src/third_party/ffmpeg/libavcodec/dct-test.c

   1 /*
   2  * (c) 2001 Fabrice Bellard
   3  *     2007 Marc Hoffman <marc.hoffman@analog.com>
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg 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 GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * DCT test (c) 2001 Fabrice Bellard
  25  * Started from sample code by Juan J. Sierralta P.
  26  */
  27
  28 #include "config.h"
  29 #include <stdlib.h>
  30 #include <stdio.h>
  31 #include <string.h>
  32 #if HAVE_UNISTD_H
  33 #include <unistd.h>
  34 #endif
  35 #include <math.h>
  36
  37 #include "libavutil/cpu.h"
  38 #include "libavutil/common.h"
  39 #include "libavutil/lfg.h"
  40 #include "libavutil/time.h"
  41
  42 #include "dct.h"
  43 #include "idctdsp.h"
  44 #include "simple_idct.h"
  45 #include "xvididct.h"
  46 #include "aandcttab.h"
  47 #include "faandct.h"
  48 #include "faanidct.h"
  49 #include "dctref.h"
  50
  51 struct algo {
  52     const char *name;
  53     void (*func)(int16_t *block);
  54     enum idct_permutation_type perm_type;
  55     int cpu_flag;
  56     int nonspec;
  57 };
  58
  59 static const struct algo fdct_tab[] = {
  60     { "REF-DBL",     ff_ref_fdct,          FF_IDCT_PERM_NONE },
  61     { "IJG-AAN-INT", ff_fdct_ifast,        FF_IDCT_PERM_NONE },
  62     { "IJG-LLM-INT", ff_jpeg_fdct_islow_8, FF_IDCT_PERM_NONE },
  63 #if CONFIG_FAANDCT
  64     { "FAAN",        ff_faandct,           FF_IDCT_PERM_NONE },
  65 #endif /* CONFIG_FAANDCT */
  66 };
  67
  68 static void ff_prores_idct_wrap(int16_t *dst){
  69     DECLARE_ALIGNED(16, static int16_t, qmat)[64];
  70     int i;
  71
  72     for(i=0; i<64; i++){
  73         qmat[i]=4;
  74     }
  75     ff_prores_idct(dst, qmat);
  76     for(i=0; i<64; i++) {
  77          dst[i] -= 512;
  78     }
  79 }
  80
  81 static const struct algo idct_tab[] = {
  82     { "REF-DBL",     ff_ref_idct,          FF_IDCT_PERM_NONE },
  83     { "INT",         ff_j_rev_dct,         FF_IDCT_PERM_LIBMPEG2 },
  84     { "SIMPLE-C",    ff_simple_idct_8,     FF_IDCT_PERM_NONE },
  85     { "PR-C",        ff_prores_idct_wrap,  FF_IDCT_PERM_NONE, 0, 1 },
  86 #if CONFIG_FAANIDCT
  87     { "FAANI",       ff_faanidct,          FF_IDCT_PERM_NONE },
  88 #endif /* CONFIG_FAANIDCT */
  89 #if CONFIG_MPEG4_DECODER
  90     { "XVID",        ff_xvid_idct,         FF_IDCT_PERM_NONE, 0, 1 },
  91 #endif /* CONFIG_MPEG4_DECODER */
  92 };
  93
  94 #if ARCH_ARM
  95 #include "arm/dct-test.c"
  96 #elif ARCH_PPC
  97 #include "ppc/dct-test.c"
  98 #elif ARCH_X86
  99 #include "x86/dct-test.c"
 100 #else
 101 static const struct algo fdct_tab_arch[] = { 0 };
 102 static const struct algo idct_tab_arch[] = { 0 };
 103 #endif
 104
 105 #define AANSCALE_BITS 12
 106
 107 #define NB_ITS 20000
 108 #define NB_ITS_SPEED 50000
 109
 110 DECLARE_ALIGNED(16, static int16_t, block)[64];
 111 DECLARE_ALIGNED(8,  static int16_t, block1)[64];
 112
 113 static void init_block(int16_t block[64], int test, int is_idct, AVLFG *prng, int vals)
 114 {
 115     int i, j;
 116
 117     memset(block, 0, 64 * sizeof(*block));
 118
 119     switch (test) {
 120     case 0:
 121         for (i = 0; i < 64; i++)
 122             block[i] = (av_lfg_get(prng) % (2*vals)) -vals;
 123         if (is_idct) {
 124             ff_ref_fdct(block);
 125             for (i = 0; i < 64; i++)
 126                 block[i] >>= 3;
 127         }
 128         break;
 129     case 1:
 130         j = av_lfg_get(prng) % 10 + 1;
 131         for (i = 0; i < j; i++) {
 132             int idx = av_lfg_get(prng) % 64;
 133             block[idx] = av_lfg_get(prng) % (2*vals) -vals;
 134         }
 135         break;
 136     case 2:
 137         block[ 0] = av_lfg_get(prng) % (16*vals) - (8*vals);
 138         block[63] = (block[0] & 1) ^ 1;
 139         break;
 140     }
 141 }
 142
 143 static void permute(int16_t dst[64], const int16_t src[64],
 144                     enum idct_permutation_type perm_type)
 145 {
 146     int i;
 147
 148 #if ARCH_X86
