git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - tests/tiny_psnr.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2003 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 #include <stdio.h>
  22 #include <stdlib.h>
  23 #include <string.h>
  24 #include <inttypes.h>
  25 #include <math.h>
  26 #include <float.h>
  27 #include <limits.h>
  28
  29 #include "libavutil/intfloat.h"
  30 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  31
  32 #define FFMIN(a, b) ((a) > (b) ? (b) : (a))
  33 #define F 100
  34 #define SIZE 2048
  35
  36 uint64_t exp16_table[21] = {
  37            65537,
  38            65538,
  39            65540,
  40            65544,
  41            65552,
  42            65568,
  43            65600,
  44            65664,
  45            65793,
  46            66050,
  47            66568,
  48            67616,
  49            69763,
  50            74262,
  51            84150,
  52           108051,
  53           178145,
  54           484249,
  55          3578144,
  56        195360063,
  57     582360139072LL,
  58 };
  59
  60 #if 0
  61 // 16.16 fixpoint exp()
  62 static unsigned int exp16(unsigned int a){
  63     int i;
  64     int out= 1<<16;
  65
  66     for(i=19;i>=0;i--){
  67         if(a&(1<<i))
  68             out= (out*exp16_table[i] + (1<<15))>>16;
  69     }
  70
  71     return out;
  72 }
  73 #endif
  74
  75 // 16.16 fixpoint log()
  76 static int64_t log16(uint64_t a)
  77 {
  78     int i;
  79     int out = 0;
  80
  81     if (a < 1 << 16)
  82         return -log16((1LL << 32) / a);
  83     a <<= 16;
  84
  85     for (i = 20; i >= 0; i--) {
  86         int64_t b = exp16_table[i];
  87         if (a < (b << 16))
  88             continue;
  89         out |= 1 << i;
  90         a    = ((a / b) << 16) + (((a % b) << 16) + b / 2) / b;
  91     }
  92     return out;
  93 }
  94
  95 static uint64_t int_sqrt(uint64_t a)
  96 {
  97     uint64_t ret    = 0;
  98     uint64_t ret_sq = 0;
  99     int s;
 100
 101     for (s = 31; s >= 0; s--) {
 102         uint64_t b = ret_sq + (1ULL << (s * 2)) + (ret << s) * 2;
 103         if (b <= a) {
 104             ret_sq = b;
 105             ret   += 1ULL << s;
 106         }
 107     }
 108     return ret;
 109 }
 110
 111 static int16_t get_s16l(uint8_t *p)
 112 {
 113     union {
 114         uint16_t u;
 115         int16_t  s;
 116     } v;
 117     v.u = p[0] | p[1] << 8;
 118     return v.s;
 119 }
 120
 121 static float get_f32l(uint8_t *p)
 122 {
 123     union av_intfloat32 v;
 124     v.i = p[0] | p[1] << 8 | p[2] << 16 | p[3] << 24;
 125     return v.f;
 126 }
 127
 128 static double get_f64l(uint8_t *p)
 129 {
 130     return av_int2double(AV_RL64(p));
 131 }
 132
 133 static int run_psnr(FILE *f[2], int len, int shift, int skip_bytes)
 134 {
 135     uint64_t i, j;
 136     uint64_t sse = 0;
 137     double sse_d = 0.0;
 138     uint8_t buf[2][SIZE];
 139     int64_t max    = (1LL << (8 * len)) - 1;
 140     uint64_t size0   = 0;
 141     uint64_t size1   = 0;
 142     uint64_t maxdist = 0;
 143     double maxdist_d = 0.0;
 144     int noseek;
 145
 146     noseek = fseek(f[0], 0, SEEK_SET) ||
 147              fseek(f[1], 0, SEEK_SET);
 148
 149     if (!noseek) {
 150         for (i = 0; i < 2; i++) {
 151             uint8_t *p = buf[i];
 152             if (fread(p, 1, 12, f[i]) != 12)
 153                 return -1;
 154             if (!memcmp(p, "RIFF", 4) &&
 155                 !memcmp(p + 8, "WAVE", 4)) {
 156                 if (fread(p, 1, 8, f[i]) != 8)
 157                     return -1;
 158                 while (memcmp(p, "data", 4)) {
 159                     int s = p[4] | p[5] << 8 | p[6] << 16 | p[7] << 24;
 160                     fseek(f[i], s, SEEK_CUR);
 161                     if (fread(p, 1, 8, f[i]) != 8)
 162                         return -1;
 163                 }
 164             } else {
 165                 fseek(f[i], -12, SEEK_CUR);
 166             }
 167         }
 168
 169         fseek(f[shift < 0], abs(shift), SEEK_CUR);
 170
 171         fseek(f[0], skip_bytes, SEEK_CUR);
 172         fseek(f[1], skip_bytes, SEEK_CUR);
 173     }
 174
 175     for (;;) {
 176         int s0 = fread(buf[0], 1, SIZE, f[0]);
 177         int s1 = fread(buf[1], 1, SIZE, f[1]);
 178
 179         for (j = 0; j < FFMIN(s0, s1); j += len) {
 180             switch (len) {
 181             case 1:
 182             case 2: {
 183                 int64_t a, b;
 184                 int dist;
 185                 if (len == 2) {
 186                     a = get_s16l(buf[0] + j);
 187                     b = get_s16l(buf[1] + j);
 188                 } else {
 189                     a = buf[0][j];
