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 "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 void ff_prores_idct_wrap(int16_t *dst){
  69     LOCAL_ALIGNED(16, int16_t, qmat, [64]);
  70     int i;
  71
  72     for(i=0; i<64; i++){
  73         qmat[i]=4;
  74     }
  75     ff_prores_idct(dst, qmat);
  76     for(i=0; i<64; i++) {
  77          dst[i] -= 512;
  78     }
  79 }
  80
  81 static const struct algo idct_tab[] = {
  82     { "REF-DBL",     ff_ref_idct,          FF_IDCT_PERM_NONE },
  83     { "INT",         ff_j_rev_dct,         FF_IDCT_PERM_LIBMPEG2 },
  84     { "SIMPLE-C",    ff_simple_idct_8,     FF_IDCT_PERM_NONE },
  85     { "SIMPLE-C10",  ff_simple_idct_10,    FF_IDCT_PERM_NONE },
  86     { "SIMPLE-C12",  ff_simple_idct_12,    FF_IDCT_PERM_NONE, 0, 1 },
  87     { "PR-C",        ff_prores_idct_wrap,  FF_IDCT_PERM_NONE, 0, 1 },
  88 #if CONFIG_FAANIDCT
  89     { "FAANI",       ff_faanidct,          FF_IDCT_PERM_NONE },
  90 #endif /* CONFIG_FAANIDCT */
  91 #if CONFIG_MPEG4_DECODER
  92     { "XVID",        ff_xvid_idct,         FF_IDCT_PERM_NONE, 0, 1 },
  93 #endif /* CONFIG_MPEG4_DECODER */
  94 };
  95
  96 #if ARCH_ARM
  97 #include "arm/dct-test.c"
  98 #elif ARCH_PPC
  99 #include "ppc/dct-test.c"
 100 #elif ARCH_X86
 101 #include "x86/dct-test.c"
 102 #else
 103 static const struct algo fdct_tab_arch[] = { { 0 } };
 104 static const struct algo idct_tab_arch[] = { { 0 } };
 105 #endif
 106
 107 #define AANSCALE_BITS 12
 108
 109 #define NB_ITS 20000
 110 #define NB_ITS_SPEED 50000
 111
 112 DECLARE_ALIGNED(16, static int16_t, block)[64];
 113 DECLARE_ALIGNED(8,  static int16_t, block1)[64];
 114
 115 static void init_block(int16_t block[64], int test, int is_idct, AVLFG *prng, int vals)
 116 {
 117     int i, j;
 118
 119     memset(block, 0, 64 * sizeof(*block));
 120
 121     switch (test) {
 122     case 0:
 123         for (i = 0; i < 64; i++)
 124             block[i] = (av_lfg_get(prng) % (2*vals)) -vals;
 125         if (is_idct) {
 126             ff_ref_fdct(block);
 127             for (i = 0; i < 64; i++)
 128                 block[i] >>= 3;
 129         }
 130         break;
 131     case 1:
 132         j = av_lfg_get(prng) % 10 + 1;
 133         for (i = 0; i < j; i++) {
 134             int idx = av_lfg_get(prng) % 64;
 135             block[idx] = av_lfg_get(prng) % (2*vals) -vals;
 136         }
 137         break;
 138     case 2:
 139         block[ 0] = av_lfg_get(prng) % (16*vals) - (8*vals);
 140         block[63] = (block[0] & 1) ^ 1;
 141         break;
 142     }
 143 }
 144
 145 static void permute(int16_t dst[64], const int16_t src[64],
 146                     enum idct_permutation_type perm_type)
 147 {
 148     int i;
 149
 150 #if ARCH_X86
 151     if (permute_x86(dst, src, perm_type))
 152         return;
 153 #endif
 154
 155     switch (perm_type) {
 156     case FF_IDCT_PERM_LIBMPEG2:
 157         for (i = 0; i < 64; i++)
 158             dst[(i & 0x38) | ((i & 6) >> 1) | ((i & 1) << 2)] = src[i];
 159         break;
 160     case FF_IDCT_PERM_PARTTRANS:
 161         for (i = 0; i < 64; i++)
 162             dst[(i & 0x24) | ((i & 3) << 3) | ((i >> 3) & 3)] = src[i];
 163         break;
 164     case FF_IDCT_PERM_TRANSPOSE:
 165         for (i = 0; i < 64; i++)
 166             dst[(i>>3) | ((i<<3)&0x38)] = src[i];
 167         break;
 168     default:
 169         for (i = 0; i < 64; i++)
 170             dst[i] = src[i];
 171         break;
 172     }
 173 }
 174
 175 static int dct_error(const struct algo *dct, int test, int is_idct, int speed, const int bits)
 176 {
 177     void (*ref)(int16_t *block) = is_idct ? ff_ref_idct : ff_ref_fdct;
 178     int it, i, scale;
 179     int err_inf, v;
