 0x2F,
  94         0x32, 0x3A, 0x36, 0x3B, 0x33, 0x3E, 0x37, 0x3F,
  95 };
  96
  97 void idct_mmx_init(void)
  98 {
  99     int i;
 100
 101     /* the mmx/mmxext idct uses a reordered input, so we patch scan tables */
 102     for (i = 0; i < 64; i++) {
 103         idct_mmx_perm[i] = (i & 0x38) | ((i & 6) >> 1) | ((i & 1) << 2);
 104 //        idct_simple_mmx_perm[i] = simple_block_permute_op(i);
 105     }
 106 }
 107
 108 static DCTELEM block[64] __attribute__ ((aligned (8)));
 109 static DCTELEM block1[64] __attribute__ ((aligned (8)));
 110 static DCTELEM block_org[64] __attribute__ ((aligned (8)));
 111
 112 void dct_error(const char *name, int is_idct,
 113                void (*fdct_func)(DCTELEM *block),
 114                void (*fdct_ref)(DCTELEM *block), int test)
 115 {
 116     int it, i, scale;
 117     int err_inf, v;
 118     int64_t err2, ti, ti1, it1;
 119     int64_t sysErr[64], sysErrMax=0;
 120     int maxout=0;
 121     int blockSumErrMax=0, blockSumErr;
 122
 123     srandom(0);
 124
 125     err_inf = 0;
 126     err2 = 0;
 127     for(i=0; i<64; i++) sysErr[i]=0;
 128     for(it=0;it<NB_ITS;it++) {
 129         for(i=0;i<64;i++)
 130             block1[i] = 0;
 131         switch(test){
 132         case 0:
 133             for(i=0;i<64;i++)
 134                 block1[i] = (random() % 512) -256;
 135             if (is_idct){
 136                 fdct(block1);
 137
 138                 for(i=0;i<64;i++)
 139                     block1[i]>>=3;
 140             }
 141         break;
 142         case 1:{
 143             int num= (random()%10)+1;
 144             for(i=0;i<num;i++)
 145                 block1[random()%64] = (random() % 512) -256;
 146         }break;
 147         case 2:
 148             block1[0]= (random()%4096)-2048;
 149             block1[63]= (block1[0]&1)^1;
 150         break;
 151         }
 152
 153 #if 0 // simulate mismatch control
 154 { int sum=0;
 155         for(i=0;i<64;i++)
 156            sum+=block1[i];
 157
 158         if((sum&1)==0) block1[63]^=1;
 159 }
 160 #endif
 161
 162         for(i=0; i<64; i++)
 163             block_org[i]= block1[i];
 164
 165         if (fdct_func == ff_mmx_idct ||
 166             fdct_func == j_rev_dct || fdct_func == ff_mmxext_idct) {
 167             for(i=0;i<64;i++)
 168                 block[idct_mmx_perm[i]] = block1[i];
 169         } else if(fdct_func == ff_simple_idct_mmx ) {
 170             for(i=0;i<64;i++)
 171                 block[idct_simple_mmx_perm[i]] = block1[i];
 172
 173         } else {
 174             for(i=0; i<64; i++)
 175                 block[i]= block1[i];
 176         }
 177 #if 0 // simulate mismatch control for tested IDCT but not the ref
 178 { int sum=0;
 179         for(i=0;i<64;i++)
 180            sum+=block[i];
 181
 182         if((sum&1)==0) block[63]^=1;
 183 }
 184 #endif
 185
 186         fdct_func(block);
 187         emms(); /* for ff_mmx_idct */
 188
 189         if (fdct_func == fdct_ifast
 190 #ifndef FAAN_POSTSCALE
 191             || fdct_func == ff_faandct
 192 #endif
 193             ) {
 194             for(i=0; i<64; i++) {
 195                 scale = 8*(1 << (AANSCALE_BITS + 11)) / aanscales[i];
 196                 block[i] = (block[i] * scale /*+ (1<<(AANSCALE_BITS-1))*/) >> AANSCALE_BITS;
 197             }
 198         }
 199
 200         fdct_ref(block1);
 201
 202         blockSumErr=0;
 203         for(i=0;i<64;i++) {
 204             v = abs(block[i] - block1[i]);
 205             if (v > err_inf)
 206                 err_inf = v;
 207             err2 += v * v;
 208             sysErr[i] += block[i] - block1[i];
 209             blockSumErr += v;
 210             if( abs(block[i])>maxout) maxout=abs(block[i]);
