granicus.if.org Git - libvpx/blob - test/dct16x16_test.cc

   1 /*
   2  *  Copyright (c) 2012 The WebM project authors. All Rights Reserved.
   3  *
   4  *  Use of this source code is governed by a BSD-style license
   5  *  that can be found in the LICENSE file in the root of the source
   6  *  tree. An additional intellectual property rights grant can be found
   7  *  in the file PATENTS.  All contributing project authors may
   8  *  be found in the AUTHORS file in the root of the source tree.
   9  */
  10
  11 #include <math.h>
  12 #include <stdlib.h>
  13 #include <string.h>
  14
  15 #include "third_party/googletest/src/include/gtest/gtest.h"
  16 #include "test/acm_random.h"
  17 #include "test/clear_system_state.h"
  18 #include "test/register_state_check.h"
  19 #include "test/util.h"
  20
  21 #include "./vp9_rtcd.h"
  22 #include "vp9/common/vp9_entropy.h"
  23 #include "vpx/vpx_codec.h"
  24 #include "vpx/vpx_integer.h"
  25
  26 using libvpx_test::ACMRandom;
  27
  28 namespace {
  29
  30 #ifdef _MSC_VER
  31 static int round(double x) {
  32   if (x < 0)
  33     return static_cast<int>(ceil(x - 0.5));
  34   else
  35     return static_cast<int>(floor(x + 0.5));
  36 }
  37 #endif
  38
  39 const int kNumCoeffs = 256;
  40 const double PI = 3.1415926535898;
  41 void reference2_16x16_idct_2d(double *input, double *output) {
  42   double x;
  43   for (int l = 0; l < 16; ++l) {
  44     for (int k = 0; k < 16; ++k) {
  45       double s = 0;
  46       for (int i = 0; i < 16; ++i) {
  47         for (int j = 0; j < 16; ++j) {
  48           x = cos(PI * j * (l + 0.5) / 16.0) *
  49               cos(PI * i * (k + 0.5) / 16.0) *
  50               input[i * 16 + j] / 256;
  51           if (i != 0)
  52             x *= sqrt(2.0);
  53           if (j != 0)
  54             x *= sqrt(2.0);
  55           s += x;
  56         }
  57       }
  58       output[k*16+l] = s;
  59     }
  60   }
  61 }
  62
  63
  64 const double C1 = 0.995184726672197;
  65 const double C2 = 0.98078528040323;
  66 const double C3 = 0.956940335732209;
  67 const double C4 = 0.923879532511287;
  68 const double C5 = 0.881921264348355;
  69 const double C6 = 0.831469612302545;
  70 const double C7 = 0.773010453362737;
  71 const double C8 = 0.707106781186548;
  72 const double C9 = 0.634393284163646;
  73 const double C10 = 0.555570233019602;
  74 const double C11 = 0.471396736825998;
  75 const double C12 = 0.38268343236509;
  76 const double C13 = 0.290284677254462;
  77 const double C14 = 0.195090322016128;
  78 const double C15 = 0.098017140329561;
  79
  80 void butterfly_16x16_dct_1d(double input[16], double output[16]) {
  81   double step[16];
  82   double intermediate[16];
  83   double temp1, temp2;
  84
  85   // step 1
  86   step[ 0] = input[0] + input[15];
  87   step[ 1] = input[1] + input[14];
  88   step[ 2] = input[2] + input[13];
  89   step[ 3] = input[3] + input[12];
  90   step[ 4] = input[4] + input[11];
  91   step[ 5] = input[5] + input[10];
  92   step[ 6] = input[6] + input[ 9];
  93   step[ 7] = input[7] + input[ 8];
  94   step[ 8] = input[7] - input[ 8];
  95   step[ 9] = input[6] - input[ 9];
  96   step[10] = input[5] - input[10];
  97   step[11] = input[4] - input[11];
  98   step[12] = input[3] - input[12];
  99   step[13] = input[2] - input[13];
 100   step[14] = input[1] - input[14];
 101   step[15] = input[0] - input[15];
 102
 103   // step 2
 104   output[0] = step[0] + step[7];
 105   output[1] = step[1] + step[6];
 106   output[2] = step[2] + step[5];
 107   output[3] = step[3] + step[4];
 108   output[4] = step[3] - step[4];
 109   output[5] = step[2] - step[5];
 110   output[6] = step[1] - step[6];
 111   output[7] = step[0] - step[7];
 112
 113   temp1 = step[ 8] * C7;
 114   temp2 = step[15] * C9;
 115   output[ 8] = temp1 + temp2;
 116
 117   temp1 = step[ 9] * C11;
 118   temp2 = step[14] * C5;
 119   output[ 9] = temp1 - temp2;
 120
 121   temp1 = step[10] * C3;
 122   temp2 = step[13] * C13;
 123   output[10] = temp1 + temp2;
 124
 125   temp1 = step[11] * C15;
 126   temp2 = step[12] * C1;
 127   output[11] = temp1 - temp2;
 128
 129   temp1 = step[11] * C1;
 130   temp2 = step[12] * C15;
 131   output[12] = temp2 + temp1;
 132
 133   temp1 = step[10] * C13;
 134   temp2 = step[13] * C3;
