lavc: Add per-thread surfaces in get_hw_frame_parameters()
[ffmpeg.git] / libavcodec / hevcpred_template.c
1 /*
2  * HEVC video decoder
3  *
4  * Copyright (C) 2012 - 2013 Guillaume Martres
5  *
6  * This file is part of Libav.
7  *
8  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
10  * License as published by the Free Software Foundation; either
11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
12  *
13  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
16  * Lesser General Public License for more details.
17  *
18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
19  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
21  */
22
23 #include "libavutil/pixdesc.h"
24
25 #include "hevcdec.h"
26
27 #include "bit_depth_template.c"
28
29 #define POS(x, y) src[(x) + stride * (y)]
30
31 static av_always_inline void FUNC(intra_pred)(HEVCContext *s, int x0, int y0,
32                                               int log2_size, int c_idx)
33 {
34 #define PU(x) \
35     ((x) >> s->ps.sps->log2_min_pu_size)
36 #define MVF(x, y) \
37     (s->ref->tab_mvf[(x) + (y) * min_pu_width])
38 #define MVF_PU(x, y) \
39     MVF(PU(x0 + ((x) << hshift)), PU(y0 + ((y) << vshift)))
40 #define IS_INTRA(x, y) \
41     MVF_PU(x, y).is_intra
42 #define MIN_TB_ADDR_ZS(x, y) \
43     s->ps.pps->min_tb_addr_zs[(y) * s->ps.sps->min_tb_width + (x)]
44
45 #define EXTEND(ptr, val, len)         \
46 do {                                  \
47     pixel4 pix = PIXEL_SPLAT_X4(val); \
48     for (i = 0; i < (len); i += 4)    \
49         AV_WN4P(ptr + i, pix);        \
50 } while (0)
51
52 #define EXTEND_LEFT_CIP(ptr, start, length) \
53         for (i = (start); i > (start) - (length); i--) \
54             if (!IS_INTRA(i - 1, -1)) \
55                 ptr[i - 1] = ptr[i]
56 #define EXTEND_RIGHT_CIP(ptr, start, length) \
57         for (i = (start); i < (start) + (length); i++) \
58             if (!IS_INTRA(i, -1)) \
59                 ptr[i] = ptr[i - 1]
60 #define EXTEND_UP_CIP(ptr, start, length) \
61         for (i = (start); i > (start) - (length); i--) \
62             if (!IS_INTRA(-1, i - 1)) \
63                 ptr[i - 1] = ptr[i]
64 #define EXTEND_UP_CIP_0(ptr, start, length) \
65         for (i = (start); i > (start) - (length); i--) \
66             ptr[i - 1] = ptr[i]
67 #define EXTEND_DOWN_CIP(ptr, start, length) \
68         for (i = (start); i < (start) + (length); i++) \
69             if (!IS_INTRA(-1, i)) \
70                 ptr[i] = ptr[i - 1]
71     HEVCLocalContext *lc = &s->HEVClc;
72     int i;
73     int hshift = s->ps.sps->hshift[c_idx];
74     int vshift = s->ps.sps->vshift[c_idx];
75     int size = (1 << log2_size);
76     int size_in_luma = size << hshift;
77     int size_in_tbs = size_in_luma >> s->ps.sps->log2_min_tb_size;
78     int x = x0 >> hshift;
79     int y = y0 >> vshift;
80     int x_tb = x0 >> s->ps.sps->log2_min_tb_size;
81     int y_tb = y0 >> s->ps.sps->log2_min_tb_size;
82     int cur_tb_addr = MIN_TB_ADDR_ZS(x_tb, y_tb);
83
84     ptrdiff_t stride = s->frame->linesize[c_idx] / sizeof(pixel);
85     pixel *src = (pixel*)s->frame->data[c_idx] + x + y * stride;
86
87     int min_pu_width = s->ps.sps->min_pu_width;
88
89     enum IntraPredMode mode = c_idx ? lc->pu.intra_pred_mode_c :
90                               lc->tu.cur_intra_pred_mode;
91
92     pixel left_array[2 * MAX_TB_SIZE + 1];
93     pixel filtered_left_array[2 * MAX_TB_SIZE + 1];
94     pixel top_array[2 * MAX_TB_SIZE + 1];
95     pixel filtered_top_array[2 * MAX_TB_SIZE + 1];
96
97     pixel *left          = left_array + 1;
98     pixel *top           = top_array  + 1;
