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 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/internal.h"
  40 #include "libavutil/lfg.h"
  41 #include "libavutil/time.h"
  42
  43 #include "libavcodec/aandcttab.h"
  44 #include "libavcodec/dct.h"
  45 #include "libavcodec/dctref.h"
  46 #include "libavcodec/faandct.h"
  47 #include "libavcodec/faanidct.h"
  48 #include "libavcodec/idctdsp.h"
  49 #include "libavcodec/simple_idct.h"
  50 #include "libavcodec/xvididct.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 const struct algo idct_tab[] = {
  70     { "REF-DBL",     ff_ref_idct,          FF_IDCT_PERM_NONE },
  71     { "INT",         ff_j_rev_dct,         FF_IDCT_PERM_LIBMPEG2 },
  72     { "SIMPLE-C",    ff_simple_idct_8,     FF_IDCT_PERM_NONE },
  73 #if CONFIG_FAANIDCT
  74     { "FAANI",       ff_faanidct,          FF_IDCT_PERM_NONE },
  75 #endif /* CONFIG_FAANIDCT */
  76 #if CONFIG_MPEG4_DECODER
  77     { "XVID",        ff_xvid_idct,         FF_IDCT_PERM_NONE, 0, 1 },
  78 #endif /* CONFIG_MPEG4_DECODER */
  79 };
  80
  81 #if ARCH_ARM
  82 #include "arm/dct.c"
  83 #elif ARCH_PPC
  84 #include "ppc/dct.c"
  85 #elif ARCH_X86
  86 #include "x86/dct.c"
  87 #else
  88 static const struct algo fdct_tab_arch[] = { { 0 } };
  89 static const struct algo idct_tab_arch[] = { { 0 } };
  90 #endif
  91
  92 #define AANSCALE_BITS 12
  93
  94 #define NB_ITS 20000
  95 #define NB_ITS_SPEED 50000
  96
  97 DECLARE_ALIGNED(16, static int16_t, block)[64];
  98 DECLARE_ALIGNED(8,  static int16_t, block1)[64];
  99
 100 static void init_block(int16_t block[64], int test, int is_idct, AVLFG *prng)
 101 {
 102     int i, j;
 103
 104     memset(block, 0, 64 * sizeof(*block));
 105
 106     switch (test) {
 107     case 0:
 108         for (i = 0; i < 64; i++)
 109             block[i] = (av_lfg_get(prng) % 512) - 256;
 110         if (is_idct) {
 111             ff_ref_fdct(block);
 112             for (i = 0; i < 64; i++)
 113                 block[i] >>= 3;
 114         }
 115         break;
 116     case 1:
 117         j = av_lfg_get(prng) % 10 + 1;
 118         for (i = 0; i < j; i++)
 119             block[av_lfg_get(prng) % 64] = av_lfg_get(prng) % 512 - 256;
 120         break;
 121     case 2:
 122         block[ 0] = av_lfg_get(prng) % 4096 - 2048;
 123         block[63] = (block[0] & 1) ^ 1;
 124         break;
 125     }
 126 }
 127
 128 static void permute(int16_t dst[64], const int16_t src[64],
 129                     enum idct_permutation_type perm_type)
 130 {
 131     int i;
 132
 133 #if ARCH_X86
 134     if (permute_x86(dst, src, perm_type))
 135         return;
 136 #endif
 137
 138     switch (perm_type) {
 139     case FF_IDCT_PERM_LIBMPEG2:
 140         for (i = 0; i < 64; i++)
 141             dst[(i & 0x38) | ((i & 6) >> 1) | ((i & 1) << 2)] = src[i];
 142         break;
 143     case FF_IDCT_PERM_PARTTRANS:
 144         for (i = 0; i < 64; i++)
 145             dst[(i & 0x24) | ((i & 3) << 3) | ((i >> 3) & 3)] = src[i];
 146         break;
 147     default:
 148         for (i = 0; i < 64; i++)
 149             dst[i] = src[i];
 150         break;
 151     }
 152 }
 153
 154 static int dct_error(const struct algo *dct, int test, int is_idct, int speed)
 155 {
 156     void (*ref)(int16_t *block) = is_idct ? ff_ref_idct : ff_ref_fdct;
 157     int it, i, scale;
 158     int err_inf, v;
