Merge commit 'a6a750c7ef240b72ce01e9653343a0ddf247d196'
[ffmpeg.git] / libavcodec / tests / dct.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/internal.h"
40 #include "libavutil/lfg.h"
41 #include "libavutil/time.h"
42
43 #include "libavcodec/dct.h"
44 #include "libavcodec/idctdsp.h"
45 #include "libavcodec/simple_idct.h"
46 #include "libavcodec/xvididct.h"
47 #include "libavcodec/aandcttab.h"
48 #include "libavcodec/faandct.h"
49 #include "libavcodec/faanidct.h"
50 #include "libavcodec/dctref.h"
51
52 struct algo {
53     const char *name;
54     void (*func)(int16_t *block);
55     enum idct_permutation_type perm_type;
56     int cpu_flag;
57     int nonspec;
58 };
59
60 static const struct algo fdct_tab[] = {
61     { "REF-DBL",     ff_ref_fdct,          FF_IDCT_PERM_NONE },
62     { "IJG-AAN-INT", ff_fdct_ifast,        FF_IDCT_PERM_NONE },
63     { "IJG-LLM-INT", ff_jpeg_fdct_islow_8, FF_IDCT_PERM_NONE },
64 #if CONFIG_FAANDCT
65     { "FAAN",        ff_faandct,           FF_IDCT_PERM_NONE },
66 #endif /* CONFIG_FAANDCT */
67 };
68
69 static void ff_prores_idct_wrap(int16_t *dst){
70     LOCAL_ALIGNED(16, int16_t, qmat, [64]);
71     int i;
72
73     for(i=0; i<64; i++){
74         qmat[i]=4;
75     }
76     ff_prores_idct(dst, qmat);
77     for(i=0; i<64; i++) {
78          dst[i] -= 512;
79     }
80 }
81
82 static const struct algo idct_tab[] = {
83     { "REF-DBL",     ff_ref_idct,          FF_IDCT_PERM_NONE },
84     { "INT",         ff_j_rev_dct,         FF_IDCT_PERM_LIBMPEG2 },
85     { "SIMPLE-C",    ff_simple_idct_8,     FF_IDCT_PERM_NONE },
86     { "SIMPLE-C10",  ff_simple_idct_10,    FF_IDCT_PERM_NONE },
87     { "SIMPLE-C12",  ff_simple_idct_12,    FF_IDCT_PERM_NONE, 0, 1 },
88     { "PR-C",        ff_prores_idct_wrap,  FF_IDCT_PERM_NONE, 0, 1 },
89 #if CONFIG_FAANIDCT
90     { "FAANI",       ff_faanidct,          FF_IDCT_PERM_NONE },
91 #endif /* CONFIG_FAANIDCT */
92 #if CONFIG_MPEG4_DECODER
93     { "XVID",        ff_xvid_idct,         FF_IDCT_PERM_NONE, 0, 1 },
94 #endif /* CONFIG_MPEG4_DECODER */
95 };
96
97 #if ARCH_ARM
98 #include "arm/dct.c"
99 #elif ARCH_PPC
100 #include "ppc/dct.c"
101 #elif ARCH_X86
102 #include "x86/dct.c"
103 #else
104 static const struct algo fdct_tab_arch[] = { { 0 } };
105 static const struct algo idct_tab_arch[] = { { 0 } };
106 #endif
107
108 #define AANSCALE_BITS 12
109
110 #define NB_ITS 20000
111 #define NB_ITS_SPEED 50000
112
113 DECLARE_ALIGNED(16, static int16_t, block)[64];
114 DECLARE_ALIGNED(8,  static int16_t, block1)[64];
115
116 static void init_block(int16_t block[64], int test, int is_idct, AVLFG *prng, int vals)
117 {
118     int i, j;
119
120     memset(block, 0, 64 * sizeof(*block));
121
122     switch (test) {
123     case 0:
124         for (i = 0; i < 64; i++)
125             block[i] = (av_lfg_get(prng) % (2*vals)) -vals;
126         if (is_idct) {
127             ff_ref_fdct(block);
128             for (i = 0; i < 64; i++)
129                 block[i] >>= 3;
130         }
131         break;
132     case 1:
133         j = av_lfg_get(prng) % 10 + 1;
134         for (i = 0; i < j; i++) {
135             int idx = av_lfg_get(prng) % 64;
136             block[idx] = av_lfg_get(prng) % (2*vals) -vals;
137         }
138         break;
139     case 2:
140         block[ 0] = av_lfg_get(prng) % (16*vals) - (8*vals);
141         block[63] = (block[0] & 1) ^ 1;
142         break;
143     }
144 }
145
146 static void permute(int16_t dst[64], const int16_t src[64],
147                     enum idct_permutation_type perm_type)
148 {
149     int i;
150
151 #if ARCH_X86
152     if (permute_x86(dst, src, perm_type))
153         return;
154 #endif
155
156     switch (perm_type) {
157     case FF_IDCT_PERM_LIBMPEG2:
158         for (i = 0; i < 64; i++)
159             dst[(i & 0x38) | ((i & 6) >> 1) | ((i & 1) << 2)] = src[i];
