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

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