 159     int64_t err2, ti, ti1, it1, err_sum = 0;
 160     int64_t sysErr[64], sysErrMax = 0;
 161     int maxout = 0;
 162     int blockSumErrMax = 0, blockSumErr;
 163     AVLFG prng;
 164     double omse, ome;
 165     int spec_err;
 166
 167     av_lfg_init(&prng, 1);
 168
 169     err_inf = 0;
 170     err2 = 0;
 171     for (i = 0; i < 64; i++)
 172         sysErr[i] = 0;
 173     for (it = 0; it < NB_ITS; it++) {
 174         init_block(block1, test, is_idct, &prng);
 175         permute(block, block1, dct->perm_type);
 176
 177         dct->func(block);
 178         emms_c();
 179
 180         if (!strcmp(dct->name, "IJG-AAN-INT")) {
 181             for (i = 0; i < 64; i++) {
 182                 scale = 8 * (1 << (AANSCALE_BITS + 11)) / ff_aanscales[i];
 183                 block[i] = (block[i] * scale) >> AANSCALE_BITS;
 184             }
 185         }
 186
 187         ref(block1);
 188
 189         blockSumErr = 0;
 190         for (i = 0; i < 64; i++) {
 191             int err = block[i] - block1[i];
 192             err_sum += err;
 193             v = abs(err);
 194             if (v > err_inf)
 195                 err_inf = v;
 196             err2 += v * v;
 197             sysErr[i] += block[i] - block1[i];
 198             blockSumErr += v;
 199             if (abs(block[i]) > maxout)
 200                 maxout = abs(block[i]);
 201         }
 202         if (blockSumErrMax < blockSumErr)
 203             blockSumErrMax = blockSumErr;
 204     }
 205     for (i = 0; i < 64; i++)
 206         sysErrMax = FFMAX(sysErrMax, FFABS(sysErr[i]));
 207
 208     for (i = 0; i < 64; i++) {
 209         if (i % 8 == 0)
 210             printf("\n");
 211         printf("%7d ", (int) sysErr[i]);
 212     }
 213     printf("\n");
 214
 215     omse = (double) err2 / NB_ITS / 64;
 216     ome  = (double) err_sum / NB_ITS / 64;
 217
 218     spec_err = is_idct && (err_inf > 1 || omse > 0.02 || fabs(ome) > 0.0015);
 219
 220     printf("%s %s: ppe=%d omse=%0.8f ome=%0.8f syserr=%0.8f maxout=%d blockSumErr=%d\n",
 221            is_idct ? "IDCT" : "DCT", dct->name, err_inf,
 222            omse, ome, (double) sysErrMax / NB_ITS,
 223            maxout, blockSumErrMax);
 224
 225     if (spec_err && !dct->nonspec)
 226         return 1;
 227
 228     if (!speed)
 229         return 0;
 230
 231     /* speed test */
 232     init_block(block, test, is_idct, &prng);
 233     permute(block1, block, dct->perm_type);
 234
 235     ti = av_gettime_relative();
 236     it1 = 0;
 237     do {
 238         for (it = 0; it < NB_ITS_SPEED; it++) {
 239             memcpy(block, block1, sizeof(block));
 240             dct->func(block);
 241         }
 242         it1 += NB_ITS_SPEED;
 243         ti1 = av_gettime_relative() - ti;
 244     } while (ti1 < 1000000);
 245     emms_c();
 246
 247     printf("%s %s: %0.1f kdct/s\n", is_idct ? "IDCT" : "DCT", dct->name,
 248            (double) it1 * 1000.0 / (double) ti1);
 249
 250     return 0;
 251 }
 252
 253 DECLARE_ALIGNED(8, static uint8_t, img_dest)[64];
 254 DECLARE_ALIGNED(8, static uint8_t, img_dest1)[64];
 255
 256 static void idct248_ref(uint8_t *dest, int linesize, int16_t *block)
 257 {
 258     static int init;
 259     static double c8[8][8];
 260     static double c4[4][4];
 261     double block1[64], block2[64], block3[64];
 262     double s, sum, v;
 263     int i, j, k;
 264
 265     if (!init) {
