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

   1 /*
   2  * (c) 2001 Fabrice Bellard
   3  *     2007 Marc Hoffman <marc.hoffman@analog.com>
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * DCT test (c) 2001 Fabrice Bellard
  25  * Started from sample code by Juan J. Sierralta P.
  26  */
  27
  28 #include "config.h"
  29 #include <stdlib.h>
  30 #include <stdio.h>
  31 #include <string.h>
  32 #if HAVE_UNISTD_H
  33 #include <unistd.h>
  34 #endif
  35 #include <math.h>
  36
  37 #include "libavutil/cpu.h"
  38 #include "libavutil/common.h"
  39 #include "libavutil/lfg.h"
  40 #include "libavutil/time.h"
  41
  42 #include "dct.h"
  43 #include "idctdsp.h"
  44 #include "simple_idct.h"
  45 #include "aandcttab.h"
  46 #include "faandct.h"
  47 #include "faanidct.h"
  48 #include "dctref.h"
  49
  50 struct algo {
  51     const char *name;
  52     void (*func)(int16_t *block);
  53     enum idct_permutation_type perm_type;
  54     int cpu_flag;
  55     int nonspec;
  56 };
  57
  58 static const struct algo fdct_tab[] = {
  59     { "REF-DBL",     ff_ref_fdct,          FF_IDCT_PERM_NONE },
  60     { "FAAN",        ff_faandct,           FF_IDCT_PERM_NONE },
  61     { "IJG-AAN-INT", ff_fdct_ifast,        FF_IDCT_PERM_NONE },
  62     { "IJG-LLM-INT", ff_jpeg_fdct_islow_8, FF_IDCT_PERM_NONE },
  63 };
  64
  65 static void ff_prores_idct_wrap(int16_t *dst){
  66     DECLARE_ALIGNED(16, static int16_t, qmat)[64];
  67     int i;
  68
  69     for(i=0; i<64; i++){
  70         qmat[i]=4;
  71     }
  72     ff_prores_idct(dst, qmat);
  73     for(i=0; i<64; i++) {
  74          dst[i] -= 512;
  75     }
  76 }
  77
  78 static const struct algo idct_tab[] = {
  79     { "FAANI",       ff_faanidct,          FF_IDCT_PERM_NONE },
  80     { "REF-DBL",     ff_ref_idct,          FF_IDCT_PERM_NONE },
  81     { "INT",         ff_j_rev_dct,         FF_IDCT_PERM_LIBMPEG2 },
  82     { "SIMPLE-C",    ff_simple_idct_8,     FF_IDCT_PERM_NONE },
  83     { "PR-C",        ff_prores_idct_wrap,  FF_IDCT_PERM_NONE, 0, 1 },
  84 };
  85
  86 #if ARCH_ARM
  87 #include "arm/dct-test.c"
  88 #elif ARCH_PPC
  89 #include "ppc/dct-test.c"
  90 #elif ARCH_X86
  91 #include "x86/dct-test.c"
  92 #else
  93 static const struct algo fdct_tab_arch[] = { 0 };
  94 static const struct algo idct_tab_arch[] = { 0 };
  95 #endif
  96
  97 #define AANSCALE_BITS 12
  98
  99 #define NB_ITS 20000
 100 #define NB_ITS_SPEED 50000
 101
 102 DECLARE_ALIGNED(16, static int16_t, block)[64];
 103 DECLARE_ALIGNED(8,  static int16_t, block1)[64];
 104
 105 static void init_block(int16_t block[64], int test, int is_idct, AVLFG *prng, int vals)
 106 {
 107     int i, j;
 108
 109     memset(block, 0, 64 * sizeof(*block));
 110
 111     switch (test) {
 112     case 0:
 113         for (i = 0; i < 64; i++)
 114             block[i] = (av_lfg_get(prng) % (2*vals)) -vals;
 115         if (is_idct) {
 116             ff_ref_fdct(block);
 117             for (i = 0; i < 64; i++)
 118                 block[i] >>= 3;
 119         }
 120         break;
 121     case 1:
 122         j = av_lfg_get(prng) % 10 + 1;
 123         for (i = 0; i < j; i++) {
 124             int idx = av_lfg_get(prng) % 64;
 125             block[idx] = av_lfg_get(prng) % (2*vals) -vals;
 126         }
 127         break;
 128     case 2:
 129         block[ 0] = av_lfg_get(prng) % (16*vals) - (8*vals);
 130         block[63] = (block[0] & 1) ^ 1;
 131         break;
 132     }
 133 }
 134
 135 static void permute(int16_t dst[64], const int16_t src[64],
 136                     enum idct_permutation_type perm_type)
 137 {
 138     int i;
 139
 140 #if ARCH_X86
 141     if (permute_x86(dst, src, perm_type))
 142         return;
 143 #endif
 144
 145     switch (perm_type) {
 146     case FF_IDCT_PERM_LIBMPEG2:
 147         for (i = 0; i < 64; i++)
 148             dst[(i & 0x38) | ((i & 6) >> 1) | ((i & 1) << 2)] = src[i];
 149         break;
