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 SWR_CH_MAX 32
  35
  36 #define ASSERT_LEVEL 2
  37
  38 static double get(uint8_t *a[], int ch, int index, int ch_count, enum AVSampleFormat f){
  39     const uint8_t *p;
  40     if(av_sample_fmt_is_planar(f)){
  41         f= av_get_alt_sample_fmt(f, 0);
  42         p= a[ch];
  43     }else{
  44         p= a[0];
  45         index= ch + index*ch_count;
  46     }
  47
  48     switch(f){
  49     case AV_SAMPLE_FMT_U8 : return ((const uint8_t*)p)[index]/127.0-1.0;
  50     case AV_SAMPLE_FMT_S16: return ((const int16_t*)p)[index]/32767.0;
  51     case AV_SAMPLE_FMT_S32: return ((const int32_t*)p)[index]/2147483647.0;
  52     case AV_SAMPLE_FMT_FLT: return ((const float  *)p)[index];
  53     case AV_SAMPLE_FMT_DBL: return ((const double *)p)[index];
  54     default: av_assert0(0);
  55     }
  56 }
  57
  58 static void  set(uint8_t *a[], int ch, int index, int ch_count, enum AVSampleFormat f, double v){
  59     uint8_t *p;
  60     if(av_sample_fmt_is_planar(f)){
  61         f= av_get_alt_sample_fmt(f, 0);
  62         p= a[ch];
  63     }else{
  64         p= a[0];
  65         index= ch + index*ch_count;
  66     }
  67     switch(f){
  68     case AV_SAMPLE_FMT_U8 : ((uint8_t*)p)[index]= av_clip_uint8 (lrint((v+1.0)*127));     break;
  69     case AV_SAMPLE_FMT_S16: ((int16_t*)p)[index]= av_clip_int16 (lrint(v*32767));         break;
  70     case AV_SAMPLE_FMT_S32: ((int32_t*)p)[index]= av_clipl_int32(llrint(v*2147483647));   break;
  71     case AV_SAMPLE_FMT_FLT: ((float  *)p)[index]= v;                                      break;
  72     case AV_SAMPLE_FMT_DBL: ((double *)p)[index]= v;                                      break;
  73     default: av_assert2(0);
  74     }
  75 }
  76
  77 static void shift(uint8_t *a[], int index, int ch_count, enum AVSampleFormat f){
  78     int ch;
  79
  80     if(av_sample_fmt_is_planar(f)){
  81         f= av_get_alt_sample_fmt(f, 0);
  82         for(ch= 0; ch<ch_count; ch++)
  83             a[ch] += index*av_get_bytes_per_sample(f);
  84     }else{
  85         a[0] += index*ch_count*av_get_bytes_per_sample(f);
  86     }
  87 }
  88
  89 static const enum AVSampleFormat formats[] = {
  90     AV_SAMPLE_FMT_S16,
  91     AV_SAMPLE_FMT_FLTP,
  92     AV_SAMPLE_FMT_S16P,
  93     AV_SAMPLE_FMT_FLT,
  94     AV_SAMPLE_FMT_S32P,
  95     AV_SAMPLE_FMT_S32,
  96     AV_SAMPLE_FMT_U8P,
  97     AV_SAMPLE_FMT_U8,
  98     AV_SAMPLE_FMT_DBLP,
  99     AV_SAMPLE_FMT_DBL,
 100 };
 101
 102 static const int rates[] = {
 103     8000,
 104     11025,
 105     16000,
 106     22050,
 107     32000,
 108     48000,
 109 };
 110
 111 uint64_t layouts[]={
 112     AV_CH_LAYOUT_MONO                    ,
 113     AV_CH_LAYOUT_STEREO                  ,
 114     AV_CH_LAYOUT_2_1                     ,
 115     AV_CH_LAYOUT_SURROUND                ,
 116     AV_CH_LAYOUT_4POINT0                 ,
 117     AV_CH_LAYOUT_2_2                     ,
 118     AV_CH_LAYOUT_QUAD                    ,
 119     AV_CH_LAYOUT_5POINT0                 ,
 120     AV_CH_LAYOUT_5POINT1                 ,
 121     AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK            ,
 122     AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK            ,
