swresample: Add prefix to soxr_resampler
[ffmpeg.git] / 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 }