 135   output[13] = temp2 - temp1;
 136
 137   temp1 = step[ 9] * C5;
 138   temp2 = step[14] * C11;
 139   output[14] = temp2 + temp1;
 140
 141   temp1 = step[ 8] * C9;
 142   temp2 = step[15] * C7;
 143   output[15] = temp2 - temp1;
 144
 145   // step 3
 146   step[ 0] = output[0] + output[3];
 147   step[ 1] = output[1] + output[2];
 148   step[ 2] = output[1] - output[2];
 149   step[ 3] = output[0] - output[3];
 150
 151   temp1 = output[4] * C14;
 152   temp2 = output[7] * C2;
 153   step[ 4] = temp1 + temp2;
 154
 155   temp1 = output[5] * C10;
 156   temp2 = output[6] * C6;
 157   step[ 5] = temp1 + temp2;
 158
 159   temp1 = output[5] * C6;
 160   temp2 = output[6] * C10;
 161   step[ 6] = temp2 - temp1;
 162
 163   temp1 = output[4] * C2;
 164   temp2 = output[7] * C14;
 165   step[ 7] = temp2 - temp1;
 166
 167   step[ 8] = output[ 8] + output[11];
 168   step[ 9] = output[ 9] + output[10];
 169   step[10] = output[ 9] - output[10];
 170   step[11] = output[ 8] - output[11];
 171
 172   step[12] = output[12] + output[15];
 173   step[13] = output[13] + output[14];
 174   step[14] = output[13] - output[14];
 175   step[15] = output[12] - output[15];
 176
 177   // step 4
 178   output[ 0] = (step[ 0] + step[ 1]);
 179   output[ 8] = (step[ 0] - step[ 1]);
 180
 181   temp1 = step[2] * C12;
 182   temp2 = step[3] * C4;
 183   temp1 = temp1 + temp2;
 184   output[ 4] = 2*(temp1 * C8);
 185
 186   temp1 = step[2] * C4;
 187   temp2 = step[3] * C12;
 188   temp1 = temp2 - temp1;
 189   output[12] = 2 * (temp1 * C8);
 190
 191   output[ 2] = 2 * ((step[4] + step[ 5]) * C8);
 192   output[14] = 2 * ((step[7] - step[ 6]) * C8);
 193
 194   temp1 = step[4] - step[5];
 195   temp2 = step[6] + step[7];
 196   output[ 6] = (temp1 + temp2);
 197   output[10] = (temp1 - temp2);
 198
 199   intermediate[8] = step[8] + step[14];
 200   intermediate[9] = step[9] + step[15];
 201
 202   temp1 = intermediate[8] * C12;
 203   temp2 = intermediate[9] * C4;
 204   temp1 = temp1 - temp2;
 205   output[3] = 2 * (temp1 * C8);
 206
 207   temp1 = intermediate[8] * C4;
 208   temp2 = intermediate[9] * C12;
 209   temp1 = temp2 + temp1;
 210   output[13] = 2 * (temp1 * C8);
 211
 212   output[ 9] = 2 * ((step[10] + step[11]) * C8);
 213
 214   intermediate[11] = step[10] - step[11];
 215   intermediate[12] = step[12] + step[13];
 216   intermediate[13] = step[12] - step[13];
 217   intermediate[14] = step[ 8] - step[14];
 218   intermediate[15] = step[ 9] - step[15];
 219
 220   output[15] = (intermediate[11] + intermediate[12]);
 221   output[ 1] = -(intermediate[11] - intermediate[12]);
 222
 223   output[ 7] = 2 * (intermediate[13] * C8);
 224
 225   temp1 = intermediate[14] * C12;
 226   temp2 = intermediate[15] * C4;
 227   temp1 = temp1 - temp2;
 228   output[11] = -2 * (temp1 * C8);
 229
 230   temp1 = intermediate[14] * C4;
 231   temp2 = intermediate[15] * C12;
 232   temp1 = temp2 + temp1;
 233   output[ 5] = 2 * (temp1 * C8);
 234 }
 235
 236 void reference_16x16_dct_2d(int16_t input[256], double output[256]) {
 237   // First transform columns
 238   for (int i = 0; i < 16; ++i) {
 239     double temp_in[16], temp_out[16];
 240     for (int j = 0; j < 16; ++j)
 241       temp_in[j] = input[j * 16 + i];
 242     butterfly_16x16_dct_1d(temp_in, temp_out);
 243     for (int j = 0; j < 16; ++j)
 244       output[j * 16 + i] = temp_out[j];
 245   }
 246   // Then transform rows
 247   for (int i = 0; i < 16; ++i) {
 248     double temp_in[16], temp_out[16];
 249     for (int j = 0; j < 16; ++j)
 250       temp_in[j] = output[j + i * 16];
 251     butterfly_16x16_dct_1d(temp_in, temp_out);
 252     // Scale by some magic number
 253     for (int j = 0; j < 16; ++j)
 254       output[j + i * 16] = temp_out[j]/2;
 255   }
 256 }
 257
 258 typedef void (*FdctFunc)(const int16_t *in, tran_low_t *out, int stride);
 259 typedef void (*IdctFunc)(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride);
 260 typedef void (*FhtFunc)(const int16_t *in, tran_low_t *out, int stride,
 261                         int tx_type);
 262 typedef void (*IhtFunc)(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride,
 263                         int tx_type);
 264
 265 typedef std::tr1::tuple<FdctFunc, IdctFunc, int, vpx_bit_depth_t> Dct16x16Param;