 180     int64_t err2, ti, ti1, it1, err_sum = 0;
 181     int64_t sysErr[64], sysErrMax = 0;
 182     int maxout = 0;
 183     int blockSumErrMax = 0, blockSumErr;
 184     AVLFG prng;
 185     const int vals=1<<bits;
 186     double omse, ome;
 187     int spec_err;
 188
 189     av_lfg_init(&prng, 1);
 190
 191     err_inf = 0;
 192     err2 = 0;
 193     for (i = 0; i < 64; i++)
 194         sysErr[i] = 0;
 195     for (it = 0; it < NB_ITS; it++) {
 196         init_block(block1, test, is_idct, &prng, vals);
 197         permute(block, block1, dct->perm_type);
 198
 199         dct->func(block);
 200         emms_c();
 201
 202         if (!strcmp(dct->name, "IJG-AAN-INT")) {
 203             for (i = 0; i < 64; i++) {
 204                 scale = 8 * (1 << (AANSCALE_BITS + 11)) / ff_aanscales[i];
 205                 block[i] = (block[i] * scale) >> AANSCALE_BITS;
 206             }
 207         }
 208
 209         ref(block1);
 210         if (!strcmp(dct->name, "PR-SSE2"))
 211             for (i = 0; i < 64; i++)
 212                 block1[i] = av_clip(block1[i], 4-512, 1019-512);
 213
 214         blockSumErr = 0;
 215         for (i = 0; i < 64; i++) {
 216             int err = block[i] - block1[i];
 217             err_sum += err;
 218             v = abs(err);
 219             if (v > err_inf)
 220                 err_inf = v;
 221             err2 += v * v;
 222             sysErr[i] += block[i] - block1[i];
 223             blockSumErr += v;
 224             if (abs(block[i]) > maxout)
 225                 maxout = abs(block[i]);
 226         }
 227         if (blockSumErrMax < blockSumErr)
 228             blockSumErrMax = blockSumErr;
 229     }
 230     for (i = 0; i < 64; i++)
 231         sysErrMax = FFMAX(sysErrMax, FFABS(sysErr[i]));
 232
 233     for (i = 0; i < 64; i++) {
 234         if (i % 8 == 0)
 235             printf("\n");
 236         printf("%7d ", (int) sysErr[i]);
 237     }
 238     printf("\n");
 239
 240     omse = (double) err2 / NB_ITS / 64;
 241     ome  = (double) err_sum / NB_ITS / 64;
 242
 243     spec_err = is_idct && (err_inf > 1 || omse > 0.02 || fabs(ome) > 0.0015);
 244
 245     printf("%s %s: max_err=%d omse=%0.8f ome=%0.8f syserr=%0.8f maxout=%d blockSumErr=%d\n",
 246            is_idct ? "IDCT" : "DCT", dct->name, err_inf,
 247            omse, ome, (double) sysErrMax / NB_ITS,
 248            maxout, blockSumErrMax);
 249
 250     if (spec_err && !dct->nonspec) {
 251         printf("Failed!\n");
 252         return 1;
 253     }
 254
 255     if (!speed)
 256         return 0;
 257
 258     /* speed test */
 259
 260     init_block(block, test, is_idct, &prng, vals);
 261     permute(block1, block, dct->perm_type);
 262
 263     ti = av_gettime_relative();
 264     it1 = 0;
 265     do {
 266         for (it = 0; it < NB_ITS_SPEED; it++) {
 267             memcpy(block, block1, sizeof(block));
 268             dct->func(block);
 269         }
 270         emms_c();
 271         it1 += NB_ITS_SPEED;
 272         ti1 = av_gettime_relative() - ti;
 273     } while (ti1 < 1000000);
 274
 275     printf("%s %s: %0.1f kdct/s\n", is_idct ? "IDCT" : "DCT", dct->name,
 276            (double) it1 * 1000.0 / (double) ti1);
 277
 278     return 0;
 279 }
 280
 281 DECLARE_ALIGNED(8, static uint8_t, img_dest)[64];
 282 DECLARE_ALIGNED(8, static uint8_t, img_dest1)[64];
 283
 284 static void idct248_ref(uint8_t *dest, int linesize, int16_t *block)
 285 {
 286     static int init;
 287     static double c8[8][8];
 288     static double c4[4][4];
 289     double block1[64], block2[64], block3[64];
 290     double s, sum, v;
 291     int i, j, k;
 292
 293     if (!init) {
 294         init = 1;
 295
 296         for (i = 0; i < 8; i++) {
