src/third_party/libyuv/unit_test/scale_test.cc

   1 /*
   2  *  Copyright 2011 The LibYuv Project Authors. All rights reserved.
   3  *
   4  *  Use of this source code is governed by a BSD-style license
   5  *  that can be found in the LICENSE file in the root of the source
   6  *  tree. An additional intellectual property rights grant can be found
   7  *  in the file PATENTS. All contributing project authors may
   8  *  be found in the AUTHORS file in the root of the source tree.
   9  */
  10
  11 #include <stdlib.h>
  12 #include <time.h>
  13
  14 #include "libyuv/cpu_id.h"
  15 #include "libyuv/scale.h"
  16 #include "../unit_test/unit_test.h"
  17
  18 namespace libyuv {
  19
  20 // Test scaling with C vs Opt and return maximum pixel difference. 0 = exact.
  21 static int TestFilter(int src_width, int src_height,
  22                       int dst_width, int dst_height,
  23                       FilterMode f, int benchmark_iterations) {
  24   int i, j;
  25   const int b = 0;  // 128 to test for padding/stride.
  26   int src_width_uv = (Abs(src_width) + 1) >> 1;
  27   int src_height_uv = (Abs(src_height) + 1) >> 1;
  28
  29   int src_y_plane_size = (Abs(src_width) + b * 2) * (Abs(src_height) + b * 2);
  30   int src_uv_plane_size = (src_width_uv + b * 2) * (src_height_uv + b * 2);
  31
  32   int src_stride_y = b * 2 + Abs(src_width);
  33   int src_stride_uv = b * 2 + src_width_uv;
  34
  35   align_buffer_page_end(src_y, src_y_plane_size)
  36   align_buffer_page_end(src_u, src_uv_plane_size)
  37   align_buffer_page_end(src_v, src_uv_plane_size)
  38   srandom(time(NULL));
  39   MemRandomize(src_y, src_y_plane_size);
  40   MemRandomize(src_u, src_uv_plane_size);
  41   MemRandomize(src_v, src_uv_plane_size);
  42
  43   int dst_width_uv = (dst_width + 1) >> 1;
  44   int dst_height_uv = (dst_height + 1) >> 1;
  45
  46   int dst_y_plane_size = (dst_width + b * 2) * (dst_height + b * 2);
  47   int dst_uv_plane_size = (dst_width_uv + b * 2) * (dst_height_uv + b * 2);
  48
  49   int dst_stride_y = b * 2 + dst_width;
  50   int dst_stride_uv = b * 2 + dst_width_uv;
  51
  52   align_buffer_page_end(dst_y_c, dst_y_plane_size)
  53   align_buffer_page_end(dst_u_c, dst_uv_plane_size)
  54   align_buffer_page_end(dst_v_c, dst_uv_plane_size)
  55   align_buffer_page_end(dst_y_opt, dst_y_plane_size)
  56   align_buffer_page_end(dst_u_opt, dst_uv_plane_size)
  57   align_buffer_page_end(dst_v_opt, dst_uv_plane_size)
  58
  59
  60   MaskCpuFlags(0);  // Disable all CPU optimization.
  61   double c_time = get_time();
  62   I420Scale(src_y + (src_stride_y * b) + b, src_stride_y,
  63             src_u + (src_stride_uv * b) + b, src_stride_uv,
  64             src_v + (src_stride_uv * b) + b, src_stride_uv,
  65             src_width, src_height,
  66             dst_y_c + (dst_stride_y * b) + b, dst_stride_y,
  67             dst_u_c + (dst_stride_uv * b) + b, dst_stride_uv,
  68             dst_v_c + (dst_stride_uv * b) + b, dst_stride_uv,
  69             dst_width, dst_height, f);
  70   c_time = (get_time() - c_time);
  71
  72   MaskCpuFlags(-1);  // Enable all CPU optimization.
  73   double opt_time = get_time();
  74   for (i = 0; i < benchmark_iterations; ++i) {
  75     I420Scale(src_y + (src_stride_y * b) + b, src_stride_y,
  76               src_u + (src_stride_uv * b) + b, src_stride_uv,
  77               src_v + (src_stride_uv * b) + b, src_stride_uv,
  78               src_width, src_height,
  79               dst_y_opt + (dst_stride_y * b) + b, dst_stride_y,
  80               dst_u_opt + (dst_stride_uv * b) + b, dst_stride_uv,
  81               dst_v_opt + (dst_stride_uv * b) + b, dst_stride_uv,
  82               dst_width, dst_height, f);
  83   }
  84   opt_time = (get_time() - opt_time) / benchmark_iterations;
  85   // Report performance of C vs OPT
  86   printf("filter %d - %8d us C - %8d us OPT\n",
  87          f,
  88          static_cast<int>(c_time * 1e6),
  89          static_cast<int>(opt_time * 1e6));
  90
  91   // C version may be a little off from the optimized. Order of
  92   //  operations may introduce rounding somewhere. So do a difference
  93   //  of the buffers and look to see that the max difference isn't
  94   //  over 2.