 149     if (permute_x86(dst, src, perm_type))
 150         return;
 151 #endif
 152
 153     switch (perm_type) {
 154     case FF_IDCT_PERM_LIBMPEG2:
 155         for (i = 0; i < 64; i++)
 156             dst[(i & 0x38) | ((i & 6) >> 1) | ((i & 1) << 2)] = src[i];
 157         break;
 158     case FF_IDCT_PERM_PARTTRANS:
 159         for (i = 0; i < 64; i++)
 160             dst[(i & 0x24) | ((i & 3) << 3) | ((i >> 3) & 3)] = src[i];
 161         break;
 162     case FF_IDCT_PERM_TRANSPOSE:
 163         for (i = 0; i < 64; i++)
 164             dst[(i>>3) | ((i<<3)&0x38)] = src[i];
 165         break;
 166     default:
 167         for (i = 0; i < 64; i++)
 168             dst[i] = src[i];
 169         break;
 170     }
 171 }
 172
 173 static int dct_error(const struct algo *dct, int test, int is_idct, int speed, const int bits)
 174 {
 175     void (*ref)(int16_t *block) = is_idct ? ff_ref_idct : ff_ref_fdct;
 176     int it, i, scale;
 177     int err_inf, v;
 178     int64_t err2, ti, ti1, it1, err_sum = 0;
 179     int64_t sysErr[64], sysErrMax = 0;
 180     int maxout = 0;
 181     int blockSumErrMax = 0, blockSumErr;
 182     AVLFG prng;
 183     const int vals=1<<bits;
 184     double omse, ome;
 185     int spec_err;
 186
 187     av_lfg_init(&prng, 1);
 188
 189     err_inf = 0;
 190     err2 = 0;
 191     for (i = 0; i < 64; i++)
 192         sysErr[i] = 0;
 193     for (it = 0; it < NB_ITS; it++) {
 194         init_block(block1, test, is_idct, &prng, vals);
 195         permute(block, block1, dct->perm_type);
 196
 197         dct->func(block);
 198         emms_c();
 199
 200         if (!strcmp(dct->name, "IJG-AAN-INT")) {
 201             for (i = 0; i < 64; i++) {
 202                 scale = 8 * (1 << (AANSCALE_BITS + 11)) / ff_aanscales[i];
 203                 block[i] = (block[i] * scale) >> AANSCALE_BITS;
 204             }
 205         }
 206
 207         ref(block1);
 208         if (!strcmp(dct->name, "PR-SSE2"))
 209             for (i = 0; i < 64; i++)
 210                 block1[i] = av_clip(block1[i], 4-512, 1019-512);
 211
 212         blockSumErr = 0;
 213         for (i = 0; i < 64; i++) {
 214             int err = block[i] - block1[i];
 215             err_sum += err;
 216             v = abs(err);
 217             if (v > err_inf)
 218                 err_inf = v;
 219             err2 += v * v;
 220             sysErr[i] += block[i] - block1[i];
 221             blockSumErr += v;
 222             if (abs(block[i]) > maxout)
 223                 maxout = abs(block[i]);
 224         }
 225         if (blockSumErrMax < blockSumErr)
 226             blockSumErrMax = blockSumErr;
 227     }
 228     for (i = 0; i < 64; i++)
 229         sysErrMax = FFMAX(sysErrMax, FFABS(sysErr[i]));
 230
 231     for (i = 0; i < 64; i++) {
 232         if (i % 8 == 0)
 233             printf("\n");
 234         printf("%7d ", (int) sysErr[i]);
 235     }
 236     printf("\n");
 237
 238     omse = (double) err2 / NB_ITS / 64;
 239     ome  = (double) err_sum / NB_ITS / 64;
 240
 241     spec_err = is_idct && (err_inf > 1 || omse > 0.02 || fabs(ome) > 0.0015);
 242
 243     printf("%s %s: max_err=%d omse=%0.8f ome=%0.8f syserr=%0.8f maxout=%d blockSumErr=%d\n",
 244            is_idct ? "IDCT" : "DCT", dct->name, err_inf,
 245            omse, ome, (double) sysErrMax / NB_ITS,
 246            maxout, blockSumErrMax);
 247
 248     if (spec_err && !dct->nonspec)
 249         return 1;
 250
 251     if (!speed)
 252         return 0;
 253
 254     /* speed test */
 255
 256     init_block(block, test, is_idct, &prng, vals);
 257     permute(block1, block, dct->perm_type);
 258
 259     ti = av_gettime_relative();
 260     it1 = 0;
 261     do {
 262         for (it = 0; it < NB_ITS_SPEED; it++) {
 263             memcpy(block, block1, sizeof(block));
 264             dct->func(block);
 265         }
 266         emms_c();
 267         it1 += NB_ITS_SPEED;
 268         ti1 = av_gettime_relative() - ti;
 269     } while (ti1 < 1000000);
 270
