swr: fix silence buffer for planar U8
[ffmpeg.git] / libswresample / swresample_test.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2011 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/common.h"
24 #include "libavutil/audioconvert.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 ASSERT_LEVEL 2
35
36 static double get(uint8_t *a[], int ch, int index, int ch_count, enum AVSampleFormat f){
37     const uint8_t *p;
38     if(av_sample_fmt_is_planar(f)){
39         f= av_get_alt_sample_fmt(f, 0);
40         p= a[ch];
41     }else{
42         p= a[0];
43         index= ch + index*ch_count;
44     }
45
46     switch(f){
47     case AV_SAMPLE_FMT_U8 : return ((const uint8_t*)p)[index]/127.0-1.0;
48     case AV_SAMPLE_FMT_S16: return ((const int16_t*)p)[index]/32767.0;
49     case AV_SAMPLE_FMT_S32: return ((const int32_t*)p)[index]/2147483647.0;
50     case AV_SAMPLE_FMT_FLT: return ((const float  *)p)[index];
51     case AV_SAMPLE_FMT_DBL: return ((const double *)p)[index];
52     default: av_assert0(0);
53     }
54 }
55
56 static void  set(uint8_t *a[], int ch, int index, int ch_count, enum AVSampleFormat f, double v){
57     uint8_t *p;
58     if(av_sample_fmt_is_planar(f)){
59         f= av_get_alt_sample_fmt(f, 0);
60         p= a[ch];
61     }else{
62         p= a[0];
63         index= ch + index*ch_count;
64     }
65     switch(f){
66     case AV_SAMPLE_FMT_U8 : ((uint8_t*)p)[index]= av_clip_uint8 (lrint((v+1.0)*127));     break;
67     case AV_SAMPLE_FMT_S16: ((int16_t*)p)[index]= av_clip_int16 (lrint(v*32767));         break;
68     case AV_SAMPLE_FMT_S32: ((int32_t*)p)[index]= av_clipl_int32(lrint(v*2147483647));    break;
69     case AV_SAMPLE_FMT_FLT: ((float  *)p)[index]= v;                                      break;
70     case AV_SAMPLE_FMT_DBL: ((double *)p)[index]= v;                                      break;
71     default: av_assert2(0);
72     }
73 }
74
75 static void shift(uint8_t *a[], int index, int ch_count, enum AVSampleFormat f){
76     int ch;
77
78     if(av_sample_fmt_is_planar(f)){
79         f= av_get_alt_sample_fmt(f, 0);
80         for(ch= 0; ch<ch_count; ch++)
81             a[ch] += index*av_get_bytes_per_sample(f);
82     }else{
83         a[0] += index*ch_count*av_get_bytes_per_sample(f);
84     }
85 }
86
87 static const enum AVSampleFormat formats[] = {
88     AV_SAMPLE_FMT_S16,
89     AV_SAMPLE_FMT_FLTP,
90     AV_SAMPLE_FMT_S16P,
91     AV_SAMPLE_FMT_FLT,
92     AV_SAMPLE_FMT_S32P,
93     AV_SAMPLE_FMT_S32,
94     AV_SAMPLE_FMT_U8P,
95     AV_SAMPLE_FMT_U8,
96     AV_SAMPLE_FMT_DBLP,
97     AV_SAMPLE_FMT_DBL,
98 };
99
100 static const int rates[] = {
101     8000,
102     11025,
103     16000,
104     22050,
105     32000,
106     48000,
107 };
108
109 uint64_t layouts[]={
110     AV_CH_LAYOUT_MONO                    ,
111     AV_CH_LAYOUT_STEREO                  ,
112     AV_CH_LAYOUT_2_1                     ,
113     AV_CH_LAYOUT_SURROUND                ,
114     AV_CH_LAYOUT_4POINT0                 ,
115     AV_CH_LAYOUT_2_2                     ,
116     AV_CH_LAYOUT_QUAD                    ,
117     AV_CH_LAYOUT_5POINT0                 ,
118     AV_CH_LAYOUT_5POINT1                 ,
119     AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK            ,
120     AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK            ,
121     AV_CH_LAYOUT_7POINT0                 ,
122     AV_CH_LAYOUT_7POINT1                 ,
123     AV_CH_LAYOUT_7POINT1_WIDE            ,
124 };
125
126 static void setup_array(uint8_t *out[SWR_CH_MAX], uint8_t *in, enum AVSampleFormat format, int samples){
127     if(av_sample_fmt_is_planar(format)){
128         int i;
129         int plane_size= av_get_bytes_per_sample(format&0xFF)*samples;
130         format&=0xFF;
131         for(i=0; i<SWR_CH_MAX; i++){
132             out[i]= in + i*plane_size;
133         }
134     }else{
135         out[0]= in;
136     }
137 }
138
139 static int cmp(const int *a, const int *b){
140     return *a - *b;
141 }
142