99     pixel *filtered_left = filtered_left_array + 1;
100     pixel *filtered_top  = filtered_top_array  + 1;
101
102     int cand_bottom_left = lc->na.cand_bottom_left && cur_tb_addr > MIN_TB_ADDR_ZS(x_tb - 1, y_tb + size_in_tbs);
103     int cand_left        = lc->na.cand_left;
104     int cand_up_left     = lc->na.cand_up_left;
105     int cand_up          = lc->na.cand_up;
106     int cand_up_right    = lc->na.cand_up_right && cur_tb_addr > MIN_TB_ADDR_ZS(x_tb + size_in_tbs, y_tb - 1);
107
108     int bottom_left_size = (FFMIN(y0 + 2 * size_in_luma, s->ps.sps->height) -
109                             (y0 + size_in_luma)) >> vshift;
110     int top_right_size   = (FFMIN(x0 + 2 * size_in_luma, s->ps.sps->width) -
111                             (x0 + size_in_luma)) >> hshift;
112
113     if (s->ps.pps->constrained_intra_pred_flag == 1) {
114         int size_in_luma_pu = PU(size_in_luma);
115         int on_pu_edge_x    = !(x0 & ((1 << s->ps.sps->log2_min_pu_size) - 1));
116         int on_pu_edge_y    = !(y0 & ((1 << s->ps.sps->log2_min_pu_size) - 1));
117         if (!size_in_luma_pu)
118             size_in_luma_pu++;
119         if (cand_bottom_left == 1 && on_pu_edge_x) {
120             int x_left_pu   = PU(x0 - 1);
121             int y_bottom_pu = PU(y0 + size_in_luma);
122             int max = FFMIN(size_in_luma_pu, s->ps.sps->min_pu_height - y_bottom_pu);
123             cand_bottom_left = 0;
124             for (i = 0; i < max; i++)
125                 cand_bottom_left |= MVF(x_left_pu, y_bottom_pu + i).is_intra;
126         }
127         if (cand_left == 1 && on_pu_edge_x) {
128             int x_left_pu   = PU(x0 - 1);
129             int y_left_pu   = PU(y0);
130             int max = FFMIN(size_in_luma_pu, s->ps.sps->min_pu_height - y_left_pu);
131             cand_left = 0;
132             for (i = 0; i < max; i++)
133                 cand_left |= MVF(x_left_pu, y_left_pu + i).is_intra;
134         }
135         if (cand_up_left == 1) {
136             int x_left_pu   = PU(x0 - 1);
137             int y_top_pu    = PU(y0 - 1);
138             cand_up_left = MVF(x_left_pu, y_top_pu).is_intra;
139         }
140         if (cand_up == 1 && on_pu_edge_y) {
141             int x_top_pu    = PU(x0);
142             int y_top_pu    = PU(y0 - 1);
143             int max = FFMIN(size_in_luma_pu, s->ps.sps->min_pu_width - x_top_pu);
144             cand_up = 0;
145             for (i = 0; i < max; i++)
146                 cand_up |= MVF(x_top_pu + i, y_top_pu).is_intra;
147         }
148         if (cand_up_right == 1 && on_pu_edge_y) {
149             int y_top_pu    = PU(y0 - 1);
150             int x_right_pu  = PU(x0 + size_in_luma);
151             int max = FFMIN(size_in_luma_pu, s->ps.sps->min_pu_width - x_right_pu);
152             cand_up_right = 0;
153             for (i = 0; i < max; i++)
154                 cand_up_right |= MVF(x_right_pu + i, y_top_pu).is_intra;
155         }
156         for (i = 0; i < 2 * MAX_TB_SIZE; i++) {
157             left[i] = 128;
158             top[i]  = 128;
159         }
160     }
161     if (cand_bottom_left) {
162         for (i = size; i < size + bottom_left_size; i++)
163             left[i] = POS(-1, i);
164         EXTEND(left + size + bottom_left_size, POS(-1, size + bottom_left_size - 1),
165                size - bottom_left_size);
166     }
167     if (cand_left)
168         for (i = size - 1; i >= 0; i--)
169             left[i] = POS(-1, i);
170     if (cand_up_left) {
171         left[-1] = POS(-1, -1);
172         top[-1]  = left[-1];
173     }
174     if (cand_up)
175         memcpy(top, src - stride, size * sizeof(pixel));