 211         }
 212         if(blockSumErrMax < blockSumErr) blockSumErrMax= blockSumErr;
 213 #if 0 // print different matrix pairs
 214         if(blockSumErr){
 215             printf("\n");
 216             for(i=0; i<64; i++){
 217                 if((i&7)==0) printf("\n");
 218                 printf("%4d ", block_org[i]);
 219             }
 220             for(i=0; i<64; i++){
 221                 if((i&7)==0) printf("\n");
 222                 printf("%4d ", block[i] - block1[i]);
 223             }
 224         }
 225 #endif
 226     }
 227     for(i=0; i<64; i++) sysErrMax= MAX(sysErrMax, FFABS(sysErr[i]));
 228
 229 #if 1 // dump systematic errors
 230     for(i=0; i<64; i++){
 231         if(i%8==0) printf("\n");
 232         printf("%5d ", (int)sysErr[i]);
 233     }
 234     printf("\n");
 235 #endif
 236
 237     printf("%s %s: err_inf=%d err2=%0.8f syserr=%0.8f maxout=%d blockSumErr=%d\n",
 238            is_idct ? "IDCT" : "DCT",
 239            name, err_inf, (double)err2 / NB_ITS / 64.0, (double)sysErrMax / NB_ITS, maxout, blockSumErrMax);
 240 #if 1 //Speed test
 241     /* speed test */
 242     for(i=0;i<64;i++)
 243         block1[i] = 0;
 244     switch(test){
 245     case 0:
 246         for(i=0;i<64;i++)
 247             block1[i] = (random() % 512) -256;
 248         if (is_idct){
 249             fdct(block1);
 250
 251             for(i=0;i<64;i++)
 252                 block1[i]>>=3;
 253         }
 254     break;
 255     case 1:{
 256     case 2:
 257         block1[0] = (random() % 512) -256;
 258         block1[1] = (random() % 512) -256;
 259         block1[2] = (random() % 512) -256;
 260         block1[3] = (random() % 512) -256;
 261     }break;
 262     }
 263
 264     if (fdct_func == ff_mmx_idct ||
 265         fdct_func == j_rev_dct || fdct_func == ff_mmxext_idct) {
 266         for(i=0;i<64;i++)
 267             block[idct_mmx_perm[i]] = block1[i];
 268     } else if(fdct_func == ff_simple_idct_mmx ) {
 269         for(i=0;i<64;i++)
 270             block[idct_simple_mmx_perm[i]] = block1[i];
 271     } else {
 272         for(i=0; i<64; i++)
 273             block[i]= block1[i];
 274     }
 275
 276     ti = gettime();
 277     it1 = 0;
 278     do {
 279         for(it=0;it<NB_ITS_SPEED;it++) {
 280             for(i=0; i<64; i++)
 281                 block[i]= block1[i];
 282 //            memcpy(block, block1, sizeof(DCTELEM) * 64);
 283 // dont memcpy especially not fastmemcpy because it does movntq !!!
 284             fdct_func(block);
 285         }
 286         it1 += NB_ITS_SPEED;
 287         ti1 = gettime() - ti;
 288     } while (ti1 < 1000000);
 289     emms();
 290
 291     printf("%s %s: %0.1f kdct/s\n",
 292            is_idct ? "IDCT" : "DCT",
 293            name, (double)it1 * 1000.0 / (double)ti1);
 294 #endif
 295 }
 296
 297 static uint8_t img_dest[64] __attribute__ ((aligned (8)));
 298 static uint8_t img_dest1[64] __attribute__ ((aligned (8)));
 299
 300 void idct248_ref(uint8_t *dest, int linesize, int16_t *block)
 301 {
 302     static int init;
 303     static double c8[8][8];
 304     static double c4[4][4];
 305     double block1[64], block2[64], block3[64];
 306     double s, sum, v;
 307     int i, j, k;
 308
 309     if (!init) {
 310         init = 1;
 311
 312         for(i=0;i<8;i++) {
 313             sum = 0;
 314             for(j=0;j<8;j++) {
 315                 s = (i==0) ? sqrt(1.0/8.0) : sqrt(1.0/4.0);
 316                 c8[i][j] = s * cos(M_PI * i * (j + 0.5) / 8.0);
 317                 sum += c8[i][j] * c8[i][j];
 318             }
 319         }
 320
 321         for(i=0;i<4;i++) {
 322             sum = 0;
 323             for(j=0;j<4;j++) {
