Merge remote-tracking branch 'qatar/master'
[ffmpeg.git] / libavutil / float_dsp.c
1 /*
2  * Copyright 2005 Balatoni Denes
3  * Copyright 2006 Loren Merritt
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 #include "config.h"
23 #include "attributes.h"
24 #include "float_dsp.h"
25
26 static void vector_fmul_c(float *dst, const float *src0, const float *src1,
27                           int len)
28 {
29     int i;
30     for (i = 0; i < len; i++)
31         dst[i] = src0[i] * src1[i];
32 }
33
34 static void vector_fmac_scalar_c(float *dst, const float *src, float mul,
35                                  int len)
36 {
37     int i;
38     for (i = 0; i < len; i++)
39         dst[i] += src[i] * mul;
40 }
41
42 static void vector_fmul_scalar_c(float *dst, const float *src, float mul,
43                                  int len)
44 {
45     int i;
46     for (i = 0; i < len; i++)
47         dst[i] = src[i] * mul;
48 }
49
50 static void vector_dmul_scalar_c(double *dst, const double *src, double mul,
51                                  int len)
52 {
53     int i;
54     for (i = 0; i < len; i++)
55         dst[i] = src[i] * mul;
56 }
57
58 static void vector_fmul_window_c(float *dst, const float *src0,
59                                  const float *src1, const float *win, int len)
60 {
61     int i, j;
62
63     dst  += len;
64     win  += len;
65     src0 += len;
66
67     for (i = -len, j = len - 1; i < 0; i++, j--) {
68         float s0 = src0[i];
69         float s1 = src1[j];
70         float wi = win[i];
71         float wj = win[j];
72         dst[i] = s0 * wj - s1 * wi;
73         dst[j] = s0 * wi + s1 * wj;
74     }
75 }
76
77 static void vector_fmul_add_c(float *dst, const float *src0, const float *src1,
78                               const float *src2, int len){
79     int i;
80
81     for (i = 0; i < len; i++)
82         dst[i] = src0[i] * src1[i] + src2[i];
83 }
84
85 static void vector_fmul_reverse_c(float *dst, const float *src0,
86                                   const float *src1, int len)
87 {
88     int i;
89
90     src1 += len-1;
91     for (i = 0; i < len; i++)
92         dst[i] = src0[i] * src1[-i];
93 }
94
95 static void butterflies_float_c(float *av_restrict v1, float *av_restrict v2,
96                                 int len)
97 {
98     int i;
99
100     for (i = 0; i < len; i++) {
101         float t = v1[i] - v2[i];
102         v1[i] += v2[i];
103         v2[i] = t;
104     }
105 }
106
107 float avpriv_scalarproduct_float_c(const float *v1, const float *v2, int len)
108 {
109     float p = 0.0;
110     int i;
111
112     for (i = 0; i < len; i++)
113         p += v1[i] * v2[i];
114
115     return p;
116 }
117
118 av_cold void avpriv_float_dsp_init(AVFloatDSPContext *fdsp, int bit_exact)
119 {
120     fdsp->vector_fmul = vector_fmul_c;
121     fdsp->vector_fmac_scalar = vector_fmac_scalar_c;
122     fdsp->vector_fmul_scalar = vector_fmul_scalar_c;
123     fdsp->vector_dmul_scalar = vector_dmul_scalar_c;
124     fdsp->vector_fmul_window = vector_fmul_window_c;
125     fdsp->vector_fmul_add = vector_fmul_add_c;
126     fdsp->vector_fmul_reverse = vector_fmul_reverse_c;
127     fdsp->butterflies_float = butterflies_float_c;
128     fdsp->scalarproduct_float = avpriv_scalarproduct_float_c;
129
130 #if   ARCH_AARCH64
131     ff_float_dsp_init_aarch64(fdsp);
