test/dct16x16_test.cc

   1 /*
   2  *  Copyright (c) 2012 The WebM 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 <math.h>
  12 #include <stdlib.h>
  13 #include <string.h>
  14
  15 #include "third_party/googletest/src/include/gtest/gtest.h"
  16
  17 #include "./vp9_rtcd.h"
  18 #include "./vpx_dsp_rtcd.h"
  19 #include "test/acm_random.h"
  20 #include "test/clear_system_state.h"
  21 #include "test/register_state_check.h"
  22 #include "test/util.h"
  23 #include "vp9/common/vp9_entropy.h"
  24 #include "vp9/common/vp9_scan.h"
  25 #include "vpx/vpx_codec.h"
  26 #include "vpx/vpx_integer.h"
  27 #include "vpx_ports/mem.h"
  28 #include "vpx_ports/msvc.h"  // for round()
  29
  30 using libvpx_test::ACMRandom;
  31
  32 namespace {
  33
  34 const int kNumCoeffs = 256;
  35 const double C1 = 0.995184726672197;
  36 const double C2 = 0.98078528040323;
  37 const double C3 = 0.956940335732209;
  38 const double C4 = 0.923879532511287;
  39 const double C5 = 0.881921264348355;
  40 const double C6 = 0.831469612302545;
  41 const double C7 = 0.773010453362737;
  42 const double C8 = 0.707106781186548;
  43 const double C9 = 0.634393284163646;
  44 const double C10 = 0.555570233019602;
  45 const double C11 = 0.471396736825998;
  46 const double C12 = 0.38268343236509;
  47 const double C13 = 0.290284677254462;
  48 const double C14 = 0.195090322016128;
  49 const double C15 = 0.098017140329561;
  50
  51 void butterfly_16x16_dct_1d(double input[16], double output[16]) {
  52   double step[16];
  53   double intermediate[16];
  54   double temp1, temp2;
  55
  56   // step 1
  57   step[0] = input[0] + input[15];
  58   step[1] = input[1] + input[14];
  59   step[2] = input[2] + input[13];
  60   step[3] = input[3] + input[12];
  61   step[4] = input[4] + input[11];
  62   step[5] = input[5] + input[10];
  63   step[6] = input[6] + input[9];
  64   step[7] = input[7] + input[8];
  65   step[8] = input[7] - input[8];
  66   step[9] = input[6] - input[9];
  67   step[10] = input[5] - input[10];
  68   step[11] = input[4] - input[11];
  69   step[12] = input[3] - input[12];
  70   step[13] = input[2] - input[13];
  71   step[14] = input[1] - input[14];
  72   step[15] = input[0] - input[15];
  73
  74   // step 2
  75   output[0] = step[0] + step[7];
  76   output[1] = step[1] + step[6];
  77   output[2] = step[2] + step[5];
  78   output[3] = step[3] + step[4];
  79   output[4] = step[3] - step[4];
  80   output[5] = step[2] - step[5];
  81   output[6] = step[1] - step[6];
  82   output[7] = step[0] - step[7];
  83
  84   temp1 = step[8] * C7;
  85   temp2 = step[15] * C9;
  86   output[8] = temp1 + temp2;
  87
  88   temp1 = step[9] * C11;
  89   temp2 = step[14] * C5;
  90   output[9] = temp1 - temp2;
  91
  92   temp1 = step[10] * C3;
  93   temp2 = step[13] * C13;
  94   output[10] = temp1 + temp2;
  95
  96   temp1 = step[11] * C15;
  97   temp2 = step[12] * C1;
  98   output[11] = temp1 - temp2;
  99
 100   temp1 = step[11] * C1;
 101   temp2 = step[12] * C15;
 102   output[12] = temp2 + temp1;
 103
 104   temp1 = step[10] * C13;
 105   temp2 = step[13] * C3;
 106   output[13] = temp2 - temp1;
 107
 108   temp1 = step[9] * C5;
 109   temp2 = step[14] * C11;
 110   output[14] = temp2 + temp1;
 111
 112   temp1 = step[8] * C9;
 113   temp2 = step[15] * C7;
 114   output[15] = temp2 - temp1;
 115
 116   // step 3
 117   step[0] = output[0] + output[3];
 118   step[1] = output[1] + output[2];
 119   step[2] = output[1] - output[2];
 120   step[3] = output[0] - output[3];
 121
 122   temp1 = output[4] * C14;
 123   temp2 = output[7] * C2;
 124   step[4] = temp1 + temp2;
 125
 126   temp1 = output[5] * C10;
 127   temp2 = output[6] * C6;
 128   step[5] = temp1 + temp2;
 129
 130   temp1 = output[5] * C6;
 131   temp2 = output[6] * C10;
 132   step[6] = temp2 - temp1;
 133
 134   temp1 = output[4] * C2;
 135   temp2 = output[7] * C14;
 136   step[7] = temp2 - temp1;
 137
 138   step[8] = output[8] + output[11];
 139   step[9] = output[9] + output[10];
 140   step[10] = output[9] - output[10];
 141   step[11] = output[8] - output[11];
 142
 143   step[12] = output[12] + output[15];
 144   step[13] = output[13] + output[14];
 145   step[14] = output[13] - output[14];
 146   step[15] = output[12] - output[15];
 147
 148   // step 4
 149   output[0] = (step[0] + step[1]);
 150   output[8] = (step[0] - step[1]);
 151
 152   temp1 = step[2] * C12;
 153   temp2 = step[3] * C4;
 154   temp1 = temp1 + temp2;
 155   output[4] = 2 * (temp1 * C8);
 156
 157   temp1 = step[2] * C4;
 158   temp2 = step[3] * C12;
 159   temp1 = temp2 - temp1;
 160   output[12] = 2 * (temp1 * C8);
 161