160         break;
161     case FF_IDCT_PERM_PARTTRANS:
162         for (i = 0; i < 64; i++)
163             dst[(i & 0x24) | ((i & 3) << 3) | ((i >> 3) & 3)] = src[i];
164         break;
165     case FF_IDCT_PERM_TRANSPOSE:
166         for (i = 0; i < 64; i++)
167             dst[(i>>3) | ((i<<3)&0x38)] = src[i];
168         break;
169     default:
170         for (i = 0; i < 64; i++)
171             dst[i] = src[i];
172         break;
173     }
174 }
175
176 static int dct_error(const struct algo *dct, int test, int is_idct, int speed, const int bits)
177 {
178     void (*ref)(int16_t *block) = is_idct ? ff_ref_idct : ff_ref_fdct;
179     int it, i, scale;
180     int err_inf, v;
181     int64_t err2, ti, ti1, it1, err_sum = 0;
182     int64_t sysErr[64], sysErrMax = 0;
183     int maxout = 0;
184     int blockSumErrMax = 0, blockSumErr;
185     AVLFG prng;
186     const int vals=1<<bits;
187     double omse, ome;
188     int spec_err;
189
190     av_lfg_init(&prng, 1);
191
192     err_inf = 0;
193     err2 = 0;
194     for (i = 0; i < 64; i++)
195         sysErr[i] = 0;
196     for (it = 0; it < NB_ITS; it++) {
197         init_block(block1, test, is_idct, &prng, vals);
198         permute(block, block1, dct->perm_type);
199
200         dct->func(block);
201         emms_c();
202
203         if (!strcmp(dct->name, "IJG-AAN-INT")) {
204             for (i = 0; i < 64; i++) {
205                 scale = 8 * (1 << (AANSCALE_BITS + 11)) / ff_aanscales[i];
206                 block[i] = (block[i] * scale) >> AANSCALE_BITS;
207             }
208         }
209
210         ref(block1);
211         if (!strcmp(dct->name, "PR-SSE2"))
212             for (i = 0; i < 64; i++)
213                 block1[i] = av_clip(block1[i], 4-512, 1019-512);
214
215         blockSumErr = 0;
216         for (i = 0; i < 64; i++) {
217             int err = block[i] - block1[i];
218             err_sum += err;
219             v = abs(err);
220             if (v > err_inf)
221                 err_inf = v;
222             err2 += v * v;
223             sysErr[i] += block[i] - block1[i];
224             blockSumErr += v;
225             if (abs(block[i]) > maxout)
226                 maxout = abs(block[i]);
227         }
228         if (blockSumErrMax < blockSumErr)
229             blockSumErrMax = blockSumErr;
230     }
231     for (i = 0; i < 64; i++)
232         sysErrMax = FFMAX(sysErrMax, FFABS(sysErr[i]));
233
234     for (i = 0; i < 64; i++) {
235         if (i % 8 == 0)
236             printf("\n");
237         printf("%7d ", (int) sysErr[i]);
238     }
239     printf("\n");
240
241     omse = (double) err2 / NB_ITS / 64;
242     ome  = (double) err_sum / NB_ITS / 64;
243
244     spec_err = is_idct && (err_inf > 1 || omse > 0.02 || fabs(ome) > 0.0015);
245
246     printf("%s %s: max_err=%d omse=%0.8f ome=%0.8f syserr=%0.8f maxout=%d blockSumErr=%d\n",
247            is_idct ? "IDCT" : "DCT", dct->name, err_inf,
248            omse, ome, (double) sysErrMax / NB_ITS,
249            maxout, blockSumErrMax);
250
251     if (spec_err && !dct->nonspec) {
252         printf("Failed!\n");
253         return 1;
254     }
255
256     if (!speed)
257         return 0;
258
259     /* speed test */
260
261     init_block(block, test, is_idct, &prng, vals);
262     permute(block1, block, dct->perm_type);
263
264     ti = av_gettime_relative();
265     it1 = 0;
266     do {
267         for (it = 0; it < NB_ITS_SPEED; it++) {
268             memcpy(block, block1, sizeof(block));
269             dct->func(block);
270         }
271         emms_c();
272         it1 += NB_ITS_SPEED;
273         ti1 = av_gettime_relative() - ti;
274     } while (ti1 < 1000000);
275
276     printf("%s %s: %0.1f kdct/s\n", is_idct ? "IDCT" : "DCT", dct->name,
277            (double) it1 * 1000.0 / (double) ti1);
278
279     return 0;
280 }
281