132 #elif ARCH_ARM
133     ff_float_dsp_init_arm(fdsp);
134 #elif ARCH_PPC
135     ff_float_dsp_init_ppc(fdsp, bit_exact);
136 #elif ARCH_X86
137     ff_float_dsp_init_x86(fdsp);
138 #elif ARCH_MIPS
139     ff_float_dsp_init_mips(fdsp);
140 #endif
141 }
142
143 #ifdef TEST
144
145 #include <float.h>
146 #include <math.h>
147 #include <stdint.h>
148 #include <stdlib.h>
149 #include <string.h>
150
151 #include "common.h"
152 #include "cpu.h"
153 #include "internal.h"
154 #include "lfg.h"
155 #include "log.h"
156 #include "mem.h"
157 #include "random_seed.h"
158
159 #define LEN 240
160
161 static void fill_float_array(AVLFG *lfg, float *a, int len)
162 {
163     int i;
164     double bmg[2], stddev = 10.0, mean = 0.0;
165
166     for (i = 0; i < len; i += 2) {
167         av_bmg_get(lfg, bmg);
168         a[i]     = bmg[0] * stddev + mean;
169         a[i + 1] = bmg[1] * stddev + mean;
170     }
171 }
172 static int compare_floats(const float *a, const float *b, int len,
173                           float max_diff)
174 {
175     int i;
176     for (i = 0; i < len; i++) {
177         if (fabsf(a[i] - b[i]) > max_diff) {
178             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d: %- .12f - %- .12f = % .12g\n",
179                    i, a[i], b[i], a[i] - b[i]);
180             return -1;
181         }
182     }
183     return 0;
184 }
185
186 static void fill_double_array(AVLFG *lfg, double *a, int len)
187 {
188     int i;
189     double bmg[2], stddev = 10.0, mean = 0.0;
190
191     for (i = 0; i < len; i += 2) {
192         av_bmg_get(lfg, bmg);
193         a[i]     = bmg[0] * stddev + mean;
194         a[i + 1] = bmg[1] * stddev + mean;
195     }
196 }
197
198 static int compare_doubles(const double *a, const double *b, int len,
199                            double max_diff)
200 {
201     int i;
202
203     for (i = 0; i < len; i++) {
204         if (fabs(a[i] - b[i]) > max_diff) {
205             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d: %- .12f - %- .12f = % .12g\n",
206                    i, a[i], b[i], a[i] - b[i]);
207             return -1;
208         }
209     }
210     return 0;
211 }
212
213 static int test_vector_fmul(AVFloatDSPContext *fdsp, AVFloatDSPContext *cdsp,
214                             const float *v1, const float *v2)
215 {
216     LOCAL_ALIGNED(32, float, cdst, [LEN]);
217     LOCAL_ALIGNED(32, float, odst, [LEN]);
218     int ret;
219
220     cdsp->vector_fmul(cdst, v1, v2, LEN);
221     fdsp->vector_fmul(odst, v1, v2, LEN);
222
223     if (ret = compare_floats(cdst, odst, LEN, FLT_EPSILON))
224         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "vector_fmul failed\n");
225
226     return ret;
227 }
228
229 #define ARBITRARY_FMAC_SCALAR_CONST 0.005
230 static int test_vector_fmac_scalar(AVFloatDSPContext *fdsp, AVFloatDSPContext *cdsp,
231                                    const float *v1, const float *src0, float scale)
232 {
233     LOCAL_ALIGNED(32, float, cdst, [LEN]);
234     LOCAL_ALIGNED(32, float, odst, [LEN]);
235     int ret;
236
237     memcpy(cdst, v1, LEN * sizeof(*v1));
238     memcpy(odst, v1, LEN * sizeof(*v1));
239
240     cdsp->vector_fmac_scalar(cdst, src0, scale, LEN);
241     fdsp->vector_fmac_scalar(odst, src0, scale, LEN);
242
243     if (ret = compare_floats(cdst, odst, LEN, ARBITRARY_FMAC_SCALAR_CONST))