 123     AV_CH_LAYOUT_7POINT0                 ,
 124     AV_CH_LAYOUT_7POINT1                 ,
 125     AV_CH_LAYOUT_7POINT1_WIDE            ,
 126 };
 127
 128 static void setup_array(uint8_t *out[SWR_CH_MAX], uint8_t *in, enum AVSampleFormat format, int samples){
 129     if(av_sample_fmt_is_planar(format)){
 130         int i;
 131         int plane_size= av_get_bytes_per_sample(format&0xFF)*samples;
 132         format&=0xFF;
 133         for(i=0; i<SWR_CH_MAX; i++){
 134             out[i]= in + i*plane_size;
 135         }
 136     }else{
 137         out[0]= in;
 138     }
 139 }
 140
 141 static int cmp(const int *a, const int *b){
 142     return *a - *b;
 143 }
 144
 145 static void audiogen(void *data, enum AVSampleFormat sample_fmt,
 146                      int channels, int sample_rate, int nb_samples)
 147 {
 148     int i, ch, k;
 149     double v, f, a, ampa;
 150     double tabf1[SWR_CH_MAX];
 151     double tabf2[SWR_CH_MAX];
 152     double taba[SWR_CH_MAX];
 153     unsigned static rnd;
 154
 155 #define PUT_SAMPLE set(data, ch, k, channels, sample_fmt, v);
 156 #define uint_rand(x) (x = x * 1664525 + 1013904223)
 157 #define dbl_rand(x) (uint_rand(x)*2.0 / (double)UINT_MAX - 1)
 158     k = 0;
 159
 160     /* 1 second of single freq sinus at 1000 Hz */
 161     a = 0;
 162     for (i = 0; i < 1 * sample_rate && k < nb_samples; i++, k++) {
 163         v = sin(a) * 0.30;
 164         for (ch = 0; ch < channels; ch++)
 165             PUT_SAMPLE
 166         a += M_PI * 1000.0 * 2.0 / sample_rate;
 167     }
 168
 169     /* 1 second of varying frequency between 100 and 10000 Hz */
 170     a = 0;
 171     for (i = 0; i < 1 * sample_rate && k < nb_samples; i++, k++) {
 172         v = sin(a) * 0.30;
 173         for (ch = 0; ch < channels; ch++)
 174             PUT_SAMPLE
 175         f  = 100.0 + (((10000.0 - 100.0) * i) / sample_rate);
 176         a += M_PI * f * 2.0 / sample_rate;
 177     }
 178
 179     /* 0.5 second of low amplitude white noise */
 180     for (i = 0; i < sample_rate / 2 && k < nb_samples; i++, k++) {
 181         v = dbl_rand(rnd) * 0.30;
 182         for (ch = 0; ch < channels; ch++)
 183             PUT_SAMPLE
 184     }
 185
 186     /* 0.5 second of high amplitude white noise */
 187     for (i = 0; i < sample_rate / 2 && k < nb_samples; i++, k++) {
 188         v = dbl_rand(rnd);
 189         for (ch = 0; ch < channels; ch++)
 190             PUT_SAMPLE
 191     }
 192
 193     /* 1 second of unrelated ramps for each channel */
 194     for (ch = 0; ch < channels; ch++) {
 195         taba[ch]  = 0;
 196         tabf1[ch] = 100 + uint_rand(rnd) % 5000;
 197         tabf2[ch] = 100 + uint_rand(rnd) % 5000;
 198     }
 199     for (i = 0; i < 1 * sample_rate && k < nb_samples; i++, k++) {
 200         for (ch = 0; ch < channels; ch++) {
 201             v = sin(taba[ch]) * 0.30;
 202             PUT_SAMPLE
 203             f = tabf1[ch] + (((tabf2[ch] - tabf1[ch]) * i) / sample_rate);
 204             taba[ch] += M_PI * f * 2.0 / sample_rate;
 205         }
 206     }
 207
 208     /* 2 seconds of 500 Hz with varying volume */
 209     a    = 0;
 210     ampa = 0;
 211     for (i = 0; i < 2 * sample_rate && k < nb_samples; i++, k++) {
 212         for (ch = 0; ch < channels; ch++) {