 266 typedef std::tr1::tuple<FhtFunc, IhtFunc, int, vpx_bit_depth_t> Ht16x16Param;
 267 typedef std::tr1::tuple<IdctFunc, IdctFunc, int, vpx_bit_depth_t>
 268     Idct16x16Param;
 269
 270 void fdct16x16_ref(const int16_t *in, tran_low_t *out, int stride,
 271                    int /*tx_type*/) {
 272   vp9_fdct16x16_c(in, out, stride);
 273 }
 274
 275 void idct16x16_ref(const tran_low_t *in, uint8_t *dest, int stride,
 276                    int /*tx_type*/) {
 277   vp9_idct16x16_256_add_c(in, dest, stride);
 278 }
 279
 280 void fht16x16_ref(const int16_t *in, tran_low_t *out, int stride,
 281                   int tx_type) {
 282   vp9_fht16x16_c(in, out, stride, tx_type);
 283 }
 284
 285 void iht16x16_ref(const tran_low_t *in, uint8_t *dest, int stride,
 286                   int tx_type) {
 287   vp9_iht16x16_256_add_c(in, dest, stride, tx_type);
 288 }
 289
 290 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 291 void idct16x16_10(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride) {
 292   vp9_highbd_idct16x16_256_add_c(in, out, stride, 10);
 293 }
 294
 295 void idct16x16_12(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride) {
 296   vp9_highbd_idct16x16_256_add_c(in, out, stride, 12);
 297 }
 298
 299 void idct16x16_10_ref(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride,
 300                       int tx_type) {
 301   idct16x16_10(in, out, stride);
 302 }
 303
 304 void idct16x16_12_ref(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride,
 305                       int tx_type) {
 306   idct16x16_12(in, out, stride);
 307 }
 308
 309 void iht16x16_10(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride, int tx_type) {
 310   vp9_highbd_iht16x16_256_add_c(in, out, stride, tx_type, 10);
 311 }
 312
 313 void iht16x16_12(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride, int tx_type) {
 314   vp9_highbd_iht16x16_256_add_c(in, out, stride, tx_type, 12);
 315 }
 316
 317 void idct16x16_10_add_10_c(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride) {
 318   vp9_highbd_idct16x16_10_add_c(in, out, stride, 10);
 319 }
 320
 321 void idct16x16_10_add_12_c(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride) {
 322   vp9_highbd_idct16x16_10_add_c(in, out, stride, 12);
 323 }
 324
 325 #if HAVE_SSE2
 326 void idct16x16_256_add_10_sse2(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride) {
 327   vp9_highbd_idct16x16_256_add_sse2(in, out, stride, 10);
 328 }
 329
 330 void idct16x16_256_add_12_sse2(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride) {
 331   vp9_highbd_idct16x16_256_add_sse2(in, out, stride, 12);
 332 }
 333
 334 void idct16x16_10_add_10_sse2(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride) {
 335   vp9_highbd_idct16x16_10_add_sse2(in, out, stride, 10);
 336 }
 337
 338 void idct16x16_10_add_12_sse2(const tran_low_t *in, uint8_t *out, int stride) {
 339   vp9_highbd_idct16x16_10_add_sse2(in, out, stride, 12);
 340 }
 341 #endif  // HAVE_SSE2
 342 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 343
 344 class Trans16x16TestBase {
 345  public:
 346   virtual ~Trans16x16TestBase() {}
 347
 348  protected:
 349   virtual void RunFwdTxfm(int16_t *in, tran_low_t *out, int stride) = 0;
 350
 351   virtual void RunInvTxfm(tran_low_t *out, uint8_t *dst, int stride) = 0;
 352
 353   void RunAccuracyCheck() {
 354     ACMRandom rnd(ACMRandom::DeterministicSeed());
 355     uint32_t max_error = 0;
 356     int64_t total_error = 0;
 357     const int count_test_block = 10000;
 358     for (int i = 0; i < count_test_block; ++i) {
 359       DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, int16_t, test_input_block, kNumCoeffs);
 360       DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, tran_low_t, test_temp_block, kNumCoeffs);
 361       DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, uint8_t, dst, kNumCoeffs);
 362       DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, uint8_t, src, kNumCoeffs);
 363 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 364       DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, uint16_t, dst16, kNumCoeffs);
 365       DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, uint16_t, src16, kNumCoeffs);
 366 #endif
 367
 368       // Initialize a test block with input range [-mask_, mask_].