 266         init = 1;
 267
 268         for (i = 0; i < 8; i++) {
 269             sum = 0;
 270             for (j = 0; j < 8; j++) {
 271                 s = (i == 0) ? sqrt(1.0 / 8.0) : sqrt(1.0 / 4.0);
 272                 c8[i][j] = s * cos(M_PI * i * (j + 0.5) / 8.0);
 273                 sum += c8[i][j] * c8[i][j];
 274             }
 275         }
 276
 277         for (i = 0; i < 4; i++) {
 278             sum = 0;
 279             for (j = 0; j < 4; j++) {
 280                 s = (i == 0) ? sqrt(1.0 / 4.0) : sqrt(1.0 / 2.0);
 281                 c4[i][j] = s * cos(M_PI * i * (j + 0.5) / 4.0);
 282                 sum += c4[i][j] * c4[i][j];
 283             }
 284         }
 285     }
 286
 287     /* butterfly */
 288     s = 0.5 * sqrt(2.0);
 289     for (i = 0; i < 4; i++) {
 290         for (j = 0; j < 8; j++) {
 291             block1[8 * (2 * i) + j] =
 292                 (block[8 * (2 * i) + j] + block[8 * (2 * i + 1) + j]) * s;
 293             block1[8 * (2 * i + 1) + j] =
 294                 (block[8 * (2 * i) + j] - block[8 * (2 * i + 1) + j]) * s;
 295         }
 296     }
 297
 298     /* idct8 on lines */
 299     for (i = 0; i < 8; i++) {
 300         for (j = 0; j < 8; j++) {
 301             sum = 0;
 302             for (k = 0; k < 8; k++)
 303                 sum += c8[k][j] * block1[8 * i + k];
 304             block2[8 * i + j] = sum;
 305         }
 306     }
 307
 308     /* idct4 */
 309     for (i = 0; i < 8; i++) {
 310         for (j = 0; j < 4; j++) {
 311             /* top */
 312             sum = 0;
 313             for (k = 0; k < 4; k++)
 314                 sum += c4[k][j] * block2[8 * (2 * k) + i];
 315             block3[8 * (2 * j) + i] = sum;
 316
 317             /* bottom */
 318             sum = 0;
 319             for (k = 0; k < 4; k++)
 320                 sum += c4[k][j] * block2[8 * (2 * k + 1) + i];
 321             block3[8 * (2 * j + 1) + i] = sum;
 322         }
 323     }
 324
 325     /* clamp and store the result */
 326     for (i = 0; i < 8; i++) {
 327         for (j = 0; j < 8; j++) {
 328             v = block3[8 * i + j];
 329             if      (v < 0)   v = 0;
 330             else if (v > 255) v = 255;
 331             dest[i * linesize + j] = (int) rint(v);
 332         }
 333     }
 334 }
 335
 336 static void idct248_error(const char *name,
 337                           void (*idct248_put)(uint8_t *dest, int line_size,
 338                                               int16_t *block),
 339                           int speed)
 340 {
 341     int it, i, it1, ti, ti1, err_max, v;
 342     AVLFG prng;
 343
 344     av_lfg_init(&prng, 1);
 345
 346     /* just one test to see if code is correct (precision is less
 347        important here) */
 348     err_max = 0;
 349     for (it = 0; it < NB_ITS; it++) {
 350         /* XXX: use forward transform to generate values */
 351         for (i = 0; i < 64; i++)
 352             block1[i] = av_lfg_get(&prng) % 256 - 128;
 353         block1[0] += 1024;
 354
 355         for (i = 0; i < 64; i++)
 356             block[i] = block1[i];
 357         idct248_ref(img_dest1, 8, block);
 358
 359         for (i = 0; i < 64; i++)
 360             block[i] = block1[i];
 361         idct248_put(img_dest, 8, block);
 362
 363         for (i = 0; i < 64; i++) {
 364             v = abs((int) img_dest[i] - (int) img_dest1[i]);
 365             if (v == 255)