 213             double amp = (1.0 + sin(ampa)) * 0.15;
 214             if (ch & 1)
 215                 amp = 0.30 - amp;
 216             v = sin(a) * amp;
 217             PUT_SAMPLE
 218             a    += M_PI * 500.0 * 2.0 / sample_rate;
 219             ampa += M_PI *  2.0 / sample_rate;
 220         }
 221     }
 222 }
 223
 224 int main(int argc, char **argv){
 225     int in_sample_rate, out_sample_rate, ch ,i, flush_count;
 226     uint64_t in_ch_layout, out_ch_layout;
 227     enum AVSampleFormat in_sample_fmt, out_sample_fmt;
 228     uint8_t array_in[SAMPLES*8*8];
 229     uint8_t array_mid[SAMPLES*8*8*3];
 230     uint8_t array_out[SAMPLES*8*8+100];
 231     uint8_t *ain[SWR_CH_MAX];
 232     uint8_t *aout[SWR_CH_MAX];
 233     uint8_t *amid[SWR_CH_MAX];
 234     int flush_i=0;
 235     int mode;
 236     int num_tests = 10000;
 237     uint32_t seed = 0;
 238     uint32_t rand_seed = 0;
 239     int remaining_tests[FF_ARRAY_ELEMS(rates) * FF_ARRAY_ELEMS(layouts) * FF_ARRAY_ELEMS(formats) * FF_ARRAY_ELEMS(layouts) * FF_ARRAY_ELEMS(formats)];
 240     int max_tests = FF_ARRAY_ELEMS(remaining_tests);
 241     int test;
 242     int specific_test= -1;
 243
 244     struct SwrContext * forw_ctx= NULL;
 245     struct SwrContext *backw_ctx= NULL;
 246
 247     if (argc > 1) {
 248         if (!strcmp(argv[1], "-h") || !strcmp(argv[1], "--help")) {
 249             av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "Usage: swresample-test [<num_tests>[ <test>]]  \n"
 250                    "num_tests           Default is %d\n", num_tests);
 251             return 0;
 252         }
 253         num_tests = strtol(argv[1], NULL, 0);
 254         if(num_tests < 0) {
 255             num_tests = -num_tests;
 256             rand_seed = time(0);
 257         }
 258         if(num_tests<= 0 || num_tests>max_tests)
 259             num_tests = max_tests;
 260         if(argc > 2) {
 261             specific_test = strtol(argv[1], NULL, 0);
 262         }
 263     }
 264
 265     for(i=0; i<max_tests; i++)
 266         remaining_tests[i] = i;
 267
 268     for(test=0; test<num_tests; test++){
 269         unsigned r;
 270         uint_rand(seed);
 271         r = (seed * (uint64_t)(max_tests - test)) >>32;
 272         FFSWAP(int, remaining_tests[r], remaining_tests[max_tests - test - 1]);
 273     }
 274     qsort(remaining_tests + max_tests - num_tests, num_tests, sizeof(remaining_tests[0]), (void*)cmp);
 275     in_sample_rate=16000;
 276     for(test=0; test<num_tests; test++){
 277         char  in_layout_string[256];
 278         char out_layout_string[256];
 279         unsigned vector= remaining_tests[max_tests - test - 1];
 280         int in_ch_count;
 281         int out_count, mid_count, out_ch_count;
 282
 283         in_ch_layout    = layouts[vector % FF_ARRAY_ELEMS(layouts)]; vector /= FF_ARRAY_ELEMS(layouts);
 284         out_ch_layout   = layouts[vector % FF_ARRAY_ELEMS(layouts)]; vector /= FF_ARRAY_ELEMS(layouts);
 285         in_sample_fmt   = formats[vector % FF_ARRAY_ELEMS(formats)]; vector /= FF_ARRAY_ELEMS(formats);
 286         out_sample_fmt  = formats[vector % FF_ARRAY_ELEMS(formats)]; vector /= FF_ARRAY_ELEMS(formats);
 287         out_sample_rate = rates  [vector % FF_ARRAY_ELEMS(rates  )]; vector /= FF_ARRAY_ELEMS(rates);
