libavcodec/fft-test.c

   1 /* FFT and MDCT tests */
   2 #include "dsputil.h"
   3 #include <math.h>
   4 #include <unistd.h>
   5 #include <sys/time.h>
   6
   7 int mm_flags;
   8
   9 /* reference fft */
  10
  11 #define MUL16(a,b) ((a) * (b))
  12
  13 #define CMAC(pre, pim, are, aim, bre, bim) \
  14 {\
  15    pre += (MUL16(are, bre) - MUL16(aim, bim));\
  16    pim += (MUL16(are, bim) + MUL16(bre, aim));\
  17 }
  18
  19 FFTComplex *exptab;
  20
  21 void fft_ref_init(int nbits, int inverse)
  22 {
  23     int n, i;
  24     float c1, s1, alpha;
  25
  26     n = 1 << nbits;
  27     exptab = av_malloc((n / 2) * sizeof(FFTComplex));
  28
  29     for(i=0;i<(n/2);i++) {
  30         alpha = 2 * M_PI * (float)i / (float)n;
  31         c1 = cos(alpha);
  32         s1 = sin(alpha);
  33         if (!inverse)
  34             s1 = -s1;
  35         exptab[i].re = c1;
  36         exptab[i].im = s1;
  37     }
  38 }
  39
  40 void fft_ref(FFTComplex *tabr, FFTComplex *tab, int nbits)
  41 {
  42     int n, i, j, k, n2;
  43     float tmp_re, tmp_im, s, c;
  44     FFTComplex *q;
  45
  46     n = 1 << nbits;
  47     n2 = n >> 1;
  48     for(i=0;i<n;i++) {
  49         tmp_re = 0;
  50         tmp_im = 0;
  51         q = tab;
  52         for(j=0;j<n;j++) {
  53             k = (i * j) & (n - 1);
  54             if (k >= n2) {
  55                 c = -exptab[k - n2].re;
  56                 s = -exptab[k - n2].im;
  57             } else {
  58                 c = exptab[k].re;
  59                 s = exptab[k].im;
  60             }
  61             CMAC(tmp_re, tmp_im, c, s, q->re, q->im);
  62             q++;
  63         }
  64         tabr[i].re = tmp_re;
  65         tabr[i].im = tmp_im;
  66     }
  67 }
  68
  69 void imdct_ref(float *out, float *in, int n)
  70 {
  71     int k, i, a;
  72     float sum, f;
  73
  74     for(i=0;i<n;i++) {
  75         sum = 0;
  76         for(k=0;k<n/2;k++) {
  77             a = (2 * i + 1 + (n / 2)) * (2 * k + 1);
  78             f = cos(M_PI * a / (double)(2 * n));
  79             sum += f * in[k];
  80         }
  81         out[i] = -sum;
  82     }
  83 }
  84
  85 /* NOTE: no normalisation by 1 / N is done */
  86 void mdct_ref(float *output, float *input, int n)
  87 {
  88     int k, i;
  89     float a, s;
  90
  91     /* do it by hand */
  92     for(k=0;k<n/2;k++) {
  93         s = 0;
  94         for(i=0;i<n;i++) {
  95             a = (2*M_PI*(2*i+1+n/2)*(2*k+1) / (4 * n));
  96             s += input[i] * cos(a);
  97         }
  98         output[k] = s;
  99     }
 100 }
 101
 102
 103 float frandom(void)
 104 {
 105     return (float)((random() & 0xffff) - 32768) / 32768.0;
 106 }
 107
 108 INT64 gettime(void)
 109 {
 110     struct timeval tv;
 111     gettimeofday(&tv,NULL);
 112     return (INT64)tv.tv_sec * 1000000 + tv.tv_usec;
 113 }
 114
 115 void check_diff(float *tab1, float *tab2, int n)
 116 {
 117     int i;
 118
 119     for(i=0;i<n;i++) {
 120         if (fabsf(tab1[i] - tab2[i]) >= 1e-3) {
 121             printf("ERROR %d: %f %f\n",
 122                    i, tab1[i], tab2[i]);
 123         }
 124     }
 125 }
 126
 127
 128 void help(void)
 129 {
 130     printf("usage: fft-test [-h] [-s] [-i] [-n b]\n"
 131            "-h     print this help\n"
 132            "-s     speed test\n"
 133            "-m     (I)MDCT test\n"
 134            "-i     inverse transform test\n"
 135            "-n b   set the transform size to 2^b\n"
 136            );
 137     exit(1);
 138 }
 139
 140
 141
 142 int main(int argc, char **argv)
 143 {
 144     FFTComplex *tab, *tab1, *tab_ref;
 145     FFTSample *tabtmp, *tab2;
 146     int it, i, c;
 147     int do_speed = 0;
 148     int do_mdct = 0;
 149     int do_inverse = 0;
 150     FFTContext s1, *s = &s1;
 151     MDCTContext m1, *m = &m1;