143 static void audiogen(void *data, enum AVSampleFormat sample_fmt,
144                      int channels, int sample_rate, int nb_samples)
145 {
146     int i, ch, k;
147     double v, f, a, ampa;
148     double tabf1[SWR_CH_MAX];
149     double tabf2[SWR_CH_MAX];
150     double taba[SWR_CH_MAX];
151     unsigned static rnd;
152
153 #define PUT_SAMPLE set(data, ch, k, channels, sample_fmt, v);
154 #define uint_rand(x) (x = x * 1664525 + 1013904223)
155 #define dbl_rand(x) (uint_rand(x)*2.0 / (double)UINT_MAX - 1)
156     k = 0;
157
158     /* 1 second of single freq sinus at 1000 Hz */
159     a = 0;
160     for (i = 0; i < 1 * sample_rate && k < nb_samples; i++, k++) {
161         v = sin(a) * 0.30;
162         for (ch = 0; ch < channels; ch++)
163             PUT_SAMPLE
164         a += M_PI * 1000.0 * 2.0 / sample_rate;
165     }
166
167     /* 1 second of varing frequency between 100 and 10000 Hz */
168     a = 0;
169     for (i = 0; i < 1 * sample_rate && k < nb_samples; i++, k++) {
170         v = sin(a) * 0.30;
171         for (ch = 0; ch < channels; ch++)
172             PUT_SAMPLE
173         f  = 100.0 + (((10000.0 - 100.0) * i) / sample_rate);
174         a += M_PI * f * 2.0 / sample_rate;
175     }
176
177     /* 0.5 second of low amplitude white noise */
178     for (i = 0; i < sample_rate / 2 && k < nb_samples; i++, k++) {
179         v = dbl_rand(rnd) * 0.30;
180         for (ch = 0; ch < channels; ch++)
181             PUT_SAMPLE
182     }
183
184     /* 0.5 second of high amplitude white noise */
185     for (i = 0; i < sample_rate / 2 && k < nb_samples; i++, k++) {
186         v = dbl_rand(rnd);
187         for (ch = 0; ch < channels; ch++)
188             PUT_SAMPLE
189     }
190
191     /* 1 second of unrelated ramps for each channel */
192     for (ch = 0; ch < channels; ch++) {
193         taba[ch]  = 0;
194         tabf1[ch] = 100 + uint_rand(rnd) % 5000;
195         tabf2[ch] = 100 + uint_rand(rnd) % 5000;
196     }
197     for (i = 0; i < 1 * sample_rate && k < nb_samples; i++, k++) {
198         for (ch = 0; ch < channels; ch++) {
199             v = sin(taba[ch]) * 0.30;
200             PUT_SAMPLE
201             f = tabf1[ch] + (((tabf2[ch] - tabf1[ch]) * i) / sample_rate);
202             taba[ch] += M_PI * f * 2.0 / sample_rate;
203         }
204     }
205
206     /* 2 seconds of 500 Hz with varying volume */
207     a    = 0;
208     ampa = 0;
209     for (i = 0; i < 2 * sample_rate && k < nb_samples; i++, k++) {
210         for (ch = 0; ch < channels; ch++) {
211             double amp = (1.0 + sin(ampa)) * 0.15;
212             if (ch & 1)
213                 amp = 0.30 - amp;
214             v = sin(a) * amp;
215             PUT_SAMPLE
216             a    += M_PI * 500.0 * 2.0 / sample_rate;
217             ampa += M_PI *  2.0 / sample_rate;
218         }
219     }
220 }
221
222 int main(int argc, char **argv){
223     int in_sample_rate, out_sample_rate, ch ,i, flush_count;
224     uint64_t in_ch_layout, out_ch_layout;
225     enum AVSampleFormat in_sample_fmt, out_sample_fmt;
226     uint8_t array_in[SAMPLES*8*8];
227     uint8_t array_mid[SAMPLES*8*8*3];
228     uint8_t array_out[SAMPLES*8*8+100];
229     uint8_t *ain[SWR_CH_MAX];
230     uint8_t *aout[SWR_CH_MAX];
231     uint8_t *amid[SWR_CH_MAX];
232     int flush_i=0;
233     int mode;
234     int max_tests = FF_ARRAY_ELEMS(rates) * FF_ARRAY_ELEMS(layouts) * FF_ARRAY_ELEMS(formats) * FF_ARRAY_ELEMS(layouts) * FF_ARRAY_ELEMS(formats);
235     int num_tests = 10000;
236     uint32_t seed = 0;
237     uint32_t rand_seed = 0;
238     int remaining_tests[max_tests];
239     int test;
240     int specific_test= -1;
241
242     struct SwrContext * forw_ctx= NULL;
243     struct SwrContext *backw_ctx= NULL;
244
245     if (argc > 1) {
246         if (!strcmp(argv[1], "-h")) {
247             av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "Usage: swresample-test [<num_tests>[ <test>]]  \n"
248                    "num_tests           Default is %d\n", num_tests);
249             return 0;
250         }