 369       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) {
 370         if (bit_depth_ == VPX_BITS_8) {
 371           src[j] = rnd.Rand8();
 372           dst[j] = rnd.Rand8();
 373           test_input_block[j] = src[j] - dst[j];
 374 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 375         } else {
 376           src16[j] = rnd.Rand16() & mask_;
 377           dst16[j] = rnd.Rand16() & mask_;
 378           test_input_block[j] = src16[j] - dst16[j];
 379 #endif
 380         }
 381       }
 382
 383       ASM_REGISTER_STATE_CHECK(RunFwdTxfm(test_input_block,
 384                                           test_temp_block, pitch_));
 385       if (bit_depth_ == VPX_BITS_8) {
 386         ASM_REGISTER_STATE_CHECK(
 387             RunInvTxfm(test_temp_block, dst, pitch_));
 388 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 389       } else {
 390         ASM_REGISTER_STATE_CHECK(
 391             RunInvTxfm(test_temp_block, CONVERT_TO_BYTEPTR(dst16), pitch_));
 392 #endif
 393       }
 394
 395       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) {
 396 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 397         const uint32_t diff =
 398             bit_depth_ == VPX_BITS_8 ?  dst[j] - src[j] : dst16[j] - src16[j];
 399 #else
 400         const uint32_t diff = dst[j] - src[j];
 401 #endif
 402         const uint32_t error = diff * diff;
 403         if (max_error < error)
 404           max_error = error;
 405         total_error += error;
 406       }
 407     }
 408
 409     EXPECT_GE(1u  << 2 * (bit_depth_ - 8), max_error)
 410         << "Error: 16x16 FHT/IHT has an individual round trip error > 1";
 411
 412     EXPECT_GE(count_test_block << 2 * (bit_depth_ - 8), total_error)
 413         << "Error: 16x16 FHT/IHT has average round trip error > 1 per block";
 414   }
 415
 416   void RunCoeffCheck() {
 417     ACMRandom rnd(ACMRandom::DeterministicSeed());
 418     const int count_test_block = 1000;
 419     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, int16_t, input_block, kNumCoeffs);
 420     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, tran_low_t, output_ref_block, kNumCoeffs);
 421     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, tran_low_t, output_block, kNumCoeffs);
 422
 423     for (int i = 0; i < count_test_block; ++i) {
 424       // Initialize a test block with input range [-mask_, mask_].
 425       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j)
 426         input_block[j] = (rnd.Rand16() & mask_) - (rnd.Rand16() & mask_);
 427
 428       fwd_txfm_ref(input_block, output_ref_block, pitch_, tx_type_);
 429       ASM_REGISTER_STATE_CHECK(RunFwdTxfm(input_block, output_block, pitch_));
 430
 431       // The minimum quant value is 4.
 432       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j)
 433         EXPECT_EQ(output_block[j], output_ref_block[j]);
 434     }
 435   }
 436
 437   void RunMemCheck() {
 438     ACMRandom rnd(ACMRandom::DeterministicSeed());
 439     const int count_test_block = 1000;
 440     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, int16_t, input_block, kNumCoeffs);
 441     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, int16_t, input_extreme_block, kNumCoeffs);
 442     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, tran_low_t, output_ref_block, kNumCoeffs);
 443     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, tran_low_t, output_block, kNumCoeffs);
 444
 445     for (int i = 0; i < count_test_block; ++i) {
 446       // Initialize a test block with input range [-mask_, mask_].
 447       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) {
 448         input_block[j] = (rnd.Rand16() & mask_) - (rnd.Rand16() & mask_);
 449         input_extreme_block[j] = rnd.Rand8() % 2 ? mask_ : -mask_;
 450       }
 451       if (i == 0) {
 452         for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j)
 453           input_extreme_block[j] = mask_;
 454       } else if (i == 1) {
 455         for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j)
 456           input_extreme_block[j] = -mask_;
 457       }
 458
 459       fwd_txfm_ref(input_extreme_block, output_ref_block, pitch_, tx_type_);
 460       ASM_REGISTER_STATE_CHECK(RunFwdTxfm(input_extreme_block,
 461                                           output_block, pitch_));
 462
 463       // The minimum quant value is 4.
 464       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) {
 465         EXPECT_EQ(output_block[j], output_ref_block[j]);
 466         EXPECT_GE(4 * DCT_MAX_VALUE << (bit_depth_ - 8), abs(output_block[j]))
 467             << "Error: 16x16 FDCT has coefficient larger than 4*DCT_MAX_VALUE";
 468       }
 469     }
 470   }
 471
 472   void RunQuantCheck(int dc_thred, int ac_thred) {
 473     ACMRandom rnd(ACMRandom::DeterministicSeed());
 474     const int count_test_block = 100000;
 475     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, int16_t, input_block, kNumCoeffs);
 476     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, int16_t, input_extreme_block, kNumCoeffs);
 477     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, tran_low_t, output_ref_block, kNumCoeffs);
 478
 479     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, uint8_t, dst, kNumCoeffs);
 480     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, uint8_t, ref, kNumCoeffs);
 481 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 482     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, uint16_t, dst16, kNumCoeffs);
 483     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, uint16_t, ref16, kNumCoeffs);
 484 #endif
 485
 486     for (int i = 0; i < count_test_block; ++i) {
 487       // Initialize a test block with input range [-mask_, mask_].