 297             sum = 0;
 298             for (j = 0; j < 8; j++) {
 299                 s = (i == 0) ? sqrt(1.0 / 8.0) : sqrt(1.0 / 4.0);
 300                 c8[i][j] = s * cos(M_PI * i * (j + 0.5) / 8.0);
 301                 sum += c8[i][j] * c8[i][j];
 302             }
 303         }
 304
 305         for (i = 0; i < 4; i++) {
 306             sum = 0;
 307             for (j = 0; j < 4; j++) {
 308                 s = (i == 0) ? sqrt(1.0 / 4.0) : sqrt(1.0 / 2.0);
 309                 c4[i][j] = s * cos(M_PI * i * (j + 0.5) / 4.0);
 310                 sum += c4[i][j] * c4[i][j];
 311             }
 312         }
 313     }
 314
 315     /* butterfly */
 316     s = 0.5 * sqrt(2.0);
 317     for (i = 0; i < 4; i++) {
 318         for (j = 0; j < 8; j++) {
 319             block1[8 * (2 * i) + j] =
 320                 (block[8 * (2 * i) + j] + block[8 * (2 * i + 1) + j]) * s;
 321             block1[8 * (2 * i + 1) + j] =
 322                 (block[8 * (2 * i) + j] - block[8 * (2 * i + 1) + j]) * s;
 323         }
 324     }
 325
 326     /* idct8 on lines */
 327     for (i = 0; i < 8; i++) {
 328         for (j = 0; j < 8; j++) {
 329             sum = 0;
 330             for (k = 0; k < 8; k++)
 331                 sum += c8[k][j] * block1[8 * i + k];
 332             block2[8 * i + j] = sum;
 333         }
 334     }
 335
 336     /* idct4 */
 337     for (i = 0; i < 8; i++) {
 338         for (j = 0; j < 4; j++) {
 339             /* top */
 340             sum = 0;
 341             for (k = 0; k < 4; k++)
 342                 sum += c4[k][j] * block2[8 * (2 * k) + i];
 343             block3[8 * (2 * j) + i] = sum;
 344
 345             /* bottom */
 346             sum = 0;
 347             for (k = 0; k < 4; k++)
 348                 sum += c4[k][j] * block2[8 * (2 * k + 1) + i];
 349             block3[8 * (2 * j + 1) + i] = sum;
 350         }
 351     }
 352
 353     /* clamp and store the result */
 354     for (i = 0; i < 8; i++) {
 355         for (j = 0; j < 8; j++) {
 356             v = block3[8 * i + j];
 357             if      (v < 0)   v = 0;
 358             else if (v > 255) v = 255;
 359             dest[i * linesize + j] = (int) rint(v);
 360         }
 361     }
 362 }
 363
 364 static void idct248_error(const char *name,
 365                           void (*idct248_put)(uint8_t *dest, int line_size,
 366                                               int16_t *block),
 367                           int speed)
 368 {
 369     int it, i, it1, ti, ti1, err_max, v;
 370     AVLFG prng;
 371
 372     av_lfg_init(&prng, 1);
 373
 374     /* just one test to see if code is correct (precision is less
 375        important here) */
 376     err_max = 0;
 377     for (it = 0; it < NB_ITS; it++) {
 378         /* XXX: use forward transform to generate values */
 379         for (i = 0; i < 64; i++)
 380             block1[i] = av_lfg_get(&prng) % 256 - 128;
 381         block1[0] += 1024;
 382
 383         for (i = 0; i < 64; i++)
 384             block[i] = block1[i];
 385         idct248_ref(img_dest1, 8, block);
 386
 387         for (i = 0; i < 64; i++)
 388             block[i] = block1[i];
 389         idct248_put(img_dest, 8, block);
 390
 391         for (i = 0; i < 64; i++) {
 392             v = abs((int) img_dest[i] - (int) img_dest1[i]);
 393             if (v == 255)
 394                 printf("%d %d\n", img_dest[i], img_dest1[i]);
 395             if (v > err_max)
 396                 err_max = v;
 397         }
 398 #if 0
 399         printf("ref=\n");
 400         for(i=0;i<8;i++) {
 401             int j;
 402             for(j=0;j<8;j++) {
 403                 printf(" %3d", img_dest1[i*8+j]);
 404             }
