git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/tests/dct.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/internal.h"
  40 #include "libavutil/lfg.h"
  41 #include "libavutil/time.h"
  42
  43 #include "libavcodec/dct.h"
  44 #include "libavcodec/idctdsp.h"
  45 #include "libavcodec/simple_idct.h"
  46 #include "libavcodec/xvididct.h"
  47 #include "libavcodec/aandcttab.h"
  48 #include "libavcodec/faandct.h"
  49 #include "libavcodec/faanidct.h"
  50 #include "libavcodec/dctref.h"
  51
  52 struct algo {
  53     const char *name;
  54     void (*func)(int16_t *block);
  55     enum idct_permutation_type perm_type;
  56     int cpu_flag;
  57     int nonspec;
  58 };
  59
  60 static const struct algo fdct_tab[] = {
  61     { "REF-DBL",     ff_ref_fdct,          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 #if CONFIG_FAANDCT
  65     { "FAAN",        ff_faandct,           FF_IDCT_PERM_NONE },
  66 #endif /* CONFIG_FAANDCT */
  67 };
  68
  69 static void ff_prores_idct_wrap(int16_t *dst){
  70     LOCAL_ALIGNED(16, int16_t, qmat, [64]);
  71     int i;
  72
  73     for(i=0; i<64; i++){
  74         qmat[i]=4;
  75     }
  76     ff_prores_idct(dst, qmat);
  77     for(i=0; i<64; i++) {
  78          dst[i] -= 512;
  79     }
  80 }
  81
  82 static const struct algo idct_tab[] = {
  83     { "REF-DBL",     ff_ref_idct,          FF_IDCT_PERM_NONE },
  84     { "INT",         ff_j_rev_dct,         FF_IDCT_PERM_LIBMPEG2 },
  85     { "SIMPLE-C",    ff_simple_idct_8,     FF_IDCT_PERM_NONE },
  86     { "SIMPLE-C10",  ff_simple_idct_10,    FF_IDCT_PERM_NONE },
  87     { "SIMPLE-C12",  ff_simple_idct_12,    FF_IDCT_PERM_NONE, 0, 1 },
  88     { "PR-C",        ff_prores_idct_wrap,  FF_IDCT_PERM_NONE, 0, 1 },
  89 #if CONFIG_FAANIDCT
  90     { "FAANI",       ff_faanidct,          FF_IDCT_PERM_NONE },
  91 #endif /* CONFIG_FAANIDCT */
  92 #if CONFIG_MPEG4_DECODER
  93     { "XVID",        ff_xvid_idct,         FF_IDCT_PERM_NONE, 0, 1 },
  94 #endif /* CONFIG_MPEG4_DECODER */
  95 };
  96
  97 #if ARCH_ARM
  98 #include "arm/dct.c"
  99 #elif ARCH_PPC
 100 #include "ppc/dct.c"
 101 #elif ARCH_X86
 102 #include "x86/dct.c"
 103 #else
 104 static const struct algo fdct_tab_arch[] = { { 0 } };
 105 static const struct algo idct_tab_arch[] = { { 0 } };
 106 #endif
 107
 108 #define AANSCALE_BITS 12
 109
 110 #define NB_ITS 20000
 111 #define NB_ITS_SPEED 50000
 112
 113 DECLARE_ALIGNED(16, static int16_t, block)[64];
 114 DECLARE_ALIGNED(8,  static int16_t, block1)[64];
 115
 116 static void init_block(int16_t block[64], int test, int is_idct, AVLFG *prng, int vals)
 117 {
 118     int i, j;
 119
 120     memset(block, 0, 64 * sizeof(*block));
 121
 122     switch (test) {
 123     case 0:
 124         for (i = 0; i < 64; i++)
 125             block[i] = (av_lfg_get(prng) % (2*vals)) -vals;
 126         if (is_idct) {
 127             ff_ref_fdct(block);
 128             for (i = 0; i < 64; i++)
 129                 block[i] >>= 3;
 130         }
 131         break;
 132     case 1:
 133         j = av_lfg_get(prng) % 10 + 1;
 134         for (i = 0; i < j; i++) {
 135             int idx = av_lfg_get(prng) % 64;
 136             block[idx] = av_lfg_get(prng) % (2*vals) -vals;
 137         }
 138         break;
 139     case 2:
 140         block[ 0] = av_lfg_get(prng) % (16*vals) - (8*vals);
 141         block[63] = (block[0] & 1) ^ 1;
 142         break;
 143     }
 144 }
 145
 146 static void permute(int16_t dst[64], const int16_t src[64],
 147                     enum idct_permutation_type perm_type)
 148 {
 149     int i;
 150
 151 #if ARCH_X86
 152     if (permute_x86(dst, src, perm_type))
 153         return;
 154 #endif
 155
 156     switch (perm_type) {
 157     case FF_IDCT_PERM_LIBMPEG2:
 158         for (i = 0; i < 64; i++)
 159             dst[(i & 0x38) | ((i & 6) >> 1) | ((i & 1) << 2)] = src[i];
 160         break;
 161     case FF_IDCT_PERM_PARTTRANS:
