git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libswresample/tests/swresample.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2011-2012 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/channel_layout.h"
  24 #include "libavutil/common.h"
  25 #include "libavutil/opt.h"
  26
  27 #include "libswresample/swresample.h"
  28
  29 #undef time
  30 #include <time.h>
  31 #undef fprintf
  32
  33 #define SAMPLES 1000
  34
  35 #define SWR_CH_MAX 32
  36
  37 #define ASSERT_LEVEL 2
  38
  39 static double get(uint8_t *a[], int ch, int index, int ch_count, enum AVSampleFormat f){
  40     const uint8_t *p;
  41     if(av_sample_fmt_is_planar(f)){
  42         f= av_get_alt_sample_fmt(f, 0);
  43         p= a[ch];
  44     }else{
  45         p= a[0];
  46         index= ch + index*ch_count;
  47     }
  48
  49     switch(f){
  50     case AV_SAMPLE_FMT_U8 : return ((const uint8_t*)p)[index]/127.0-1.0;
  51     case AV_SAMPLE_FMT_S16: return ((const int16_t*)p)[index]/32767.0;
  52     case AV_SAMPLE_FMT_S32: return ((const int32_t*)p)[index]/2147483647.0;
  53     case AV_SAMPLE_FMT_FLT: return ((const float  *)p)[index];
  54     case AV_SAMPLE_FMT_DBL: return ((const double *)p)[index];
  55     default: av_assert0(0);
  56     }
  57 }
  58
  59 static void  set(uint8_t *a[], int ch, int index, int ch_count, enum AVSampleFormat f, double v){
  60     uint8_t *p;
  61     if(av_sample_fmt_is_planar(f)){
  62         f= av_get_alt_sample_fmt(f, 0);
  63         p= a[ch];
  64     }else{
  65         p= a[0];
  66         index= ch + index*ch_count;
  67     }
  68     switch(f){
  69     case AV_SAMPLE_FMT_U8 : ((uint8_t*)p)[index]= av_clip_uint8 (lrint((v+1.0)*127));     break;
  70     case AV_SAMPLE_FMT_S16: ((int16_t*)p)[index]= av_clip_int16 (lrint(v*32767));         break;
  71     case AV_SAMPLE_FMT_S32: ((int32_t*)p)[index]= av_clipl_int32(llrint(v*2147483647));   break;
  72     case AV_SAMPLE_FMT_FLT: ((float  *)p)[index]= v;                                      break;
  73     case AV_SAMPLE_FMT_DBL: ((double *)p)[index]= v;                                      break;
  74     default: av_assert2(0);
  75     }
  76 }
  77
  78 static void shift(uint8_t *a[], int index, int ch_count, enum AVSampleFormat f){
  79     int ch;
  80
  81     if(av_sample_fmt_is_planar(f)){
  82         f= av_get_alt_sample_fmt(f, 0);
  83         for(ch= 0; ch<ch_count; ch++)
  84             a[ch] += index*av_get_bytes_per_sample(f);
  85     }else{
  86         a[0] += index*ch_count*av_get_bytes_per_sample(f);
  87     }
  88 }
  89
  90 static const enum AVSampleFormat formats[] = {
  91     AV_SAMPLE_FMT_S16,
  92     AV_SAMPLE_FMT_FLTP,
  93     AV_SAMPLE_FMT_S16P,
  94     AV_SAMPLE_FMT_FLT,
  95     AV_SAMPLE_FMT_S32P,
  96     AV_SAMPLE_FMT_S32,
  97     AV_SAMPLE_FMT_U8P,
  98     AV_SAMPLE_FMT_U8,
  99     AV_SAMPLE_FMT_DBLP,
 100     AV_SAMPLE_FMT_DBL,
 101 };
 102
 103 static const int rates[] = {
 104     8000,
 105     11025,
 106     16000,
 107     22050,
 108     32000,
 109     48000,
 110 };
 111
 112 static const uint64_t layouts[]={
 113     AV_CH_LAYOUT_MONO                    ,
 114     AV_CH_LAYOUT_STEREO                  ,
 115     AV_CH_LAYOUT_2_1                     ,
 116     AV_CH_LAYOUT_SURROUND                ,
 117     AV_CH_LAYOUT_4POINT0                 ,
 118     AV_CH_LAYOUT_2_2                     ,
 119     AV_CH_LAYOUT_QUAD                    ,