 150     case FF_IDCT_PERM_PARTTRANS:
 151         for (i = 0; i < 64; i++)
 152             dst[(i & 0x24) | ((i & 3) << 3) | ((i >> 3) & 3)] = src[i];
 153         break;
 154     case FF_IDCT_PERM_TRANSPOSE:
 155         for (i = 0; i < 64; i++)
 156             dst[(i>>3) | ((i<<3)&0x38)] = src[i];
 157         break;
 158     default:
 159         for (i = 0; i < 64; i++)
 160             dst[i] = src[i];
 161         break;
 162     }
 163 }
 164
 165 static int dct_error(const struct algo *dct, int test, int is_idct, int speed, const int bits)
 166 {
 167     void (*ref)(int16_t *block) = is_idct ? ff_ref_idct : ff_ref_fdct;
 168     int it, i, scale;
 169     int err_inf, v;
 170     int64_t err2, ti, ti1, it1, err_sum = 0;
 171     int64_t sysErr[64], sysErrMax = 0;
 172     int maxout = 0;
 173     int blockSumErrMax = 0, blockSumErr;
 174     AVLFG prng;
 175     const int vals=1<<bits;
 176     double omse, ome;
 177     int spec_err;
 178
 179     av_lfg_init(&prng, 1);
 180
 181     err_inf = 0;
 182     err2 = 0;
 183     for (i = 0; i < 64; i++)
 184         sysErr[i] = 0;
 185     for (it = 0; it < NB_ITS; it++) {
 186         init_block(block1, test, is_idct, &prng, vals);
 187         permute(block, block1, dct->perm_type);
 188
 189         dct->func(block);
 190         emms_c();
 191
 192         if (!strcmp(dct->name, "IJG-AAN-INT")) {
 193             for (i = 0; i < 64; i++) {
 194                 scale = 8 * (1 << (AANSCALE_BITS + 11)) / ff_aanscales[i];
 195                 block[i] = (block[i] * scale) >> AANSCALE_BITS;
 196             }
 197         }
 198
 199         ref(block1);
 200         if (!strcmp(dct->name, "PR-SSE2"))
 201             for (i = 0; i < 64; i++)
 202                 block1[i] = av_clip(block1[i], 4-512, 1019-512);
 203
 204         blockSumErr = 0;
 205         for (i = 0; i < 64; i++) {
 206             int err = block[i] - block1[i];
 207             err_sum += err;
 208             v = abs(err);
 209             if (v > err_inf)
 210                 err_inf = v;
 211             err2 += v * v;
 212             sysErr[i] += block[i] - block1[i];
 213             blockSumErr += v;
 214             if (abs(block[i]) > maxout)
 215                 maxout = abs(block[i]);
 216         }
 217         if (blockSumErrMax < blockSumErr)
 218             blockSumErrMax = blockSumErr;
 219     }
 220     for (i = 0; i < 64; i++)
 221         sysErrMax = FFMAX(sysErrMax, FFABS(sysErr[i]));
 222
 223     for (i = 0; i < 64; i++) {
 224         if (i % 8 == 0)
 225             printf("\n");
 226         printf("%7d ", (int) sysErr[i]);
 227     }
 228     printf("\n");
 229
 230     omse = (double) err2 / NB_ITS / 64;
 231     ome  = (double) err_sum / NB_ITS / 64;
 232
 233     spec_err = is_idct && (err_inf > 1 || omse > 0.02 || fabs(ome) > 0.0015);
 234
 235     printf("%s %s: max_err=%d omse=%0.8f ome=%0.8f syserr=%0.8f maxout=%d blockSumErr=%d\n",
 236            is_idct ? "IDCT" : "DCT", dct->name, err_inf,
 237            omse, ome, (double) sysErrMax / NB_ITS,
 238            maxout, blockSumErrMax);
 239
 240     if (spec_err && !dct->nonspec)
 241         return 1;
 242
 243     if (!speed)
 244         return 0;
 245
 246     /* speed test */
 247
 248     init_block(block, test, is_idct, &prng, vals);
 249     permute(block1, block, dct->perm_type);
 250
 251     ti = av_gettime_relative();
 252     it1 = 0;
 253     do {
 254         for (it = 0; it < NB_ITS_SPEED; it++) {
 255             memcpy(block, block1, sizeof(block));
 256             dct->func(block);
 257         }
 258         emms_c();
 259         it1 += NB_ITS_SPEED;
 260         ti1 = av_gettime_relative() - ti;
 261     } while (ti1 < 1000000);
 262
 263     printf("%s %s: %0.1f kdct/s\n", is_idct ? "IDCT" : "DCT", dct->name,
 264            (double) it1 * 1000.0 / (double) ti1);
 265
 266     return 0;
 267 }
 268
 269 DECLARE_ALIGNED(8, static uint8_t, img_dest)[64];