251         num_tests = strtol(argv[1], NULL, 0);
252         if(num_tests < 0) {
253             num_tests = -num_tests;
254             rand_seed = time(0);
255         }
256         if(num_tests<= 0 || num_tests>max_tests)
257             num_tests = max_tests;
258         if(argc > 2) {
259             specific_test = strtol(argv[1], NULL, 0);
260         }
261     }
262
263     for(i=0; i<max_tests; i++)
264         remaining_tests[i] = i;
265
266     for(test=0; test<num_tests; test++){
267         unsigned r;
268         uint_rand(seed);
269         r = (seed * (uint64_t)(max_tests - test)) >>32;
270         FFSWAP(int, remaining_tests[r], remaining_tests[max_tests - test - 1]);
271     }
272     qsort(remaining_tests + max_tests - num_tests, num_tests, sizeof(remaining_tests[0]), (void*)cmp);
273     in_sample_rate=16000;
274     for(test=0; test<num_tests; test++){
275         char  in_layout_string[256];
276         char out_layout_string[256];
277         unsigned vector= remaining_tests[max_tests - test - 1];
278         int in_ch_count;
279         int out_count, mid_count, out_ch_count;
280
281         in_ch_layout    = layouts[vector % FF_ARRAY_ELEMS(layouts)]; vector /= FF_ARRAY_ELEMS(layouts);
282         out_ch_layout   = layouts[vector % FF_ARRAY_ELEMS(layouts)]; vector /= FF_ARRAY_ELEMS(layouts);
283         in_sample_fmt   = formats[vector % FF_ARRAY_ELEMS(formats)]; vector /= FF_ARRAY_ELEMS(formats);
284         out_sample_fmt  = formats[vector % FF_ARRAY_ELEMS(formats)]; vector /= FF_ARRAY_ELEMS(formats);
285         out_sample_rate = rates  [vector % FF_ARRAY_ELEMS(rates  )]; vector /= FF_ARRAY_ELEMS(rates);
286         av_assert0(!vector);
287
288         if(specific_test == 0){
289             if(out_sample_rate != in_sample_rate || in_ch_layout != out_ch_layout)
290                 continue;
291         }
292
293         in_ch_count= av_get_channel_layout_nb_channels(in_ch_layout);
294         out_ch_count= av_get_channel_layout_nb_channels(out_ch_layout);
295         av_get_channel_layout_string( in_layout_string, sizeof( in_layout_string),  in_ch_count,  in_ch_layout);
296         av_get_channel_layout_string(out_layout_string, sizeof(out_layout_string), out_ch_count, out_ch_layout);
297         fprintf(stderr, "TEST: %s->%s, rate:%5d->%5d, fmt:%s->%s\n",
298                 in_layout_string, out_layout_string,
299                 in_sample_rate, out_sample_rate,
300                 av_get_sample_fmt_name(in_sample_fmt), av_get_sample_fmt_name(out_sample_fmt));
301         forw_ctx  = swr_alloc_set_opts(forw_ctx, out_ch_layout, out_sample_fmt,  out_sample_rate,
302                                                     in_ch_layout,  in_sample_fmt,  in_sample_rate,
303                                         0, 0);
304         backw_ctx = swr_alloc_set_opts(backw_ctx, in_ch_layout,  in_sample_fmt,             in_sample_rate,
305                                                     out_ch_layout, out_sample_fmt, out_sample_rate,
306                                         0, 0);
307         if(swr_init( forw_ctx) < 0)
308             fprintf(stderr, "swr_init(->) failed\n");
309         if(swr_init(backw_ctx) < 0)
310             fprintf(stderr, "swr_init(<-) failed\n");
311         if(!forw_ctx)
312             fprintf(stderr, "Failed to init forw_cts\n");
313         if(!backw_ctx)
314             fprintf(stderr, "Failed to init backw_ctx\n");
315                 //FIXME test planar
316         setup_array(ain , array_in ,  in_sample_fmt,   SAMPLES);
317         setup_array(amid, array_mid, out_sample_fmt, 3*SAMPLES);
318         setup_array(aout, array_out,  in_sample_fmt           ,   SAMPLES);
319 #if 0
320         for(ch=0; ch<in_ch_count; ch++){
321             for(i=0; i<SAMPLES; i++)
322                 set(ain, ch, i, in_ch_count, in_sample_fmt, sin(i*i*3/SAMPLES));
323         }
324 #else
325         audiogen(ain, in_sample_fmt, in_ch_count, SAMPLES/6+1, SAMPLES);
326 #endif
327         mode = uint_rand(rand_seed) % 3;
