git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libswresample/swresample_test.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2011 Michael Niedermayer (michaelni@gmx.at)
   3  * Copyright (c) 2002 Fabrice Bellard
   4  *
   5  * This file is part of libswresample
   6  *
   7  * libswresample is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   9  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  10  * (at your option) any later version.
  11  *
  12  * libswresample 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
  15  * GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with libswresample; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #include "libavutil/avassert.h"
  23 #include "libavutil/common.h"
  24 #include "libavutil/audioconvert.h"
  25 #include "libavutil/opt.h"
  26 #include "swresample.h"
  27 #undef fprintf
  28
  29 #define SAMPLES 1000
  30
  31 #define ASSERT_LEVEL 2
  32
  33 static double get(uint8_t *a[], int ch, int index, int ch_count, enum AVSampleFormat f){
  34     const uint8_t *p;
  35     if(av_sample_fmt_is_planar(f)){
  36         f= av_get_alt_sample_fmt(f, 0);
  37         p= a[ch];
  38     }else{
  39         p= a[0];
  40         index= ch + index*ch_count;
  41     }
  42
  43     switch(f){
  44     case AV_SAMPLE_FMT_U8 : return ((const uint8_t*)p)[index]/127.0-1.0;
  45     case AV_SAMPLE_FMT_S16: return ((const int16_t*)p)[index]/32767.0;
  46     case AV_SAMPLE_FMT_S32: return ((const int32_t*)p)[index]/2147483647.0;
  47     case AV_SAMPLE_FMT_FLT: return ((const float  *)p)[index];
  48     case AV_SAMPLE_FMT_DBL: return ((const double *)p)[index];
  49     default: av_assert0(0);
  50     }
  51 }
  52
  53 static void  set(uint8_t *a[], int ch, int index, int ch_count, enum AVSampleFormat f, double v){
  54     uint8_t *p;
  55     if(av_sample_fmt_is_planar(f)){
  56         f= av_get_alt_sample_fmt(f, 0);
  57         p= a[ch];
  58     }else{
  59         p= a[0];
  60         index= ch + index*ch_count;
  61     }
  62     switch(f){
  63     case AV_SAMPLE_FMT_U8 : ((uint8_t*)p)[index]= av_clip_uint8 (lrint((v+1.0)*127));     break;
  64     case AV_SAMPLE_FMT_S16: ((int16_t*)p)[index]= av_clip_int16 (lrint(v*32767));         break;
  65     case AV_SAMPLE_FMT_S32: ((int32_t*)p)[index]= av_clipl_int32(lrint(v*2147483647));    break;
  66     case AV_SAMPLE_FMT_FLT: ((float  *)p)[index]= v;                                      break;
  67     case AV_SAMPLE_FMT_DBL: ((double *)p)[index]= v;                                      break;
  68     default: av_assert2(0);
  69     }
  70 }
  71
  72 static void shift(uint8_t *a[], int index, int ch_count, enum AVSampleFormat f){
  73     int ch;
  74
  75     if(av_sample_fmt_is_planar(f)){
  76         f= av_get_alt_sample_fmt(f, 0);
  77         for(ch= 0; ch<ch_count; ch++)
  78             a[ch] += index*av_get_bytes_per_sample(f);
  79     }else{
  80         a[0] += index*ch_count*av_get_bytes_per_sample(f);
  81     }
  82 }
  83
  84 static const enum AVSampleFormat formats[] = {
  85     AV_SAMPLE_FMT_S16,
  86     AV_SAMPLE_FMT_FLTP,
  87     AV_SAMPLE_FMT_S16P,
  88     AV_SAMPLE_FMT_FLT,
  89     AV_SAMPLE_FMT_S32P,
  90     AV_SAMPLE_FMT_S32,
  91     AV_SAMPLE_FMT_U8P,
  92     AV_SAMPLE_FMT_U8,
  93     AV_SAMPLE_FMT_DBLP,
