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