 324                 s = (i==0) ? sqrt(1.0/4.0) : sqrt(1.0/2.0);
 325                 c4[i][j] = s * cos(M_PI * i * (j + 0.5) / 4.0);
 326                 sum += c4[i][j] * c4[i][j];
 327             }
 328         }
 329     }
 330
 331     /* butterfly */
 332     s = 0.5 * sqrt(2.0);
 333     for(i=0;i<4;i++) {
 334         for(j=0;j<8;j++) {
 335             block1[8*(2*i)+j] = (block[8*(2*i)+j] + block[8*(2*i+1)+j]) * s;
 336             block1[8*(2*i+1)+j] = (block[8*(2*i)+j] - block[8*(2*i+1)+j]) * s;
 337         }
 338     }
 339
 340     /* idct8 on lines */
 341     for(i=0;i<8;i++) {
 342         for(j=0;j<8;j++) {
 343             sum = 0;
 344             for(k=0;k<8;k++)
 345                 sum += c8[k][j] * block1[8*i+k];
 346             block2[8*i+j] = sum;
 347         }
 348     }
 349
 350     /* idct4 */
 351     for(i=0;i<8;i++) {
 352         for(j=0;j<4;j++) {
 353             /* top */
 354             sum = 0;
 355             for(k=0;k<4;k++)
 356                 sum += c4[k][j] * block2[8*(2*k)+i];
 357             block3[8*(2*j)+i] = sum;
 358
 359             /* bottom */
 360             sum = 0;
 361             for(k=0;k<4;k++)
 362                 sum += c4[k][j] * block2[8*(2*k+1)+i];
 363             block3[8*(2*j+1)+i] = sum;
 364         }
 365     }
 366
 367     /* clamp and store the result */
 368     for(i=0;i<8;i++) {
 369         for(j=0;j<8;j++) {
 370             v = block3[8*i+j];
 371             if (v < 0)
 372                 v = 0;
 373             else if (v > 255)
 374                 v = 255;
 375             dest[i * linesize + j] = (int)rint(v);
 376         }
 377     }
 378 }
 379
 380 void idct248_error(const char *name,
 381                     void (*idct248_put)(uint8_t *dest, int line_size, int16_t *block))
 382 {
 383     int it, i, it1, ti, ti1, err_max, v;
 384
 385     srandom(0);
 386
 387     /* just one test to see if code is correct (precision is less
 388        important here) */
 389     err_max = 0;
 390     for(it=0;it<NB_ITS;it++) {
 391
 392         /* XXX: use forward transform to generate values */
 393         for(i=0;i<64;i++)
 394             block1[i] = (random() % 256) - 128;
 395         block1[0] += 1024;
 396
 397         for(i=0; i<64; i++)
 398             block[i]= block1[i];
 399         idct248_ref(img_dest1, 8, block);
 400
 401         for(i=0; i<64; i++)
 402             block[i]= block1[i];
 403         idct248_put(img_dest, 8, block);
 404
 405         for(i=0;i<64;i++) {
 406             v = abs((int)img_dest[i] - (int)img_dest1[i]);
 407             if (v == 255)
 408                 printf("%d %d\n", img_dest[i], img_dest1[i]);
 409             if (v > err_max)
 410                 err_max = v;
 411         }
 412 #if 0
 413         printf("ref=\n");
 414         for(i=0;i<8;i++) {
 415             int j;
 416             for(j=0;j<8;j++) {
 417                 printf(" %3d", img_dest1[i*8+j]);
 418             }
 419             printf("\n");
 420         }
 421
 422         printf("out=\n");
 423         for(i=0;i<8;i++) {
 424             int j;
 425             for(j=0;j<8;j++) {
 426                 printf(" %3d", img_dest[i*8+j]);
 427             }
 428             printf("\n");
 429         }
 430 #endif
 431     }
 432     printf("%s %s: err_inf=%d\n",
 433            1 ? "IDCT248" : "DCT248",
 434            name, err_max);
 435
 436     ti = gettime();
 437     it1 = 0;
 438     do {
 439         for(it=0;it<NB_ITS_SPEED;it++) {
 440             for(i=0; i<64; i++)
 441                 block[i]= block1[i];
 442 //            memcpy(block, block1, sizeof(DCTELEM) * 64);
 443 // dont memcpy especially not fastmemcpy because it does movntq !!!