 120     AV_CH_LAYOUT_5POINT0                 ,
 121     AV_CH_LAYOUT_5POINT1                 ,
 122     AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK            ,
 123     AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK            ,
 124     AV_CH_LAYOUT_7POINT0                 ,
 125     AV_CH_LAYOUT_7POINT1                 ,
 126     AV_CH_LAYOUT_7POINT1_WIDE            ,
 127 };
 128
 129 static void setup_array(uint8_t *out[SWR_CH_MAX], uint8_t *in, enum AVSampleFormat format, int samples){
 130     if(av_sample_fmt_is_planar(format)){
 131         int i;
 132         int plane_size= av_get_bytes_per_sample(format&0xFF)*samples;
 133         format&=0xFF;
 134         for(i=0; i<SWR_CH_MAX; i++){
 135             out[i]= in + i*plane_size;
 136         }
 137     }else{
 138         out[0]= in;
 139     }
 140 }
 141
 142 static int cmp(const void *a, const void *b){
 143     return *(const int *)a - *(const int *)b;
 144 }
 145
 146 static void audiogen(void *data, enum AVSampleFormat sample_fmt,
 147                      int channels, int sample_rate, int nb_samples)
 148 {
 149     int i, ch, k;
 150     double v, f, a, ampa;
 151     double tabf1[SWR_CH_MAX];
 152     double tabf2[SWR_CH_MAX];
 153     double taba[SWR_CH_MAX];
 154     unsigned static rnd;
 155
 156 #define PUT_SAMPLE set(data, ch, k, channels, sample_fmt, v);
 157 #define uint_rand(x) ((x) = (x) * 1664525 + 1013904223)
 158 #define dbl_rand(x) (uint_rand(x)*2.0 / (double)UINT_MAX - 1)
 159     k = 0;
 160
 161     /* 1 second of single freq sinus at 1000 Hz */
 162     a = 0;
 163     for (i = 0; i < 1 * sample_rate && k < nb_samples; i++, k++) {
 164         v = sin(a) * 0.30;
 165         for (ch = 0; ch < channels; ch++)
 166             PUT_SAMPLE
 167         a += M_PI * 1000.0 * 2.0 / sample_rate;
 168     }
 169
 170     /* 1 second of varying frequency between 100 and 10000 Hz */
 171     a = 0;
 172     for (i = 0; i < 1 * sample_rate && k < nb_samples; i++, k++) {
 173         v = sin(a) * 0.30;
 174         for (ch = 0; ch < channels; ch++)
 175             PUT_SAMPLE
 176         f  = 100.0 + (((10000.0 - 100.0) * i) / sample_rate);
 177         a += M_PI * f * 2.0 / sample_rate;
 178     }
 179
 180     /* 0.5 second of low amplitude white noise */
 181     for (i = 0; i < sample_rate / 2 && k < nb_samples; i++, k++) {
 182         v = dbl_rand(rnd) * 0.30;
 183         for (ch = 0; ch < channels; ch++)
 184             PUT_SAMPLE
 185     }
 186
 187     /* 0.5 second of high amplitude white noise */
 188     for (i = 0; i < sample_rate / 2 && k < nb_samples; i++, k++) {
 189         v = dbl_rand(rnd);
 190         for (ch = 0; ch < channels; ch++)
 191             PUT_SAMPLE
 192     }
 193
 194     /* 1 second of unrelated ramps for each channel */
 195     for (ch = 0; ch < channels; ch++) {
 196         taba[ch]  = 0;
 197         tabf1[ch] = 100 + uint_rand(rnd) % 5000;
 198         tabf2[ch] = 100 + uint_rand(rnd) % 5000;
 199     }
 200     for (i = 0; i < 1 * sample_rate && k < nb_samples; i++, k++) {
 201         for (ch = 0; ch < channels; ch++) {
 202             v = sin(taba[ch]) * 0.30;
 203             PUT_SAMPLE
 204             f = tabf1[ch] + (((tabf2[ch] - tabf1[ch]) * i) / sample_rate);
 205             taba[ch] += M_PI * f * 2.0 / sample_rate;
 206         }
 207     }
 208
 209     /* 2 seconds of 500 Hz with varying volume */
 210     a    = 0;