 162         for (i = 0; i < 64; i++)
 163             dst[(i & 0x24) | ((i & 3) << 3) | ((i >> 3) & 3)] = src[i];
 164         break;
 165     case FF_IDCT_PERM_TRANSPOSE:
 166         for (i = 0; i < 64; i++)
 167             dst[(i>>3) | ((i<<3)&0x38)] = src[i];
 168         break;
 169     default:
 170         for (i = 0; i < 64; i++)
 171             dst[i] = src[i];
 172         break;
 173     }
 174 }
 175
 176 static int dct_error(const struct algo *dct, int test, int is_idct, int speed, const int bits)
 177 {
 178     void (*ref)(int16_t *block) = is_idct ? ff_ref_idct : ff_ref_fdct;
 179     int it, i, scale;
 180     int err_inf, v;
 181     int64_t err2, ti, ti1, it1, err_sum = 0;
 182     int64_t sysErr[64], sysErrMax = 0;
 183     int maxout = 0;
 184     int blockSumErrMax = 0, blockSumErr;
 185     AVLFG prng;
 186     const int vals=1<<bits;
 187     double omse, ome;
 188     int spec_err;
 189
 190     av_lfg_init(&prng, 1);
 191
 192     err_inf = 0;
 193     err2 = 0;
 194     for (i = 0; i < 64; i++)
 195         sysErr[i] = 0;
 196     for (it = 0; it < NB_ITS; it++) {
 197         init_block(block1, test, is_idct, &prng, vals);
 198         permute(block, block1, dct->perm_type);
 199
 200         dct->func(block);
 201         emms_c();
 202
 203         if (!strcmp(dct->name, "IJG-AAN-INT")) {
 204             for (i = 0; i < 64; i++) {
 205                 scale = 8 * (1 << (AANSCALE_BITS + 11)) / ff_aanscales[i];
 206                 block[i] = (block[i] * scale) >> AANSCALE_BITS;
 207             }
 208         }
 209
 210         ref(block1);
 211         if (!strcmp(dct->name, "PR-SSE2"))
 212             for (i = 0; i < 64; i++)
 213                 block1[i] = av_clip(block1[i], 4-512, 1019-512);
 214
 215         blockSumErr = 0;
 216         for (i = 0; i < 64; i++) {
 217             int err = block[i] - block1[i];
 218             err_sum += err;
 219             v = abs(err);
 220             if (v > err_inf)
 221                 err_inf = v;
 222             err2 += v * v;
 223             sysErr[i] += block[i] - block1[i];
 224             blockSumErr += v;
 225             if (abs(block[i]) > maxout)
 226                 maxout = abs(block[i]);
 227         }
 228         if (blockSumErrMax < blockSumErr)
 229             blockSumErrMax = blockSumErr;
 230     }
 231     for (i = 0; i < 64; i++)
 232         sysErrMax = FFMAX(sysErrMax, FFABS(sysErr[i]));
 233
 234     for (i = 0; i < 64; i++) {
 235         if (i % 8 == 0)
 236             printf("\n");
 237         printf("%7d ", (int) sysErr[i]);
 238     }
 239     printf("\n");
 240
 241     omse = (double) err2 / NB_ITS / 64;
 242     ome  = (double) err_sum / NB_ITS / 64;
 243
 244     spec_err = is_idct && (err_inf > 1 || omse > 0.02 || fabs(ome) > 0.0015);
 245
 246     printf("%s %s: max_err=%d omse=%0.8f ome=%0.8f syserr=%0.8f maxout=%d blockSumErr=%d\n",
 247            is_idct ? "IDCT" : "DCT", dct->name, err_inf,
 248            omse, ome, (double) sysErrMax / NB_ITS,
 249            maxout, blockSumErrMax);
 250
 251     if (spec_err && !dct->nonspec) {
 252         printf("Failed!\n");
 253         return 1;
 254     }
 255
 256     if (!speed)
 257         return 0;
 258
 259     /* speed test */
 260
 261     init_block(block, test, is_idct, &prng, vals);
 262     permute(block1, block, dct->perm_type);
 263
 264     ti = av_gettime_relative();
 265     it1 = 0;
 266     do {
 267         for (it = 0; it < NB_ITS_SPEED; it++) {
 268             memcpy(block, block1, sizeof(block));
 269             dct->func(block);
 270         }
 271         emms_c();
 272         it1 += NB_ITS_SPEED;
 273         ti1 = av_gettime_relative() - ti;
 274     } while (ti1 < 1000000);
 275
 276     printf("%s %s: %0.1f kdct/s\n", is_idct ? "IDCT" : "DCT", dct->name,
 277            (double) it1 * 1000.0 / (double) ti1);
 278
 279     return 0;
 280 }
 281
 282 DECLARE_ALIGNED(8, static uint8_t, img_dest)[64];