 288         av_assert0(!vector);
 289
 290         if(specific_test == 0){
 291             if(out_sample_rate != in_sample_rate || in_ch_layout != out_ch_layout)
 292                 continue;
 293         }
 294
 295         in_ch_count= av_get_channel_layout_nb_channels(in_ch_layout);
 296         out_ch_count= av_get_channel_layout_nb_channels(out_ch_layout);
 297         av_get_channel_layout_string( in_layout_string, sizeof( in_layout_string),  in_ch_count,  in_ch_layout);
 298         av_get_channel_layout_string(out_layout_string, sizeof(out_layout_string), out_ch_count, out_ch_layout);
 299         fprintf(stderr, "TEST: %s->%s, rate:%5d->%5d, fmt:%s->%s\n",
 300                 in_layout_string, out_layout_string,
 301                 in_sample_rate, out_sample_rate,
 302                 av_get_sample_fmt_name(in_sample_fmt), av_get_sample_fmt_name(out_sample_fmt));
 303         forw_ctx  = swr_alloc_set_opts(forw_ctx, out_ch_layout, out_sample_fmt,  out_sample_rate,
 304                                                     in_ch_layout,  in_sample_fmt,  in_sample_rate,
 305                                         0, 0);
 306         backw_ctx = swr_alloc_set_opts(backw_ctx, in_ch_layout,  in_sample_fmt,             in_sample_rate,
 307                                                     out_ch_layout, out_sample_fmt, out_sample_rate,
 308                                         0, 0);
 309         if(!forw_ctx) {
 310             fprintf(stderr, "Failed to init forw_cts\n");
 311             return 1;
 312         }
 313         if(!backw_ctx) {
 314             fprintf(stderr, "Failed to init backw_ctx\n");
 315             return 1;
 316         }
 317         if(swr_init( forw_ctx) < 0)
 318             fprintf(stderr, "swr_init(->) failed\n");
 319         if(swr_init(backw_ctx) < 0)
 320             fprintf(stderr, "swr_init(<-) failed\n");
 321                 //FIXME test planar
 322         setup_array(ain , array_in ,  in_sample_fmt,   SAMPLES);
 323         setup_array(amid, array_mid, out_sample_fmt, 3*SAMPLES);
 324         setup_array(aout, array_out,  in_sample_fmt           ,   SAMPLES);
 325 #if 0
 326         for(ch=0; ch<in_ch_count; ch++){
 327             for(i=0; i<SAMPLES; i++)
 328                 set(ain, ch, i, in_ch_count, in_sample_fmt, sin(i*i*3/SAMPLES));
 329         }
 330 #else
 331         audiogen(ain, in_sample_fmt, in_ch_count, SAMPLES/6+1, SAMPLES);
 332 #endif
 333         mode = uint_rand(rand_seed) % 3;
 334         if(mode==0 /*|| out_sample_rate == in_sample_rate*/) {
 335             mid_count= swr_convert(forw_ctx, amid, 3*SAMPLES, (const uint8_t **)ain, SAMPLES);
 336         } else if(mode==1){
 337             mid_count= swr_convert(forw_ctx, amid,         0, (const uint8_t **)ain, SAMPLES);
 338             mid_count+=swr_convert(forw_ctx, amid, 3*SAMPLES, (const uint8_t **)ain,       0);
 339         } else {
 340             int tmp_count;
 341             mid_count= swr_convert(forw_ctx, amid,         0, (const uint8_t **)ain,       1);
 342             av_assert0(mid_count==0);
 343             shift(ain,  1, in_ch_count, in_sample_fmt);
 344             mid_count+=swr_convert(forw_ctx, amid, 3*SAMPLES, (const uint8_t **)ain,       0);