 211     ampa = 0;
 212     for (i = 0; i < 2 * sample_rate && k < nb_samples; i++, k++) {
 213         for (ch = 0; ch < channels; ch++) {
 214             double amp = (1.0 + sin(ampa)) * 0.15;
 215             if (ch & 1)
 216                 amp = 0.30 - amp;
 217             v = sin(a) * amp;
 218             PUT_SAMPLE
 219             a    += M_PI * 500.0 * 2.0 / sample_rate;
 220             ampa += M_PI *  2.0 / sample_rate;
 221         }
 222     }
 223 }
 224
 225 int main(int argc, char **argv){
 226     int in_sample_rate, out_sample_rate, ch ,i, flush_count;
 227     uint64_t in_ch_layout, out_ch_layout;
 228     enum AVSampleFormat in_sample_fmt, out_sample_fmt;
 229     uint8_t array_in[SAMPLES*8*8];
 230     uint8_t array_mid[SAMPLES*8*8*3];
 231     uint8_t array_out[SAMPLES*8*8+100];
 232     uint8_t *ain[SWR_CH_MAX];
 233     uint8_t *aout[SWR_CH_MAX];
 234     uint8_t *amid[SWR_CH_MAX];
 235     int flush_i=0;
 236     int mode;
 237     int num_tests = 10000;
 238     uint32_t seed = 0;
 239     uint32_t rand_seed = 0;
 240     int remaining_tests[FF_ARRAY_ELEMS(rates) * FF_ARRAY_ELEMS(layouts) * FF_ARRAY_ELEMS(formats) * FF_ARRAY_ELEMS(layouts) * FF_ARRAY_ELEMS(formats)];
 241     int max_tests = FF_ARRAY_ELEMS(remaining_tests);
 242     int test;
 243     int specific_test= -1;
 244
 245     struct SwrContext * forw_ctx= NULL;
 246     struct SwrContext *backw_ctx= NULL;
 247
 248     if (argc > 1) {
 249         if (!strcmp(argv[1], "-h") || !strcmp(argv[1], "--help")) {
 250             av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "Usage: swresample-test [<num_tests>[ <test>]]  \n"
 251                    "num_tests           Default is %d\n", num_tests);
 252             return 0;
 253         }
 254         num_tests = strtol(argv[1], NULL, 0);
 255         if(num_tests < 0) {
 256             num_tests = -num_tests;
 257             rand_seed = time(0);
 258         }
 259         if(num_tests<= 0 || num_tests>max_tests)
 260             num_tests = max_tests;
 261         if(argc > 2) {
 262             specific_test = strtol(argv[1], NULL, 0);
 263         }
 264     }
 265
 266     for(i=0; i<max_tests; i++)
 267         remaining_tests[i] = i;
 268
 269     for(test=0; test<num_tests; test++){
 270         unsigned r;
 271         uint_rand(seed);
 272         r = (seed * (uint64_t)(max_tests - test)) >>32;
 273         FFSWAP(int, remaining_tests[r], remaining_tests[max_tests - test - 1]);
 274     }
 275     qsort(remaining_tests + max_tests - num_tests, num_tests, sizeof(remaining_tests[0]), cmp);
 276     in_sample_rate=16000;
 277     for(test=0; test<num_tests; test++){
 278         char  in_layout_string[256];
 279         char out_layout_string[256];
 280         unsigned vector= remaining_tests[max_tests - test - 1];
 281         int in_ch_count;
 282         int out_count, mid_count, out_ch_count;
 283
 284         in_ch_layout    = layouts[vector % FF_ARRAY_ELEMS(layouts)]; vector /= FF_ARRAY_ELEMS(layouts);
 285         out_ch_layout   = layouts[vector % FF_ARRAY_ELEMS(layouts)]; vector /= FF_ARRAY_ELEMS(layouts);
 286         in_sample_fmt   = formats[vector % FF_ARRAY_ELEMS(formats)]; vector /= FF_ARRAY_ELEMS(formats);
 287         out_sample_fmt  = formats[vector % FF_ARRAY_ELEMS(formats)]; vector /= FF_ARRAY_ELEMS(formats);
 288         out_sample_rate = rates  [vector % FF_ARRAY_ELEMS(rates  )]; vector /= FF_ARRAY_ELEMS(rates);