328         if(mode==0 /*|| out_sample_rate == in_sample_rate*/) {
329             mid_count= swr_convert(forw_ctx, amid, 3*SAMPLES, (const uint8_t **)ain, SAMPLES);
330         } else if(mode==1){
331             mid_count= swr_convert(forw_ctx, amid,         0, (const uint8_t **)ain, SAMPLES);
332             mid_count+=swr_convert(forw_ctx, amid, 3*SAMPLES, (const uint8_t **)ain,       0);
333         } else {
334             int tmp_count;
335             mid_count= swr_convert(forw_ctx, amid,         0, (const uint8_t **)ain,       1);
336             av_assert0(mid_count==0);
337             shift(ain,  1, in_ch_count, in_sample_fmt);
338             mid_count+=swr_convert(forw_ctx, amid, 3*SAMPLES, (const uint8_t **)ain,       0);
339             shift(amid,  mid_count, out_ch_count, out_sample_fmt); tmp_count = mid_count;
340             mid_count+=swr_convert(forw_ctx, amid,         2, (const uint8_t **)ain,       2);
341             shift(amid,  mid_count-tmp_count, out_ch_count, out_sample_fmt); tmp_count = mid_count;
342             shift(ain,  2, in_ch_count, in_sample_fmt);
343             mid_count+=swr_convert(forw_ctx, amid,         1, (const uint8_t **)ain, SAMPLES-3);
344             shift(amid,  mid_count-tmp_count, out_ch_count, out_sample_fmt); tmp_count = mid_count;
345             shift(ain, -3, in_ch_count, in_sample_fmt);
346             mid_count+=swr_convert(forw_ctx, amid, 3*SAMPLES, (const uint8_t **)ain,       0);
347             shift(amid,  -tmp_count, out_ch_count, out_sample_fmt);
348         }
349         out_count= swr_convert(backw_ctx,aout, SAMPLES, (const uint8_t **)amid, mid_count);
350
351         for(ch=0; ch<in_ch_count; ch++){
352             double sse, maxdiff=0;
353             double sum_a= 0;
354             double sum_b= 0;
355             double sum_aa= 0;
356             double sum_bb= 0;
357             double sum_ab= 0;
358             for(i=0; i<out_count; i++){
359                 double a= get(ain , ch, i, in_ch_count, in_sample_fmt);
360                 double b= get(aout, ch, i, in_ch_count, in_sample_fmt);
361                 sum_a += a;
362                 sum_b += b;
363                 sum_aa+= a*a;
364                 sum_bb+= b*b;
365                 sum_ab+= a*b;
366                 maxdiff= FFMAX(maxdiff, FFABS(a-b));
367             }
368             sse= sum_aa + sum_bb - 2*sum_ab;
369             if(sse < 0 && sse > -0.00001) sse=0; //fix rounding error
370
371             fprintf(stderr, "[e:%f c:%f max:%f] len:%5d\n", sqrt(sse/out_count), sum_ab/(sqrt(sum_aa*sum_bb)), maxdiff, out_count);
372         }
373
374         flush_i++;
375         flush_i%=21;
376         flush_count = swr_convert(backw_ctx,aout, flush_i, 0, 0);
377         shift(aout,  flush_i, in_ch_count, in_sample_fmt);
378         flush_count+= swr_convert(backw_ctx,aout, SAMPLES-flush_i, 0, 0);
379         shift(aout, -flush_i, in_ch_count, in_sample_fmt);
380         if(flush_count){
381             for(ch=0; ch<in_ch_count; ch++){
382                 double sse, maxdiff=0;
383                 double sum_a= 0;
384                 double sum_b= 0;
385                 double sum_aa= 0;
386                 double sum_bb= 0;
387                 double sum_ab= 0;
388                 for(i=0; i<flush_count; i++){
389                     double a= get(ain , ch, i+out_count, in_ch_count, in_sample_fmt);
390                     double b= get(aout, ch, i, in_ch_count, in_sample_fmt);
391                     sum_a += a;
392                     sum_b += b;
393                     sum_aa+= a*a;
394                     sum_bb+= b*b;
395                     sum_ab+= a*b;
396                     maxdiff= FFMAX(maxdiff, FFABS(a-b));
397                 }
398                 sse= sum_aa + sum_bb - 2*sum_ab;
399                 if(sse < 0 && sse > -0.00001) sse=0; //fix rounding error
400
401                 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);
402             }
403         }
404
405
406         fprintf(stderr, "\n");
407     }
408
409     return 0;
410 }