lavc: add Intel libmfx-based HEVC decoder.
[ffmpeg.git] / 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 Libav.
6  *
7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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 const struct algo idct_tab[] = {
69     { "REF-DBL",     ff_ref_idct,          FF_IDCT_PERM_NONE },
70     { "INT",         ff_j_rev_dct,         FF_IDCT_PERM_LIBMPEG2 },
71     { "SIMPLE-C",    ff_simple_idct_8,     FF_IDCT_PERM_NONE },
72 #if CONFIG_FAANIDCT
73     { "FAANI",       ff_faanidct,          FF_IDCT_PERM_NONE },
74 #endif /* CONFIG_FAANIDCT */
75 #if CONFIG_MPEG4_DECODER
76     { "XVID",        ff_xvid_idct,         FF_IDCT_PERM_NONE, 0, 1 },
77 #endif /* CONFIG_MPEG4_DECODER */
78 };
79
80 #if ARCH_ARM
81 #include "arm/dct-test.c"
82 #elif ARCH_PPC
83 #include "ppc/dct-test.c"
84 #elif ARCH_X86
85 #include "x86/dct-test.c"
86 #else
87 static const struct algo fdct_tab_arch[] = { { 0 } };
88 static const struct algo idct_tab_arch[] = { { 0 } };
89 #endif
90
91 #define AANSCALE_BITS 12
92
93 #define NB_ITS 20000
94 #define NB_ITS_SPEED 50000
95
96 DECLARE_ALIGNED(16, static int16_t, block)[64];
97 DECLARE_ALIGNED(8,  static int16_t, block1)[64];
98
99 static void init_block(int16_t block[64], int test, int is_idct, AVLFG *prng)
100 {
101     int i, j;
102
103     memset(block, 0, 64 * sizeof(*block));
104
105     switch (test) {
106     case 0:
107         for (i = 0; i < 64; i++)
108             block[i] = (av_lfg_get(prng) % 512) - 256;
109         if (is_idct) {
110             ff_ref_fdct(block);
111             for (i = 0; i < 64; i++)
112                 block[i] >>= 3;
113         }
114         break;
115     case 1:
116         j = av_lfg_get(prng) % 10 + 1;
117         for (i = 0; i < j; i++)
118             block[av_lfg_get(prng) % 64] = av_lfg_get(prng) % 512 - 256;
119         break;
120     case 2:
121         block[ 0] = av_lfg_get(prng) % 4096 - 2048;
122         block[63] = (block[0] & 1) ^ 1;
123         break;
124     }
125 }
126
127 static void permute(int16_t dst[64], const int16_t src[64],
128                     enum idct_permutation_type perm_type)
129 {
130     int i;
131
132 #if ARCH_X86
133     if (permute_x86(dst, src, perm_type))
134         return;
135 #endif
136
137     switch (perm_type) {
138     case FF_IDCT_PERM_LIBMPEG2:
139         for (i = 0; i < 64; i++)
140             dst[(i & 0x38) | ((i & 6) >> 1) | ((i & 1) << 2)] = src[i];
141         break;
142     case FF_IDCT_PERM_PARTTRANS:
143         for (i = 0; i < 64; i++)
144             dst[(i & 0x24) | ((i & 3) << 3) | ((i >> 3) & 3)] = src[i];
145         break;
146     default:
147         for (i = 0; i < 64; i++)
148             dst[i] = src[i];
149         break;
150     }
151 }
152
153 static int dct_error(const struct algo *dct, int test, int is_idct, int speed)
154 {
155     void (*ref)(int16_t *block) = is_idct ? ff_ref_idct : ff_ref_fdct;
156     int it, i, scale;
157     int err_inf, v;
158     int64_t err2, ti, ti1, it1, err_sum = 0;
159     int64_t sysErr[64], sysErrMax = 0;
160     int maxout = 0;
161     int blockSumErrMax = 0, blockSumErr;
162     AVLFG prng;
163     double omse, ome;
164     int spec_err;
165
166     av_lfg_init(&prng, 1);
167
168     err_inf = 0;
169     err2 = 0;
170     for (i = 0; i < 64; i++)
171         sysErr[i] = 0;
172     for (it = 0; it < NB_ITS; it++) {
173         init_block(block1, test, is_idct, &prng);
174         permute(block, block1, dct->perm_type);
175
176         dct->func(block);
177         emms_c();
178
179         if (!strcmp(dct->name, "IJG-AAN-INT")) {
180             for (i = 0; i < 64; i++) {
181                 scale = 8 * (1 << (AANSCALE_BITS + 11)) / ff_aanscales[i];
182                 block[i] = (block[i] * scale) >> AANSCALE_BITS;
183             }
184         }
185
186         ref(block1);
187
188         blockSumErr = 0;
189         for (i = 0; i < 64; i++) {
190             int err = block[i] - block1[i];
191             err_sum += err;
192             v = abs(err);
193             if (v > err_inf)
194                 err_inf = v;
195             err2 += v * v;
196             sysErr[i] += block[i] - block1[i];
197             blockSumErr += v;
198             if (abs(block[i]) > maxout)
199                 maxout = abs(block[i]);