 162   output[2] = 2 * ((step[4] + step[5]) * C8);
 163   output[14] = 2 * ((step[7] - step[6]) * C8);
 164
 165   temp1 = step[4] - step[5];
 166   temp2 = step[6] + step[7];
 167   output[6] = (temp1 + temp2);
 168   output[10] = (temp1 - temp2);
 169
 170   intermediate[8] = step[8] + step[14];
 171   intermediate[9] = step[9] + step[15];
 172
 173   temp1 = intermediate[8] * C12;
 174   temp2 = intermediate[9] * C4;
 175   temp1 = temp1 - temp2;
 176   output[3] = 2 * (temp1 * C8);
 177
 178   temp1 = intermediate[8] * C4;
 179   temp2 = intermediate[9] * C12;
 180   temp1 = temp2 + temp1;
 181   output[13] = 2 * (temp1 * C8);
 182
 183   output[9] = 2 * ((step[10] + step[11]) * C8);
 184
 185   intermediate[11] = step[10] - step[11];
 186   intermediate[12] = step[12] + step[13];
 187   intermediate[13] = step[12] - step[13];
 188   intermediate[14] = step[8] - step[14];
 189   intermediate[15] = step[9] - step[15];
 190
 191   output[15] = (intermediate[11] + intermediate[12]);
 192   output[1] = -(intermediate[11] - intermediate[12]);
 193
 194   output[7] = 2 * (intermediate[13] * C8);
 195
 196   temp1 = intermediate[14] * C12;
 197   temp2 = intermediate[15] * C4;
 198   temp1 = temp1 - temp2;
 199   output[11] = -2 * (temp1 * C8);
 200
 201   temp1 = intermediate[14] * C4;
 202   temp2 = intermediate[15] * C12;
 203   temp1 = temp2 + temp1;
 204   output[5] = 2 * (temp1 * C8);
 205 }
 206
 207 void reference_16x16_dct_2d(int16_t input[256], double output[256]) {
 208   // First transform columns
 209   for (int i = 0; i < 16; ++i) {
 210     double temp_in[16], temp_out[16];
 211     for (int j = 0; j < 16; ++j) temp_in[j] = input[j * 16 + i];
 212     butterfly_16x16_dct_1d(temp_in, temp_out);
 213     for (int j = 0; j < 16; ++j) output[j * 16 + i] = temp_out[j];
 214   }
 215   // Then transform rows
 216   for (int i = 0; i < 16; ++i) {
 217     double temp_in[16], temp_out[16];
 218     for (int j = 0; j < 16; ++j) temp_in[j] = output[j + i * 16];
 219     butterfly_16x16_dct_1d(temp_in, temp_out);
 220     // Scale by some magic number
 221     for (int j = 0; j < 16; ++j) output[j + i * 16] = temp_out[j] / 2;
 222   }
 223 }
 224
 225 typedef void (*FdctFunc)(const int16_t *in, tran_low_t *out, int stride);
 226 typedef void (*IdctFunc)(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride);
 227 typedef void (*FhtFunc)(const int16_t *in, tran_low_t *out, int stride,
 228                         int tx_type);
 229 typedef void (*IhtFunc)(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride,
 230                         int tx_type);
 231
 232 typedef std::tr1::tuple<FdctFunc, IdctFunc, int, vpx_bit_depth_t> Dct16x16Param;
 233 typedef std::tr1::tuple<FhtFunc, IhtFunc, int, vpx_bit_depth_t> Ht16x16Param;
 234 typedef std::tr1::tuple<IdctFunc, IdctFunc, int, vpx_bit_depth_t>
 235     Idct16x16Param;
 236
 237 void fdct16x16_ref(const int16_t *in, tran_low_t *out, int stride,
 238                    int /*tx_type*/) {
 239   vpx_fdct16x16_c(in, out, stride);
 240 }
 241
 242 void idct16x16_ref(const tran_low_t *in, uint8_t *dest, int stride,
 243                    int /*tx_type*/) {
 244   vpx_idct16x16_256_add_c(in, dest, stride);
 245 }
 246
 247 void fht16x16_ref(const int16_t *in, tran_low_t *out, int stride, int tx_type) {
 248   vp9_fht16x16_c(in, out, stride, tx_type);
 249 }
 250
 251 void iht16x16_ref(const tran_low_t *in, uint8_t *dest, int stride,
 252                   int tx_type) {
 253   vp9_iht16x16_256_add_c(in, dest, stride, tx_type);
 254 }
 255
 256 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 257 void idct16x16_10(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride) {
 258   vpx_highbd_idct16x16_256_add_c(in, CAST_TO_SHORTPTR(out), stride, 10);
 259 }
 260
 261 void idct16x16_12(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride) {
 262   vpx_highbd_idct16x16_256_add_c(in, CAST_TO_SHORTPTR(out), stride, 12);
 263 }
 264
 265 void idct16x16_10_ref(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride,
 266                       int /*tx_type*/) {
 267   idct16x16_10(in, out, stride);
 268 }
 269
 270 void idct16x16_12_ref(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride,
 271                       int /*tx_type*/) {
 272   idct16x16_12(in, out, stride);
 273 }
 274
 275 void iht16x16_10(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride, int tx_type) {
 276   vp9_highbd_iht16x16_256_add_c(in, CAST_TO_SHORTPTR(out), stride, tx_type, 10);
 277 }
 278
 279 void iht16x16_12(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride, int tx_type) {
 280   vp9_highbd_iht16x16_256_add_c(in, CAST_TO_SHORTPTR(out), stride, tx_type, 12);
