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     { "FAAN",        ff_faandct,           FF_IDCT_PERM_NONE },
  62     { "IJG-AAN-INT", ff_fdct_ifast,        FF_IDCT_PERM_NONE },
  63     { "IJG-LLM-INT", ff_jpeg_fdct_islow_8, FF_IDCT_PERM_NONE },
  64 };
  65
  66 static void ff_prores_idct_wrap(int16_t *dst){
  67     DECLARE_ALIGNED(16, static int16_t, qmat)[64];
  68     int i;
  69
  70     for(i=0; i<64; i++){
  71         qmat[i]=4;
  72     }
  73     ff_prores_idct(dst, qmat);
  74     for(i=0; i<64; i++) {
  75          dst[i] -= 512;
  76     }
  77 }
  78
  79 static const struct algo idct_tab[] = {
  80     { "FAANI",       ff_faanidct,          FF_IDCT_PERM_NONE },
  81     { "REF-DBL",     ff_ref_idct,          FF_IDCT_PERM_NONE },
  82     { "INT",         ff_j_rev_dct,         FF_IDCT_PERM_LIBMPEG2 },
  83     { "SIMPLE-C",    ff_simple_idct_8,     FF_IDCT_PERM_NONE },
  84     { "PR-C",        ff_prores_idct_wrap,  FF_IDCT_PERM_NONE, 0, 1 },
  85 #if CONFIG_MPEG4_DECODER
  86     { "XVID",        ff_xvid_idct,         FF_IDCT_PERM_NONE, 0, 1 },
  87 #endif /* CONFIG_MPEG4_DECODER */
  88 };
  89
  90 #if ARCH_ARM
  91 #include "arm/dct-test.c"
  92 #elif ARCH_PPC
  93 #include "ppc/dct-test.c"
  94 #elif ARCH_X86
  95 #include "x86/dct-test.c"
  96 #else
  97 static const struct algo fdct_tab_arch[] = { 0 };
  98 static const struct algo idct_tab_arch[] = { 0 };
  99 #endif
 100
 101 #define AANSCALE_BITS 12
 102
 103 #define NB_ITS 20000
 104 #define NB_ITS_SPEED 50000
 105
 106 DECLARE_ALIGNED(16, static int16_t, block)[64];
 107 DECLARE_ALIGNED(8,  static int16_t, block1)[64];
 108
 109 static void init_block(int16_t block[64], int test, int is_idct, AVLFG *prng, int vals)
 110 {
 111     int i, j;
 112
 113     memset(block, 0, 64 * sizeof(*block));
 114
 115     switch (test) {
 116     case 0:
 117         for (i = 0; i < 64; i++)
 118             block[i] = (av_lfg_get(prng) % (2*vals)) -vals;
 119         if (is_idct) {
 120             ff_ref_fdct(block);
 121             for (i = 0; i < 64; i++)
 122                 block[i] >>= 3;
 123         }
 124         break;
 125     case 1:
 126         j = av_lfg_get(prng) % 10 + 1;
 127         for (i = 0; i < j; i++) {
 128             int idx = av_lfg_get(prng) % 64;
 129             block[idx] = av_lfg_get(prng) % (2*vals) -vals;
 130         }
 131         break;
 132     case 2:
 133         block[ 0] = av_lfg_get(prng) % (16*vals) - (8*vals);
 134         block[63] = (block[0] & 1) ^ 1;
 135         break;
 136     }
 137 }
 138
 139 static void permute(int16_t dst[64], const int16_t src[64],
 140                     enum idct_permutation_type perm_type)
 141 {
 142     int i;
 143
 144 #if ARCH_X86
 145     if (permute_x86(dst, src, perm_type))
 146         return;
 147 #endif
 148
 149     switch (perm_type) {
 150     case FF_IDCT_PERM_LIBMPEG2:
 151         for (i = 0; i < 64; i++)
 152             dst[(i & 0x38) | ((i & 6) >> 1) | ((i & 1) << 2)] = src[i];
 153         break;
 154     case FF_IDCT_PERM_PARTTRANS:
 155         for (i = 0; i < 64; i++)
 156             dst[(i & 0x24) | ((i & 3) << 3) | ((i >> 3) & 3)] = src[i];
 157         break;
 158     case FF_IDCT_PERM_TRANSPOSE:
 159         for (i = 0; i < 64; i++)
 160             dst[(i>>3) | ((i<<3)&0x38)] = src[i];
 161         break;
 162     default:
 163         for (i = 0; i < 64; i++)
 164             dst[i] = src[i];
 165         break;
 166     }
 167 }
 168
 169 static int dct_error(const struct algo *dct, int test, int is_idct, int speed, const int bits)
 170 {
 171     void (*ref)(int16_t *block) = is_idct ? ff_ref_idct : ff_ref_fdct;
 172     int it, i, scale;
 173     int err_inf, v;