 488       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) {
 489         if (bit_depth_ == VPX_BITS_8)
 490           input_block[j] = rnd.Rand8() - rnd.Rand8();
 491         else
 492           input_block[j] = (rnd.Rand16() & mask_) - (rnd.Rand16() & mask_);
 493         input_extreme_block[j] = rnd.Rand8() % 2 ? mask_ : -mask_;
 494       }
 495       if (i == 0)
 496         for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j)
 497           input_extreme_block[j] = mask_;
 498       if (i == 1)
 499         for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j)
 500           input_extreme_block[j] = -mask_;
 501
 502       fwd_txfm_ref(input_extreme_block, output_ref_block, pitch_, tx_type_);
 503
 504       // clear reconstructed pixel buffers
 505       memset(dst, 0, kNumCoeffs * sizeof(uint8_t));
 506       memset(ref, 0, kNumCoeffs * sizeof(uint8_t));
 507 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 508       memset(dst16, 0, kNumCoeffs * sizeof(uint16_t));
 509       memset(ref16, 0, kNumCoeffs * sizeof(uint16_t));
 510 #endif
 511
 512       // quantization with maximum allowed step sizes
 513       output_ref_block[0] = (output_ref_block[0] / dc_thred) * dc_thred;
 514       for (int j = 1; j < kNumCoeffs; ++j)
 515         output_ref_block[j] = (output_ref_block[j] / ac_thred) * ac_thred;
 516       if (bit_depth_ == VPX_BITS_8) {
 517         inv_txfm_ref(output_ref_block, ref, pitch_, tx_type_);
 518         ASM_REGISTER_STATE_CHECK(RunInvTxfm(output_ref_block, dst, pitch_));
 519 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 520       } else {
 521         inv_txfm_ref(output_ref_block, CONVERT_TO_BYTEPTR(ref16), pitch_,
 522                      tx_type_);
 523         ASM_REGISTER_STATE_CHECK(RunInvTxfm(output_ref_block,
 524                                             CONVERT_TO_BYTEPTR(dst16), pitch_));
 525 #endif
 526       }
 527       if (bit_depth_ == VPX_BITS_8) {
 528         for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j)
 529           EXPECT_EQ(ref[j], dst[j]);
 530 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 531       } else {
 532         for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j)
 533           EXPECT_EQ(ref16[j], dst16[j]);
 534 #endif
 535       }
 536     }
 537   }
 538
 539   void RunInvAccuracyCheck() {
 540     ACMRandom rnd(ACMRandom::DeterministicSeed());
 541     const int count_test_block = 1000;
 542     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, int16_t, in, kNumCoeffs);
 543     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, tran_low_t, coeff, kNumCoeffs);
 544     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, uint8_t, dst, kNumCoeffs);
 545     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, uint8_t, src, kNumCoeffs);
 546 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 547     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, uint16_t, dst16, kNumCoeffs);
 548     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, uint16_t, src16, kNumCoeffs);
 549 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 550
 551     for (int i = 0; i < count_test_block; ++i) {
 552       double out_r[kNumCoeffs];
 553
 554       // Initialize a test block with input range [-255, 255].
 555       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) {
 556         if (bit_depth_ == VPX_BITS_8) {
 557           src[j] = rnd.Rand8();
 558           dst[j] = rnd.Rand8();
 559           in[j] = src[j] - dst[j];
 560 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 561         } else {
 562           src16[j] = rnd.Rand16() & mask_;
 563           dst16[j] = rnd.Rand16() & mask_;
 564           in[j] = src16[j] - dst16[j];
 565 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 566         }
 567       }
 568
 569       reference_16x16_dct_2d(in, out_r);
 570       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j)
 571         coeff[j] = static_cast<tran_low_t>(round(out_r[j]));
 572
 573       if (bit_depth_ == VPX_BITS_8) {
 574         ASM_REGISTER_STATE_CHECK(RunInvTxfm(coeff, dst, 16));
 575 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 576       } else {
 577         ASM_REGISTER_STATE_CHECK(RunInvTxfm(coeff, CONVERT_TO_BYTEPTR(dst16),
 578                                             16));
 579 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 580       }
 581
 582       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) {
 583 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 584         const uint32_t diff =
 585             bit_depth_ == VPX_BITS_8 ? dst[j] - src[j] : dst16[j] - src16[j];
 586 #else
 587         const uint32_t diff = dst[j] - src[j];
 588 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 589         const uint32_t error = diff * diff;
 590         EXPECT_GE(1u, error)
 591             << "Error: 16x16 IDCT has error " << error
 592             << " at index " << j;
 593       }
 594     }
 595   }
 596
 597   void CompareInvReference(IdctFunc ref_txfm, int thresh) {
 598     ACMRandom rnd(ACMRandom::DeterministicSeed());
 599     const int count_test_block = 10000;
 600     const int eob = 10;
 601     const int16_t *scan = vp9_default_scan_orders[TX_16X16].scan;
 602     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, tran_low_t, coeff, kNumCoeffs);
 603     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, uint8_t, dst, kNumCoeffs);
 604     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, uint8_t, ref, kNumCoeffs);
 605 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 606     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, uint16_t, dst16, kNumCoeffs);