 281 }
 282
 283 #if HAVE_SSE2
 284 void idct16x16_10_add_10_c(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride) {
 285   vpx_highbd_idct16x16_10_add_c(in, CAST_TO_SHORTPTR(out), stride, 10);
 286 }
 287
 288 void idct16x16_10_add_12_c(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride) {
 289   vpx_highbd_idct16x16_10_add_c(in, CAST_TO_SHORTPTR(out), stride, 12);
 290 }
 291
 292 void idct16x16_256_add_10_sse2(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride) {
 293   vpx_highbd_idct16x16_256_add_sse2(in, CAST_TO_SHORTPTR(out), stride, 10);
 294 }
 295
 296 void idct16x16_256_add_12_sse2(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride) {
 297   vpx_highbd_idct16x16_256_add_sse2(in, CAST_TO_SHORTPTR(out), stride, 12);
 298 }
 299
 300 void idct16x16_10_add_10_sse2(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride) {
 301   vpx_highbd_idct16x16_10_add_sse2(in, CAST_TO_SHORTPTR(out), stride, 10);
 302 }
 303
 304 void idct16x16_10_add_12_sse2(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride) {
 305   vpx_highbd_idct16x16_10_add_sse2(in, CAST_TO_SHORTPTR(out), stride, 12);
 306 }
 307 #endif  // HAVE_SSE2
 308 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 309
 310 class Trans16x16TestBase {
 311  public:
 312   virtual ~Trans16x16TestBase() {}
 313
 314  protected:
 315   virtual void RunFwdTxfm(int16_t *in, tran_low_t *out, int stride) = 0;
 316
 317   virtual void RunInvTxfm(tran_low_t *out, uint8_t *dst, int stride) = 0;
 318
 319   void RunAccuracyCheck() {
 320     ACMRandom rnd(ACMRandom::DeterministicSeed());
 321     uint32_t max_error = 0;
 322     int64_t total_error = 0;
 323     const int count_test_block = 10000;
 324     for (int i = 0; i < count_test_block; ++i) {
 325       DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, test_input_block[kNumCoeffs]);
 326       DECLARE_ALIGNED(16, tran_low_t, test_temp_block[kNumCoeffs]);
 327       DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, dst[kNumCoeffs]);
 328       DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, src[kNumCoeffs]);
 329 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 330       DECLARE_ALIGNED(16, uint16_t, dst16[kNumCoeffs]);
 331       DECLARE_ALIGNED(16, uint16_t, src16[kNumCoeffs]);
 332 #endif
 333
 334       // Initialize a test block with input range [-mask_, mask_].
 335       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) {
 336         if (bit_depth_ == VPX_BITS_8) {
 337           src[j] = rnd.Rand8();
 338           dst[j] = rnd.Rand8();
 339           test_input_block[j] = src[j] - dst[j];
 340 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 341         } else {
 342           src16[j] = rnd.Rand16() & mask_;
 343           dst16[j] = rnd.Rand16() & mask_;
 344           test_input_block[j] = src16[j] - dst16[j];
 345 #endif
 346         }
 347       }
 348
 349       ASM_REGISTER_STATE_CHECK(
 350           RunFwdTxfm(test_input_block, test_temp_block, pitch_));
 351       if (bit_depth_ == VPX_BITS_8) {
 352         ASM_REGISTER_STATE_CHECK(RunInvTxfm(test_temp_block, dst, pitch_));
 353 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 354       } else {
 355         ASM_REGISTER_STATE_CHECK(
 356             RunInvTxfm(test_temp_block, CAST_TO_BYTEPTR(dst16), pitch_));
 357 #endif
 358       }
 359
 360       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) {
 361 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 362         const int32_t diff =
 363             bit_depth_ == VPX_BITS_8 ? dst[j] - src[j] : dst16[j] - src16[j];
 364 #else
 365         const int32_t diff = dst[j] - src[j];
 366 #endif
 367         const uint32_t error = diff * diff;
 368         if (max_error < error) max_error = error;
 369         total_error += error;
 370       }
 371     }
 372
 373     EXPECT_GE(1u << 2 * (bit_depth_ - 8), max_error)
 374         << "Error: 16x16 FHT/IHT has an individual round trip error > 1";
 375
 376     EXPECT_GE(count_test_block << 2 * (bit_depth_ - 8), total_error)
 377         << "Error: 16x16 FHT/IHT has average round trip error > 1 per block";
 378   }
 379
 380   void RunCoeffCheck() {
 381     ACMRandom rnd(ACMRandom::DeterministicSeed());
 382     const int count_test_block = 1000;
 383     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, input_block[kNumCoeffs]);
 384     DECLARE_ALIGNED(16, tran_low_t, output_ref_block[kNumCoeffs]);
 385     DECLARE_ALIGNED(16, tran_low_t, output_block[kNumCoeffs]);
 386
 387     for (int i = 0; i < count_test_block; ++i) {
 388       // Initialize a test block with input range [-mask_, mask_].