 190                     b = buf[1][j];
 191                 }
 192                 sse += (a - b) * (a - b);
 193                 dist = llabs(a - b);
 194                 if (dist > maxdist)
 195                     maxdist = dist;
 196                 break;
 197             }
 198             case 4:
 199             case 8: {
 200                 double dist, a, b;
 201                 if (len == 8) {
 202                     a = get_f64l(buf[0] + j);
 203                     b = get_f64l(buf[1] + j);
 204                 } else {
 205                     a = get_f32l(buf[0] + j);
 206                     b = get_f32l(buf[1] + j);
 207                 }
 208                 dist = fabs(a - b);
 209                 sse_d += (a - b) * (a - b);
 210                 if (dist > maxdist_d)
 211                     maxdist_d = dist;
 212                 break;
 213             }
 214             }
 215         }
 216         size0 += s0;
 217         size1 += s1;
 218         if (s0 + s1 <= 0)
 219             break;
 220     }
 221
 222     i = FFMIN(size0, size1) / len;
 223     if (!i)
 224         i = 1;
 225     switch (len) {
 226     case 1:
 227     case 2: {
 228         uint64_t psnr;
 229         uint64_t dev = int_sqrt(((sse / i) * F * F) + (((sse % i) * F * F) + i / 2) / i);
 230         if (sse)
 231             psnr = ((2 * log16(max << 16) + log16(i) - log16(sse)) *
 232                     284619LL * F + (1LL << 31)) / (1LL << 32);
 233         else
 234             psnr = 1000 * F - 1; // floating point free infinity :)
 235
 236         printf("stddev:%5d.%02d PSNR:%3d.%02d MAXDIFF:%5"PRIu64" bytes:%9"PRIu64"/%9"PRIu64"\n",
 237                (int)(dev / F), (int)(dev % F),
 238                (int)(psnr / F), (int)(psnr % F),
 239                maxdist, size0, size1);
 240         return psnr;
 241         }
 242     case 4:
 243     case 8: {
 244         char psnr_str[64];
 245         double psnr = INT_MAX;
 246         double dev = sqrt(sse_d / i);
 247         uint64_t scale = (len == 4) ? (1ULL << 24) : (1ULL << 32);
 248
 249         if (sse_d) {
 250             psnr = 2 * log(DBL_MAX) - log(i / sse_d);
 251             snprintf(psnr_str, sizeof(psnr_str), "%5.02f", psnr);
 252         } else
 253             snprintf(psnr_str, sizeof(psnr_str), "inf");
 254
 255         maxdist = maxdist_d * scale;
 256
 257         printf("stddev:%10.2f PSNR:%s MAXDIFF:%10"PRIu64" bytes:%9"PRIu64"/%9"PRIu64"\n",
 258                dev * scale, psnr_str, maxdist, size0, size1);
 259         return psnr;
 260     }
 261     }
 262     return -1;
 263 }
 264
 265 int main(int argc, char *argv[])
 266 {
 267     FILE *f[2];
 268     int len = 1;
 269     int shift_first= argc < 5 ? 0 : atoi(argv[4]);
 270     int skip_bytes = argc < 6 ? 0 : atoi(argv[5]);
 271     int shift_last = shift_first + (argc < 7 ? 0 : atoi(argv[6]));
 272     int shift;
 273     int max_psnr   = -1;
 274     int max_psnr_shift = 0;
 275
 276     if (shift_last > shift_first)
 277         shift_first -= shift_last - shift_first;
 278
 279     if (argc > 3) {
 280         if (!strcmp(argv[3], "u8")) {
 281             len = 1;
 282         } else if (!strcmp(argv[3], "s16")) {
 283             len = 2;
 284         } else if (!strcmp(argv[3], "f32")) {
 285             len = 4;
 286         } else if (!strcmp(argv[3], "f64")) {
 287             len = 8;
 288         } else {
 289             char *end;
 290             len = strtol(argv[3], &end, 0);
 291             if (*end || len < 1 || len > 2) {
 292                 fprintf(stderr, "Unsupported sample format: %s\nSupported: u8, s16, f32, f64\n", argv[3]);
 293                 return 1;
 294             }
 295         }
 296     }
 297
 298     if (argc < 3) {
 299         printf("tiny_psnr <file1> <file2> [<elem size>|u8|s16|f32|f64 [<shift> [<skip bytes> [<shift search range>]]]]\n");
 300         printf("WAV headers are skipped automatically.\n");
 301         return 1;
 302     }
 303
 304     f[0] = fopen(argv[1], "rb");
 305     f[1] = fopen(argv[2], "rb");
 306     if (!f[0] || !f[1]) {
 307         fprintf(stderr, "Could not open input files.\n");
 308         return 1;
 309     }
 310
 311     for (shift = shift_first; shift <= shift_last; shift++) {
 312         int psnr = run_psnr(f, len, shift, skip_bytes);
 313         if (psnr > max_psnr || (shift < 0 && psnr == max_psnr)) {
 314             max_psnr = psnr;
 315             max_psnr_shift = shift;
 316         }
 317     }
 318     if (max_psnr < 0)
 319         return 2;
 320
 321     if (shift_last > shift_first)
 322         printf("Best PSNR is %3d.%02d for shift %i\n", (int)(max_psnr / F), (int)(max_psnr % F), max_psnr_shift);
 323     return 0;
 324 }