  94     AV_SAMPLE_FMT_DBL,
  95 };
  96
  97 static const int rates[] = {
  98     8000,
  99     11025,
 100     16000,
 101     22050,
 102     32000,
 103     48000,
 104 };
 105
 106 uint64_t layouts[]={
 107     AV_CH_LAYOUT_MONO                    ,
 108     AV_CH_LAYOUT_STEREO                  ,
 109     AV_CH_LAYOUT_2_1                     ,
 110     AV_CH_LAYOUT_SURROUND                ,
 111     AV_CH_LAYOUT_4POINT0                 ,
 112     AV_CH_LAYOUT_2_2                     ,
 113     AV_CH_LAYOUT_QUAD                    ,
 114     AV_CH_LAYOUT_5POINT0                 ,
 115     AV_CH_LAYOUT_5POINT1                 ,
 116     AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK            ,
 117     AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK            ,
 118     AV_CH_LAYOUT_7POINT0                 ,
 119     AV_CH_LAYOUT_7POINT1                 ,
 120     AV_CH_LAYOUT_7POINT1_WIDE            ,
 121 };
 122
 123 static void setup_array(uint8_t *out[SWR_CH_MAX], uint8_t *in, enum AVSampleFormat format, int samples){
 124     if(av_sample_fmt_is_planar(format)){
 125         int i;
 126         int plane_size= av_get_bytes_per_sample(format&0xFF)*samples;
 127         format&=0xFF;
 128         for(i=0; i<SWR_CH_MAX; i++){
 129             out[i]= in + i*plane_size;
 130         }
 131     }else{
 132         out[0]= in;
 133     }
 134 }
 135
 136 static int cmp(const int *a, const int *b){
 137     return *a - *b;
 138 }
 139
 140 static void audiogen(void *data, enum AVSampleFormat sample_fmt,
 141                      int channels, int sample_rate, int nb_samples)
 142 {
 143     int i, ch, k;
 144     double v, f, a, ampa;
 145     double tabf1[SWR_CH_MAX];
 146     double tabf2[SWR_CH_MAX];
 147     double taba[SWR_CH_MAX];
 148     unsigned static rnd;
 149
 150 #define PUT_SAMPLE set(data, ch, k, channels, sample_fmt, v);
 151 #define uint_rand(x) (x = x * 1664525 + 1013904223)
 152 #define dbl_rand(x) (uint_rand(x)*2.0 / (double)UINT_MAX - 1)
 153     k = 0;
 154
 155     /* 1 second of single freq sinus at 1000 Hz */
 156     a = 0;
 157     for (i = 0; i < 1 * sample_rate && k < nb_samples; i++, k++) {
 158         v = sin(a) * 0.30;
 159         for (ch = 0; ch < channels; ch++)
 160             PUT_SAMPLE
 161         a += M_PI * 1000.0 * 2.0 / sample_rate;
 162     }
 163
 164     /* 1 second of varing frequency between 100 and 10000 Hz */
 165     a = 0;
 166     for (i = 0; i < 1 * sample_rate && k < nb_samples; i++, k++) {
 167         v = sin(a) * 0.30;
 168         for (ch = 0; ch < channels; ch++)
 169             PUT_SAMPLE
 170         f  = 100.0 + (((10000.0 - 100.0) * i) / sample_rate);
 171         a += M_PI * f * 2.0 / sample_rate;
 172     }
 173
 174     /* 0.5 second of low amplitude white noise */
 175     for (i = 0; i < sample_rate / 2 && k < nb_samples; i++, k++) {
 176         v = dbl_rand(rnd) * 0.30;
 177         for (ch = 0; ch < channels; ch++)
 178             PUT_SAMPLE
 179     }
 180
 181     /* 0.5 second of high amplitude white noise */
 182     for (i = 0; i < sample_rate / 2 && k < nb_samples; i++, k++) {
 183         v = dbl_rand(rnd);
 184         for (ch = 0; ch < channels; ch++)
 185             PUT_SAMPLE
 186     }
 187
 188     /* 1 second of unrelated ramps for each channel */
 189     for (ch = 0; ch < channels; ch++) {