 283 DECLARE_ALIGNED(8, static uint8_t, img_dest1)[64];
 284
 285 static void idct248_ref(uint8_t *dest, int linesize, int16_t *block)
 286 {
 287     static int init;
 288     static double c8[8][8];
 289     static double c4[4][4];
 290     double block1[64], block2[64], block3[64];
 291     double s, sum, v;
 292     int i, j, k;
 293
 294     if (!init) {
 295         init = 1;
 296
 297         for (i = 0; i < 8; i++) {
 298             sum = 0;
 299             for (j = 0; j < 8; j++) {
 300                 s = (i == 0) ? sqrt(1.0 / 8.0) : sqrt(1.0 / 4.0);
 301                 c8[i][j] = s * cos(M_PI * i * (j + 0.5) / 8.0);
 302                 sum += c8[i][j] * c8[i][j];
 303             }
 304         }
 305
 306         for (i = 0; i < 4; i++) {
 307             sum = 0;
 308             for (j = 0; j < 4; j++) {
 309                 s = (i == 0) ? sqrt(1.0 / 4.0) : sqrt(1.0 / 2.0);
 310                 c4[i][j] = s * cos(M_PI * i * (j + 0.5) / 4.0);
 311                 sum += c4[i][j] * c4[i][j];
 312             }
 313         }
 314     }
 315
 316     /* butterfly */
 317     s = 0.5 * sqrt(2.0);
 318     for (i = 0; i < 4; i++) {
 319         for (j = 0; j < 8; j++) {
 320             block1[8 * (2 * i) + j] =
 321                 (block[8 * (2 * i) + j] + block[8 * (2 * i + 1) + j]) * s;
 322             block1[8 * (2 * i + 1) + j] =
 323                 (block[8 * (2 * i) + j] - block[8 * (2 * i + 1) + j]) * s;
 324         }
 325     }
 326
 327     /* idct8 on lines */
 328     for (i = 0; i < 8; i++) {
 329         for (j = 0; j < 8; j++) {
 330             sum = 0;
 331             for (k = 0; k < 8; k++)
 332                 sum += c8[k][j] * block1[8 * i + k];
 333             block2[8 * i + j] = sum;
 334         }
 335     }
 336
 337     /* idct4 */
 338     for (i = 0; i < 8; i++) {
 339         for (j = 0; j < 4; j++) {
 340             /* top */
 341             sum = 0;
 342             for (k = 0; k < 4; k++)
 343                 sum += c4[k][j] * block2[8 * (2 * k) + i];
 344             block3[8 * (2 * j) + i] = sum;
 345
 346             /* bottom */
 347             sum = 0;
 348             for (k = 0; k < 4; k++)
 349                 sum += c4[k][j] * block2[8 * (2 * k + 1) + i];
 350             block3[8 * (2 * j + 1) + i] = sum;
 351         }
 352     }
 353
 354     /* clamp and store the result */
 355     for (i = 0; i < 8; i++) {
 356         for (j = 0; j < 8; j++) {
 357             v = block3[8 * i + j];
 358             if      (v < 0)   v = 0;
 359             else if (v > 255) v = 255;
 360             dest[i * linesize + j] = (int) rint(v);
 361         }
 362     }
 363 }
 364
 365 static void idct248_error(const char *name,
 366                           void (*idct248_put)(uint8_t *dest, int line_size,
 367                                               int16_t *block),
 368                           int speed)
 369 {
 370     int it, i, it1, ti, ti1, err_max, v;
 371     AVLFG prng;
 372
 373     av_lfg_init(&prng, 1);
 374
 375     /* just one test to see if code is correct (precision is less
 376        important here) */
 377     err_max = 0;
 378     for (it = 0; it < NB_ITS; it++) {
 379         /* XXX: use forward transform to generate values */
 380         for (i = 0; i < 64; i++)
 381             block1[i] = av_lfg_get(&prng) % 256 - 128;
 382         block1[0] += 1024;
 383
 384         for (i = 0; i < 64; i++)
 385             block[i] = block1[i];
 386         idct248_ref(img_dest1, 8, block);
 387
 388         for (i = 0; i < 64; i++)
 389             block[i] = block1[i];
 390         idct248_put(img_dest, 8, block);
 391
 392         for (i = 0; i < 64; i++) {
 393             v = abs((int) img_dest[i] - (int) img_dest1[i]);
 394             if (v == 255)
 395                 printf("%d %d\n", img_dest[i], img_dest1[i]);
 396             if (v > err_max)
 397                 err_max = v;
 398         }