 389       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) {
 390         input_block[j] = (rnd.Rand16() & mask_) - (rnd.Rand16() & mask_);
 391       }
 392
 393       fwd_txfm_ref(input_block, output_ref_block, pitch_, tx_type_);
 394       ASM_REGISTER_STATE_CHECK(RunFwdTxfm(input_block, output_block, pitch_));
 395
 396       // The minimum quant value is 4.
 397       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j)
 398         EXPECT_EQ(output_block[j], output_ref_block[j]);
 399     }
 400   }
 401
 402   void RunMemCheck() {
 403     ACMRandom rnd(ACMRandom::DeterministicSeed());
 404     const int count_test_block = 1000;
 405     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, input_extreme_block[kNumCoeffs]);
 406     DECLARE_ALIGNED(16, tran_low_t, output_ref_block[kNumCoeffs]);
 407     DECLARE_ALIGNED(16, tran_low_t, output_block[kNumCoeffs]);
 408
 409     for (int i = 0; i < count_test_block; ++i) {
 410       // Initialize a test block with input range [-mask_, mask_].
 411       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) {
 412         input_extreme_block[j] = rnd.Rand8() % 2 ? mask_ : -mask_;
 413       }
 414       if (i == 0) {
 415         for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) input_extreme_block[j] = mask_;
 416       } else if (i == 1) {
 417         for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) input_extreme_block[j] = -mask_;
 418       }
 419
 420       fwd_txfm_ref(input_extreme_block, output_ref_block, pitch_, tx_type_);
 421       ASM_REGISTER_STATE_CHECK(
 422           RunFwdTxfm(input_extreme_block, output_block, pitch_));
 423
 424       // The minimum quant value is 4.
 425       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) {
 426         EXPECT_EQ(output_block[j], output_ref_block[j]);
 427         EXPECT_GE(4 * DCT_MAX_VALUE << (bit_depth_ - 8), abs(output_block[j]))
 428             << "Error: 16x16 FDCT has coefficient larger than 4*DCT_MAX_VALUE";
 429       }
 430     }
 431   }
 432
 433   void RunQuantCheck(int dc_thred, int ac_thred) {
 434     ACMRandom rnd(ACMRandom::DeterministicSeed());
 435     const int count_test_block = 100000;
 436     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, input_extreme_block[kNumCoeffs]);
 437     DECLARE_ALIGNED(16, tran_low_t, output_ref_block[kNumCoeffs]);
 438
 439     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, dst[kNumCoeffs]);
 440     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, ref[kNumCoeffs]);
 441 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 442     DECLARE_ALIGNED(16, uint16_t, dst16[kNumCoeffs]);
 443     DECLARE_ALIGNED(16, uint16_t, ref16[kNumCoeffs]);
 444 #endif
 445
 446     for (int i = 0; i < count_test_block; ++i) {
 447       // Initialize a test block with input range [-mask_, mask_].
 448       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) {
 449         input_extreme_block[j] = rnd.Rand8() % 2 ? mask_ : -mask_;
 450       }
 451       if (i == 0) {
 452         for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) input_extreme_block[j] = mask_;
 453       }
 454       if (i == 1) {
 455         for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) input_extreme_block[j] = -mask_;
 456       }
 457
 458       fwd_txfm_ref(input_extreme_block, output_ref_block, pitch_, tx_type_);
 459
 460       // clear reconstructed pixel buffers
 461       memset(dst, 0, kNumCoeffs * sizeof(uint8_t));
 462       memset(ref, 0, kNumCoeffs * sizeof(uint8_t));
 463 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 464       memset(dst16, 0, kNumCoeffs * sizeof(uint16_t));
 465       memset(ref16, 0, kNumCoeffs * sizeof(uint16_t));
 466 #endif
 467
 468       // quantization with maximum allowed step sizes
 469       output_ref_block[0] = (output_ref_block[0] / dc_thred) * dc_thred;
 470       for (int j = 1; j < kNumCoeffs; ++j) {
 471         output_ref_block[j] = (output_ref_block[j] / ac_thred) * ac_thred;
 472       }
 473       if (bit_depth_ == VPX_BITS_8) {
 474         inv_txfm_ref(output_ref_block, ref, pitch_, tx_type_);
 475         ASM_REGISTER_STATE_CHECK(RunInvTxfm(output_ref_block, dst, pitch_));
 476 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 477       } else {
 478         inv_txfm_ref(output_ref_block, CAST_TO_BYTEPTR(ref16), pitch_,
 479                      tx_type_);
 480         ASM_REGISTER_STATE_CHECK(
 481             RunInvTxfm(output_ref_block, CAST_TO_BYTEPTR(dst16), pitch_));
 482 #endif
 483       }
 484       if (bit_depth_ == VPX_BITS_8) {
 485         for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) EXPECT_EQ(ref[j], dst[j]);
 486 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 487       } else {
 488         for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) EXPECT_EQ(ref16[j], dst16[j]);
 489 #endif
 490       }
 491     }
 492   }
 493
 494   void RunInvAccuracyCheck() {
 495     ACMRandom rnd(ACMRandom::DeterministicSeed());
 496     const int count_test_block = 1000;
 497     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, in[kNumCoeffs]);
 498     DECLARE_ALIGNED(16, tran_low_t, coeff[kNumCoeffs]);
 499     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, dst[kNumCoeffs]);
 500     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, src[kNumCoeffs]);
 501 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 502     DECLARE_ALIGNED(16, uint16_t, dst16[kNumCoeffs]);
 503     DECLARE_ALIGNED(16, uint16_t, src16[kNumCoeffs]);
 504 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 505
 506     for (int i = 0; i < count_test_block; ++i) {
 507       double out_r[kNumCoeffs];
 508
 509       // Initialize a test block with input range [-255, 255].