 190         taba[ch]  = 0;
 191         tabf1[ch] = 100 + uint_rand(rnd) % 5000;
 192         tabf2[ch] = 100 + uint_rand(rnd) % 5000;
 193     }
 194     for (i = 0; i < 1 * sample_rate && k < nb_samples; i++, k++) {
 195         for (ch = 0; ch < channels; ch++) {
 196             v = sin(taba[ch]) * 0.30;
 197             PUT_SAMPLE
 198             f = tabf1[ch] + (((tabf2[ch] - tabf1[ch]) * i) / sample_rate);
 199             taba[ch] += M_PI * f * 2.0 / sample_rate;
 200         }
 201     }
 202
 203     /* 2 seconds of 500 Hz with varying volume */
 204     a    = 0;
 205     ampa = 0;
 206     for (i = 0; i < 2 * sample_rate && k < nb_samples; i++, k++) {
 207         for (ch = 0; ch < channels; ch++) {
 208             double amp = (1.0 + sin(ampa)) * 0.15;
 209             if (ch & 1)
 210                 amp = 0.30 - amp;
 211             v = sin(a) * amp;
 212             PUT_SAMPLE
 213             a    += M_PI * 500.0 * 2.0 / sample_rate;
 214             ampa += M_PI *  2.0 / sample_rate;
 215         }
 216     }
 217 }
 218
 219 int main(int argc, char **argv){
 220     int in_sample_rate, out_sample_rate, ch ,i, flush_count;
 221     uint64_t in_ch_layout, out_ch_layout;
 222     enum AVSampleFormat in_sample_fmt, out_sample_fmt;
 223     uint8_t array_in[SAMPLES*8*8];
 224     uint8_t array_mid[SAMPLES*8*8*3];
 225     uint8_t array_out[SAMPLES*8*8+100];
 226     uint8_t *ain[SWR_CH_MAX];
 227     uint8_t *aout[SWR_CH_MAX];
 228     uint8_t *amid[SWR_CH_MAX];
 229     int flush_i=0;
 230     int mode = 0;
 231     int max_tests = FF_ARRAY_ELEMS(rates) * FF_ARRAY_ELEMS(layouts) * FF_ARRAY_ELEMS(formats) * FF_ARRAY_ELEMS(layouts) * FF_ARRAY_ELEMS(formats);
 232     int num_tests = 10000;
 233     uint32_t seed = 0;
 234     int remaining_tests[max_tests];
 235     int test;
 236
 237     struct SwrContext * forw_ctx= NULL;
 238     struct SwrContext *backw_ctx= NULL;
 239
 240     if (argc > 1) {
 241         if (!strcmp(argv[1], "-h")) {
 242             av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "Usage: swresample-test [<num_tests>]\n"
 243                    "Default is %d\n", num_tests);
 244             return 0;
 245         }
 246         num_tests = strtol(argv[1], NULL, 0);
 247         if(num_tests<= 0 || num_tests>max_tests)
 248             num_tests = max_tests;
 249     }
 250
 251     for(i=0; i<max_tests; i++)
 252         remaining_tests[i] = i;
 253
 254     for(test=0; test<num_tests; test++){
 255         unsigned r;
 256         seed = seed * 1664525 + 1013904223;
 257         r = (seed * (uint64_t)(max_tests - test)) >>32;
 258         FFSWAP(int, remaining_tests[r], remaining_tests[max_tests - test - 1]);
 259     }
 260     qsort(remaining_tests + max_tests - num_tests, num_tests, sizeof(remaining_tests[0]), (void*)cmp);
 261     in_sample_rate=16000;
 262     for(test=0; test<num_tests; test++){
 263         char  in_layout_string[256];
 264         char out_layout_string[256];
 265         unsigned vector= remaining_tests[max_tests - test - 1];
 266         int in_ch_count;
 267         int out_count, mid_count, out_ch_count;
 268
 269         in_ch_layout    = layouts[vector % FF_ARRAY_ELEMS(layouts)]; vector /= FF_ARRAY_ELEMS(layouts);
 270         out_ch_layout   = layouts[vector % FF_ARRAY_ELEMS(layouts)]; vector /= FF_ARRAY_ELEMS(layouts);