 271     printf("%s %s: %0.1f kdct/s\n", is_idct ? "IDCT" : "DCT", dct->name,
 272            (double) it1 * 1000.0 / (double) ti1);
 273
 274     return 0;
 275 }
 276
 277 DECLARE_ALIGNED(8, static uint8_t, img_dest)[64];
 278 DECLARE_ALIGNED(8, static uint8_t, img_dest1)[64];
 279
 280 static void idct248_ref(uint8_t *dest, int linesize, int16_t *block)
 281 {
 282     static int init;
 283     static double c8[8][8];
 284     static double c4[4][4];
 285     double block1[64], block2[64], block3[64];
 286     double s, sum, v;
 287     int i, j, k;
 288
 289     if (!init) {
 290         init = 1;
 291
 292         for (i = 0; i < 8; i++) {
 293             sum = 0;
 294             for (j = 0; j < 8; j++) {
 295                 s = (i == 0) ? sqrt(1.0 / 8.0) : sqrt(1.0 / 4.0);
 296                 c8[i][j] = s * cos(M_PI * i * (j + 0.5) / 8.0);
 297                 sum += c8[i][j] * c8[i][j];
 298             }
 299         }
 300
 301         for (i = 0; i < 4; i++) {
 302             sum = 0;
 303             for (j = 0; j < 4; j++) {
 304                 s = (i == 0) ? sqrt(1.0 / 4.0) : sqrt(1.0 / 2.0);
 305                 c4[i][j] = s * cos(M_PI * i * (j + 0.5) / 4.0);
 306                 sum += c4[i][j] * c4[i][j];
 307             }
 308         }
 309     }
 310
 311     /* butterfly */
 312     s = 0.5 * sqrt(2.0);
 313     for (i = 0; i < 4; i++) {
 314         for (j = 0; j < 8; j++) {
 315             block1[8 * (2 * i) + j] =
 316                 (block[8 * (2 * i) + j] + block[8 * (2 * i + 1) + j]) * s;
 317             block1[8 * (2 * i + 1) + j] =
 318                 (block[8 * (2 * i) + j] - block[8 * (2 * i + 1) + j]) * s;
 319         }
 320     }
 321
 322     /* idct8 on lines */
 323     for (i = 0; i < 8; i++) {
 324         for (j = 0; j < 8; j++) {
 325             sum = 0;
 326             for (k = 0; k < 8; k++)
 327                 sum += c8[k][j] * block1[8 * i + k];
 328             block2[8 * i + j] = sum;
 329         }
 330     }
 331
 332     /* idct4 */
 333     for (i = 0; i < 8; i++) {
 334         for (j = 0; j < 4; j++) {
 335             /* top */
 336             sum = 0;
 337             for (k = 0; k < 4; k++)
 338                 sum += c4[k][j] * block2[8 * (2 * k) + i];
 339             block3[8 * (2 * j) + i] = sum;
 340
 341             /* bottom */
 342             sum = 0;
 343             for (k = 0; k < 4; k++)
 344                 sum += c4[k][j] * block2[8 * (2 * k + 1) + i];
 345             block3[8 * (2 * j + 1) + i] = sum;
 346         }
 347     }
 348
 349     /* clamp and store the result */
 350     for (i = 0; i < 8; i++) {
 351         for (j = 0; j < 8; j++) {
 352             v = block3[8 * i + j];
 353             if      (v < 0)   v = 0;
 354             else if (v > 255) v = 255;
 355             dest[i * linesize + j] = (int) rint(v);
 356         }
 357     }
 358 }
 359
 360 static void idct248_error(const char *name,
 361                           void (*idct248_put)(uint8_t *dest, int line_size,
 362                                               int16_t *block),
 363                           int speed)
 364 {
 365     int it, i, it1, ti, ti1, err_max, v;
 366     AVLFG prng;
 367
 368     av_lfg_init(&prng, 1);
 369
 370     /* just one test to see if code is correct (precision is less
 371        important here) */
 372     err_max = 0;
 373     for (it = 0; it < NB_ITS; it++) {
 374         /* XXX: use forward transform to generate values */
 375         for (i = 0; i < 64; i++)
 376             block1[i] = av_lfg_get(&prng) % 256 - 128;
 377         block1[0] += 1024;
 378
 379         for (i = 0; i < 64; i++)
 380             block[i] = block1[i];
 381         idct248_ref(img_dest1, 8, block);
 382
 383         for (i = 0; i < 64; i++)
 384             block[i] = block1[i];
 385         idct248_put(img_dest, 8, block);
 386
 387         for (i = 0; i < 64; i++) {
 388             v = abs((int) img_dest[i] - (int) img_dest1[i]);
 389             if (v == 255)
 390                 printf("%d %d\n", img_dest[i], img_dest1[i]);