 366                 printf("%d %d\n", img_dest[i], img_dest1[i]);
 367             if (v > err_max)
 368                 err_max = v;
 369         }
 370     }
 371     printf("%s %s: err_inf=%d\n", 1 ? "IDCT248" : "DCT248", name, err_max);
 372
 373     if (!speed)
 374         return;
 375
 376     ti = av_gettime_relative();
 377     it1 = 0;
 378     do {
 379         for (it = 0; it < NB_ITS_SPEED; it++) {
 380             for (i = 0; i < 64; i++)
 381                 block[i] = block1[i];
 382             idct248_put(img_dest, 8, block);
 383         }
 384         it1 += NB_ITS_SPEED;
 385         ti1 = av_gettime_relative() - ti;
 386     } while (ti1 < 1000000);
 387     emms_c();
 388
 389     printf("%s %s: %0.1f kdct/s\n", 1 ? "IDCT248" : "DCT248", name,
 390            (double) it1 * 1000.0 / (double) ti1);
 391 }
 392
 393 static void help(void)
 394 {
 395     printf("dct-test [-i] [<test-number>]\n"
 396            "test-number 0 -> test with random matrixes\n"
 397            "            1 -> test with random sparse matrixes\n"
 398            "            2 -> do 3. test from MPEG-4 std\n"
 399            "-i          test IDCT implementations\n"
 400            "-4          test IDCT248 implementations\n"
 401            "-t          speed test\n");
 402 }
 403
 404 #if !HAVE_GETOPT
 405 #include "compat/getopt.c"
 406 #endif
 407
 408 int main(int argc, char **argv)
 409 {
 410     int test_idct = 0, test_248_dct = 0;
 411     int c, i;
 412     int test = 1;
 413     int speed = 0;
 414     int err = 0;
 415
 416     ff_ref_dct_init();
 417
 418     for (;;) {
 419         c = getopt(argc, argv, "ih4t");
 420         if (c == -1)
 421             break;
 422         switch (c) {
 423         case 'i':
 424             test_idct = 1;
 425             break;
 426         case '4':
 427             test_248_dct = 1;
 428             break;
 429         case 't':
 430             speed = 1;
 431             break;
 432         default:
 433         case 'h':
 434             help();
 435             return 0;
 436         }
 437     }
 438
 439     if (optind < argc)
 440         test = atoi(argv[optind]);
 441
 442     printf("Libav DCT/IDCT test\n");
 443
 444     if (test_248_dct) {
 445         idct248_error("SIMPLE-C", ff_simple_idct248_put, speed);
 446     } else {
 447         const int cpu_flags = av_get_cpu_flags();
 448         if (test_idct) {
 449             for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(idct_tab); i++)
 450                 err |= dct_error(&idct_tab[i], test, test_idct, speed);
 451
 452             for (i = 0; idct_tab_arch[i].name; i++)
 453                 if (!(~cpu_flags & idct_tab_arch[i].cpu_flag))
 454                     err |= dct_error(&idct_tab_arch[i], test, test_idct, speed);
 455         }
 456 #if CONFIG_FDCTDSP
 457         else {
 458             for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fdct_tab); i++)
 459                 err |= dct_error(&fdct_tab[i], test, test_idct, speed);
 460
 461             for (i = 0; fdct_tab_arch[i].name; i++)
 462                 if (!(~cpu_flags & fdct_tab_arch[i].cpu_flag))
 463                     err |= dct_error(&fdct_tab_arch[i], test, test_idct, speed);
 464         }
 465 #endif /* CONFIG_FDCTDSP */
 466     }
 467
 468     if (err)
 469         printf("Error: %d.\n", err);
 470
 471     return !!err;
 472 }