244         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "vector_fmac_scalar failed\n");
245
246     return ret;
247 }
248
249 static int test_vector_fmul_scalar(AVFloatDSPContext *fdsp, AVFloatDSPContext *cdsp,
250                                    const float *v1, float scale)
251 {
252     LOCAL_ALIGNED(32, float, cdst, [LEN]);
253     LOCAL_ALIGNED(32, float, odst, [LEN]);
254     int ret;
255
256     cdsp->vector_fmul_scalar(cdst, v1, scale, LEN);
257     fdsp->vector_fmul_scalar(odst, v1, scale, LEN);
258
259     if (ret = compare_floats(cdst, odst, LEN, FLT_EPSILON))
260         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "vector_fmul_scalar failed\n");
261
262     return ret;
263 }
264
265 static int test_vector_dmul_scalar(AVFloatDSPContext *fdsp, AVFloatDSPContext *cdsp,
266                                    const double *v1, double scale)
267 {
268     LOCAL_ALIGNED(32, double, cdst, [LEN]);
269     LOCAL_ALIGNED(32, double, odst, [LEN]);
270     int ret;
271
272     cdsp->vector_dmul_scalar(cdst, v1, scale, LEN);
273     fdsp->vector_dmul_scalar(odst, v1, scale, LEN);
274
275     if (ret = compare_doubles(cdst, odst, LEN, DBL_EPSILON))
276         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "vector_dmul_scalar failed\n");
277
278     return ret;
279 }
280
281 #define ARBITRARY_FMUL_WINDOW_CONST 0.008
282 static int test_vector_fmul_window(AVFloatDSPContext *fdsp, AVFloatDSPContext *cdsp,
283                                    const float *v1, const float *v2, const float *v3)
284 {
285     LOCAL_ALIGNED(32, float, cdst, [LEN]);
286     LOCAL_ALIGNED(32, float, odst, [LEN]);
287     int ret;
288
289     cdsp->vector_fmul_window(cdst, v1, v2, v3, LEN / 2);
290     fdsp->vector_fmul_window(odst, v1, v2, v3, LEN / 2);
291
292     if (ret = compare_floats(cdst, odst, LEN, ARBITRARY_FMUL_WINDOW_CONST))
293         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "vector_fmul_window failed\n");
294
295     return ret;
296 }
297
298 #define ARBITRARY_FMUL_ADD_CONST 0.005
299 static int test_vector_fmul_add(AVFloatDSPContext *fdsp, AVFloatDSPContext *cdsp,
300                                 const float *v1, const float *v2, const float *v3)
301 {
302     LOCAL_ALIGNED(32, float, cdst, [LEN]);
303     LOCAL_ALIGNED(32, float, odst, [LEN]);
304     int ret;
305
306     cdsp->vector_fmul_add(cdst, v1, v2, v3, LEN);
307     fdsp->vector_fmul_add(odst, v1, v2, v3, LEN);
308
309     if (ret = compare_floats(cdst, odst, LEN, ARBITRARY_FMUL_ADD_CONST))
310         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "vector_fmul_add failed\n");
311
312     return ret;
313 }
314
315 static int test_vector_fmul_reverse(AVFloatDSPContext *fdsp, AVFloatDSPContext *cdsp,
316                                     const float *v1, const float *v2)
317 {
318     LOCAL_ALIGNED(32, float, cdst, [LEN]);
319     LOCAL_ALIGNED(32, float, odst, [LEN]);
320     int ret;
321
322     cdsp->vector_fmul_reverse(cdst, v1, v2, LEN);
323     fdsp->vector_fmul_reverse(odst, v1, v2, LEN);
324
325     if (ret = compare_floats(cdst, odst, LEN, FLT_EPSILON))
326         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "vector_fmul_reverse failed\n");
327
328     return ret;
329 }
330
331 static int test_butterflies_float(AVFloatDSPContext *fdsp, AVFloatDSPContext *cdsp,