 607     DECLARE_ALIGNED_ARRAY(16, uint16_t, ref16, kNumCoeffs);
 608 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 609
 610     for (int i = 0; i < count_test_block; ++i) {
 611       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) {
 612         if (j < eob) {
 613           // Random values less than the threshold, either positive or negative
 614           coeff[scan[j]] = rnd(thresh) * (1 - 2 * (i % 2));
 615         } else {
 616           coeff[scan[j]] = 0;
 617         }
 618         if (bit_depth_ == VPX_BITS_8) {
 619           dst[j] = 0;
 620           ref[j] = 0;
 621 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 622         } else {
 623           dst16[j] = 0;
 624           ref16[j] = 0;
 625 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 626         }
 627       }
 628       if (bit_depth_ == VPX_BITS_8) {
 629         ref_txfm(coeff, ref, pitch_);
 630         ASM_REGISTER_STATE_CHECK(RunInvTxfm(coeff, dst, pitch_));
 631       } else {
 632 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 633         ref_txfm(coeff, CONVERT_TO_BYTEPTR(ref16), pitch_);
 634         ASM_REGISTER_STATE_CHECK(RunInvTxfm(coeff, CONVERT_TO_BYTEPTR(dst16),
 635                                  pitch_));
 636 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 637       }
 638
 639       for (int j = 0; j < kNumCoeffs; ++j) {
 640 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 641         const uint32_t diff =
 642             bit_depth_ == VPX_BITS_8 ? dst[j] - ref[j] : dst16[j] - ref16[j];
 643 #else
 644         const uint32_t diff = dst[j] - ref[j];
 645 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 646         const uint32_t error = diff * diff;
 647         EXPECT_EQ(0u, error)
 648             << "Error: 16x16 IDCT Comparison has error " << error
 649             << " at index " << j;
 650       }
 651     }
 652   }
 653
 654   int pitch_;
 655   int tx_type_;
 656   vpx_bit_depth_t bit_depth_;
 657   int mask_;
 658   FhtFunc fwd_txfm_ref;
 659   IhtFunc inv_txfm_ref;
 660 };
 661
 662 class Trans16x16DCT
 663     : public Trans16x16TestBase,
 664       public ::testing::TestWithParam<Dct16x16Param> {
 665  public:
 666   virtual ~Trans16x16DCT() {}
 667
 668   virtual void SetUp() {
 669     fwd_txfm_ = GET_PARAM(0);
 670     inv_txfm_ = GET_PARAM(1);
 671     tx_type_  = GET_PARAM(2);
 672     bit_depth_ = GET_PARAM(3);
 673     pitch_    = 16;
 674     fwd_txfm_ref = fdct16x16_ref;
 675     inv_txfm_ref = idct16x16_ref;
 676     mask_ = (1 << bit_depth_) - 1;
 677 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 678     switch (bit_depth_) {
 679       case VPX_BITS_10:
 680         inv_txfm_ref = idct16x16_10_ref;
 681         break;
 682       case VPX_BITS_12:
 683         inv_txfm_ref = idct16x16_12_ref;
 684         break;
 685       default:
 686         inv_txfm_ref = idct16x16_ref;
 687         break;
 688     }
 689 #else
 690     inv_txfm_ref = idct16x16_ref;
 691 #endif
 692   }
 693   virtual void TearDown() { libvpx_test::ClearSystemState(); }
 694
 695  protected:
 696   void RunFwdTxfm(int16_t *in, tran_low_t *out, int stride) {
 697     fwd_txfm_(in, out, stride);
 698   }
 699   void RunInvTxfm(tran_low_t *out, uint8_t *dst, int stride) {
 700     inv_txfm_(out, dst, stride);
 701   }
 702
 703   FdctFunc fwd_txfm_;
 704   IdctFunc inv_txfm_;
 705 };
 706
 707 TEST_P(Trans16x16DCT, AccuracyCheck) {
 708   RunAccuracyCheck();
 709 }
 710
 711 TEST_P(Trans16x16DCT, CoeffCheck) {
 712   RunCoeffCheck();
 713 }
 714
 715 TEST_P(Trans16x16DCT, MemCheck) {
 716   RunMemCheck();
 717 }
 718
 719 TEST_P(Trans16x16DCT, QuantCheck) {
 720   // Use maximally allowed quantization step sizes for DC and AC
 721   // coefficients respectively.
 722   RunQuantCheck(1336, 1828);
 723 }
 724
 725 TEST_P(Trans16x16DCT, InvAccuracyCheck) {
 726   RunInvAccuracyCheck();
 727 }
 728
 729 class Trans16x16HT
 730     : public Trans16x16TestBase,
 731       public ::testing::TestWithParam<Ht16x16Param> {
 732  public:
 733   virtual ~Trans16x16HT() {}
 734
 735   virtual void SetUp() {
 736     fwd_txfm_ = GET_PARAM(0);
 737     inv_txfm_ = GET_PARAM(1);
 738     tx_type_  = GET_PARAM(2);
 739     bit_depth_ = GET_PARAM(3);
 740     pitch_    = 16;
 741     fwd_txfm_ref = fht16x16_ref;
 742     inv_txfm_ref = iht16x16_ref;
 743     mask_ = (1 << bit_depth_) - 1;
 744 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 745     switch (bit_depth_) {
 746       case VPX_BITS_10:
 747         inv_txfm_ref = iht16x16_10;
 748         break;
 749       case VPX_BITS_12:
 750         inv_txfm_ref = iht16x16_12;
 751         break;
 752       default:
 753         inv_txfm_ref = iht16x16_ref;
 754         break;
 755     }
 756 #else
 757     inv_txfm_ref = iht16x16_ref;
 758 #endif
 759   }
 760   virtual void TearDown() { libvpx_test::ClearSystemState(); }
 761
 762  protected:
 763   void RunFwdTxfm(int16_t *in, tran_low_t *out, int stride) {
 764     fwd_txfm_(in, out, stride, tx_type_);
 765   }
 766   void RunInvTxfm(tran_low_t *out, uint8_t *dst, int stride) {
 767     inv_txfm_(out, dst, stride, tx_type_);
 768   }
 769
 770   FhtFunc fwd_txfm_;
 771   IhtFunc inv_txfm_;
 772 };
 773
 774 TEST_P(Trans16x16HT, AccuracyCheck) {
 775   RunAccuracyCheck();
 776 }
 777
 778 TEST_P(Trans16x16HT, CoeffCheck) {
 779   RunCoeffCheck();
 780 }
 781
 782 TEST_P(Trans16x16HT, MemCheck) {
 783   RunMemCheck();
 784 }
 785
 786 TEST_P(Trans16x16HT, QuantCheck) {
 787   // The encoder skips any non-DC intra prediction modes,
 788   // when the quantization step size goes beyond 988.