 271         in_sample_fmt   = formats[vector % FF_ARRAY_ELEMS(formats)]; vector /= FF_ARRAY_ELEMS(formats);
 272         out_sample_fmt  = formats[vector % FF_ARRAY_ELEMS(formats)]; vector /= FF_ARRAY_ELEMS(formats);
 273         out_sample_rate = rates  [vector % FF_ARRAY_ELEMS(rates  )]; vector /= FF_ARRAY_ELEMS(rates);
 274         av_assert0(!vector);
 275
 276         in_ch_count= av_get_channel_layout_nb_channels(in_ch_layout);
 277         out_ch_count= av_get_channel_layout_nb_channels(out_ch_layout);
 278         av_get_channel_layout_string( in_layout_string, sizeof( in_layout_string),  in_ch_count,  in_ch_layout);
 279         av_get_channel_layout_string(out_layout_string, sizeof(out_layout_string), out_ch_count, out_ch_layout);
 280         fprintf(stderr, "TEST: %s->%s, rate:%5d->%5d, fmt:%s->%s\n",
 281                 in_layout_string, out_layout_string,
 282                 in_sample_rate, out_sample_rate,
 283                 av_get_sample_fmt_name(in_sample_fmt), av_get_sample_fmt_name(out_sample_fmt));
 284         forw_ctx  = swr_alloc_set_opts(forw_ctx, out_ch_layout, out_sample_fmt,  out_sample_rate,
 285                                                     in_ch_layout,  in_sample_fmt,  in_sample_rate,
 286                                         0, 0);
 287         backw_ctx = swr_alloc_set_opts(backw_ctx, in_ch_layout,  in_sample_fmt,             in_sample_rate,
 288                                                     out_ch_layout, out_sample_fmt, out_sample_rate,
 289                                         0, 0);
 290         if(swr_init( forw_ctx) < 0)
 291             fprintf(stderr, "swr_init(->) failed\n");
 292         if(swr_init(backw_ctx) < 0)
 293             fprintf(stderr, "swr_init(<-) failed\n");
 294         if(!forw_ctx)
 295             fprintf(stderr, "Failed to init forw_cts\n");
 296         if(!backw_ctx)
 297             fprintf(stderr, "Failed to init backw_ctx\n");
 298                 //FIXME test planar
 299         setup_array(ain , array_in ,  in_sample_fmt,   SAMPLES);
 300         setup_array(amid, array_mid, out_sample_fmt, 3*SAMPLES);
 301         setup_array(aout, array_out,  in_sample_fmt           ,   SAMPLES);
 302 #if 0
 303         for(ch=0; ch<in_ch_count; ch++){
 304             for(i=0; i<SAMPLES; i++)
 305                 set(ain, ch, i, in_ch_count, in_sample_fmt, sin(i*i*3/SAMPLES));
 306         }
 307 #else
 308         audiogen(ain, in_sample_fmt, in_ch_count, SAMPLES/6+1, SAMPLES);
 309 #endif
 310         mode++;
 311         mode%=3;
 312         if(mode==0 /*|| out_sample_rate == in_sample_rate*/) {
 313             mid_count= swr_convert(forw_ctx, amid, 3*SAMPLES, (const uint8_t **)ain, SAMPLES);
 314         } else if(mode==1){
 315             mid_count= swr_convert(forw_ctx, amid,         0, (const uint8_t **)ain, SAMPLES);
 316             mid_count+=swr_convert(forw_ctx, amid, 3*SAMPLES, (const uint8_t **)ain,       0);
 317         } else {
 318             int tmp_count;
 319             mid_count= swr_convert(forw_ctx, amid,         0, (const uint8_t **)ain,       1);
 320             av_assert0(mid_count==0);
 321             shift(ain,  1, in_ch_count, in_sample_fmt);
 322             mid_count+=swr_convert(forw_ctx, amid, 3*SAMPLES, (const uint8_t **)ain,       0);