 270 DECLARE_ALIGNED(8, static uint8_t, img_dest1)[64];
 271
 272 static void idct248_ref(uint8_t *dest, int linesize, int16_t *block)
 273 {
 274     static int init;
 275     static double c8[8][8];
 276     static double c4[4][4];
 277     double block1[64], block2[64], block3[64];
 278     double s, sum, v;
 279     int i, j, k;
 280
 281     if (!init) {
 282         init = 1;
 283
 284         for (i = 0; i < 8; i++) {
 285             sum = 0;
 286             for (j = 0; j < 8; j++) {
 287                 s = (i == 0) ? sqrt(1.0 / 8.0) : sqrt(1.0 / 4.0);
 288                 c8[i][j] = s * cos(M_PI * i * (j + 0.5) / 8.0);
 289                 sum += c8[i][j] * c8[i][j];
 290             }
 291         }
 292
 293         for (i = 0; i < 4; i++) {
 294             sum = 0;
 295             for (j = 0; j < 4; j++) {
 296                 s = (i == 0) ? sqrt(1.0 / 4.0) : sqrt(1.0 / 2.0);
 297                 c4[i][j] = s * cos(M_PI * i * (j + 0.5) / 4.0);
 298                 sum += c4[i][j] * c4[i][j];
 299             }
 300         }
 301     }
 302
 303     /* butterfly */
 304     s = 0.5 * sqrt(2.0);
 305     for (i = 0; i < 4; i++) {
 306         for (j = 0; j < 8; j++) {
 307             block1[8 * (2 * i) + j] =
 308                 (block[8 * (2 * i) + j] + block[8 * (2 * i + 1) + j]) * s;
 309             block1[8 * (2 * i + 1) + j] =
 310                 (block[8 * (2 * i) + j] - block[8 * (2 * i + 1) + j]) * s;
 311         }
 312     }
 313
 314     /* idct8 on lines */
 315     for (i = 0; i < 8; i++) {
 316         for (j = 0; j < 8; j++) {
 317             sum = 0;
 318             for (k = 0; k < 8; k++)
 319                 sum += c8[k][j] * block1[8 * i + k];
 320             block2[8 * i + j] = sum;
 321         }
 322     }
 323
 324     /* idct4 */
 325     for (i = 0; i < 8; i++) {
 326         for (j = 0; j < 4; j++) {
 327             /* top */
 328             sum = 0;
 329             for (k = 0; k < 4; k++)
 330                 sum += c4[k][j] * block2[8 * (2 * k) + i];
 331             block3[8 * (2 * j) + i] = sum;
 332
 333             /* bottom */
 334             sum = 0;
 335             for (k = 0; k < 4; k++)
 336                 sum += c4[k][j] * block2[8 * (2 * k + 1) + i];
 337             block3[8 * (2 * j + 1) + i] = sum;
 338         }
 339     }
 340
 341     /* clamp and store the result */
 342     for (i = 0; i < 8; i++) {
 343         for (j = 0; j < 8; j++) {
 344             v = block3[8 * i + j];
 345             if      (v < 0)   v = 0;
 346             else if (v > 255) v = 255;
 347             dest[i * linesize + j] = (int) rint(v);
 348         }
 349     }
 350 }
 351
 352 static void idct248_error(const char *name,
 353                           void (*idct248_put)(uint8_t *dest, int line_size,
 354                                               int16_t *block),
 355                           int speed)
 356 {
 357     int it, i, it1, ti, ti1, err_max, v;
 358     AVLFG prng;
 359
 360     av_lfg_init(&prng, 1);
 361
 362     /* just one test to see if code is correct (precision is less
 363        important here) */
 364     err_max = 0;
 365     for (it = 0; it < NB_ITS; it++) {
 366         /* XXX: use forward transform to generate values */
 367         for (i = 0; i < 64; i++)
 368             block1[i] = av_lfg_get(&prng) % 256 - 128;
 369         block1[0] += 1024;
 370
 371         for (i = 0; i < 64; i++)
 372             block[i] = block1[i];
 373         idct248_ref(img_dest1, 8, block);
 374
 375         for (i = 0; i < 64; i++)
 376             block[i] = block1[i];
 377         idct248_put(img_dest, 8, block);
 378
 379         for (i = 0; i < 64; i++) {
 380             v = abs((int) img_dest[i] - (int) img_dest1[i]);
 381             if (v == 255)
 382                 printf("%d %d\n", img_dest[i], img_dest1[i]);
 383             if (v > err_max)
 384                 err_max = v;
 385         }