 174     int64_t err2, ti, ti1, it1, err_sum = 0;
 175     int64_t sysErr[64], sysErrMax = 0;
 176     int maxout = 0;
 177     int blockSumErrMax = 0, blockSumErr;
 178     AVLFG prng;
 179     const int vals=1<<bits;
 180     double omse, ome;
 181     int spec_err;
 182
 183     av_lfg_init(&prng, 1);
 184
 185     err_inf = 0;
 186     err2 = 0;
 187     for (i = 0; i < 64; i++)
 188         sysErr[i] = 0;
 189     for (it = 0; it < NB_ITS; it++) {
 190         init_block(block1, test, is_idct, &prng, vals);
 191         permute(block, block1, dct->perm_type);
 192
 193         dct->func(block);
 194         emms_c();
 195
 196         if (!strcmp(dct->name, "IJG-AAN-INT")) {
 197             for (i = 0; i < 64; i++) {
 198                 scale = 8 * (1 << (AANSCALE_BITS + 11)) / ff_aanscales[i];
 199                 block[i] = (block[i] * scale) >> AANSCALE_BITS;
 200             }
 201         }
 202
 203         ref(block1);
 204         if (!strcmp(dct->name, "PR-SSE2"))
 205             for (i = 0; i < 64; i++)
 206                 block1[i] = av_clip(block1[i], 4-512, 1019-512);
 207
 208         blockSumErr = 0;
 209         for (i = 0; i < 64; i++) {
 210             int err = block[i] - block1[i];
 211             err_sum += err;
 212             v = abs(err);
 213             if (v > err_inf)
 214                 err_inf = v;
 215             err2 += v * v;
 216             sysErr[i] += block[i] - block1[i];
 217             blockSumErr += v;
 218             if (abs(block[i]) > maxout)
 219                 maxout = abs(block[i]);
 220         }
 221         if (blockSumErrMax < blockSumErr)
 222             blockSumErrMax = blockSumErr;
 223     }
 224     for (i = 0; i < 64; i++)
 225         sysErrMax = FFMAX(sysErrMax, FFABS(sysErr[i]));
 226
 227     for (i = 0; i < 64; i++) {
 228         if (i % 8 == 0)
 229             printf("\n");
 230         printf("%7d ", (int) sysErr[i]);
 231     }
 232     printf("\n");
 233
 234     omse = (double) err2 / NB_ITS / 64;
 235     ome  = (double) err_sum / NB_ITS / 64;
 236
 237     spec_err = is_idct && (err_inf > 1 || omse > 0.02 || fabs(ome) > 0.0015);
 238
 239     printf("%s %s: max_err=%d omse=%0.8f ome=%0.8f syserr=%0.8f maxout=%d blockSumErr=%d\n",
 240            is_idct ? "IDCT" : "DCT", dct->name, err_inf,
 241            omse, ome, (double) sysErrMax / NB_ITS,
 242            maxout, blockSumErrMax);
 243
 244     if (spec_err && !dct->nonspec)
 245         return 1;
 246
 247     if (!speed)
 248         return 0;
 249
 250     /* speed test */
 251
 252     init_block(block, test, is_idct, &prng, vals);
 253     permute(block1, block, dct->perm_type);
 254
 255     ti = av_gettime_relative();
 256     it1 = 0;
 257     do {
 258         for (it = 0; it < NB_ITS_SPEED; it++) {
 259             memcpy(block, block1, sizeof(block));
 260             dct->func(block);
 261         }
 262         emms_c();
 263         it1 += NB_ITS_SPEED;
 264         ti1 = av_gettime_relative() - ti;
 265     } while (ti1 < 1000000);
 266
 267     printf("%s %s: %0.1f kdct/s\n", is_idct ? "IDCT" : "DCT", dct->name,
 268            (double) it1 * 1000.0 / (double) ti1);
 269
 270     return 0;
 271 }
 272
 273 DECLARE_ALIGNED(8, static uint8_t, img_dest)[64];
 274 DECLARE_ALIGNED(8, static uint8_t, img_dest1)[64];
 275
 276 static void idct248_ref(uint8_t *dest, int linesize, int16_t *block)
 277 {
 278     static int init;
 279     static double c8[8][8];
 280     static double c4[4][4];
 281     double block1[64], block2[64], block3[64];
 282     double s, sum, v;
 283     int i, j, k;
 284
 285     if (!init) {
 286         init = 1;
 287
 288         for (i = 0; i < 8; i++) {
 289             sum = 0;