282 DECLARE_ALIGNED(8, static uint8_t, img_dest)[64];
283 DECLARE_ALIGNED(8, static uint8_t, img_dest1)[64];
284
285 static void idct248_ref(uint8_t *dest, int linesize, int16_t *block)
286 {
287     static int init;
288     static double c8[8][8];
289     static double c4[4][4];
290     double block1[64], block2[64], block3[64];
291     double s, sum, v;
292     int i, j, k;
293
294     if (!init) {
295         init = 1;
296
297         for (i = 0; i < 8; i++) {
298             sum = 0;
299             for (j = 0; j < 8; j++) {
300                 s = (i == 0) ? sqrt(1.0 / 8.0) : sqrt(1.0 / 4.0);
301                 c8[i][j] = s * cos(M_PI * i * (j + 0.5) / 8.0);
302                 sum += c8[i][j] * c8[i][j];
303             }
304         }
305
306         for (i = 0; i < 4; i++) {
307             sum = 0;
308             for (j = 0; j < 4; j++) {
309                 s = (i == 0) ? sqrt(1.0 / 4.0) : sqrt(1.0 / 2.0);
310                 c4[i][j] = s * cos(M_PI * i * (j + 0.5) / 4.0);
311                 sum += c4[i][j] * c4[i][j];
312             }
313         }
314     }
315
316     /* butterfly */
317     s = 0.5 * sqrt(2.0);
318     for (i = 0; i < 4; i++) {
319         for (j = 0; j < 8; j++) {
320             block1[8 * (2 * i) + j] =
321                 (block[8 * (2 * i) + j] + block[8 * (2 * i + 1) + j]) * s;
322             block1[8 * (2 * i + 1) + j] =
323                 (block[8 * (2 * i) + j] - block[8 * (2 * i + 1) + j]) * s;
324         }
325     }
326
327     /* idct8 on lines */
328     for (i = 0; i < 8; i++) {
329         for (j = 0; j < 8; j++) {
330             sum = 0;
331             for (k = 0; k < 8; k++)
332                 sum += c8[k][j] * block1[8 * i + k];
333             block2[8 * i + j] = sum;
334         }
335     }
336
337     /* idct4 */
338     for (i = 0; i < 8; i++) {
339         for (j = 0; j < 4; j++) {
340             /* top */
341             sum = 0;
342             for (k = 0; k < 4; k++)
343                 sum += c4[k][j] * block2[8 * (2 * k) + i];
344             block3[8 * (2 * j) + i] = sum;
345
346             /* bottom */
347             sum = 0;
348             for (k = 0; k < 4; k++)
349                 sum += c4[k][j] * block2[8 * (2 * k + 1) + i];
350             block3[8 * (2 * j + 1) + i] = sum;
351         }
352     }
353
354     /* clamp and store the result */
355     for (i = 0; i < 8; i++) {
356         for (j = 0; j < 8; j++) {
357             v = block3[8 * i + j];
358             if      (v < 0)   v = 0;
359             else if (v > 255) v = 255;
360             dest[i * linesize + j] = (int) rint(v);
361         }
362     }
363 }
364
365 static void idct248_error(const char *name,
366                           void (*idct248_put)(uint8_t *dest, int line_size,
367                                               int16_t *block),
368                           int speed)
369 {
370     int it, i, it1, ti, ti1, err_max, v;
371     AVLFG prng;
372
373     av_lfg_init(&prng, 1);
374
375     /* just one test to see if code is correct (precision is less
376        important here) */
377     err_max = 0;
378     for (it = 0; it < NB_ITS; it++) {
379         /* XXX: use forward transform to generate values */
380         for (i = 0; i < 64; i++)
381             block1[i] = av_lfg_get(&prng) % 256 - 128;
382         block1[0] += 1024;
383
384         for (i = 0; i < 64; i++)
385             block[i] = block1[i];
386         idct248_ref(img_dest1, 8, block);
387
388         for (i = 0; i < 64; i++)
389             block[i] = block1[i];
390         idct248_put(img_dest, 8, block);
391
392         for (i = 0; i < 64; i++) {
393             v = abs((int) img_dest[i] - (int) img_dest1[i]);
394             if (v == 255)
395                 printf("%d %d\n", img_dest[i], img_dest1[i]);
396             if (v > err_max)
397                 err_max = v;
