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 Libav.
   6  *
   7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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 "xvididct.h"
  46 #include "aandcttab.h"
  47 #include "faandct.h"
  48 #include "faanidct.h"
  49 #include "dctref.h"
  50
  51 struct algo {
  52     const char *name;
  53     void (*func)(int16_t *block);
  54     enum idct_permutation_type perm_type;
  55     int cpu_flag;
  56     int nonspec;
  57 };
  58
  59 static const struct algo fdct_tab[] = {
  60     { "REF-DBL",     ff_ref_fdct,          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 #if CONFIG_FAANDCT
  64     { "FAAN",        ff_faandct,           FF_IDCT_PERM_NONE },
  65 #endif /* CONFIG_FAANDCT */
  66 };
  67
  68 static const struct algo idct_tab[] = {
  69     { "REF-DBL",     ff_ref_idct,          FF_IDCT_PERM_NONE },
  70     { "INT",         ff_j_rev_dct,         FF_IDCT_PERM_LIBMPEG2 },
  71     { "SIMPLE-C",    ff_simple_idct_8,     FF_IDCT_PERM_NONE },
  72 #if CONFIG_FAANIDCT
  73     { "FAANI",       ff_faanidct,          FF_IDCT_PERM_NONE },
  74 #endif /* CONFIG_FAANIDCT */
  75 #if CONFIG_MPEG4_DECODER
  76     { "XVID",        ff_xvid_idct,         FF_IDCT_PERM_NONE, 0, 1 },
  77 #endif /* CONFIG_MPEG4_DECODER */
  78 };
  79
  80 #if ARCH_ARM
  81 #include "arm/dct-test.c"
  82 #elif ARCH_PPC
  83 #include "ppc/dct-test.c"
  84 #elif ARCH_X86
  85 #include "x86/dct-test.c"
  86 #else
  87 static const struct algo fdct_tab_arch[] = { { 0 } };
  88 static const struct algo idct_tab_arch[] = { { 0 } };
  89 #endif
  90
  91 #define AANSCALE_BITS 12
  92
  93 #define NB_ITS 20000
  94 #define NB_ITS_SPEED 50000
  95
  96 DECLARE_ALIGNED(16, static int16_t, block)[64];
  97 DECLARE_ALIGNED(8,  static int16_t, block1)[64];
  98
  99 static void init_block(int16_t block[64], int test, int is_idct, AVLFG *prng)
 100 {
 101     int i, j;
 102
 103     memset(block, 0, 64 * sizeof(*block));
 104
 105     switch (test) {
 106     case 0:
 107         for (i = 0; i < 64; i++)
 108             block[i] = (av_lfg_get(prng) % 512) - 256;
 109         if (is_idct) {
 110             ff_ref_fdct(block);
 111             for (i = 0; i < 64; i++)
 112                 block[i] >>= 3;
 113         }
 114         break;
 115     case 1:
 116         j = av_lfg_get(prng) % 10 + 1;
 117         for (i = 0; i < j; i++)
 118             block[av_lfg_get(prng) % 64] = av_lfg_get(prng) % 512 - 256;
 119         break;
 120     case 2:
 121         block[ 0] = av_lfg_get(prng) % 4096 - 2048;
 122         block[63] = (block[0] & 1) ^ 1;
 123         break;
 124     }
 125 }
 126
 127 static void permute(int16_t dst[64], const int16_t src[64],
 128                     enum idct_permutation_type perm_type)
 129 {
 130     int i;
 131
 132 #if ARCH_X86
 133     if (permute_x86(dst, src, perm_type))
 134         return;
 135 #endif
 136
 137     switch (perm_type) {
 138     case FF_IDCT_PERM_LIBMPEG2:
 139         for (i = 0; i < 64; i++)
 140             dst[(i & 0x38) | ((i & 6) >> 1) | ((i & 1) << 2)] = src[i];
 141         break;
 142     case FF_IDCT_PERM_PARTTRANS:
 143         for (i = 0; i < 64; i++)
 144             dst[(i & 0x24) | ((i & 3) << 3) | ((i >> 3) & 3)] = src[i];
 145         break;
 146     default:
 147         for (i = 0; i < 64; i++)
 148             dst[i] = src[i];
 149         break;
 150     }
 151 }
 152
