675187d90652c2d33d903fec40e9fd55b1821d2f
[ffmpeg.git] / libavcodec / h264_mvpred.h
1 /*
2  * H.26L/H.264/AVC/JVT/14496-10/... motion vector predicion
3  * Copyright (c) 2003 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg 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 GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 /**
23  * @file libavcodec/h264_mvpred.h
24  * H.264 / AVC / MPEG4 part10 motion vector predicion.
25  * @author Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
26  */
27
28 #ifndef AVCODEC_H264_MVPRED_H
29 #define AVCODEC_H264_MVPRED_H
30
31 #include "internal.h"
32 #include "avcodec.h"
33 #include "h264.h"
34
35 //#undef NDEBUG
36 #include <assert.h>
37
38 static inline int fetch_diagonal_mv(H264Context *h, const int16_t **C, int i, int list, int part_width){
39     const int topright_ref= h->ref_cache[list][ i - 8 + part_width ];
40     MpegEncContext *s = &h->s;
41
42     /* there is no consistent mapping of mvs to neighboring locations that will
43      * make mbaff happy, so we can't move all this logic to fill_caches */
44     if(FRAME_MBAFF){
45         const uint32_t *mb_types = s->current_picture_ptr->mb_type;
46         const int16_t *mv;
47         *(uint32_t*)h->mv_cache[list][scan8[0]-2] = 0;
48         *C = h->mv_cache[list][scan8[0]-2];
49
50         if(!MB_FIELD
51            && (s->mb_y&1) && i < scan8[0]+8 && topright_ref != PART_NOT_AVAILABLE){
52             int topright_xy = s->mb_x + (s->mb_y-1)*s->mb_stride + (i == scan8[0]+3);
53             if(IS_INTERLACED(mb_types[topright_xy])){
54 #define SET_DIAG_MV(MV_OP, REF_OP, X4, Y4)\
55                 const int x4 = X4, y4 = Y4;\
56                 const int mb_type = mb_types[(x4>>2)+(y4>>2)*s->mb_stride];\
57                 if(!USES_LIST(mb_type,list))\
58                     return LIST_NOT_USED;\
59                 mv = s->current_picture_ptr->motion_val[list][x4 + y4*h->b_stride];\
60                 h->mv_cache[list][scan8[0]-2][0] = mv[0];\
61                 h->mv_cache[list][scan8[0]-2][1] = mv[1] MV_OP;\
62                 return s->current_picture_ptr->ref_index[list][(x4>>1) + (y4>>1)*h->b8_stride] REF_OP;
63
64                 SET_DIAG_MV(*2, >>1, s->mb_x*4+(i&7)-4+part_width, s->mb_y*4-1);
65             }
66         }
67         if(topright_ref == PART_NOT_AVAILABLE
68            && ((s->mb_y&1) || i >= scan8[0]+8) && (i&7)==4
69            && h->ref_cache[list][scan8[0]-1] != PART_NOT_AVAILABLE){
70             if(!MB_FIELD
71                && IS_INTERLACED(mb_types[h->left_mb_xy[0]])){
72                 SET_DIAG_MV(*2, >>1, s->mb_x*4-1, (s->mb_y|1)*4+(s->mb_y&1)*2+(i>>4)-1);
73             }
74             if(MB_FIELD
75                && !IS_INTERLACED(mb_types[h->left_mb_xy[0]])
76                && i >= scan8[0]+8){
77                 // left shift will turn LIST_NOT_USED into PART_NOT_AVAILABLE, but that's OK.
78                 SET_DIAG_MV(/2, <<1, s->mb_x*4-1, (s->mb_y&~1)*4 - 1 + ((i-scan8[0])>>3)*2);
79             }
80         }
81 #undef SET_DIAG_MV
82     }
83
84     if(topright_ref != PART_NOT_AVAILABLE){
85         *C= h->mv_cache[list][ i - 8 + part_width ];
86         return topright_ref;
87     }else{
88         tprintf(s->avctx, "topright MV not available\n");
89
90         *C= h->mv_cache[list][ i - 8 - 1 ];
91         return h->ref_cache[list][ i - 8 - 1 ];
92     }
93 }
94
95 /**
96  * gets the predicted MV.
97  * @param n the block index
98  * @param part_width the width of the partition (4, 8,16) -> (1, 2, 4)
99  * @param mx the x component of the predicted motion vector
100  * @param my the y component of the predicted motion vector
101  */
102 static inline void pred_motion(H264Context * const h, int n, int part_width, int list, int ref, int * const mx, int * const my){
103     const int index8= scan8[n];
104     const int top_ref=      h->ref_cache[list][ index8 - 8 ];
105     const int left_ref=     h->ref_cache[list][ index8 - 1 ];
106     const int16_t * const A= h->mv_cache[list][ index8 - 1 ];
107     const int16_t * const B= h->mv_cache[list][ index8 - 8 ];
108     const int16_t * C;
109     int diagonal_ref, match_count;
110
111     assert(part_width==1 || part_width==2 || part_width==4);
112
113 /* mv_cache
114   B . . A T T T T
115   U . . L . . , .
116   U . . L . . . .
117   U . . L . . , .
118   . . . L . . . .