 405             printf("\n");
 406         }
 407
 408         printf("out=\n");
 409         for(i=0;i<8;i++) {
 410             int j;
 411             for(j=0;j<8;j++) {
 412                 printf(" %3d", img_dest[i*8+j]);
 413             }
 414             printf("\n");
 415         }
 416 #endif
 417     }
 418     printf("%s %s: err_inf=%d\n", 1 ? "IDCT248" : "DCT248", name, err_max);
 419
 420     if (!speed)
 421         return;
 422
 423     ti = av_gettime_relative();
 424     it1 = 0;
 425     do {
 426         for (it = 0; it < NB_ITS_SPEED; it++) {
 427             for (i = 0; i < 64; i++)
 428                 block[i] = block1[i];
 429             idct248_put(img_dest, 8, block);
 430         }
 431         emms_c();
 432         it1 += NB_ITS_SPEED;
 433         ti1 = av_gettime_relative() - ti;
 434     } while (ti1 < 1000000);
 435
 436     printf("%s %s: %0.1f kdct/s\n", 1 ? "IDCT248" : "DCT248", name,
 437            (double) it1 * 1000.0 / (double) ti1);
 438 }
 439
 440 static void help(void)
 441 {
 442     printf("dct-test [-i] [<test-number>] [<bits>]\n"
 443            "test-number 0 -> test with random matrixes\n"
 444            "            1 -> test with random sparse matrixes\n"
 445            "            2 -> do 3. test from mpeg4 std\n"
 446            "bits        Number of time domain bits to use, 8 is default\n"
 447            "-i          test IDCT implementations\n"
 448            "-4          test IDCT248 implementations\n"
 449            "-t          speed test\n");
 450 }
 451
 452 #if !HAVE_GETOPT
 453 #include "compat/getopt.c"
 454 #endif
 455
 456 int main(int argc, char **argv)
 457 {
 458     int test_idct = 0, test_248_dct = 0;
 459     int c, i;
 460     int test = 1;
 461     int speed = 0;
 462     int err = 0;
 463     int bits=8;
 464
 465     ff_ref_dct_init();
 466
 467     for (;;) {
 468         c = getopt(argc, argv, "ih4t");
 469         if (c == -1)
 470             break;
 471         switch (c) {
 472         case 'i':
 473             test_idct = 1;
 474             break;
 475         case '4':
 476             test_248_dct = 1;
 477             break;
 478         case 't':
 479             speed = 1;
 480             break;
 481         default:
 482         case 'h':
 483             help();
 484             return 0;
 485         }
 486     }
 487
 488     if (optind < argc)
 489         test = atoi(argv[optind]);
 490     if(optind+1 < argc) bits= atoi(argv[optind+1]);
 491
 492     printf("ffmpeg DCT/IDCT test\n");
 493
 494     if (test_248_dct) {
 495         idct248_error("SIMPLE-C", ff_simple_idct248_put, speed);
 496     } else {
 497         const int cpu_flags = av_get_cpu_flags();
 498         if (test_idct) {
 499             for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(idct_tab); i++)
 500                 err |= dct_error(&idct_tab[i], test, test_idct, speed, bits);
 501
 502             for (i = 0; idct_tab_arch[i].name; i++)
 503                 if (!(~cpu_flags & idct_tab_arch[i].cpu_flag))
 504                     err |= dct_error(&idct_tab_arch[i], test, test_idct, speed, bits);
 505         }
 506 #if CONFIG_FDCTDSP
 507         else {
 508             for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fdct_tab); i++)
 509                 err |= dct_error(&fdct_tab[i], test, test_idct, speed, bits);
 510
 511             for (i = 0; fdct_tab_arch[i].name; i++)
 512                 if (!(~cpu_flags & fdct_tab_arch[i].cpu_flag))
 513                     err |= dct_error(&fdct_tab_arch[i], test, test_idct, speed, bits);
 514         }
 515 #endif /* CONFIG_FDCTDSP */
 516     }
 517
 518     if (err)
 519         printf("Error: %d.\n", err);
 520
 521     return !!err;
 522 }