332                                   const float *v1, const float *v2)
333 {
334     LOCAL_ALIGNED(32, float, cv1, [LEN]);
335     LOCAL_ALIGNED(32, float, cv2, [LEN]);
336     LOCAL_ALIGNED(32, float, ov1, [LEN]);
337     LOCAL_ALIGNED(32, float, ov2, [LEN]);
338     int ret;
339
340     memcpy(cv1, v1, LEN * sizeof(*v1));
341     memcpy(cv2, v2, LEN * sizeof(*v2));
342     memcpy(ov1, v1, LEN * sizeof(*v1));
343     memcpy(ov2, v2, LEN * sizeof(*v2));
344
345     cdsp->butterflies_float(cv1, cv2, LEN);
346     fdsp->butterflies_float(ov1, ov2, LEN);
347
348     if ((ret = compare_floats(cv1, ov1, LEN, FLT_EPSILON)) ||
349         (ret = compare_floats(cv2, ov2, LEN, FLT_EPSILON)))
350         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "butterflies_float failed\n");
351
352     return ret;
353 }
354
355 #define ARBITRARY_SCALARPRODUCT_CONST 0.2
356 static int test_scalarproduct_float(AVFloatDSPContext *fdsp, AVFloatDSPContext *cdsp,
357                                     const float *v1, const float *v2)
358 {
359     float cprod, oprod;
360     int ret;
361
362     cprod = cdsp->scalarproduct_float(v1, v2, LEN);
363     oprod = fdsp->scalarproduct_float(v1, v2, LEN);
364
365     if (ret = compare_floats(&cprod, &oprod, 1, ARBITRARY_SCALARPRODUCT_CONST))
366         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "scalarproduct_float failed\n");
367
368     return ret;
369 }
370
371 int main(int argc, char **argv)
372 {
373     int ret = 0;
374     uint32_t seed;
375     AVFloatDSPContext fdsp, cdsp;
376     AVLFG lfg;
377
378     LOCAL_ALIGNED(32, float, src0, [LEN]);
379     LOCAL_ALIGNED(32, float, src1, [LEN]);
380     LOCAL_ALIGNED(32, float, src2, [LEN]);
381     LOCAL_ALIGNED(32, double, dbl_src0, [LEN]);
382     LOCAL_ALIGNED(32, double, dbl_src1, [LEN]);
383
384     if (argc > 2 && !strcmp(argv[1], "-s"))
385         seed = strtoul(argv[2], NULL, 10);
386     else
387         seed = av_get_random_seed();
388
389     av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "float_dsp-test: random seed %u\n", seed);
390
391     av_lfg_init(&lfg, seed);
392
393     fill_float_array(&lfg, src0, LEN);
394     fill_float_array(&lfg, src1, LEN);
395     fill_float_array(&lfg, src2, LEN);
396
397     fill_double_array(&lfg, dbl_src0, LEN);
398     fill_double_array(&lfg, dbl_src1, LEN);
399
400     avpriv_float_dsp_init(&fdsp, 1);
401     av_set_cpu_flags_mask(0);
402     avpriv_float_dsp_init(&cdsp, 1);
403
404     if (test_vector_fmul(&fdsp, &cdsp, src0, src1))
405         ret -= 1 << 0;
406     if (test_vector_fmac_scalar(&fdsp, &cdsp, src2, src0, src1[0]))
407         ret -= 1 << 1;
408     if (test_vector_fmul_scalar(&fdsp, &cdsp, src0, src1[0]))
409         ret -= 1 << 2;
410     if (test_vector_fmul_window(&fdsp, &cdsp, src0, src1, src2))
411         ret -= 1 << 3;
412     if (test_vector_fmul_add(&fdsp, &cdsp, src0, src1, src2))
413         ret -= 1 << 4;
414     if (test_vector_fmul_reverse(&fdsp, &cdsp, src0, src1))
415         ret -= 1 << 5;
416     if (test_butterflies_float(&fdsp, &cdsp, src0, src1))
417         ret -= 1 << 6;
418     if (test_scalarproduct_float(&fdsp, &cdsp, src0, src1))
419         ret -= 1 << 7;
420     if (test_vector_dmul_scalar(&fdsp, &cdsp, dbl_src0, dbl_src1[0]))
421         ret -= 1 << 8;
422
423     return ret;
424 }
425
426 #endif /* TEST */