  95   int max_diff = 0;
  96   for (i = b; i < (dst_height + b); ++i) {
  97     for (j = b; j < (dst_width + b); ++j) {
  98       int abs_diff = Abs(dst_y_c[(i * dst_stride_y) + j] -
  99                          dst_y_opt[(i * dst_stride_y) + j]);
 100       if (abs_diff > max_diff) {
 101         max_diff = abs_diff;
 102       }
 103     }
 104   }
 105
 106   for (i = b; i < (dst_height_uv + b); ++i) {
 107     for (j = b; j < (dst_width_uv + b); ++j) {
 108       int abs_diff = Abs(dst_u_c[(i * dst_stride_uv) + j] -
 109                          dst_u_opt[(i * dst_stride_uv) + j]);
 110       if (abs_diff > max_diff) {
 111         max_diff = abs_diff;
 112       }
 113       abs_diff = Abs(dst_v_c[(i * dst_stride_uv) + j] -
 114                      dst_v_opt[(i * dst_stride_uv) + j]);
 115       if (abs_diff > max_diff) {
 116         max_diff = abs_diff;
 117       }
 118     }
 119   }
 120
 121   free_aligned_buffer_page_end(dst_y_c)
 122   free_aligned_buffer_page_end(dst_u_c)
 123   free_aligned_buffer_page_end(dst_v_c)
 124   free_aligned_buffer_page_end(dst_y_opt)
 125   free_aligned_buffer_page_end(dst_u_opt)
 126   free_aligned_buffer_page_end(dst_v_opt)
 127
 128   free_aligned_buffer_page_end(src_y)
 129   free_aligned_buffer_page_end(src_u)
 130   free_aligned_buffer_page_end(src_v)
 131
 132   return max_diff;
 133 }
 134
 135 // Test scaling with 8 bit C vs 16 bit C and return maximum pixel difference.
 136 // 0 = exact.
 137 static int TestFilter_16(int src_width, int src_height,
 138                          int dst_width, int dst_height,
 139                          FilterMode f, int benchmark_iterations) {
 140   int i, j;
 141   const int b = 0;  // 128 to test for padding/stride.
 142   int src_width_uv = (Abs(src_width) + 1) >> 1;
 143   int src_height_uv = (Abs(src_height) + 1) >> 1;
 144
 145   int src_y_plane_size = (Abs(src_width) + b * 2) * (Abs(src_height) + b * 2);
 146   int src_uv_plane_size = (src_width_uv + b * 2) * (src_height_uv + b * 2);
 147
 148   int src_stride_y = b * 2 + Abs(src_width);
 149   int src_stride_uv = b * 2 + src_width_uv;
 150
 151   align_buffer_page_end(src_y, src_y_plane_size)
 152   align_buffer_page_end(src_u, src_uv_plane_size)
 153   align_buffer_page_end(src_v, src_uv_plane_size)
 154   align_buffer_page_end(src_y_16, src_y_plane_size * 2)
 155   align_buffer_page_end(src_u_16, src_uv_plane_size * 2)
 156   align_buffer_page_end(src_v_16, src_uv_plane_size * 2)
 157   uint16* p_src_y_16 = reinterpret_cast<uint16*>(src_y_16);
 158   uint16* p_src_u_16 = reinterpret_cast<uint16*>(src_u_16);
 159   uint16* p_src_v_16 = reinterpret_cast<uint16*>(src_v_16);
 160
 161   srandom(time(NULL));
 162   MemRandomize(src_y, src_y_plane_size);
 163   MemRandomize(src_u, src_uv_plane_size);
 164   MemRandomize(src_v, src_uv_plane_size);
 165
 166   for (i = b; i < src_height + b; ++i) {
 167     for (j = b; j < src_width + b; ++j) {
 168       p_src_y_16[(i * src_stride_y) + j] = src_y[(i * src_stride_y) + j];
 169     }
 170   }
 171
 172   for (i = b; i < (src_height_uv + b); ++i) {
 173     for (j = b; j < (src_width_uv + b); ++j) {
 174       p_src_u_16[(i * src_stride_uv) + j] = src_u[(i * src_stride_uv) + j];
 175       p_src_v_16[(i * src_stride_uv) + j] = src_v[(i * src_stride_uv) + j];
 176     }
 177   }
 178
 179   int dst_width_uv = (dst_width + 1) >> 1;
 180   int dst_height_uv = (dst_height + 1) >> 1;
 181
 182   int dst_y_plane_size = (dst_width + b * 2) * (dst_height + b * 2);
 183   int dst_uv_plane_size = (dst_width_uv + b * 2) * (dst_height_uv + b * 2);
 184
 185   int dst_stride_y = b * 2 + dst_width;
 186   int dst_stride_uv = b * 2 + dst_width_uv;
 187
 188   align_buffer_page_end(dst_y_8, dst_y_plane_size)
 189   align_buffer_page_end(dst_u_8, dst_uv_plane_size)
 190   align_buffer_page_end(dst_v_8, dst_uv_plane_size)
 191   align_buffer_page_end(dst_y_16, dst_y_plane_size * 2)
 192   align_buffer_page_end(dst_u_16, dst_uv_plane_size * 2)
 193   align_buffer_page_end(dst_v_16, dst_uv_plane_size * 2)
 194
 195   uint16* p_dst_y_16 = reinterpret_cast<uint16*>(dst_y_16);