 345             shift(amid,  mid_count, out_ch_count, out_sample_fmt); tmp_count = mid_count;
 346             mid_count+=swr_convert(forw_ctx, amid,         2, (const uint8_t **)ain,       2);
 347             shift(amid,  mid_count-tmp_count, out_ch_count, out_sample_fmt); tmp_count = mid_count;
 348             shift(ain,  2, in_ch_count, in_sample_fmt);
 349             mid_count+=swr_convert(forw_ctx, amid,         1, (const uint8_t **)ain, SAMPLES-3);
 350             shift(amid,  mid_count-tmp_count, out_ch_count, out_sample_fmt); tmp_count = mid_count;
 351             shift(ain, -3, in_ch_count, in_sample_fmt);
 352             mid_count+=swr_convert(forw_ctx, amid, 3*SAMPLES, (const uint8_t **)ain,       0);
 353             shift(amid,  -tmp_count, out_ch_count, out_sample_fmt);
 354         }
 355         out_count= swr_convert(backw_ctx,aout, SAMPLES, (const uint8_t **)amid, mid_count);
 356
 357         for(ch=0; ch<in_ch_count; ch++){
 358             double sse, maxdiff=0;
 359             double sum_a= 0;
 360             double sum_b= 0;
 361             double sum_aa= 0;
 362             double sum_bb= 0;
 363             double sum_ab= 0;
 364             for(i=0; i<out_count; i++){
 365                 double a= get(ain , ch, i, in_ch_count, in_sample_fmt);
 366                 double b= get(aout, ch, i, in_ch_count, in_sample_fmt);
 367                 sum_a += a;
 368                 sum_b += b;
 369                 sum_aa+= a*a;
 370                 sum_bb+= b*b;
 371                 sum_ab+= a*b;
 372                 maxdiff= FFMAX(maxdiff, FFABS(a-b));
 373             }
 374             sse= sum_aa + sum_bb - 2*sum_ab;
 375             if(sse < 0 && sse > -0.00001) sse=0; //fix rounding error
 376
 377             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);
 378         }
 379
 380         flush_i++;
 381         flush_i%=21;
 382         flush_count = swr_convert(backw_ctx,aout, flush_i, 0, 0);
 383         shift(aout,  flush_i, in_ch_count, in_sample_fmt);
 384         flush_count+= swr_convert(backw_ctx,aout, SAMPLES-flush_i, 0, 0);
 385         shift(aout, -flush_i, in_ch_count, in_sample_fmt);
 386         if(flush_count){
 387             for(ch=0; ch<in_ch_count; ch++){
 388                 double sse, maxdiff=0;
 389                 double sum_a= 0;
 390                 double sum_b= 0;
 391                 double sum_aa= 0;
 392                 double sum_bb= 0;
 393                 double sum_ab= 0;
 394                 for(i=0; i<flush_count; i++){
 395                     double a= get(ain , ch, i+out_count, in_ch_count, in_sample_fmt);
 396                     double b= get(aout, ch, i, in_ch_count, in_sample_fmt);
 397                     sum_a += a;
 398                     sum_b += b;
 399                     sum_aa+= a*a;
 400                     sum_bb+= b*b;
 401                     sum_ab+= a*b;
 402                     maxdiff= FFMAX(maxdiff, FFABS(a-b));
 403                 }
 404                 sse= sum_aa + sum_bb - 2*sum_ab;
 405                 if(sse < 0 && sse > -0.00001) sse=0; //fix rounding error
 406
 407                 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);
 408             }
 409         }
 410
 411
 412         fprintf(stderr, "\n");
 413     }
 414
 415     return 0;
 416 }