 152     int fft_nbits, fft_size;
 153
 154     mm_flags = 0;
 155     fft_nbits = 9;
 156     for(;;) {
 157         c = getopt(argc, argv, "hsimn:");
 158         if (c == -1)
 159             break;
 160         switch(c) {
 161         case 'h':
 162             help();
 163             break;
 164         case 's':
 165             do_speed = 1;
 166             break;
 167         case 'i':
 168             do_inverse = 1;
 169             break;
 170         case 'm':
 171             do_mdct = 1;
 172             break;
 173         case 'n':
 174             fft_nbits = atoi(optarg);
 175             break;
 176         }
 177     }
 178
 179     fft_size = 1 << fft_nbits;
 180     tab = av_malloc(fft_size * sizeof(FFTComplex));
 181     tab1 = av_malloc(fft_size * sizeof(FFTComplex));
 182     tab_ref = av_malloc(fft_size * sizeof(FFTComplex));
 183     tabtmp = av_malloc(fft_size / 2 * sizeof(FFTSample));
 184     tab2 = av_malloc(fft_size * sizeof(FFTSample));
 185
 186     if (do_mdct) {
 187         if (do_inverse)
 188             printf("IMDCT");
 189         else
 190             printf("MDCT");
 191         ff_mdct_init(m, fft_nbits, do_inverse);
 192     } else {
 193         if (do_inverse)
 194             printf("IFFT");
 195         else
 196             printf("FFT");
 197         fft_init(s, fft_nbits, do_inverse);
 198         fft_ref_init(fft_nbits, do_inverse);
 199     }
 200     printf(" %d test\n", fft_size);
 201
 202     /* generate random data */
 203
 204     for(i=0;i<fft_size;i++) {
 205         tab1[i].re = frandom();
 206         tab1[i].im = frandom();
 207     }
 208
 209     /* checking result */
 210     printf("Checking...\n");
 211
 212     if (do_mdct) {
 213         if (do_inverse) {
 214             imdct_ref((float *)tab_ref, (float *)tab1, fft_size);
 215             ff_imdct_calc(m, tab2, (float *)tab1, tabtmp);
 216             check_diff((float *)tab_ref, tab2, fft_size);
 217         } else {
 218             mdct_ref((float *)tab_ref, (float *)tab1, fft_size);
 219
 220             ff_mdct_calc(m, tab2, (float *)tab1, tabtmp);
 221
 222             check_diff((float *)tab_ref, tab2, fft_size / 2);
 223         }
 224     } else {
 225         memcpy(tab, tab1, fft_size * sizeof(FFTComplex));
 226         fft_permute(s, tab);
 227         fft_calc(s, tab);
 228
 229         fft_ref(tab_ref, tab1, fft_nbits);
 230         check_diff((float *)tab_ref, (float *)tab, fft_size * 2);
 231     }
 232
 233     /* do a speed test */
 234
 235     if (do_speed) {
 236         INT64 time_start, duration;
 237         int nb_its;
 238
 239         printf("Speed test...\n");
 240         /* we measure during about 1 seconds */
 241         nb_its = 1;
 242         for(;;) {
 243             time_start = gettime();
 244             for(it=0;it<nb_its;it++) {
 245                 if (do_mdct) {
 246                     if (do_inverse) {
 247                         ff_imdct_calc(m, (float *)tab, (float *)tab1, tabtmp);
 248                     } else {
 249                         ff_mdct_calc(m, (float *)tab, (float *)tab1, tabtmp);
 250                     }
 251                 } else {
 252                     memcpy(tab, tab1, fft_size * sizeof(FFTComplex));
 253                     fft_calc(s, tab);
 254                 }
 255             }
 256             duration = gettime() - time_start;
 257             if (duration >= 1000000)
 258                 break;
 259             nb_its *= 2;
 260         }
 261         printf("time: %0.1f us/transform [total time=%0.2f s its=%d]\n",
 262                (double)duration / nb_its,
 263                (double)duration / 1000000.0,
 264                nb_its);
 265     }
 266
 267     if (do_mdct) {
 268         ff_mdct_end(m);
 269     } else {
 270         fft_end(s);
 271     }
 272     return 0;
 273 }