 444             idct248_put(img_dest, 8, block);
 445         }
 446         it1 += NB_ITS_SPEED;
 447         ti1 = gettime() - ti;
 448     } while (ti1 < 1000000);
 449     emms();
 450
 451     printf("%s %s: %0.1f kdct/s\n",
 452            1 ? "IDCT248" : "DCT248",
 453            name, (double)it1 * 1000.0 / (double)ti1);
 454 }
 455
 456 void help(void)
 457 {
 458     printf("dct-test [-i] [<test-number>]\n"
 459            "test-number 0 -> test with random matrixes\n"
 460            "            1 -> test with random sparse matrixes\n"
 461            "            2 -> do 3. test from mpeg4 std\n"
 462            "-i          test IDCT implementations\n"
 463            "-4          test IDCT248 implementations\n");
 464     exit(1);
 465 }
 466
 467 int main(int argc, char **argv)
 468 {
 469     int test_idct = 0, test_248_dct = 0;
 470     int c,i;
 471     int test=1;
 472
 473     init_fdct();
 474     idct_mmx_init();
 475
 476     for(i=0;i<256;i++) cropTbl[i + MAX_NEG_CROP] = i;
 477     for(i=0;i<MAX_NEG_CROP;i++) {
 478         cropTbl[i] = 0;
 479         cropTbl[i + MAX_NEG_CROP + 256] = 255;
 480     }
 481
 482     for(;;) {
 483         c = getopt(argc, argv, "ih4");
 484         if (c == -1)
 485             break;
 486         switch(c) {
 487         case 'i':
 488             test_idct = 1;
 489             break;
 490         case '4':
 491             test_248_dct = 1;
 492             break;
 493         default :
 494         case 'h':
 495             help();
 496             break;
 497         }
 498     }
 499
 500     if(optind <argc) test= atoi(argv[optind]);
 501
 502     printf("ffmpeg DCT/IDCT test\n");
 503
 504     if (test_248_dct) {
 505         idct248_error("SIMPLE-C", simple_idct248_put);
 506     } else {
 507         if (!test_idct) {
 508             dct_error("REF-DBL", 0, fdct, fdct, test); /* only to verify code ! */
 509             dct_error("IJG-AAN-INT", 0, fdct_ifast, fdct, test);
 510             dct_error("IJG-LLM-INT", 0, ff_jpeg_fdct_islow, fdct, test);
 511             dct_error("MMX", 0, ff_fdct_mmx, fdct, test);
 512             dct_error("MMX2", 0, ff_fdct_mmx2, fdct, test);
 513             dct_error("FAAN", 0, ff_faandct, fdct, test);
 514         } else {
 515             dct_error("REF-DBL", 1, idct, idct, test);
 516             dct_error("INT", 1, j_rev_dct, idct, test);
 517             dct_error("LIBMPEG2-MMX", 1, ff_mmx_idct, idct, test);
 518             dct_error("LIBMPEG2-MMXEXT", 1, ff_mmxext_idct, idct, test);
 519             dct_error("SIMPLE-C", 1, simple_idct, idct, test);
 520             dct_error("SIMPLE-MMX", 1, ff_simple_idct_mmx, idct, test);
 521             dct_error("XVID-MMX", 1, ff_idct_xvid_mmx, idct, test);
 522             dct_error("XVID-MMX2", 1, ff_idct_xvid_mmx2, idct, test);
 523             //        dct_error("ODIVX-C", 1, odivx_idct_c, idct);
 524             //printf(" test against odivx idct\n");
 525             //        dct_error("REF", 1, idct, odivx_idct_c);
 526             //        dct_error("INT", 1, j_rev_dct, odivx_idct_c);
 527             //        dct_error("MMX", 1, ff_mmx_idct, odivx_idct_c);
 528             //        dct_error("MMXEXT", 1, ff_mmxext_idct, odivx_idct_c);
 529             //        dct_error("SIMPLE-C", 1, simple_idct, odivx_idct_c);
 530             //        dct_error("SIMPLE-MMX", 1, ff_simple_idct_mmx, odivx_idct_c);
 531             //        dct_error("ODIVX-C", 1, odivx_idct_c, odivx_idct_c);
 532         }
 533     }
 534     return 0;
 535 }