 289         av_assert0(!vector);
 290
 291         if(specific_test == 0){
 292             if(out_sample_rate != in_sample_rate || in_ch_layout != out_ch_layout)
 293                 continue;
 294         }
 295
 296         in_ch_count= av_get_channel_layout_nb_channels(in_ch_layout);
 297         out_ch_count= av_get_channel_layout_nb_channels(out_ch_layout);
 298         av_get_channel_layout_string( in_layout_string, sizeof( in_layout_string),  in_ch_count,  in_ch_layout);
 299         av_get_channel_layout_string(out_layout_string, sizeof(out_layout_string), out_ch_count, out_ch_layout);
 300         fprintf(stderr, "TEST: %s->%s, rate:%5d->%5d, fmt:%s->%s\n",
 301                 in_layout_string, out_layout_string,
 302                 in_sample_rate, out_sample_rate,
 303                 av_get_sample_fmt_name(in_sample_fmt), av_get_sample_fmt_name(out_sample_fmt));
 304         forw_ctx  = swr_alloc_set_opts(forw_ctx, out_ch_layout, out_sample_fmt,  out_sample_rate,
 305                                                     in_ch_layout,  in_sample_fmt,  in_sample_rate,
 306                                         0, 0);
 307         backw_ctx = swr_alloc_set_opts(backw_ctx, in_ch_layout,  in_sample_fmt,             in_sample_rate,
 308                                                     out_ch_layout, out_sample_fmt, out_sample_rate,
 309                                         0, 0);
 310         if(!forw_ctx) {
 311             fprintf(stderr, "Failed to init forw_cts\n");
 312             return 1;
 313         }
 314         if(!backw_ctx) {
 315             fprintf(stderr, "Failed to init backw_ctx\n");
 316             return 1;
 317         }
 318         if (uint_rand(rand_seed) % 3 == 0)
 319             av_opt_set_int(forw_ctx, "ich", 0, 0);
 320         if (uint_rand(rand_seed) % 3 == 0)
 321             av_opt_set_int(forw_ctx, "och", 0, 0);
 322
 323         if(swr_init( forw_ctx) < 0)
 324             fprintf(stderr, "swr_init(->) failed\n");
 325         if(swr_init(backw_ctx) < 0)
 326             fprintf(stderr, "swr_init(<-) failed\n");
 327                 //FIXME test planar
 328         setup_array(ain , array_in ,  in_sample_fmt,   SAMPLES);
 329         setup_array(amid, array_mid, out_sample_fmt, 3*SAMPLES);
 330         setup_array(aout, array_out,  in_sample_fmt           ,   SAMPLES);
 331 #if 0
 332         for(ch=0; ch<in_ch_count; ch++){
 333             for(i=0; i<SAMPLES; i++)
 334                 set(ain, ch, i, in_ch_count, in_sample_fmt, sin(i*i*3/SAMPLES));
 335         }
 336 #else
 337         audiogen(ain, in_sample_fmt, in_ch_count, SAMPLES/6+1, SAMPLES);
 338 #endif
 339         mode = uint_rand(rand_seed) % 3;
 340         if(mode==0 /*|| out_sample_rate == in_sample_rate*/) {
 341             mid_count= swr_convert(forw_ctx, amid, 3*SAMPLES, (const uint8_t **)ain, SAMPLES);
 342         } else if(mode==1){
 343             mid_count= swr_convert(forw_ctx, amid,         0, (const uint8_t **)ain, SAMPLES);
 344             mid_count+=swr_convert(forw_ctx, amid, 3*SAMPLES, (const uint8_t **)ain,       0);
 345         } else {
 346             int tmp_count;
 347             mid_count= swr_convert(forw_ctx, amid,         0, (const uint8_t **)ain,       1);
 348             av_assert0(mid_count==0);
 349             shift(ain,  1, in_ch_count, in_sample_fmt);
 350             mid_count+=swr_convert(forw_ctx, amid, 3*SAMPLES, (const uint8_t **)ain,       0);