 290             for (j = 0; j < 8; j++) {
 291                 s = (i == 0) ? sqrt(1.0 / 8.0) : sqrt(1.0 / 4.0);
 292                 c8[i][j] = s * cos(M_PI * i * (j + 0.5) / 8.0);
 293                 sum += c8[i][j] * c8[i][j];
 294             }
 295         }
 296
 297         for (i = 0; i < 4; i++) {
 298             sum = 0;
 299             for (j = 0; j < 4; j++) {
 300                 s = (i == 0) ? sqrt(1.0 / 4.0) : sqrt(1.0 / 2.0);
 301                 c4[i][j] = s * cos(M_PI * i * (j + 0.5) / 4.0);
 302                 sum += c4[i][j] * c4[i][j];
 303             }
 304         }
 305     }
 306
 307     /* butterfly */
 308     s = 0.5 * sqrt(2.0);
 309     for (i = 0; i < 4; i++) {
 310         for (j = 0; j < 8; j++) {
 311             block1[8 * (2 * i) + j] =
 312                 (block[8 * (2 * i) + j] + block[8 * (2 * i + 1) + j]) * s;
 313             block1[8 * (2 * i + 1) + j] =
 314                 (block[8 * (2 * i) + j] - block[8 * (2 * i + 1) + j]) * s;
 315         }
 316     }
 317
 318     /* idct8 on lines */
 319     for (i = 0; i < 8; i++) {
 320         for (j = 0; j < 8; j++) {
 321             sum = 0;
 322             for (k = 0; k < 8; k++)
 323                 sum += c8[k][j] * block1[8 * i + k];
 324             block2[8 * i + j] = sum;
 325         }
 326     }
 327
 328     /* idct4 */
 329     for (i = 0; i < 8; i++) {
 330         for (j = 0; j < 4; j++) {
 331             /* top */
 332             sum = 0;
 333             for (k = 0; k < 4; k++)
 334                 sum += c4[k][j] * block2[8 * (2 * k) + i];
 335             block3[8 * (2 * j) + i] = sum;
 336
 337             /* bottom */
 338             sum = 0;
 339             for (k = 0; k < 4; k++)
 340                 sum += c4[k][j] * block2[8 * (2 * k + 1) + i];
 341             block3[8 * (2 * j + 1) + i] = sum;
 342         }
 343     }
 344
 345     /* clamp and store the result */
 346     for (i = 0; i < 8; i++) {
 347         for (j = 0; j < 8; j++) {
 348             v = block3[8 * i + j];
 349             if      (v < 0)   v = 0;
 350             else if (v > 255) v = 255;
 351             dest[i * linesize + j] = (int) rint(v);
 352         }
 353     }
 354 }
 355
 356 static void idct248_error(const char *name,
 357                           void (*idct248_put)(uint8_t *dest, int line_size,
 358                                               int16_t *block),
 359                           int speed)
 360 {
 361     int it, i, it1, ti, ti1, err_max, v;
 362     AVLFG prng;
 363
 364     av_lfg_init(&prng, 1);
 365
 366     /* just one test to see if code is correct (precision is less
 367        important here) */
 368     err_max = 0;
 369     for (it = 0; it < NB_ITS; it++) {
 370         /* XXX: use forward transform to generate values */
 371         for (i = 0; i < 64; i++)
 372             block1[i] = av_lfg_get(&prng) % 256 - 128;
 373         block1[0] += 1024;
 374
 375         for (i = 0; i < 64; i++)
 376             block[i] = block1[i];
 377         idct248_ref(img_dest1, 8, block);
 378
 379         for (i = 0; i < 64; i++)
 380             block[i] = block1[i];
 381         idct248_put(img_dest, 8, block);
 382
 383         for (i = 0; i < 64; i++) {
 384             v = abs((int) img_dest[i] - (int) img_dest1[i]);
 385             if (v == 255)
 386                 printf("%d %d\n", img_dest[i], img_dest1[i]);
 387             if (v > err_max)
 388                 err_max = v;
 389         }
 390 #if 0
 391         printf("ref=\n");
 392         for(i=0;i<8;i++) {
 393             int j;
 394             for(j=0;j<8;j++) {
 395                 printf(" %3d", img_dest1[i*8+j]);
 396             }
 397             printf("\n");
