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 "cpu.h"
152 #include "lfg.h"
153 #include "log.h"
154 #include "mem.h"
155 #include "random_seed.h"
156
157 #define LEN 240
158
159 static void fill_float_array(AVLFG *lfg, float *a, int len)
160 {
161     int i;
162     double bmg[2], stddev = 10.0, mean = 0.0;
163
164     for (i = 0; i < len; i += 2) {
165         av_bmg_get(lfg, bmg);
166         a[i]     = bmg[0] * stddev + mean;
167         a[i + 1] = bmg[1] * stddev + mean;
168     }
169 }
170 static int compare_floats(const float *a, const float *b, int len,
171                           float max_diff)
172 {
173     int i;
174     for (i = 0; i < len; i++) {
175         if (fabsf(a[i] - b[i]) > max_diff) {
176             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d: %- .12f - %- .12f = % .12g\n",
177                    i, a[i], b[i], a[i] - b[i]);
178             return -1;
179         }
180     }
181     return 0;
182 }
183
184 static void fill_double_array(AVLFG *lfg, double *a, int len)
185 {
186     int i;
187     double bmg[2], stddev = 10.0, mean = 0.0;
188
189     for (i = 0; i < len; i += 2) {
190         av_bmg_get(lfg, bmg);
191         a[i]     = bmg[0] * stddev + mean;
192         a[i + 1] = bmg[1] * stddev + mean;
193     }
194 }
195
196 static int compare_doubles(const double *a, const double *b, int len,
197                            double max_diff)
198 {
199     int i;
200
201     for (i = 0; i < len; i++) {
202         if (fabs(a[i] - b[i]) > max_diff) {
203             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d: %- .12f - %- .12f = % .12g\n",
204                    i, a[i], b[i], a[i] - b[i]);
205             return -1;
206         }
207     }
208     return 0;
209 }
210
211 static int test_vector_fmul(AVFloatDSPContext *fdsp, AVFloatDSPContext *cdsp,
212                             const float *v1, const float *v2)
213 {
214     DECLARE_ALIGNED(32, float, cdst)[LEN];
215     DECLARE_ALIGNED(32, float, odst)[LEN];
216     int ret;
217
218     cdsp->vector_fmul(cdst, v1, v2, LEN);
219     fdsp->vector_fmul(odst, v1, v2, LEN);
220
221     if (ret = compare_floats(cdst, odst, LEN, FLT_EPSILON))
222         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%s failed\n", __func__);
223
224     return ret;
225 }
226
227 #define ARBITRARY_FMAC_SCALAR_CONST 0.005
228 static int test_vector_fmac_scalar(AVFloatDSPContext *fdsp, AVFloatDSPContext *cdsp,
229                                    const float *v1, const float *src0, float scale)
230 {
231     DECLARE_ALIGNED(32, float, cdst)[LEN];
232     DECLARE_ALIGNED(32, float, odst)[LEN];
233     int ret;
234
235     memcpy(cdst, v1, LEN * sizeof(*v1));
236     memcpy(odst, v1, LEN * sizeof(*v1));
237
238     cdsp->vector_fmac_scalar(cdst, src0, scale, LEN);
239     fdsp->vector_fmac_scalar(odst, src0, scale, LEN);
240
241     if (ret = compare_floats(cdst, odst, LEN, ARBITRARY_FMAC_SCALAR_CONST))
242         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%s failed\n", __func__);
243
244     return ret;
245 }
246
247 static int test_vector_fmul_scalar(AVFloatDSPContext *fdsp, AVFloatDSPContext *cdsp,
248                                    const float *v1, float scale)
249 {
250     DECLARE_ALIGNED(32, float, cdst)[LEN];
251     DECLARE_ALIGNED(32, float, odst)[LEN];
252     int ret;
253
254     cdsp->vector_fmul_scalar(cdst, v1, scale, LEN);
255     fdsp->vector_fmul_scalar(odst, v1, scale, LEN);
256
257     if (ret = compare_floats(cdst, odst, LEN, FLT_EPSILON))
258         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%s failed\n", __func__);
259
260     return ret;
261 }
262
263 static int test_vector_dmul_scalar(AVFloatDSPContext *fdsp, AVFloatDSPContext *cdsp,
264                                    const double *v1, double scale)
265 {
266     DECLARE_ALIGNED(32, double, cdst)[LEN];
267     DECLARE_ALIGNED(32, double, odst)[LEN];
268     int ret;
269
270     cdsp->vector_dmul_scalar(cdst, v1, scale, LEN);
271     fdsp->vector_dmul_scalar(odst, v1, scale, LEN);
272
273     if (ret = compare_doubles(cdst, odst, LEN, DBL_EPSILON))
274         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%s failed\n", __func__);
275
276     return ret;
277 }
278
279 #define ARBITRARY_FMUL_WINDOW_CONST 0.008
280 static int test_vector_fmul_window(AVFloatDSPContext *fdsp, AVFloatDSPContext *cdsp,
281                                    const float *v1, const float *v2, const float *v3)
282 {
283     DECLARE_ALIGNED(32, float, cdst)[LEN];
284     DECLARE_ALIGNED(32, float, odst)[LEN];
285     int ret;
286
287     cdsp->vector_fmul_window(cdst, v1, v2, v3, LEN / 2);
288     fdsp->vector_fmul_window(odst, v1, v2, v3, LEN / 2);
289
290     if (ret = compare_floats(cdst, odst, LEN, ARBITRARY_FMUL_WINDOW_CONST))