 510       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) {
 511         if (bit_depth_ == VPX_BITS_8) {
 512           src[j] = rnd.Rand8();
 513           dst[j] = rnd.Rand8();
 514           in[j] = src[j] - dst[j];
 515 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 516         } else {
 517           src16[j] = rnd.Rand16() & mask_;
 518           dst16[j] = rnd.Rand16() & mask_;
 519           in[j] = src16[j] - dst16[j];
 520 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 521         }
 522       }
 523
 524       reference_16x16_dct_2d(in, out_r);
 525       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) {
 526         coeff[j] = static_cast<tran_low_t>(round(out_r[j]));
 527       }
 528
 529       if (bit_depth_ == VPX_BITS_8) {
 530         ASM_REGISTER_STATE_CHECK(RunInvTxfm(coeff, dst, 16));
 531 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 532       } else {
 533         ASM_REGISTER_STATE_CHECK(RunInvTxfm(coeff, CAST_TO_BYTEPTR(dst16), 16));
 534 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 535       }
 536
 537       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) {
 538 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 539         const uint32_t diff =
 540             bit_depth_ == VPX_BITS_8 ? dst[j] - src[j] : dst16[j] - src16[j];
 541 #else
 542         const uint32_t diff = dst[j] - src[j];
 543 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 544         const uint32_t error = diff * diff;
 545         EXPECT_GE(1u, error) << "Error: 16x16 IDCT has error " << error
 546                              << " at index " << j;
 547       }
 548     }
 549   }
 550
 551   void CompareInvReference(IdctFunc ref_txfm, int thresh) {
 552     ACMRandom rnd(ACMRandom::DeterministicSeed());
 553     const int count_test_block = 10000;
 554     const int eob = 10;
 555     const int16_t *scan = vp9_default_scan_orders[TX_16X16].scan;
 556     DECLARE_ALIGNED(16, tran_low_t, coeff[kNumCoeffs]);
 557     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, dst[kNumCoeffs]);
 558     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, ref[kNumCoeffs]);
 559 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 560     DECLARE_ALIGNED(16, uint16_t, dst16[kNumCoeffs]);
 561     DECLARE_ALIGNED(16, uint16_t, ref16[kNumCoeffs]);
 562 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 563
 564     for (int i = 0; i < count_test_block; ++i) {
 565       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) {
 566         if (j < eob) {
 567           // Random values less than the threshold, either positive or negative
 568           coeff[scan[j]] = rnd(thresh) * (1 - 2 * (i % 2));
 569         } else {
 570           coeff[scan[j]] = 0;
 571         }
 572         if (bit_depth_ == VPX_BITS_8) {
 573           dst[j] = 0;
 574           ref[j] = 0;
 575 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 576         } else {
 577           dst16[j] = 0;
 578           ref16[j] = 0;
 579 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 580         }
 581       }
 582       if (bit_depth_ == VPX_BITS_8) {
 583         ref_txfm(coeff, ref, pitch_);
 584         ASM_REGISTER_STATE_CHECK(RunInvTxfm(coeff, dst, pitch_));
 585       } else {
 586 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 587         ref_txfm(coeff, CAST_TO_BYTEPTR(ref16), pitch_);
 588         ASM_REGISTER_STATE_CHECK(
 589             RunInvTxfm(coeff, CAST_TO_BYTEPTR(dst16), pitch_));
 590 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 591       }
 592
 593       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) {
 594 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 595         const uint32_t diff =
 596             bit_depth_ == VPX_BITS_8 ? dst[j] - ref[j] : dst16[j] - ref16[j];
 597 #else
 598         const uint32_t diff = dst[j] - ref[j];
 599 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 600         const uint32_t error = diff * diff;
 601         EXPECT_EQ(0u, error) << "Error: 16x16 IDCT Comparison has error "
 602                              << error << " at index " << j;
 603       }
 604     }
 605   }
 606
 607   int pitch_;
 608   int tx_type_;
 609   vpx_bit_depth_t bit_depth_;
 610   int mask_;
 611   FhtFunc fwd_txfm_ref;
 612   IhtFunc inv_txfm_ref;
 613 };
 614
 615 class Trans16x16DCT : public Trans16x16TestBase,
 616                       public ::testing::TestWithParam<Dct16x16Param> {
 617  public:
 618   virtual ~Trans16x16DCT() {}
 619
 620   virtual void SetUp() {
 621     fwd_txfm_ = GET_PARAM(0);
 622     inv_txfm_ = GET_PARAM(1);
 623     tx_type_ = GET_PARAM(2);
 624     bit_depth_ = GET_PARAM(3);
 625     pitch_ = 16;
 626     fwd_txfm_ref = fdct16x16_ref;
 627     inv_txfm_ref = idct16x16_ref;
 628     mask_ = (1 << bit_depth_) - 1;
 629 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 630     switch (bit_depth_) {
 631       case VPX_BITS_10: inv_txfm_ref = idct16x16_10_ref; break;
 632       case VPX_BITS_12: inv_txfm_ref = idct16x16_12_ref; break;
 633       default: inv_txfm_ref = idct16x16_ref; break;
 634     }
 635 #else
 636     inv_txfm_ref = idct16x16_ref;
 637 #endif
 638   }
 639   virtual void TearDown() { libvpx_test::ClearSystemState(); }
 640
 641  protected:
 642   void RunFwdTxfm(int16_t *in, tran_low_t *out, int stride) {
 643     fwd_txfm_(in, out, stride);
 644   }
 645   void RunInvTxfm(tran_low_t *out, uint8_t *dst, int stride) {
 646     inv_txfm_(out, dst, stride);
 647   }
 648
 649   FdctFunc fwd_txfm_;
 650   IdctFunc inv_txfm_;
 651 };
 652
 653 TEST_P(Trans16x16DCT, AccuracyCheck) { RunAccuracyCheck(); }
 654
 655 TEST_P(Trans16x16DCT, CoeffCheck) { RunCoeffCheck(); }
 656
 657 TEST_P(Trans16x16DCT, MemCheck) { RunMemCheck(); }
 658
 659 TEST_P(Trans16x16DCT, QuantCheck) {
 660   // Use maximally allowed quantization step sizes for DC and AC
 661   // coefficients respectively.