 386 #if 0
 387         printf("ref=\n");
 388         for(i=0;i<8;i++) {
 389             int j;
 390             for(j=0;j<8;j++) {
 391                 printf(" %3d", img_dest1[i*8+j]);
 392             }
 393             printf("\n");
 394         }
 395
 396         printf("out=\n");
 397         for(i=0;i<8;i++) {
 398             int j;
 399             for(j=0;j<8;j++) {
 400                 printf(" %3d", img_dest[i*8+j]);
 401             }
 402             printf("\n");
 403         }
 404 #endif
 405     }
 406     printf("%s %s: err_inf=%d\n", 1 ? "IDCT248" : "DCT248", name, err_max);
 407
 408     if (!speed)
 409         return;
 410
 411     ti = av_gettime_relative();
 412     it1 = 0;
 413     do {
 414         for (it = 0; it < NB_ITS_SPEED; it++) {
 415             for (i = 0; i < 64; i++)
 416                 block[i] = block1[i];
 417             idct248_put(img_dest, 8, block);
 418         }
 419         emms_c();
 420         it1 += NB_ITS_SPEED;
 421         ti1 = av_gettime_relative() - ti;
 422     } while (ti1 < 1000000);
 423
 424     printf("%s %s: %0.1f kdct/s\n", 1 ? "IDCT248" : "DCT248", name,
 425            (double) it1 * 1000.0 / (double) ti1);
 426 }
 427
 428 static void help(void)
 429 {
 430     printf("dct-test [-i] [<test-number>] [<bits>]\n"
 431            "test-number 0 -> test with random matrixes\n"
 432            "            1 -> test with random sparse matrixes\n"
 433            "            2 -> do 3. test from mpeg4 std\n"
 434            "bits        Number of time domain bits to use, 8 is default\n"
 435            "-i          test IDCT implementations\n"
 436            "-4          test IDCT248 implementations\n"
 437            "-t          speed test\n");
 438 }
 439
 440 #if !HAVE_GETOPT
 441 #include "compat/getopt.c"
 442 #endif
 443
 444 int main(int argc, char **argv)
 445 {
 446     int test_idct = 0, test_248_dct = 0;
 447     int c, i;
 448     int test = 1;
 449     int speed = 0;
 450     int err = 0;
 451     int bits=8;
 452
 453     ff_ref_dct_init();
 454
 455     for (;;) {
 456         c = getopt(argc, argv, "ih4t");
 457         if (c == -1)
 458             break;
 459         switch (c) {
 460         case 'i':
 461             test_idct = 1;
 462             break;
 463         case '4':
 464             test_248_dct = 1;
 465             break;
 466         case 't':
 467             speed = 1;
 468             break;
 469         default:
 470         case 'h':
 471             help();
 472             return 0;
 473         }
 474     }
 475
 476     if (optind < argc)
 477         test = atoi(argv[optind]);
 478     if(optind+1 < argc) bits= atoi(argv[optind+1]);
 479
 480     printf("ffmpeg DCT/IDCT test\n");
 481
 482     if (test_248_dct) {
 483         idct248_error("SIMPLE-C", ff_simple_idct248_put, speed);
 484     } else {
 485         const int cpu_flags = av_get_cpu_flags();
 486         if (test_idct) {
 487             for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(idct_tab); i++)
 488                 err |= dct_error(&idct_tab[i], test, test_idct, speed, bits);
 489
 490             for (i = 0; idct_tab_arch[i].name; i++)
 491                 if (!(~cpu_flags & idct_tab_arch[i].cpu_flag))
 492                     err |= dct_error(&idct_tab_arch[i], test, test_idct, speed, bits);
 493         }
 494 #if CONFIG_FDCTDSP
 495         else {
 496             for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fdct_tab); i++)
 497                 err |= dct_error(&fdct_tab[i], test, test_idct, speed, bits);
 498
 499             for (i = 0; fdct_tab_arch[i].name; i++)
 500                 if (!(~cpu_flags & fdct_tab_arch[i].cpu_flag))
 501                     err |= dct_error(&fdct_tab_arch[i], test, test_idct, speed, bits);
 502         }
 503 #endif /* CONFIG_FDCTDSP */
 504     }
 505
 506     if (err)
 507         printf("Error: %d.\n", err);
 508
 509     return !!err;
 510 }