291         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%s failed\n", __func__);
292
293     return ret;
294 }
295
296 #define ARBITRARY_FMUL_ADD_CONST 0.005
297 static int test_vector_fmul_add(AVFloatDSPContext *fdsp, AVFloatDSPContext *cdsp,
298                                 const float *v1, const float *v2, const float *v3)
299 {
300     DECLARE_ALIGNED(32, float, cdst)[LEN];
301     DECLARE_ALIGNED(32, float, odst)[LEN];
302     int ret;
303
304     cdsp->vector_fmul_add(cdst, v1, v2, v3, LEN);
305     fdsp->vector_fmul_add(odst, v1, v2, v3, LEN);
306
307     if (ret = compare_floats(cdst, odst, LEN, ARBITRARY_FMUL_ADD_CONST))
308         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%s failed\n", __func__);
309
310     return ret;
311 }
312
313 static int test_vector_fmul_reverse(AVFloatDSPContext *fdsp, AVFloatDSPContext *cdsp,
314                                     const float *v1, const float *v2)
315 {
316     DECLARE_ALIGNED(32, float, cdst)[LEN];
317     DECLARE_ALIGNED(32, float, odst)[LEN];
318     int ret;
319
320     cdsp->vector_fmul_reverse(cdst, v1, v2, LEN);
321     fdsp->vector_fmul_reverse(odst, v1, v2, LEN);
322
323     if (ret = compare_floats(cdst, odst, LEN, FLT_EPSILON))
324         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%s failed\n", __func__);
325
326     return ret;
327 }
328
329 static int test_butterflies_float(AVFloatDSPContext *fdsp, AVFloatDSPContext *cdsp,
330                                   const float *v1, const float *v2)
331 {
332     DECLARE_ALIGNED(32, float, cv1)[LEN];
333     DECLARE_ALIGNED(32, float, cv2)[LEN];
334     DECLARE_ALIGNED(32, float, ov1)[LEN];
335     DECLARE_ALIGNED(32, float, ov2)[LEN];
336     int ret;
337
338     memcpy(cv1, v1, LEN * sizeof(*v1));
339     memcpy(cv2, v2, LEN * sizeof(*v2));
340     memcpy(ov1, v1, LEN * sizeof(*v1));
341     memcpy(ov2, v2, LEN * sizeof(*v2));
342
343     cdsp->butterflies_float(cv1, cv2, LEN);
344     fdsp->butterflies_float(ov1, ov2, LEN);
345
346     if ((ret = compare_floats(cv1, ov1, LEN, FLT_EPSILON)) ||
347         (ret = compare_floats(cv2, ov2, LEN, FLT_EPSILON)))
348         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%s failed\n", __func__);
349
350     return ret;
351 }
352
353 #define ARBITRARY_SCALARPRODUCT_CONST 0.2
354 static int test_scalarproduct_float(AVFloatDSPContext *fdsp, AVFloatDSPContext *cdsp,
355                                     const float *v1, const float *v2)
356 {
357     float cprod, oprod;
358     int ret;
359
360     cprod = cdsp->scalarproduct_float(v1, v2, LEN);
361     oprod = fdsp->scalarproduct_float(v1, v2, LEN);
362
363     if (ret = compare_floats(&cprod, &oprod, 1, ARBITRARY_SCALARPRODUCT_CONST))
364         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%s failed\n", __func__);
365
366     return ret;
367 }
368
369 int main(int argc, char **argv)
370 {
371     int ret = 0;
372     uint32_t seed;
373     AVFloatDSPContext fdsp, cdsp;
374     AVLFG lfg;
375
376     DECLARE_ALIGNED(32, float, src0)[LEN];
377     DECLARE_ALIGNED(32, float, src1)[LEN];
378     DECLARE_ALIGNED(32, float, src2)[LEN];
379     DECLARE_ALIGNED(32, double, dbl_src0)[LEN];
380     DECLARE_ALIGNED(32, double, dbl_src1)[LEN];
381
382     if (argc > 2 && !strcmp(argv[1], "-s"))
383         seed = strtoul(argv[2], NULL, 10);
384     else
385         seed = av_get_random_seed();
386
387     av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "float_dsp-test: random seed %u\n", seed);
388
389     av_lfg_init(&lfg, seed);
390
391     fill_float_array(&lfg, src0, LEN);
392     fill_float_array(&lfg, src1, LEN);
393     fill_float_array(&lfg, src2, LEN);
394
395     fill_double_array(&lfg, dbl_src0, LEN);
396     fill_double_array(&lfg, dbl_src1, LEN);
397
398     avpriv_float_dsp_init(&fdsp, 1);
399     av_set_cpu_flags_mask(0);
400     avpriv_float_dsp_init(&cdsp, 1);
401
402     if (test_vector_fmul(&fdsp, &cdsp, src0, src1))
403         ret -= 1 << 0;
404     if (test_vector_fmac_scalar(&fdsp, &cdsp, src2, src0, src1[0]))
405         ret -= 1 << 1;
406     if (test_vector_fmul_scalar(&fdsp, &cdsp, src0, src1[0]))
407         ret -= 1 << 2;
408     if (test_vector_fmul_window(&fdsp, &cdsp, src0, src1, src2))
409         ret -= 1 << 3;
410     if (test_vector_fmul_add(&fdsp, &cdsp, src0, src1, src2))
411         ret -= 1 << 4;
412     if (test_vector_fmul_reverse(&fdsp, &cdsp, src0, src1))
413         ret -= 1 << 5;
414     if (test_butterflies_float(&fdsp, &cdsp, src0, src1))
415         ret -= 1 << 6;
416     if (test_scalarproduct_float(&fdsp, &cdsp, src0, src1))
417         ret -= 1 << 7;
418     if (test_vector_dmul_scalar(&fdsp, &cdsp, dbl_src0, dbl_src1[0]))
419         ret -= 1 << 8;
420
421     return ret;
422 }
423
424 #endif /* TEST */