 196   uint16* p_dst_u_16 = reinterpret_cast<uint16*>(dst_u_16);
 197   uint16* p_dst_v_16 = reinterpret_cast<uint16*>(dst_v_16);
 198
 199   I420Scale(src_y + (src_stride_y * b) + b, src_stride_y,
 200             src_u + (src_stride_uv * b) + b, src_stride_uv,
 201             src_v + (src_stride_uv * b) + b, src_stride_uv,
 202             src_width, src_height,
 203             dst_y_8 + (dst_stride_y * b) + b, dst_stride_y,
 204             dst_u_8 + (dst_stride_uv * b) + b, dst_stride_uv,
 205             dst_v_8 + (dst_stride_uv * b) + b, dst_stride_uv,
 206             dst_width, dst_height, f);
 207
 208   for (i = 0; i < benchmark_iterations; ++i) {
 209     I420Scale_16(p_src_y_16 + (src_stride_y * b) + b, src_stride_y,
 210                  p_src_u_16 + (src_stride_uv * b) + b, src_stride_uv,
 211                  p_src_v_16 + (src_stride_uv * b) + b, src_stride_uv,
 212                  src_width, src_height,
 213                  p_dst_y_16 + (dst_stride_y * b) + b, dst_stride_y,
 214                  p_dst_u_16 + (dst_stride_uv * b) + b, dst_stride_uv,
 215                  p_dst_v_16 + (dst_stride_uv * b) + b, dst_stride_uv,
 216                  dst_width, dst_height, f);
 217   }
 218
 219   // Expect an exact match
 220   int max_diff = 0;
 221   for (i = b; i < (dst_height + b); ++i) {
 222     for (j = b; j < (dst_width + b); ++j) {
 223       int abs_diff = Abs(dst_y_8[(i * dst_stride_y) + j] -
 224                          p_dst_y_16[(i * dst_stride_y) + j]);
 225       if (abs_diff > max_diff) {
 226         max_diff = abs_diff;
 227       }
 228     }
 229   }
 230
 231   for (i = b; i < (dst_height_uv + b); ++i) {
 232     for (j = b; j < (dst_width_uv + b); ++j) {
 233       int abs_diff = Abs(dst_u_8[(i * dst_stride_uv) + j] -
 234                          p_dst_u_16[(i * dst_stride_uv) + j]);
 235       if (abs_diff > max_diff) {
 236         max_diff = abs_diff;
 237       }
 238       abs_diff = Abs(dst_v_8[(i * dst_stride_uv) + j] -
 239                      p_dst_v_16[(i * dst_stride_uv) + j]);
 240       if (abs_diff > max_diff) {
 241         max_diff = abs_diff;
 242       }
 243     }
 244   }
 245
 246   free_aligned_buffer_page_end(dst_y_8)
 247   free_aligned_buffer_page_end(dst_u_8)
 248   free_aligned_buffer_page_end(dst_v_8)
 249   free_aligned_buffer_page_end(dst_y_16)
 250   free_aligned_buffer_page_end(dst_u_16)
 251   free_aligned_buffer_page_end(dst_v_16)
 252
 253   free_aligned_buffer_page_end(src_y)
 254   free_aligned_buffer_page_end(src_u)
 255   free_aligned_buffer_page_end(src_v)
 256   free_aligned_buffer_page_end(src_y_16)
 257   free_aligned_buffer_page_end(src_u_16)
 258   free_aligned_buffer_page_end(src_v_16)
 259
 260   return max_diff;
 261 }
 262
 263 #define TEST_FACTOR1(name, filter, hfactor, vfactor, max_diff)                 \
 264     TEST_F(libyuvTest, ScaleDownBy##name##_##filter) {                         \
 265       int diff = TestFilter(benchmark_width_, benchmark_height_,               \
 266                             Abs(benchmark_width_) * hfactor,                   \
 267                             Abs(benchmark_height_) * vfactor,                  \
 268                             kFilter##filter, benchmark_iterations_);           \
 269       EXPECT_LE(diff, max_diff);                                               \
 270     }                                                                          \
 271     TEST_F(libyuvTest, ScaleDownBy##name##_##filter##_16) {                    \
 272       int diff = TestFilter_16(benchmark_width_, benchmark_height_,            \
 273                                Abs(benchmark_width_) * hfactor,                \
 274                                Abs(benchmark_height_) * vfactor,               \
 275                                kFilter##filter, benchmark_iterations_);        \
 276       EXPECT_LE(diff, max_diff);                                               \
 277     }
 278
 279 // Test a scale factor with all 4 filters.  Expect unfiltered to be exact, but
 280 // filtering is different fixed point implementations for SSSE3, Neon and C.