 662   RunQuantCheck(1336, 1828);
 663 }
 664
 665 TEST_P(Trans16x16DCT, InvAccuracyCheck) { RunInvAccuracyCheck(); }
 666
 667 class Trans16x16HT : public Trans16x16TestBase,
 668                      public ::testing::TestWithParam<Ht16x16Param> {
 669  public:
 670   virtual ~Trans16x16HT() {}
 671
 672   virtual void SetUp() {
 673     fwd_txfm_ = GET_PARAM(0);
 674     inv_txfm_ = GET_PARAM(1);
 675     tx_type_ = GET_PARAM(2);
 676     bit_depth_ = GET_PARAM(3);
 677     pitch_ = 16;
 678     fwd_txfm_ref = fht16x16_ref;
 679     inv_txfm_ref = iht16x16_ref;
 680     mask_ = (1 << bit_depth_) - 1;
 681 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 682     switch (bit_depth_) {
 683       case VPX_BITS_10: inv_txfm_ref = iht16x16_10; break;
 684       case VPX_BITS_12: inv_txfm_ref = iht16x16_12; break;
 685       default: inv_txfm_ref = iht16x16_ref; break;
 686     }
 687 #else
 688     inv_txfm_ref = iht16x16_ref;
 689 #endif
 690   }
 691   virtual void TearDown() { libvpx_test::ClearSystemState(); }
 692
 693  protected:
 694   void RunFwdTxfm(int16_t *in, tran_low_t *out, int stride) {
 695     fwd_txfm_(in, out, stride, tx_type_);
 696   }
 697   void RunInvTxfm(tran_low_t *out, uint8_t *dst, int stride) {
 698     inv_txfm_(out, dst, stride, tx_type_);
 699   }
 700
 701   FhtFunc fwd_txfm_;
 702   IhtFunc inv_txfm_;
 703 };
 704
 705 TEST_P(Trans16x16HT, AccuracyCheck) { RunAccuracyCheck(); }
 706
 707 TEST_P(Trans16x16HT, CoeffCheck) { RunCoeffCheck(); }
 708
 709 TEST_P(Trans16x16HT, MemCheck) { RunMemCheck(); }
 710
 711 TEST_P(Trans16x16HT, QuantCheck) {
 712   // The encoder skips any non-DC intra prediction modes,
 713   // when the quantization step size goes beyond 988.
 714   RunQuantCheck(429, 729);
 715 }
 716
 717 class InvTrans16x16DCT : public Trans16x16TestBase,
 718                          public ::testing::TestWithParam<Idct16x16Param> {
 719  public:
 720   virtual ~InvTrans16x16DCT() {}
 721
 722   virtual void SetUp() {
 723     ref_txfm_ = GET_PARAM(0);
 724     inv_txfm_ = GET_PARAM(1);
 725     thresh_ = GET_PARAM(2);
 726     bit_depth_ = GET_PARAM(3);
 727     pitch_ = 16;
 728     mask_ = (1 << bit_depth_) - 1;
 729   }
 730   virtual void TearDown() { libvpx_test::ClearSystemState(); }
 731
 732  protected:
 733   void RunFwdTxfm(int16_t * /*in*/, tran_low_t * /*out*/, int /*stride*/) {}
 734   void RunInvTxfm(tran_low_t *out, uint8_t *dst, int stride) {
 735     inv_txfm_(out, dst, stride);
 736   }
 737
 738   IdctFunc ref_txfm_;
 739   IdctFunc inv_txfm_;
 740   int thresh_;
 741 };
 742
 743 TEST_P(InvTrans16x16DCT, CompareReference) {
 744   CompareInvReference(ref_txfm_, thresh_);
 745 }
 746
 747 class PartialTrans16x16Test : public ::testing::TestWithParam<
 748                                   std::tr1::tuple<FdctFunc, vpx_bit_depth_t> > {
 749  public:
 750   virtual ~PartialTrans16x16Test() {}
 751   virtual void SetUp() {
 752     fwd_txfm_ = GET_PARAM(0);
 753     bit_depth_ = GET_PARAM(1);
 754   }
 755
 756   virtual void TearDown() { libvpx_test::ClearSystemState(); }
 757
 758  protected:
 759   vpx_bit_depth_t bit_depth_;
 760   FdctFunc fwd_txfm_;
 761 };
 762
 763 TEST_P(PartialTrans16x16Test, Extremes) {
 764 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 765   const int16_t maxval =
 766       static_cast<int16_t>(clip_pixel_highbd(1 << 30, bit_depth_));
 767 #else
 768   const int16_t maxval = 255;
 769 #endif
 770   const int minval = -maxval;
 771   DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, input[kNumCoeffs]);
 772   DECLARE_ALIGNED(16, tran_low_t, output[kNumCoeffs]);
 773
 774   for (int i = 0; i < kNumCoeffs; ++i) input[i] = maxval;
 775   output[0] = 0;
 776   ASM_REGISTER_STATE_CHECK(fwd_txfm_(input, output, 16));
 777   EXPECT_EQ((maxval * kNumCoeffs) >> 1, output[0]);
 778
 779   for (int i = 0; i < kNumCoeffs; ++i) input[i] = minval;
 780   output[0] = 0;
 781   ASM_REGISTER_STATE_CHECK(fwd_txfm_(input, output, 16));
 782   EXPECT_EQ((minval * kNumCoeffs) >> 1, output[0]);
 783 }
 784
 785 TEST_P(PartialTrans16x16Test, Random) {
 786 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 787   const int16_t maxval =
 788       static_cast<int16_t>(clip_pixel_highbd(1 << 30, bit_depth_));
 789 #else
 790   const int16_t maxval = 255;
 791 #endif
 792   DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, input[kNumCoeffs]);
 793   DECLARE_ALIGNED(16, tran_low_t, output[kNumCoeffs]);