176     if (cand_up_right) {
177         memcpy(top + size, src - stride + size, size * sizeof(pixel));
178         EXTEND(top + size + top_right_size, POS(size + top_right_size - 1, -1),
179                size - top_right_size);
180     }
181
182     if (s->ps.pps->constrained_intra_pred_flag == 1) {
183         if (cand_bottom_left || cand_left || cand_up_left || cand_up || cand_up_right) {
184             int size_max_x = x0 + ((2 * size) << hshift) < s->ps.sps->width ?
185                                     2 * size : (s->ps.sps->width - x0) >> hshift;
186             int size_max_y = y0 + ((2 * size) << vshift) < s->ps.sps->height ?
187                                     2 * size : (s->ps.sps->height - y0) >> vshift;
188             int j = size + (cand_bottom_left? bottom_left_size: 0) -1;
189             if (!cand_up_right) {
190                 size_max_x = x0 + ((size) << hshift) < s->ps.sps->width ?
191                                                     size : (s->ps.sps->width - x0) >> hshift;
192             }
193             if (!cand_bottom_left) {
194                 size_max_y = y0 + (( size) << vshift) < s->ps.sps->height ?
195                                                      size : (s->ps.sps->height - y0) >> vshift;
196             }
197             if (cand_bottom_left || cand_left || cand_up_left) {
198                 while (j > -1 && !IS_INTRA(-1, j))
199                     j--;
200                 if (!IS_INTRA(-1, j)) {
201                     j = 0;
202                     while (j < size_max_x && !IS_INTRA(j, -1))
203                         j++;
204                     EXTEND_LEFT_CIP(top, j, j + 1);
205                     left[-1] = top[-1];
206                     j        = 0;
207                 }
208             } else {
209                 j = 0;
210                 while (j < size_max_x && !IS_INTRA(j, -1))
211                     j++;
212                 if (j > 0)
213                     if (x0 > 0) {
214                         EXTEND_LEFT_CIP(top, j, j + 1);
215                     } else {
216                         EXTEND_LEFT_CIP(top, j, j);
217                         top[-1] = top[0];
218                     }
219                 left[-1] = top[-1];
220                 j        = 0;
221             }
222             if (cand_bottom_left || cand_left) {
223                 EXTEND_DOWN_CIP(left, j, size_max_y - j);
224             }
225             if (!cand_left)
226                 EXTEND(left, left[-1], size);
227             if (!cand_bottom_left)
228                 EXTEND(left + size, left[size - 1], size);
229             if (x0 != 0 && y0 != 0) {
230                 EXTEND_UP_CIP(left, size_max_y - 1, size_max_y);
231             } else if (x0 == 0) {
232                 EXTEND_UP_CIP_0(left, size_max_y - 1, size_max_y);
233             } else {
234                 EXTEND_UP_CIP(left, size_max_y - 1, size_max_y - 1);
235             }
236             top[-1] = left[-1];
237             if (y0 != 0) {
238                 EXTEND_RIGHT_CIP(top, 0, size_max_x);
239             }
240         }
241     }
242     // Infer the unavailable samples
243     if (!cand_bottom_left) {
244         if (cand_left) {
245             EXTEND(left + size, left[size - 1], size);
246         } else if (cand_up_left) {
247             EXTEND(left, left[-1], 2 * size);
248             cand_left = 1;
249         } else if (cand_up) {
250             left[-1] = top[0];
251             EXTEND(left, left[-1], 2 * size);
252             cand_up_left = 1;
253             cand_left    = 1;
254         } else if (cand_up_right) {