200         }
201         if (blockSumErrMax < blockSumErr)
202             blockSumErrMax = blockSumErr;
203     }
204     for (i = 0; i < 64; i++)
205         sysErrMax = FFMAX(sysErrMax, FFABS(sysErr[i]));
206
207     for (i = 0; i < 64; i++) {
208         if (i % 8 == 0)
209             printf("\n");
210         printf("%7d ", (int) sysErr[i]);
211     }
212     printf("\n");
213
214     omse = (double) err2 / NB_ITS / 64;
215     ome  = (double) err_sum / NB_ITS / 64;
216
217     spec_err = is_idct && (err_inf > 1 || omse > 0.02 || fabs(ome) > 0.0015);
218
219     printf("%s %s: ppe=%d omse=%0.8f ome=%0.8f syserr=%0.8f maxout=%d blockSumErr=%d\n",
220            is_idct ? "IDCT" : "DCT", dct->name, err_inf,
221            omse, ome, (double) sysErrMax / NB_ITS,
222            maxout, blockSumErrMax);
223
224     if (spec_err && !dct->nonspec)
225         return 1;
226
227     if (!speed)
228         return 0;
229
230     /* speed test */
231     init_block(block, test, is_idct, &prng);
232     permute(block1, block, dct->perm_type);
233
234     ti = av_gettime_relative();
235     it1 = 0;
236     do {
237         for (it = 0; it < NB_ITS_SPEED; it++) {
238             memcpy(block, block1, sizeof(block));
239             dct->func(block);
240         }
241         it1 += NB_ITS_SPEED;
242         ti1 = av_gettime_relative() - ti;
243     } while (ti1 < 1000000);
244     emms_c();
245
246     printf("%s %s: %0.1f kdct/s\n", is_idct ? "IDCT" : "DCT", dct->name,
247            (double) it1 * 1000.0 / (double) ti1);
248
249     return 0;
250 }
251
252 DECLARE_ALIGNED(8, static uint8_t, img_dest)[64];
253 DECLARE_ALIGNED(8, static uint8_t, img_dest1)[64];
254
255 static void idct248_ref(uint8_t *dest, int linesize, int16_t *block)
256 {
257     static int init;
258     static double c8[8][8];
259     static double c4[4][4];
260     double block1[64], block2[64], block3[64];
261     double s, sum, v;
262     int i, j, k;
263
264     if (!init) {
265         init = 1;
266
267         for (i = 0; i < 8; i++) {
268             sum = 0;
269             for (j = 0; j < 8; j++) {
270                 s = (i == 0) ? sqrt(1.0 / 8.0) : sqrt(1.0 / 4.0);
271                 c8[i][j] = s * cos(M_PI * i * (j + 0.5) / 8.0);
272                 sum += c8[i][j] * c8[i][j];
273             }
274         }
275
276         for (i = 0; i < 4; i++) {
277             sum = 0;
278             for (j = 0; j < 4; j++) {
279                 s = (i == 0) ? sqrt(1.0 / 4.0) : sqrt(1.0 / 2.0);
280                 c4[i][j] = s * cos(M_PI * i * (j + 0.5) / 4.0);
281                 sum += c4[i][j] * c4[i][j];
282             }
283         }
284     }
285
286     /* butterfly */
287     s = 0.5 * sqrt(2.0);
288     for (i = 0; i < 4; i++) {
289         for (j = 0; j < 8; j++) {
290             block1[8 * (2 * i) + j] =
291                 (block[8 * (2 * i) + j] + block[8 * (2 * i + 1) + j]) * s;
292             block1[8 * (2 * i + 1) + j] =
293                 (block[8 * (2 * i) + j] - block[8 * (2 * i + 1) + j]) * s;
294         }
295     }
296
297     /* idct8 on lines */
298     for (i = 0; i < 8; i++) {
299         for (j = 0; j < 8; j++) {
300             sum = 0;
301             for (k = 0; k < 8; k++)
302                 sum += c8[k][j] * block1[8 * i + k];
303             block2[8 * i + j] = sum;
304         }
305     }
306
307     /* idct4 */
308     for (i = 0; i < 8; i++) {
309         for (j = 0; j < 4; j++) {
310             /* top */
311             sum = 0;
312             for (k = 0; k < 4; k++)
313                 sum += c4[k][j] * block2[8 * (2 * k) + i];
314             block3[8 * (2 * j) + i] = sum;
315
316             /* bottom */
317             sum = 0;
318             for (k = 0; k < 4; k++)
319                 sum += c4[k][j] * block2[8 * (2 * k + 1) + i];
320             block3[8 * (2 * j + 1) + i] = sum;
321         }
322     }
323
324     /* clamp and store the result */
325     for (i = 0; i < 8; i++) {
326         for (j = 0; j < 8; j++) {
327             v = block3[8 * i + j];
328             if      (v < 0)   v = 0;
329             else if (v > 255) v = 255;
330             dest[i * linesize + j] = (int) rint(v);
331         }
332     }
333 }
334
335 static void idct248_error(const char *name,
