tiny_psnr: allow searching for optimal shift value.
[ffmpeg.git] / tests / tiny_psnr.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
3  *
4  * This file is part of FFmpeg.
5  *
6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
8  * License as published by the Free Software Foundation; either
9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
14  * Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
19  */
20
21 #include <stdio.h>
22 #include <stdlib.h>
23 #include <string.h>
24 #include <inttypes.h>
25 #include <assert.h>
26
27 #define FFMIN(a, b) ((a) > (b) ? (b) : (a))
28 #define F 100
29 #define SIZE 2048
30
31 uint64_t exp16_table[21] = {
32            65537,
33            65538,
34            65540,
35            65544,
36            65552,
37            65568,
38            65600,
39            65664,
40            65793,
41            66050,
42            66568,
43            67616,
44            69763,
45            74262,
46            84150,
47           108051,
48           178145,
49           484249,
50          3578144,
51        195360063,
52     582360139072LL,
53 };
54
55 #if 0
56 // 16.16 fixpoint exp()
57 static unsigned int exp16(unsigned int a){
58     int i;
59     int out= 1<<16;
60
61     for(i=19;i>=0;i--){
62         if(a&(1<<i))
63             out= (out*exp16_table[i] + (1<<15))>>16;
64     }
65
66     return out;
67 }
68 #endif
69
70 // 16.16 fixpoint log()
71 static int64_t log16(uint64_t a)
72 {
73     int i;
74     int out = 0;
75
76     if (a < 1 << 16)
77         return -log16((1LL << 32) / a);
78     a <<= 16;
79
80     for (i = 20; i >= 0; i--) {
81         int64_t b = exp16_table[i];
82         if (a < (b << 16))
83             continue;
84         out |= 1 << i;
85         a    = ((a / b) << 16) + (((a % b) << 16) + b / 2) / b;
86     }
87     return out;
88 }
89
90 static uint64_t int_sqrt(uint64_t a)
91 {
92     uint64_t ret    = 0;
93     uint64_t ret_sq = 0;
94     int s;
95
96     for (s = 31; s >= 0; s--) {
97         uint64_t b = ret_sq + (1ULL << (s * 2)) + (ret << s) * 2;
98         if (b <= a) {
99             ret_sq = b;
100             ret   += 1ULL << s;
101         }
102     }
103     return ret;
104 }
105
106 static int run_psnr(FILE *f[2], int len, int shift, int skip_bytes)
107 {
108     int i, j;
109     uint64_t sse = 0;
110     uint64_t dev;
111     uint8_t buf[2][SIZE];
112     uint64_t psnr;
113     int64_t max    = (1 << (8 * len)) - 1;
114     int size0      = 0;
115     int size1      = 0;
116     int maxdist    = 0;
117
118     rewind(f[0]);
119     rewind(f[1]);
120
121     for (i = 0; i < 2; i++) {
122         uint8_t *p = buf[i];
123         if (fread(p, 1, 12, f[i]) != 12)
124             return 1;
125         if (!memcmp(p, "RIFF", 4) &&
126             !memcmp(p + 8, "WAVE", 4)) {
127             if (fread(p, 1, 8, f[i]) != 8)
128                 return 1;
129             while (memcmp(p, "data", 4)) {
130                 int s = p[4] | p[5] << 8 | p[6] << 16 | p[7] << 24;
131                 fseek(f[i], s, SEEK_CUR);
132                 if (fread(p, 1, 8, f[i]) != 8)
133                     return 1;
134             }
135         } else {
136             fseek(f[i], -12, SEEK_CUR);
137         }
138     }
139
140     fseek(f[shift < 0], abs(shift), SEEK_CUR);
141
142     fseek(f[0], skip_bytes, SEEK_CUR);
143     fseek(f[1], skip_bytes, SEEK_CUR);
144
145     for (;;) {
146         int s0 = fread(buf[0], 1, SIZE, f[0]);
147         int s1 = fread(buf[1], 1, SIZE, f[1]);
148
149         for (j = 0; j < FFMIN(s0, s1); j++) {
150             int64_t a = buf[0][j];
151             int64_t b = buf[1][j];
152             int dist;
153             if (len == 2) {
154                 a = (int16_t)(a | (buf[0][++j] << 8));
155                 b = (int16_t)(b | (buf[1][  j] << 8));
156             }
157             sse += (a - b) * (a - b);
158             dist = abs(a - b);
159             if (dist > maxdist)
160                 maxdist = dist;
161         }
162         size0 += s0;
163         size1 += s1;
164         if (s0 + s1 <= 0)
165             break;
166     }
167
168     i = FFMIN(size0, size1) / len;
169     if (!i)
170         i = 1;
171     dev = int_sqrt(((sse / i) * F * F) + (((sse % i) * F * F) + i / 2) / i);
172     if (sse)
173         psnr = ((2 * log16(max << 16) + log16(i) - log16(sse)) *
174                 284619LL * F + (1LL << 31)) / (1LL << 32);
175     else
176         psnr = 1000 * F - 1; // floating point free infinity :)
177
178     printf("stddev:%5d.%02d PSNR:%3d.%02d MAXDIFF:%5d bytes:%9d/%9d\n",
179            (int)(dev / F), (int)(dev % F),
180            (int)(psnr / F), (int)(psnr % F),
181            maxdist, size0, size1);
182     return psnr;
183 }
184
185 int main(int argc, char *argv[])
186 {
187     FILE *f[2];
188     int len        = argc < 4 ? 1 : atoi(argv[3]);
189     int shift_first= argc < 5 ? 0 : atoi(argv[4]);
190     int skip_bytes = argc < 6 ? 0 : atoi(argv[5]);
191     int shift_last = shift_first + (argc < 7 ? 0 : atoi(argv[6]));
192     int shift;
193     int max_psnr   = -1;
194     int max_psnr_shift = 0;
195
196     if (argc < 3) {
197         printf("tiny_psnr <file1> <file2> [<elem size> [<shift> [<skip bytes> [<shift search range>]]]]\n");
198         printf("WAV headers are skipped automatically.\n");
199         return 1;
200     }
201
202     f[0] = fopen(argv[1], "rb");
203     f[1] = fopen(argv[2], "rb");
204     if (!f[0] || !f[1]) {
205         fprintf(stderr, "Could not open input files.\n");
206         return 1;
207     }
208
209     for (shift = shift_first; shift <= shift_last; shift++) {
210         int psnr = run_psnr(f, len, shift, skip_bytes);
211         if (psnr > max_psnr || (shift < 0 && psnr == max_psnr)) {
212             max_psnr = psnr;
213             max_psnr_shift = shift;
214         }
215     }
216     if (shift_last > shift_first)
217         printf("Best PSNR is %3d.%02d for shift %i\n", (int)(max_psnr / F), (int)(max_psnr % F), max_psnr_shift);
218     return 0;
219 }