 323             shift(amid,  mid_count, out_ch_count, out_sample_fmt); tmp_count = mid_count;
 324             mid_count+=swr_convert(forw_ctx, amid,         2, (const uint8_t **)ain,       2);
 325             shift(amid,  mid_count-tmp_count, out_ch_count, out_sample_fmt); tmp_count = mid_count;
 326             shift(ain,  2, in_ch_count, in_sample_fmt);
 327             mid_count+=swr_convert(forw_ctx, amid,         1, (const uint8_t **)ain, SAMPLES-3);
 328             shift(amid,  mid_count-tmp_count, out_ch_count, out_sample_fmt); tmp_count = mid_count;
 329             shift(ain, -3, in_ch_count, in_sample_fmt);
 330             mid_count+=swr_convert(forw_ctx, amid, 3*SAMPLES, (const uint8_t **)ain,       0);
 331             shift(amid,  -tmp_count, out_ch_count, out_sample_fmt);
 332         }
 333         out_count= swr_convert(backw_ctx,aout, SAMPLES, (const uint8_t **)amid, mid_count);
 334
 335         for(ch=0; ch<in_ch_count; ch++){
 336             double sse, maxdiff=0;
 337             double sum_a= 0;
 338             double sum_b= 0;
 339             double sum_aa= 0;
 340             double sum_bb= 0;
 341             double sum_ab= 0;
 342             for(i=0; i<out_count; i++){
 343                 double a= get(ain , ch, i, in_ch_count, in_sample_fmt);
 344                 double b= get(aout, ch, i, in_ch_count, in_sample_fmt);
 345                 sum_a += a;
 346                 sum_b += b;
 347                 sum_aa+= a*a;
 348                 sum_bb+= b*b;
 349                 sum_ab+= a*b;
 350                 maxdiff= FFMAX(maxdiff, FFABS(a-b));
 351             }
 352             sse= sum_aa + sum_bb - 2*sum_ab;
 353
 354             fprintf(stderr, "[e:%f c:%f max:%f] len:%5d\n", sqrt(sse/out_count), sum_ab/(sqrt(sum_aa*sum_bb)), maxdiff, out_count);
 355         }
 356
 357         flush_i++;
 358         flush_i%=21;
 359         flush_count = swr_convert(backw_ctx,aout, flush_i, 0, 0);
 360         shift(aout,  flush_i, in_ch_count, in_sample_fmt);
 361         flush_count+= swr_convert(backw_ctx,aout, SAMPLES-flush_i, 0, 0);
 362         shift(aout, -flush_i, in_ch_count, in_sample_fmt);
 363         if(flush_count){
 364             for(ch=0; ch<in_ch_count; ch++){
 365                 double sse, maxdiff=0;
 366                 double sum_a= 0;
 367                 double sum_b= 0;
 368                 double sum_aa= 0;
 369                 double sum_bb= 0;
 370                 double sum_ab= 0;
 371                 for(i=0; i<flush_count; i++){
 372                     double a= get(ain , ch, i+out_count, in_ch_count, in_sample_fmt);
 373                     double b= get(aout, ch, i, in_ch_count, in_sample_fmt);
 374                     sum_a += a;
 375                     sum_b += b;
 376                     sum_aa+= a*a;
 377                     sum_bb+= b*b;
 378                     sum_ab+= a*b;
 379                     maxdiff= FFMAX(maxdiff, FFABS(a-b));
 380                 }
 381                 sse= sum_aa + sum_bb - 2*sum_ab;
 382
 383                 fprintf(stderr, "[e:%f c:%f max:%f] len:%5d F:%3d\n", sqrt(sse/flush_count), sum_ab/(sqrt(sum_aa*sum_bb)), maxdiff, flush_count, flush_i);
 384             }
 385         }
 386
 387
 388         fprintf(stderr, "\n");
 389     }
 390
 391     return 0;
 392 }