336                           void (*idct248_put)(uint8_t *dest, int line_size,
337                                               int16_t *block),
338                           int speed)
339 {
340     int it, i, it1, ti, ti1, err_max, v;
341     AVLFG prng;
342
343     av_lfg_init(&prng, 1);
344
345     /* just one test to see if code is correct (precision is less
346        important here) */
347     err_max = 0;
348     for (it = 0; it < NB_ITS; it++) {
349         /* XXX: use forward transform to generate values */
350         for (i = 0; i < 64; i++)
351             block1[i] = av_lfg_get(&prng) % 256 - 128;
352         block1[0] += 1024;
353
354         for (i = 0; i < 64; i++)
355             block[i] = block1[i];
356         idct248_ref(img_dest1, 8, block);
357
358         for (i = 0; i < 64; i++)
359             block[i] = block1[i];
360         idct248_put(img_dest, 8, block);
361
362         for (i = 0; i < 64; i++) {
363             v = abs((int) img_dest[i] - (int) img_dest1[i]);
364             if (v == 255)
365                 printf("%d %d\n", img_dest[i], img_dest1[i]);
366             if (v > err_max)
367                 err_max = v;
368         }
369     }
370     printf("%s %s: err_inf=%d\n", 1 ? "IDCT248" : "DCT248", name, err_max);
371
372     if (!speed)
373         return;
374
375     ti = av_gettime_relative();
376     it1 = 0;
377     do {
378         for (it = 0; it < NB_ITS_SPEED; it++) {
379             for (i = 0; i < 64; i++)
380                 block[i] = block1[i];
381             idct248_put(img_dest, 8, block);
382         }
383         it1 += NB_ITS_SPEED;
384         ti1 = av_gettime_relative() - ti;
385     } while (ti1 < 1000000);
386     emms_c();
387
388     printf("%s %s: %0.1f kdct/s\n", 1 ? "IDCT248" : "DCT248", name,
389            (double) it1 * 1000.0 / (double) ti1);
390 }
391
392 static void help(void)
393 {
394     printf("dct-test [-i] [<test-number>]\n"
395            "test-number 0 -> test with random matrixes\n"
396            "            1 -> test with random sparse matrixes\n"
397            "            2 -> do 3. test from mpeg4 std\n"
398            "-i          test IDCT implementations\n"
399            "-4          test IDCT248 implementations\n"
400            "-t          speed test\n");
401 }
402
403 #if !HAVE_GETOPT
404 #include "compat/getopt.c"
405 #endif
406
407 int main(int argc, char **argv)
408 {
409     int test_idct = 0, test_248_dct = 0;
410     int c, i;
411     int test = 1;
412     int speed = 0;
413     int err = 0;
414
415     ff_ref_dct_init();
416
417     for (;;) {
418         c = getopt(argc, argv, "ih4t");
419         if (c == -1)
420             break;
421         switch (c) {
422         case 'i':
423             test_idct = 1;
424             break;
425         case '4':
426             test_248_dct = 1;
427             break;
428         case 't':
429             speed = 1;
430             break;
431         default:
432         case 'h':
433             help();
434             return 0;
435         }
436     }
437
438     if (optind < argc)
439         test = atoi(argv[optind]);
440
441     printf("Libav DCT/IDCT test\n");
442
443     if (test_248_dct) {
444         idct248_error("SIMPLE-C", ff_simple_idct248_put, speed);
445     } else {
446         const int cpu_flags = av_get_cpu_flags();
447         if (test_idct) {
448             for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(idct_tab); i++)
449                 err |= dct_error(&idct_tab[i], test, test_idct, speed);
450
451             for (i = 0; idct_tab_arch[i].name; i++)
452                 if (!(~cpu_flags & idct_tab_arch[i].cpu_flag))
453                     err |= dct_error(&idct_tab_arch[i], test, test_idct, speed);
454         }
455 #if CONFIG_FDCTDSP
456         else {
457             for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fdct_tab); i++)
458                 err |= dct_error(&fdct_tab[i], test, test_idct, speed);
459
460             for (i = 0; fdct_tab_arch[i].name; i++)
461                 if (!(~cpu_flags & fdct_tab_arch[i].cpu_flag))
462                     err |= dct_error(&fdct_tab_arch[i], test, test_idct, speed);
463         }
464 #endif /* CONFIG_FDCTDSP */
465     }
466
467     if (err)
468         printf("Error: %d.\n", err);
469
470     return !!err;
471 }