 794   ACMRandom rnd(ACMRandom::DeterministicSeed());
 795
 796   int sum = 0;
 797   for (int i = 0; i < kNumCoeffs; ++i) {
 798     const int val = (i & 1) ? -rnd(maxval + 1) : rnd(maxval + 1);
 799     input[i] = val;
 800     sum += val;
 801   }
 802   output[0] = 0;
 803   ASM_REGISTER_STATE_CHECK(fwd_txfm_(input, output, 16));
 804   EXPECT_EQ(sum >> 1, output[0]);
 805 }
 806
 807 using std::tr1::make_tuple;
 808
 809 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 810 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(
 811     C, Trans16x16DCT,
 812     ::testing::Values(
 813         make_tuple(&vpx_highbd_fdct16x16_c, &idct16x16_10, 0, VPX_BITS_10),
 814         make_tuple(&vpx_highbd_fdct16x16_c, &idct16x16_12, 0, VPX_BITS_12),
 815         make_tuple(&vpx_fdct16x16_c, &vpx_idct16x16_256_add_c, 0, VPX_BITS_8)));
 816 #else
 817 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(C, Trans16x16DCT,
 818                         ::testing::Values(make_tuple(&vpx_fdct16x16_c,
 819                                                      &vpx_idct16x16_256_add_c,
 820                                                      0, VPX_BITS_8)));
 821 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 822
 823 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 824 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(
 825     C, Trans16x16HT,
 826     ::testing::Values(
 827         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_c, &iht16x16_10, 0, VPX_BITS_10),
 828         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_c, &iht16x16_10, 1, VPX_BITS_10),
 829         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_c, &iht16x16_10, 2, VPX_BITS_10),
 830         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_c, &iht16x16_10, 3, VPX_BITS_10),
 831         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_c, &iht16x16_12, 0, VPX_BITS_12),
 832         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_c, &iht16x16_12, 1, VPX_BITS_12),
 833         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_c, &iht16x16_12, 2, VPX_BITS_12),
 834         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_c, &iht16x16_12, 3, VPX_BITS_12),
 835         make_tuple(&vp9_fht16x16_c, &vp9_iht16x16_256_add_c, 0, VPX_BITS_8),
 836         make_tuple(&vp9_fht16x16_c, &vp9_iht16x16_256_add_c, 1, VPX_BITS_8),
 837         make_tuple(&vp9_fht16x16_c, &vp9_iht16x16_256_add_c, 2, VPX_BITS_8),
 838         make_tuple(&vp9_fht16x16_c, &vp9_iht16x16_256_add_c, 3, VPX_BITS_8)));
 839 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(
 840     C, PartialTrans16x16Test,
 841     ::testing::Values(make_tuple(&vpx_highbd_fdct16x16_1_c, VPX_BITS_8),
 842                       make_tuple(&vpx_highbd_fdct16x16_1_c, VPX_BITS_10),
 843                       make_tuple(&vpx_highbd_fdct16x16_1_c, VPX_BITS_12)));
 844 #else
 845 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(
 846     C, Trans16x16HT,
 847     ::testing::Values(
 848         make_tuple(&vp9_fht16x16_c, &vp9_iht16x16_256_add_c, 0, VPX_BITS_8),
 849         make_tuple(&vp9_fht16x16_c, &vp9_iht16x16_256_add_c, 1, VPX_BITS_8),
 850         make_tuple(&vp9_fht16x16_c, &vp9_iht16x16_256_add_c, 2, VPX_BITS_8),
 851         make_tuple(&vp9_fht16x16_c, &vp9_iht16x16_256_add_c, 3, VPX_BITS_8)));
 852 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(C, PartialTrans16x16Test,
 853                         ::testing::Values(make_tuple(&vpx_fdct16x16_1_c,
 854                                                      VPX_BITS_8)));
 855 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 856
 857 #if HAVE_NEON && !CONFIG_EMULATE_HARDWARE
 858 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(
 859     NEON, Trans16x16DCT,
 860     ::testing::Values(make_tuple(&vpx_fdct16x16_neon,
 861                                  &vpx_idct16x16_256_add_neon, 0, VPX_BITS_8)));
 862 #endif  // HAVE_NEON && !CONFIG_EMULATE_HARDWARE
 863
 864 #if HAVE_SSE2 && !CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH && !CONFIG_EMULATE_HARDWARE
 865 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(
 866     SSE2, Trans16x16DCT,
 867     ::testing::Values(make_tuple(&vpx_fdct16x16_sse2,
 868                                  &vpx_idct16x16_256_add_sse2, 0, VPX_BITS_8)));
 869 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(
 870     SSE2, Trans16x16HT,
 871     ::testing::Values(make_tuple(&vp9_fht16x16_sse2, &vp9_iht16x16_256_add_sse2,