 351             shift(amid,  mid_count, out_ch_count, out_sample_fmt); tmp_count = mid_count;
 352             mid_count+=swr_convert(forw_ctx, amid,         2, (const uint8_t **)ain,       2);
 353             shift(amid,  mid_count-tmp_count, out_ch_count, out_sample_fmt); tmp_count = mid_count;
 354             shift(ain,  2, in_ch_count, in_sample_fmt);
 355             mid_count+=swr_convert(forw_ctx, amid,         1, (const uint8_t **)ain, SAMPLES-3);
 356             shift(amid,  mid_count-tmp_count, out_ch_count, out_sample_fmt); tmp_count = mid_count;
 357             shift(ain, -3, in_ch_count, in_sample_fmt);
 358             mid_count+=swr_convert(forw_ctx, amid, 3*SAMPLES, (const uint8_t **)ain,       0);
 359             shift(amid,  -tmp_count, out_ch_count, out_sample_fmt);
 360         }
 361         out_count= swr_convert(backw_ctx,aout, SAMPLES, (const uint8_t **)amid, mid_count);
 362
 363         for(ch=0; ch<in_ch_count; ch++){
 364             double sse, maxdiff=0;
 365             double sum_a= 0;
 366             double sum_b= 0;
 367             double sum_aa= 0;
 368             double sum_bb= 0;
 369             double sum_ab= 0;
 370             for(i=0; i<out_count; i++){
 371                 double a= get(ain , ch, i, in_ch_count, in_sample_fmt);
 372                 double b= get(aout, ch, i, in_ch_count, in_sample_fmt);
 373                 sum_a += a;
 374                 sum_b += b;
 375                 sum_aa+= a*a;
 376                 sum_bb+= b*b;
 377                 sum_ab+= a*b;
 378                 maxdiff= FFMAX(maxdiff, fabs(a-b));
 379             }
 380             sse= sum_aa + sum_bb - 2*sum_ab;
 381             if(sse < 0 && sse > -0.00001) sse=0; //fix rounding error
 382
 383             fprintf(stderr, "[e:%f c:%f max:%f] len:%5d\n", out_count ? sqrt(sse/out_count) : 0, sum_ab/(sqrt(sum_aa*sum_bb)), maxdiff, out_count);
 384         }
 385
 386         flush_i++;
 387         flush_i%=21;
 388         flush_count = swr_convert(backw_ctx,aout, flush_i, 0, 0);
 389         shift(aout,  flush_i, in_ch_count, in_sample_fmt);
 390         flush_count+= swr_convert(backw_ctx,aout, SAMPLES-flush_i, 0, 0);
 391         shift(aout, -flush_i, in_ch_count, in_sample_fmt);
 392         if(flush_count){
 393             for(ch=0; ch<in_ch_count; ch++){
 394                 double sse, maxdiff=0;
 395                 double sum_a= 0;
 396                 double sum_b= 0;
 397                 double sum_aa= 0;
 398                 double sum_bb= 0;
 399                 double sum_ab= 0;
 400                 for(i=0; i<flush_count; i++){
 401                     double a= get(ain , ch, i+out_count, in_ch_count, in_sample_fmt);
 402                     double b= get(aout, ch, i, in_ch_count, in_sample_fmt);
 403                     sum_a += a;
 404                     sum_b += b;
 405                     sum_aa+= a*a;
 406                     sum_bb+= b*b;
 407                     sum_ab+= a*b;
 408                     maxdiff= FFMAX(maxdiff, fabs(a-b));
 409                 }
 410                 sse= sum_aa + sum_bb - 2*sum_ab;
 411                 if(sse < 0 && sse > -0.00001) sse=0; //fix rounding error
 412
 413                 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);
 414             }
 415         }
 416
 417
 418         fprintf(stderr, "\n");
 419     }
 420
 421     return 0;
 422 }