 153 static int dct_error(const struct algo *dct, int test, int is_idct, int speed)
 154 {
 155     void (*ref)(int16_t *block) = is_idct ? ff_ref_idct : ff_ref_fdct;
 156     int it, i, scale;
 157     int err_inf, v;
 158     int64_t err2, ti, ti1, it1, err_sum = 0;
 159     int64_t sysErr[64], sysErrMax = 0;
 160     int maxout = 0;
 161     int blockSumErrMax = 0, blockSumErr;
 162     AVLFG prng;
 163     double omse, ome;
 164     int spec_err;
 165
 166     av_lfg_init(&prng, 1);
 167
 168     err_inf = 0;
 169     err2 = 0;
 170     for (i = 0; i < 64; i++)
 171         sysErr[i] = 0;
 172     for (it = 0; it < NB_ITS; it++) {
 173         init_block(block1, test, is_idct, &prng);
 174         permute(block, block1, dct->perm_type);
 175
 176         dct->func(block);
 177         emms_c();
 178
 179         if (!strcmp(dct->name, "IJG-AAN-INT")) {
 180             for (i = 0; i < 64; i++) {
 181                 scale = 8 * (1 << (AANSCALE_BITS + 11)) / ff_aanscales[i];
 182                 block[i] = (block[i] * scale) >> AANSCALE_BITS;
 183             }
 184         }
 185
 186         ref(block1);
 187
 188         blockSumErr = 0;
 189         for (i = 0; i < 64; i++) {
 190             int err = block[i] - block1[i];
 191             err_sum += err;
 192             v = abs(err);
 193             if (v > err_inf)
 194                 err_inf = v;
 195             err2 += v * v;
 196             sysErr[i] += block[i] - block1[i];
 197             blockSumErr += v;
 198             if (abs(block[i]) > maxout)
 199                 maxout = abs(block[i]);
 200         }
 201         if (blockSumErrMax < blockSumErr)
 202             blockSumErrMax = blockSumErr;
 203     }
 204     for (i = 0; i < 64; i++)
 205         sysErrMax = FFMAX(sysErrMax, FFABS(sysErr[i]));
 206
 207     for (i = 0; i < 64; i++) {
 208         if (i % 8 == 0)
 209             printf("\n");
 210         printf("%7d ", (int) sysErr[i]);
 211     }
 212     printf("\n");
 213
 214     omse = (double) err2 / NB_ITS / 64;
 215     ome  = (double) err_sum / NB_ITS / 64;
 216
 217     spec_err = is_idct && (err_inf > 1 || omse > 0.02 || fabs(ome) > 0.0015);
 218
 219     printf("%s %s: ppe=%d omse=%0.8f ome=%0.8f syserr=%0.8f maxout=%d blockSumErr=%d\n",
 220            is_idct ? "IDCT" : "DCT", dct->name, err_inf,
 221            omse, ome, (double) sysErrMax / NB_ITS,
 222            maxout, blockSumErrMax);
 223
 224     if (spec_err && !dct->nonspec)
 225         return 1;
 226
 227     if (!speed)
 228         return 0;
 229
 230     /* speed test */
 231     init_block(block, test, is_idct, &prng);
 232     permute(block1, block, dct->perm_type);
 233
 234     ti = av_gettime_relative();
 235     it1 = 0;
 236     do {
 237         for (it = 0; it < NB_ITS_SPEED; it++) {
 238             memcpy(block, block1, sizeof(block));
 239             dct->func(block);
 240         }
 241         it1 += NB_ITS_SPEED;
 242         ti1 = av_gettime_relative() - ti;
 243     } while (ti1 < 1000000);
 244     emms_c();
 245
 246     printf("%s %s: %0.1f kdct/s\n", is_idct ? "IDCT" : "DCT", dct->name,
 247            (double) it1 * 1000.0 / (double) ti1);
 248
 249     return 0;
 250 }
 251
 252 DECLARE_ALIGNED(8, static uint8_t, img_dest)[64];
 253 DECLARE_ALIGNED(8, static uint8_t, img_dest1)[64];
 254
 255 static void idct248_ref(uint8_t *dest, int linesize, int16_t *block)
 256 {
 257     static int init;
 258     static double c8[8][8];
 259     static double c4[4][4];