 398         }
 399
 400         printf("out=\n");
 401         for(i=0;i<8;i++) {
 402             int j;
 403             for(j=0;j<8;j++) {
 404                 printf(" %3d", img_dest[i*8+j]);
 405             }
 406             printf("\n");
 407         }
 408 #endif
 409     }
 410     printf("%s %s: err_inf=%d\n", 1 ? "IDCT248" : "DCT248", name, err_max);
 411
 412     if (!speed)
 413         return;
 414
 415     ti = av_gettime_relative();
 416     it1 = 0;
 417     do {
 418         for (it = 0; it < NB_ITS_SPEED; it++) {
 419             for (i = 0; i < 64; i++)
 420                 block[i] = block1[i];
 421             idct248_put(img_dest, 8, block);
 422         }
 423         emms_c();
 424         it1 += NB_ITS_SPEED;
 425         ti1 = av_gettime_relative() - ti;
 426     } while (ti1 < 1000000);
 427
 428     printf("%s %s: %0.1f kdct/s\n", 1 ? "IDCT248" : "DCT248", name,
 429            (double) it1 * 1000.0 / (double) ti1);
 430 }
 431
 432 static void help(void)
 433 {
 434     printf("dct-test [-i] [<test-number>] [<bits>]\n"
 435            "test-number 0 -> test with random matrixes\n"
 436            "            1 -> test with random sparse matrixes\n"
 437            "            2 -> do 3. test from mpeg4 std\n"
 438            "bits        Number of time domain bits to use, 8 is default\n"
 439            "-i          test IDCT implementations\n"
 440            "-4          test IDCT248 implementations\n"
 441            "-t          speed test\n");
 442 }
 443
 444 #if !HAVE_GETOPT
 445 #include "compat/getopt.c"
 446 #endif
 447
 448 int main(int argc, char **argv)
 449 {
 450     int test_idct = 0, test_248_dct = 0;
 451     int c, i;
 452     int test = 1;
 453     int speed = 0;
 454     int err = 0;
 455     int bits=8;
 456
 457     ff_ref_dct_init();
 458
 459     for (;;) {
 460         c = getopt(argc, argv, "ih4t");
 461         if (c == -1)
 462             break;
 463         switch (c) {
 464         case 'i':
 465             test_idct = 1;
 466             break;
 467         case '4':
 468             test_248_dct = 1;
 469             break;
 470         case 't':
 471             speed = 1;
 472             break;
 473         default:
 474         case 'h':
 475             help();
 476             return 0;
 477         }
 478     }
 479
 480     if (optind < argc)
 481         test = atoi(argv[optind]);
 482     if(optind+1 < argc) bits= atoi(argv[optind+1]);
 483
 484     printf("ffmpeg DCT/IDCT test\n");
 485
 486     if (test_248_dct) {
 487         idct248_error("SIMPLE-C", ff_simple_idct248_put, speed);
 488     } else {
 489         const int cpu_flags = av_get_cpu_flags();
 490         if (test_idct) {
 491             for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(idct_tab); i++)
 492                 err |= dct_error(&idct_tab[i], test, test_idct, speed, bits);
 493
 494             for (i = 0; idct_tab_arch[i].name; i++)
 495                 if (!(~cpu_flags & idct_tab_arch[i].cpu_flag))
 496                     err |= dct_error(&idct_tab_arch[i], test, test_idct, speed, bits);
 497         }
 498 #if CONFIG_FDCTDSP
 499         else {
 500             for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fdct_tab); i++)
 501                 err |= dct_error(&fdct_tab[i], test, test_idct, speed, bits);
 502
 503             for (i = 0; fdct_tab_arch[i].name; i++)
 504                 if (!(~cpu_flags & fdct_tab_arch[i].cpu_flag))
 505                     err |= dct_error(&fdct_tab_arch[i], test, test_idct, speed, bits);
 506         }
 507 #endif /* CONFIG_FDCTDSP */
 508     }
 509
 510     if (err)
 511         printf("Error: %d.\n", err);
 512
 513     return !!err;
 514 }