 391             if (v > err_max)
 392                 err_max = v;
 393         }
 394 #if 0
 395         printf("ref=\n");
 396         for(i=0;i<8;i++) {
 397             int j;
 398             for(j=0;j<8;j++) {
 399                 printf(" %3d", img_dest1[i*8+j]);
 400             }
 401             printf("\n");
 402         }
 403
 404         printf("out=\n");
 405         for(i=0;i<8;i++) {
 406             int j;
 407             for(j=0;j<8;j++) {
 408                 printf(" %3d", img_dest[i*8+j]);
 409             }
 410             printf("\n");
 411         }
 412 #endif
 413     }
 414     printf("%s %s: err_inf=%d\n", 1 ? "IDCT248" : "DCT248", name, err_max);
 415
 416     if (!speed)
 417         return;
 418
 419     ti = av_gettime_relative();
 420     it1 = 0;
 421     do {
 422         for (it = 0; it < NB_ITS_SPEED; it++) {
 423             for (i = 0; i < 64; i++)
 424                 block[i] = block1[i];
 425             idct248_put(img_dest, 8, block);
 426         }
 427         emms_c();
 428         it1 += NB_ITS_SPEED;
 429         ti1 = av_gettime_relative() - ti;
 430     } while (ti1 < 1000000);
 431
 432     printf("%s %s: %0.1f kdct/s\n", 1 ? "IDCT248" : "DCT248", name,
 433            (double) it1 * 1000.0 / (double) ti1);
 434 }
 435
 436 static void help(void)
 437 {
 438     printf("dct-test [-i] [<test-number>] [<bits>]\n"
 439            "test-number 0 -> test with random matrixes\n"
 440            "            1 -> test with random sparse matrixes\n"
 441            "            2 -> do 3. test from mpeg4 std\n"
 442            "bits        Number of time domain bits to use, 8 is default\n"
 443            "-i          test IDCT implementations\n"
 444            "-4          test IDCT248 implementations\n"
 445            "-t          speed test\n");
 446 }
 447
 448 #if !HAVE_GETOPT
 449 #include "compat/getopt.c"
 450 #endif
 451
 452 int main(int argc, char **argv)
 453 {
 454     int test_idct = 0, test_248_dct = 0;
 455     int c, i;
 456     int test = 1;
 457     int speed = 0;
 458     int err = 0;
 459     int bits=8;
 460
 461     ff_ref_dct_init();
 462
 463     for (;;) {
 464         c = getopt(argc, argv, "ih4t");
 465         if (c == -1)
 466             break;
 467         switch (c) {
 468         case 'i':
 469             test_idct = 1;
 470             break;
 471         case '4':
 472             test_248_dct = 1;
 473             break;
 474         case 't':
 475             speed = 1;
 476             break;
 477         default:
 478         case 'h':
 479             help();
 480             return 0;
 481         }
 482     }
 483
 484     if (optind < argc)
 485         test = atoi(argv[optind]);
 486     if(optind+1 < argc) bits= atoi(argv[optind+1]);
 487
 488     printf("ffmpeg DCT/IDCT test\n");
 489
 490     if (test_248_dct) {
 491         idct248_error("SIMPLE-C", ff_simple_idct248_put, speed);
 492     } else {
 493         const int cpu_flags = av_get_cpu_flags();
 494         if (test_idct) {
 495             for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(idct_tab); i++)
 496                 err |= dct_error(&idct_tab[i], test, test_idct, speed, bits);
 497
 498             for (i = 0; idct_tab_arch[i].name; i++)
 499                 if (!(~cpu_flags & idct_tab_arch[i].cpu_flag))
 500                     err |= dct_error(&idct_tab_arch[i], test, test_idct, speed, bits);
 501         }
 502 #if CONFIG_FDCTDSP
 503         else {
 504             for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fdct_tab); i++)
 505                 err |= dct_error(&fdct_tab[i], test, test_idct, speed, bits);
 506
 507             for (i = 0; fdct_tab_arch[i].name; i++)
 508                 if (!(~cpu_flags & fdct_tab_arch[i].cpu_flag))
 509                     err |= dct_error(&fdct_tab_arch[i], test, test_idct, speed, bits);
 510         }
 511 #endif /* CONFIG_FDCTDSP */
 512     }
 513
 514     if (err)
 515         printf("Error: %d.\n", err);
 516
 517     return !!err;
 518 }