 260     double block1[64], block2[64], block3[64];
 261     double s, sum, v;
 262     int i, j, k;
 263
 264     if (!init) {
 265         init = 1;
 266
 267         for (i = 0; i < 8; i++) {
 268             sum = 0;
 269             for (j = 0; j < 8; j++) {
 270                 s = (i == 0) ? sqrt(1.0 / 8.0) : sqrt(1.0 / 4.0);
 271                 c8[i][j] = s * cos(M_PI * i * (j + 0.5) / 8.0);
 272                 sum += c8[i][j] * c8[i][j];
 273             }
 274         }
 275
 276         for (i = 0; i < 4; i++) {
 277             sum = 0;
 278             for (j = 0; j < 4; j++) {
 279                 s = (i == 0) ? sqrt(1.0 / 4.0) : sqrt(1.0 / 2.0);
 280                 c4[i][j] = s * cos(M_PI * i * (j + 0.5) / 4.0);
 281                 sum += c4[i][j] * c4[i][j];
 282             }
 283         }
 284     }
 285
 286     /* butterfly */
 287     s = 0.5 * sqrt(2.0);
 288     for (i = 0; i < 4; i++) {
 289         for (j = 0; j < 8; j++) {
 290             block1[8 * (2 * i) + j] =
 291                 (block[8 * (2 * i) + j] + block[8 * (2 * i + 1) + j]) * s;
 292             block1[8 * (2 * i + 1) + j] =
 293                 (block[8 * (2 * i) + j] - block[8 * (2 * i + 1) + j]) * s;
 294         }
 295     }
 296
 297     /* idct8 on lines */
 298     for (i = 0; i < 8; i++) {
 299         for (j = 0; j < 8; j++) {
 300             sum = 0;
 301             for (k = 0; k < 8; k++)
 302                 sum += c8[k][j] * block1[8 * i + k];
 303             block2[8 * i + j] = sum;
 304         }
 305     }
 306
 307     /* idct4 */
 308     for (i = 0; i < 8; i++) {
 309         for (j = 0; j < 4; j++) {
 310             /* top */
 311             sum = 0;
 312             for (k = 0; k < 4; k++)
 313                 sum += c4[k][j] * block2[8 * (2 * k) + i];
 314             block3[8 * (2 * j) + i] = sum;
 315
 316             /* bottom */
 317             sum = 0;
 318             for (k = 0; k < 4; k++)
 319                 sum += c4[k][j] * block2[8 * (2 * k + 1) + i];
 320             block3[8 * (2 * j + 1) + i] = sum;
 321         }
 322     }
 323
 324     /* clamp and store the result */
 325     for (i = 0; i < 8; i++) {
 326         for (j = 0; j < 8; j++) {
 327             v = block3[8 * i + j];
 328             if      (v < 0)   v = 0;
 329             else if (v > 255) v = 255;
 330             dest[i * linesize + j] = (int) rint(v);
 331         }
 332     }
 333 }
 334
 335 static void idct248_error(const char *name,
 336                           void (*idct248_put)(uint8_t *dest, int line_size,
 337                                               int16_t *block),
 338                           int speed)
 339 {
 340     int it, i, it1, ti, ti1, err_max, v;
 341     AVLFG prng;
 342
 343     av_lfg_init(&prng, 1);
 344
 345     /* just one test to see if code is correct (precision is less
 346        important here) */
 347     err_max = 0;
 348     for (it = 0; it < NB_ITS; it++) {
 349         /* XXX: use forward transform to generate values */
 350         for (i = 0; i < 64; i++)
 351             block1[i] = av_lfg_get(&prng) % 256 - 128;
 352         block1[0] += 1024;
 353
 354         for (i = 0; i < 64; i++)
 355             block[i] = block1[i];
 356         idct248_ref(img_dest1, 8, block);
 357
 358         for (i = 0; i < 64; i++)
 359             block[i] = block1[i];
 360         idct248_put(img_dest, 8, block);
 361
 362         for (i = 0; i < 64; i++) {