 789   RunQuantCheck(429, 729);
 790 }
 791
 792 class InvTrans16x16DCT
 793     : public Trans16x16TestBase,
 794       public ::testing::TestWithParam<Idct16x16Param> {
 795  public:
 796   virtual ~InvTrans16x16DCT() {}
 797
 798   virtual void SetUp() {
 799     ref_txfm_ = GET_PARAM(0);
 800     inv_txfm_ = GET_PARAM(1);
 801     thresh_ = GET_PARAM(2);
 802     bit_depth_ = GET_PARAM(3);
 803     pitch_ = 16;
 804     mask_ = (1 << bit_depth_) - 1;
 805 }
 806   virtual void TearDown() { libvpx_test::ClearSystemState(); }
 807
 808  protected:
 809   void RunFwdTxfm(int16_t *in, tran_low_t *out, int stride) {}
 810   void RunInvTxfm(tran_low_t *out, uint8_t *dst, int stride) {
 811     inv_txfm_(out, dst, stride);
 812   }
 813
 814   IdctFunc ref_txfm_;
 815   IdctFunc inv_txfm_;
 816   int thresh_;
 817 };
 818
 819 TEST_P(InvTrans16x16DCT, CompareReference) {
 820   CompareInvReference(ref_txfm_, thresh_);
 821 }
 822
 823 using std::tr1::make_tuple;
 824
 825 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 826 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(
 827     C, Trans16x16DCT,
 828     ::testing::Values(
 829         make_tuple(&vp9_highbd_fdct16x16_c, &idct16x16_10, 0, VPX_BITS_10),
 830         make_tuple(&vp9_highbd_fdct16x16_c, &idct16x16_12, 0, VPX_BITS_12),
 831         make_tuple(&vp9_fdct16x16_c, &vp9_idct16x16_256_add_c, 0, VPX_BITS_8)));
 832 #else
 833 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(
 834     C, Trans16x16DCT,
 835     ::testing::Values(
 836         make_tuple(&vp9_fdct16x16_c, &vp9_idct16x16_256_add_c, 0, VPX_BITS_8)));
 837 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 838
 839 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 840 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(
 841     C, Trans16x16HT,
 842     ::testing::Values(
 843         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_c, &iht16x16_10, 0, VPX_BITS_10),
 844         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_c, &iht16x16_10, 1, VPX_BITS_10),
 845         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_c, &iht16x16_10, 2, VPX_BITS_10),
 846         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_c, &iht16x16_10, 3, VPX_BITS_10),
 847         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_c, &iht16x16_12, 0, VPX_BITS_12),
 848         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_c, &iht16x16_12, 1, VPX_BITS_12),
 849         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_c, &iht16x16_12, 2, VPX_BITS_12),
 850         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_c, &iht16x16_12, 3, VPX_BITS_12),
 851         make_tuple(&vp9_fht16x16_c, &vp9_iht16x16_256_add_c, 0, VPX_BITS_8),
 852         make_tuple(&vp9_fht16x16_c, &vp9_iht16x16_256_add_c, 1, VPX_BITS_8),
 853         make_tuple(&vp9_fht16x16_c, &vp9_iht16x16_256_add_c, 2, VPX_BITS_8),
 854         make_tuple(&vp9_fht16x16_c, &vp9_iht16x16_256_add_c, 3, VPX_BITS_8)));
 855 #else
 856 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(
 857     C, Trans16x16HT,
 858     ::testing::Values(
 859         make_tuple(&vp9_fht16x16_c, &vp9_iht16x16_256_add_c, 0, VPX_BITS_8),
 860         make_tuple(&vp9_fht16x16_c, &vp9_iht16x16_256_add_c, 1, VPX_BITS_8),
 861         make_tuple(&vp9_fht16x16_c, &vp9_iht16x16_256_add_c, 2, VPX_BITS_8),
 862         make_tuple(&vp9_fht16x16_c, &vp9_iht16x16_256_add_c, 3, VPX_BITS_8)));
 863 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 864
 865 #if HAVE_NEON_ASM && !CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH && !CONFIG_EMULATE_HARDWARE
 866 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(
 867     NEON, Trans16x16DCT,
 868     ::testing::Values(
 869         make_tuple(&vp9_fdct16x16_c,
 870                    &vp9_idct16x16_256_add_neon, 0, VPX_BITS_8)));
 871 #endif
 872
 873 #if HAVE_SSE2 && !CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH && !CONFIG_EMULATE_HARDWARE
 874 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(
 875     SSE2, Trans16x16DCT,
 876     ::testing::Values(
 877         make_tuple(&vp9_fdct16x16_sse2,