398         }
399 #if 0
400         printf("ref=\n");
401         for(i=0;i<8;i++) {
402             int j;
403             for(j=0;j<8;j++) {
404                 printf(" %3d", img_dest1[i*8+j]);
405             }
406             printf("\n");
407         }
408
409         printf("out=\n");
410         for(i=0;i<8;i++) {
411             int j;
412             for(j=0;j<8;j++) {
413                 printf(" %3d", img_dest[i*8+j]);
414             }
415             printf("\n");
416         }
417 #endif
418     }
419     printf("%s %s: err_inf=%d\n", 1 ? "IDCT248" : "DCT248", name, err_max);
420
421     if (!speed)
422         return;
423
424     ti = av_gettime_relative();
425     it1 = 0;
426     do {
427         for (it = 0; it < NB_ITS_SPEED; it++) {
428             for (i = 0; i < 64; i++)
429                 block[i] = block1[i];
430             idct248_put(img_dest, 8, block);
431         }
432         emms_c();
433         it1 += NB_ITS_SPEED;
434         ti1 = av_gettime_relative() - ti;
435     } while (ti1 < 1000000);
436
437     printf("%s %s: %0.1f kdct/s\n", 1 ? "IDCT248" : "DCT248", name,
438            (double) it1 * 1000.0 / (double) ti1);
439 }
440
441 static void help(void)
442 {
443     printf("dct-test [-i] [<test-number>] [<bits>]\n"
444            "test-number 0 -> test with random matrixes\n"
445            "            1 -> test with random sparse matrixes\n"
446            "            2 -> do 3. test from MPEG-4 std\n"
447            "bits        Number of time domain bits to use, 8 is default\n"
448            "-i          test IDCT implementations\n"
449            "-4          test IDCT248 implementations\n"
450            "-t          speed test\n");
451 }
452
453 #if !HAVE_GETOPT
454 #include "compat/getopt.c"
455 #endif
456
457 int main(int argc, char **argv)
458 {
459     int test_idct = 0, test_248_dct = 0;
460     int c, i;
461     int test = 1;
462     int speed = 0;
463     int err = 0;
464     int bits=8;
465
466     ff_ref_dct_init();
467
468     for (;;) {
469         c = getopt(argc, argv, "ih4t");
470         if (c == -1)
471             break;
472         switch (c) {
473         case 'i':
474             test_idct = 1;
475             break;
476         case '4':
477             test_248_dct = 1;
478             break;
479         case 't':
480             speed = 1;
481             break;
482         default:
483         case 'h':
484             help();
485             return 0;
486         }
487     }
488
489     if (optind < argc)
490         test = atoi(argv[optind]);
491     if(optind+1 < argc) bits= atoi(argv[optind+1]);
492
493     printf("ffmpeg DCT/IDCT test\n");
494
495     if (test_248_dct) {
496         idct248_error("SIMPLE-C", ff_simple_idct248_put, speed);
497     } else {
498         const int cpu_flags = av_get_cpu_flags();
499         if (test_idct) {
500             for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(idct_tab); i++)
501                 err |= dct_error(&idct_tab[i], test, test_idct, speed, bits);
502
503             for (i = 0; idct_tab_arch[i].name; i++)
504                 if (!(~cpu_flags & idct_tab_arch[i].cpu_flag))
505                     err |= dct_error(&idct_tab_arch[i], test, test_idct, speed, bits);
506         }
507 #if CONFIG_FDCTDSP
508         else {
509             for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fdct_tab); i++)
510                 err |= dct_error(&fdct_tab[i], test, test_idct, speed, bits);
511
512             for (i = 0; fdct_tab_arch[i].name; i++)
513                 if (!(~cpu_flags & fdct_tab_arch[i].cpu_flag))
514                     err |= dct_error(&fdct_tab_arch[i], test, test_idct, speed, bits);
515         }
516 #endif /* CONFIG_FDCTDSP */
517     }
518
519     if (err)
520         printf("Error: %d.\n", err);
521
522     return !!err;
523 }