 281 #define TEST_FACTOR(name, hfactor, vfactor)                                    \
 282     TEST_FACTOR1(name, None, hfactor, vfactor, 0)                              \
 283     TEST_FACTOR1(name, Linear, hfactor, vfactor, 3)                            \
 284     TEST_FACTOR1(name, Bilinear, hfactor, vfactor, 3)                          \
 285     TEST_FACTOR1(name, Box, hfactor, vfactor, 3)                               \
 286
 287 TEST_FACTOR(2, 1 / 2, 1 / 2)
 288 TEST_FACTOR(4, 1 / 4, 1 / 4)
 289 TEST_FACTOR(8, 1 / 8, 1 / 8)
 290 TEST_FACTOR(3by4, 3 / 4, 3 / 4)
 291 TEST_FACTOR(3by8, 3 / 8, 3 / 8)
 292 #undef TEST_FACTOR1
 293 #undef TEST_FACTOR
 294
 295 #define TEST_SCALETO1(name, width, height, filter, max_diff)                   \
 296     TEST_F(libyuvTest, name##To##width##x##height##_##filter) {                \
 297       int diff = TestFilter(benchmark_width_, benchmark_height_,               \
 298                             width, height,                                     \
 299                             kFilter##filter, benchmark_iterations_);           \
 300       EXPECT_LE(diff, max_diff);                                               \
 301     }                                                                          \
 302     TEST_F(libyuvTest, name##From##width##x##height##_##filter) {              \
 303       int diff = TestFilter(width, height,                                     \
 304                             Abs(benchmark_width_), Abs(benchmark_height_),     \
 305                             kFilter##filter, benchmark_iterations_);           \
 306       EXPECT_LE(diff, max_diff);                                               \
 307     }                                                                          \
 308     TEST_F(libyuvTest, name##To##width##x##height##_##filter##_16) {           \
 309       int diff = TestFilter_16(benchmark_width_, benchmark_height_,            \
 310                                width, height,                                  \
 311                                kFilter##filter, benchmark_iterations_);        \
 312       EXPECT_LE(diff, max_diff);                                               \
 313     }                                                                          \
 314     TEST_F(libyuvTest, name##From##width##x##height##_##filter##_16) {         \
 315       int diff = TestFilter_16(width, height,                                  \
 316                                Abs(benchmark_width_), Abs(benchmark_height_),  \
 317                                kFilter##filter, benchmark_iterations_);        \
 318       EXPECT_LE(diff, max_diff);                                               \
 319     }
 320
 321 // Test scale to a specified size with all 4 filters.
 322 #define TEST_SCALETO(name, width, height)                                      \
 323     TEST_SCALETO1(name, width, height, None, 0)                                \
 324     TEST_SCALETO1(name, width, height, Linear, 3)                              \
 325     TEST_SCALETO1(name, width, height, Bilinear, 3)                            \
 326     TEST_SCALETO1(name, width, height, Box, 3)
 327
 328 TEST_SCALETO(Scale, 1, 1)
 329 TEST_SCALETO(Scale, 320, 240)
 330 TEST_SCALETO(Scale, 352, 288)
 331 TEST_SCALETO(Scale, 569, 480)
 332 TEST_SCALETO(Scale, 640, 360)
 333 TEST_SCALETO(Scale, 1280, 720)
 334 #undef TEST_SCALETO1
 335 #undef TEST_SCALETO
 336
 337 }  // namespace libyuv