 399 #if 0
 400         printf("ref=\n");
 401         for(i=0;i<8;i++) {
 402             int j;
 403             for(j=0;j<8;j++) {
 404                 printf(" %3d", img_dest1[i*8+j]);
 405             }
 406             printf("\n");
 407         }
 408
 409         printf("out=\n");
 410         for(i=0;i<8;i++) {
 411             int j;
 412             for(j=0;j<8;j++) {
 413                 printf(" %3d", img_dest[i*8+j]);
 414             }
 415             printf("\n");
 416         }
 417 #endif
 418     }
 419     printf("%s %s: err_inf=%d\n", 1 ? "IDCT248" : "DCT248", name, err_max);
 420
 421     if (!speed)
 422         return;
 423
 424     ti = av_gettime_relative();
 425     it1 = 0;
 426     do {
 427         for (it = 0; it < NB_ITS_SPEED; it++) {
 428             for (i = 0; i < 64; i++)
 429                 block[i] = block1[i];
 430             idct248_put(img_dest, 8, block);
 431         }
 432         emms_c();
 433         it1 += NB_ITS_SPEED;
 434         ti1 = av_gettime_relative() - ti;
 435     } while (ti1 < 1000000);
 436
 437     printf("%s %s: %0.1f kdct/s\n", 1 ? "IDCT248" : "DCT248", name,
 438            (double) it1 * 1000.0 / (double) ti1);
 439 }
 440
 441 static void help(void)
 442 {
 443     printf("dct-test [-i] [<test-number>] [<bits>]\n"
 444            "test-number 0 -> test with random matrixes\n"
 445            "            1 -> test with random sparse matrixes\n"
 446            "            2 -> do 3. test from MPEG-4 std\n"
 447            "bits        Number of time domain bits to use, 8 is default\n"
 448            "-i          test IDCT implementations\n"
 449            "-4          test IDCT248 implementations\n"
 450            "-t          speed test\n");
 451 }
 452
 453 #if !HAVE_GETOPT
 454 #include "compat/getopt.c"
 455 #endif
 456
 457 int main(int argc, char **argv)
 458 {
 459     int test_idct = 0, test_248_dct = 0;
 460     int c, i;
 461     int test = 1;
 462     int speed = 0;
 463     int err = 0;
 464     int bits=8;
 465
 466     ff_ref_dct_init();
 467
 468     for (;;) {
 469         c = getopt(argc, argv, "ih4t");
 470         if (c == -1)
 471             break;
 472         switch (c) {
 473         case 'i':
 474             test_idct = 1;
 475             break;
 476         case '4':
 477             test_248_dct = 1;
 478             break;
 479         case 't':
 480             speed = 1;
 481             break;
 482         default:
 483         case 'h':
 484             help();
 485             return 0;
 486         }
 487     }
 488
 489     if (optind < argc)
 490         test = atoi(argv[optind]);
 491     if(optind+1 < argc) bits= atoi(argv[optind+1]);
 492
 493     printf("ffmpeg DCT/IDCT test\n");
 494
 495     if (test_248_dct) {
 496         idct248_error("SIMPLE-C", ff_simple_idct248_put, speed);
 497     } else {
 498         const int cpu_flags = av_get_cpu_flags();
 499         if (test_idct) {
 500             for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(idct_tab); i++)
 501                 err |= dct_error(&idct_tab[i], test, test_idct, speed, bits);
 502
 503             for (i = 0; idct_tab_arch[i].name; i++)
 504                 if (!(~cpu_flags & idct_tab_arch[i].cpu_flag))
 505                     err |= dct_error(&idct_tab_arch[i], test, test_idct, speed, bits);
 506         }
 507 #if CONFIG_FDCTDSP
 508         else {
 509             for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fdct_tab); i++)
 510                 err |= dct_error(&fdct_tab[i], test, test_idct, speed, bits);
 511
 512             for (i = 0; fdct_tab_arch[i].name; i++)
 513                 if (!(~cpu_flags & fdct_tab_arch[i].cpu_flag))
 514                     err |= dct_error(&fdct_tab_arch[i], test, test_idct, speed, bits);
 515         }
 516 #endif /* CONFIG_FDCTDSP */
 517     }
 518
 519     if (err)
 520         printf("Error: %d.\n", err);
 521
 522     return !!err;
 523 }