 872                                  0, VPX_BITS_8),
 873                       make_tuple(&vp9_fht16x16_sse2, &vp9_iht16x16_256_add_sse2,
 874                                  1, VPX_BITS_8),
 875                       make_tuple(&vp9_fht16x16_sse2, &vp9_iht16x16_256_add_sse2,
 876                                  2, VPX_BITS_8),
 877                       make_tuple(&vp9_fht16x16_sse2, &vp9_iht16x16_256_add_sse2,
 878                                  3, VPX_BITS_8)));
 879 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(SSE2, PartialTrans16x16Test,
 880                         ::testing::Values(make_tuple(&vpx_fdct16x16_1_sse2,
 881                                                      VPX_BITS_8)));
 882 #endif  // HAVE_SSE2 && !CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH && !CONFIG_EMULATE_HARDWARE
 883
 884 #if HAVE_SSE2 && CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH && !CONFIG_EMULATE_HARDWARE
 885 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(
 886     SSE2, Trans16x16DCT,
 887     ::testing::Values(
 888         make_tuple(&vpx_highbd_fdct16x16_sse2, &idct16x16_10, 0, VPX_BITS_10),
 889         make_tuple(&vpx_highbd_fdct16x16_c, &idct16x16_256_add_10_sse2, 0,
 890                    VPX_BITS_10),
 891         make_tuple(&vpx_highbd_fdct16x16_sse2, &idct16x16_12, 0, VPX_BITS_12),
 892         make_tuple(&vpx_highbd_fdct16x16_c, &idct16x16_256_add_12_sse2, 0,
 893                    VPX_BITS_12),
 894         make_tuple(&vpx_fdct16x16_sse2, &vpx_idct16x16_256_add_c, 0,
 895                    VPX_BITS_8)));
 896 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(
 897     SSE2, Trans16x16HT,
 898     ::testing::Values(
 899         make_tuple(&vp9_fht16x16_sse2, &vp9_iht16x16_256_add_c, 0, VPX_BITS_8),
 900         make_tuple(&vp9_fht16x16_sse2, &vp9_iht16x16_256_add_c, 1, VPX_BITS_8),
 901         make_tuple(&vp9_fht16x16_sse2, &vp9_iht16x16_256_add_c, 2, VPX_BITS_8),
 902         make_tuple(&vp9_fht16x16_sse2, &vp9_iht16x16_256_add_c, 3,
 903                    VPX_BITS_8)));
 904 // Optimizations take effect at a threshold of 3155, so we use a value close to
 905 // that to test both branches.
 906 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(
 907     SSE2, InvTrans16x16DCT,
 908     ::testing::Values(make_tuple(&idct16x16_10_add_10_c,
 909                                  &idct16x16_10_add_10_sse2, 3167, VPX_BITS_10),
 910                       make_tuple(&idct16x16_10, &idct16x16_256_add_10_sse2,
 911                                  3167, VPX_BITS_10),
 912                       make_tuple(&idct16x16_10_add_12_c,
 913                                  &idct16x16_10_add_12_sse2, 3167, VPX_BITS_12),
 914                       make_tuple(&idct16x16_12, &idct16x16_256_add_12_sse2,
 915                                  3167, VPX_BITS_12)));
 916 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(SSE2, PartialTrans16x16Test,
 917                         ::testing::Values(make_tuple(&vpx_fdct16x16_1_sse2,
 918                                                      VPX_BITS_8)));
 919 #endif  // HAVE_SSE2 && CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH && !CONFIG_EMULATE_HARDWARE
 920
 921 #if HAVE_MSA && !CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH && !CONFIG_EMULATE_HARDWARE
 922 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(MSA, Trans16x16DCT,
 923                         ::testing::Values(make_tuple(&vpx_fdct16x16_msa,
 924                                                      &vpx_idct16x16_256_add_msa,
 925                                                      0, VPX_BITS_8)));
 926 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(
 927     MSA, Trans16x16HT,
 928     ::testing::Values(
 929         make_tuple(&vp9_fht16x16_msa, &vp9_iht16x16_256_add_msa, 0, VPX_BITS_8),
 930         make_tuple(&vp9_fht16x16_msa, &vp9_iht16x16_256_add_msa, 1, VPX_BITS_8),
 931         make_tuple(&vp9_fht16x16_msa, &vp9_iht16x16_256_add_msa, 2, VPX_BITS_8),
 932         make_tuple(&vp9_fht16x16_msa, &vp9_iht16x16_256_add_msa, 3,
 933                    VPX_BITS_8)));
 934 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(MSA, PartialTrans16x16Test,
 935                         ::testing::Values(make_tuple(&vpx_fdct16x16_1_msa,
 936                                                      VPX_BITS_8)));
 937 #endif  // HAVE_MSA && !CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH && !CONFIG_EMULATE_HARDWARE
 938 }  // namespace