119 */
120
121     diagonal_ref= fetch_diagonal_mv(h, &C, index8, list, part_width);
122     match_count= (diagonal_ref==ref) + (top_ref==ref) + (left_ref==ref);
123     tprintf(h->s.avctx, "pred_motion match_count=%d\n", match_count);
124     if(match_count > 1){ //most common
125         *mx= mid_pred(A[0], B[0], C[0]);
126         *my= mid_pred(A[1], B[1], C[1]);
127     }else if(match_count==1){
128         if(left_ref==ref){
129             *mx= A[0];
130             *my= A[1];
131         }else if(top_ref==ref){
132             *mx= B[0];
133             *my= B[1];
134         }else{
135             *mx= C[0];
136             *my= C[1];
137         }
138     }else{
139         if(top_ref == PART_NOT_AVAILABLE && diagonal_ref == PART_NOT_AVAILABLE && left_ref != PART_NOT_AVAILABLE){
140             *mx= A[0];
141             *my= A[1];
142         }else{
143             *mx= mid_pred(A[0], B[0], C[0]);
144             *my= mid_pred(A[1], B[1], C[1]);
145         }
146     }
147
148     tprintf(h->s.avctx, "pred_motion (%2d %2d %2d) (%2d %2d %2d) (%2d %2d %2d) -> (%2d %2d %2d) at %2d %2d %d list %d\n", top_ref, B[0], B[1],                    diagonal_ref, C[0], C[1], left_ref, A[0], A[1], ref, *mx, *my, h->s.mb_x, h->s.mb_y, n, list);
149 }
150
151 /**
152  * gets the directionally predicted 16x8 MV.
153  * @param n the block index
154  * @param mx the x component of the predicted motion vector
155  * @param my the y component of the predicted motion vector
156  */
157 static inline void pred_16x8_motion(H264Context * const h, int n, int list, int ref, int * const mx, int * const my){
158     if(n==0){
159         const int top_ref=      h->ref_cache[list][ scan8[0] - 8 ];
160         const int16_t * const B= h->mv_cache[list][ scan8[0] - 8 ];
161
162         tprintf(h->s.avctx, "pred_16x8: (%2d %2d %2d) at %2d %2d %d list %d\n", top_ref, B[0], B[1], h->s.mb_x, h->s.mb_y, n, list);
163
164         if(top_ref == ref){
165             *mx= B[0];
166             *my= B[1];
167             return;
168         }
169     }else{
170         const int left_ref=     h->ref_cache[list][ scan8[8] - 1 ];
171         const int16_t * const A= h->mv_cache[list][ scan8[8] - 1 ];
172
173         tprintf(h->s.avctx, "pred_16x8: (%2d %2d %2d) at %2d %2d %d list %d\n", left_ref, A[0], A[1], h->s.mb_x, h->s.mb_y, n, list);
174
175         if(left_ref == ref){
176             *mx= A[0];
177             *my= A[1];
178             return;
179         }
180     }
181
182     //RARE
183     pred_motion(h, n, 4, list, ref, mx, my);
184 }
185
186 /**
187  * gets the directionally predicted 8x16 MV.
188  * @param n the block index
189  * @param mx the x component of the predicted motion vector
190  * @param my the y component of the predicted motion vector
191  */
192 static inline void pred_8x16_motion(H264Context * const h, int n, int list, int ref, int * const mx, int * const my){
193     if(n==0){
194         const int left_ref=      h->ref_cache[list][ scan8[0] - 1 ];
195         const int16_t * const A=  h->mv_cache[list][ scan8[0] - 1 ];
196
197         tprintf(h->s.avctx, "pred_8x16: (%2d %2d %2d) at %2d %2d %d list %d\n", left_ref, A[0], A[1], h->s.mb_x, h->s.mb_y, n, list);
198
199         if(left_ref == ref){
200             *mx= A[0];
201             *my= A[1];
202             return;
203         }
204     }else{
205         const int16_t * C;
206         int diagonal_ref;
207
208         diagonal_ref= fetch_diagonal_mv(h, &C, scan8[4], list, 2);
209
210         tprintf(h->s.avctx, "pred_8x16: (%2d %2d %2d) at %2d %2d %d list %d\n", diagonal_ref, C[0], C[1], h->s.mb_x, h->s.mb_y, n, list);
211
212         if(diagonal_ref == ref){
213             *mx= C[0];
214             *my= C[1];
215             return;
216         }
217     }
218
219     //RARE
220     pred_motion(h, n, 2, list, ref, mx, my);
221 }
222
223 static inline void pred_pskip_motion(H264Context * const h, int * const mx, int * const my){
224     const int top_ref = h->ref_cache[0][ scan8[0] - 8 ];
225     const int left_ref= h->ref_cache[0][ scan8[0] - 1 ];
226
227     tprintf(h->s.avctx, "pred_pskip: (%d) (%d) at %2d %2d\n", top_ref, left_ref, h->s.mb_x, h->s.mb_y);
228
229     if(top_ref == PART_NOT_AVAILABLE || left_ref == PART_NOT_AVAILABLE
230        || !( top_ref | *(uint32_t*)h->mv_cache[0][ scan8[0] - 8 ])
231        || !(left_ref | *(uint32_t*)h->mv_cache[0][ scan8[0] - 1 ])){
232
233         *mx = *my = 0;
234         return;
235     }
236
237     pred_motion(h, 0, 4, 0, 0, mx, my);
238
239     return;
240 }
241
242 #endif /* AVCODEC_H264_MVPRED_H */