 363             v = abs((int) img_dest[i] - (int) img_dest1[i]);
 364             if (v == 255)
 365                 printf("%d %d\n", img_dest[i], img_dest1[i]);
 366             if (v > err_max)
 367                 err_max = v;
 368         }
 369     }
 370     printf("%s %s: err_inf=%d\n", 1 ? "IDCT248" : "DCT248", name, err_max);
 371
 372     if (!speed)
 373         return;
 374
 375     ti = av_gettime_relative();
 376     it1 = 0;
 377     do {
 378         for (it = 0; it < NB_ITS_SPEED; it++) {
 379             for (i = 0; i < 64; i++)
 380                 block[i] = block1[i];
 381             idct248_put(img_dest, 8, block);
 382         }
 383         it1 += NB_ITS_SPEED;
 384         ti1 = av_gettime_relative() - ti;
 385     } while (ti1 < 1000000);
 386     emms_c();
 387
 388     printf("%s %s: %0.1f kdct/s\n", 1 ? "IDCT248" : "DCT248", name,
 389            (double) it1 * 1000.0 / (double) ti1);
 390 }
 391
 392 static void help(void)
 393 {
 394     printf("dct-test [-i] [<test-number>]\n"
 395            "test-number 0 -> test with random matrixes\n"
 396            "            1 -> test with random sparse matrixes\n"
 397            "            2 -> do 3. test from mpeg4 std\n"
 398            "-i          test IDCT implementations\n"
 399            "-4          test IDCT248 implementations\n"
 400            "-t          speed test\n");
 401 }
 402
 403 #if !HAVE_GETOPT
 404 #include "compat/getopt.c"
 405 #endif
 406
 407 int main(int argc, char **argv)
 408 {
 409     int test_idct = 0, test_248_dct = 0;
 410     int c, i;
 411     int test = 1;
 412     int speed = 0;
 413     int err = 0;
 414
 415     ff_ref_dct_init();
 416
 417     for (;;) {
 418         c = getopt(argc, argv, "ih4t");
 419         if (c == -1)
 420             break;
 421         switch (c) {
 422         case 'i':
 423             test_idct = 1;
 424             break;
 425         case '4':
 426             test_248_dct = 1;
 427             break;
 428         case 't':
 429             speed = 1;
 430             break;
 431         default:
 432         case 'h':
 433             help();
 434             return 0;
 435         }
 436     }
 437
 438     if (optind < argc)
 439         test = atoi(argv[optind]);
 440
 441     printf("Libav DCT/IDCT test\n");
 442
 443     if (test_248_dct) {
 444         idct248_error("SIMPLE-C", ff_simple_idct248_put, speed);
 445     } else {
 446         const int cpu_flags = av_get_cpu_flags();
 447         if (test_idct) {
 448             for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(idct_tab); i++)
 449                 err |= dct_error(&idct_tab[i], test, test_idct, speed);
 450
 451             for (i = 0; idct_tab_arch[i].name; i++)
 452                 if (!(~cpu_flags & idct_tab_arch[i].cpu_flag))
 453                     err |= dct_error(&idct_tab_arch[i], test, test_idct, speed);
 454         }
 455 #if CONFIG_FDCTDSP
 456         else {
 457             for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fdct_tab); i++)
 458                 err |= dct_error(&fdct_tab[i], test, test_idct, speed);
 459
 460             for (i = 0; fdct_tab_arch[i].name; i++)
 461                 if (!(~cpu_flags & fdct_tab_arch[i].cpu_flag))
 462                     err |= dct_error(&fdct_tab_arch[i], test, test_idct, speed);
 463         }
 464 #endif /* CONFIG_FDCTDSP */
 465     }
 466
 467     if (err)
 468         printf("Error: %d.\n", err);
 469
 470     return !!err;
 471 }