 878                    &vp9_idct16x16_256_add_sse2, 0, VPX_BITS_8)));
 879 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(
 880     SSE2, Trans16x16HT,
 881     ::testing::Values(
 882         make_tuple(&vp9_fht16x16_sse2, &vp9_iht16x16_256_add_sse2, 0,
 883                    VPX_BITS_8),
 884         make_tuple(&vp9_fht16x16_sse2, &vp9_iht16x16_256_add_sse2, 1,
 885                    VPX_BITS_8),
 886         make_tuple(&vp9_fht16x16_sse2, &vp9_iht16x16_256_add_sse2, 2,
 887                    VPX_BITS_8),
 888         make_tuple(&vp9_fht16x16_sse2, &vp9_iht16x16_256_add_sse2, 3,
 889                    VPX_BITS_8)));
 890 #endif  // HAVE_SSE2 && !CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH && !CONFIG_EMULATE_HARDWARE
 891
 892 #if HAVE_SSE2 && CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH && !CONFIG_EMULATE_HARDWARE
 893 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(
 894     SSE2, Trans16x16DCT,
 895     ::testing::Values(
 896         make_tuple(&vp9_highbd_fdct16x16_sse2,
 897                    &idct16x16_10, 0, VPX_BITS_10),
 898         make_tuple(&vp9_highbd_fdct16x16_c,
 899                    &idct16x16_256_add_10_sse2, 0, VPX_BITS_10),
 900         make_tuple(&vp9_highbd_fdct16x16_sse2,
 901                    &idct16x16_12, 0, VPX_BITS_12),
 902         make_tuple(&vp9_highbd_fdct16x16_c,
 903                    &idct16x16_256_add_12_sse2, 0, VPX_BITS_12),
 904         make_tuple(&vp9_fdct16x16_sse2,
 905                    &vp9_idct16x16_256_add_c, 0, VPX_BITS_8)));
 906 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(
 907     SSE2, Trans16x16HT,
 908     ::testing::Values(
 909         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_sse2, &iht16x16_10, 0, VPX_BITS_10),
 910         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_sse2, &iht16x16_10, 1, VPX_BITS_10),
 911         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_sse2, &iht16x16_10, 2, VPX_BITS_10),
 912         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_sse2, &iht16x16_10, 3, VPX_BITS_10),
 913         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_sse2, &iht16x16_12, 0, VPX_BITS_12),
 914         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_sse2, &iht16x16_12, 1, VPX_BITS_12),
 915         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_sse2, &iht16x16_12, 2, VPX_BITS_12),
 916         make_tuple(&vp9_highbd_fht16x16_sse2, &iht16x16_12, 3, VPX_BITS_12),
 917         make_tuple(&vp9_fht16x16_sse2, &vp9_iht16x16_256_add_c, 0, VPX_BITS_8),
 918         make_tuple(&vp9_fht16x16_sse2, &vp9_iht16x16_256_add_c, 1, VPX_BITS_8),
 919         make_tuple(&vp9_fht16x16_sse2, &vp9_iht16x16_256_add_c, 2, VPX_BITS_8),
 920         make_tuple(&vp9_fht16x16_sse2, &vp9_iht16x16_256_add_c, 3,
 921                    VPX_BITS_8)));
 922 // Optimizations take effect at a threshold of 3155, so we use a value close to
 923 // that to test both branches.
 924 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(
 925     SSE2, InvTrans16x16DCT,
 926     ::testing::Values(
 927         make_tuple(&idct16x16_10_add_10_c,
 928                    &idct16x16_10_add_10_sse2, 3167, VPX_BITS_10),
 929         make_tuple(&idct16x16_10,
 930                    &idct16x16_256_add_10_sse2, 3167, VPX_BITS_10),
 931         make_tuple(&idct16x16_10_add_12_c,
 932                    &idct16x16_10_add_12_sse2, 3167, VPX_BITS_12),
 933         make_tuple(&idct16x16_12,
 934                    &idct16x16_256_add_12_sse2, 3167, VPX_BITS_12)));
 935 #endif  // HAVE_SSE2 && CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH && !CONFIG_EMULATE_HARDWARE
 936
 937 #if HAVE_SSSE3 && !CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH && !CONFIG_EMULATE_HARDWARE
 938 INSTANTIATE_TEST_CASE_P(
 939     SSSE3, Trans16x16DCT,
 940     ::testing::Values(
 941         make_tuple(&vp9_fdct16x16_c, &vp9_idct16x16_256_add_ssse3, 0,
 942                    VPX_BITS_8)));
 943 #endif  // HAVE_SSSE3 && !CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH && !CONFIG_EMULATE_HARDWARE
 944 }  // namespace