255             EXTEND(top, top[size], size);
256             left[-1] = top[size];
257             EXTEND(left, left[-1], 2 * size);
258             cand_up      = 1;
259             cand_up_left = 1;
260             cand_left    = 1;
261         } else { // No samples available
262             left[-1] = (1 << (BIT_DEPTH - 1));
263             EXTEND(top,  left[-1], 2 * size);
264             EXTEND(left, left[-1], 2 * size);
265         }
266     }
267
268     if (!cand_left)
269         EXTEND(left, left[size], size);
270     if (!cand_up_left) {
271         left[-1] = left[0];
272     }
273     if (!cand_up)
274         EXTEND(top, left[-1], size);
275     if (!cand_up_right)
276         EXTEND(top + size, top[size - 1], size);
277
278     top[-1] = left[-1];
279
280     // Filtering process
281     if (c_idx == 0 && mode != INTRA_DC && size != 4) {
282         int intra_hor_ver_dist_thresh[] = { 7, 1, 0 };
283         int min_dist_vert_hor = FFMIN(FFABS((int)mode - 26),
284                                       FFABS((int)mode - 10));
285         if (min_dist_vert_hor > intra_hor_ver_dist_thresh[log2_size - 3]) {
286             int threshold = 1 << (BIT_DEPTH - 5);
287             if (s->ps.sps->sps_strong_intra_smoothing_enable_flag &&
288                 log2_size == 5 &&
289                 FFABS(top[-1]  + top[63]  - 2 * top[31])  < threshold &&
290                 FFABS(left[-1] + left[63] - 2 * left[31]) < threshold) {
291                 // We can't just overwrite values in top because it could be
292                 // a pointer into src
293                 filtered_top[-1] = top[-1];
294                 filtered_top[63] = top[63];
295                 for (i = 0; i < 63; i++)
296                     filtered_top[i] = ((64 - (i + 1)) * top[-1] +
297                                              (i + 1)  * top[63] + 32) >> 6;
298                 for (i = 0; i < 63; i++)
299                     left[i] = ((64 - (i + 1)) * left[-1] +
300                                      (i + 1)  * left[63] + 32) >> 6;
301                 top = filtered_top;
302             } else {
303                 filtered_left[2 * size - 1] = left[2 * size - 1];
304                 filtered_top[2 * size - 1]  = top[2 * size - 1];
305                 for (i = 2 * size - 2; i >= 0; i--)
306                     filtered_left[i] = (left[i + 1] + 2 * left[i] +
307                                         left[i - 1] + 2) >> 2;
308                 filtered_top[-1]  =
309                 filtered_left[-1] = (left[0] + 2 * left[-1] + top[0] + 2) >> 2;
310                 for (i = 2 * size - 2; i >= 0; i--)
311                     filtered_top[i] = (top[i + 1] + 2 * top[i] +
312                                        top[i - 1] + 2) >> 2;
313                 left = filtered_left;
314                 top  = filtered_top;
315             }
316         }
317     }
318
319     switch (mode) {
320     case INTRA_PLANAR:
321         s->hpc.pred_planar[log2_size - 2]((uint8_t *)src, (uint8_t *)top,
322                                           (uint8_t *)left, stride);
323         break;
324     case INTRA_DC:
325         s->hpc.pred_dc((uint8_t *)src, (uint8_t *)top,
326                        (uint8_t *)left, stride, log2_size, c_idx);
327         break;
328     default:
329         s->hpc.pred_angular[log2_size - 2]((uint8_t *)src, (uint8_t *)top,
330                                            (uint8_t *)left, stride, c_idx,
331                                            mode);
332         break;
333     }
334 }
335
336 #define INTRA_PRED(size)                                                            \
337 static void FUNC(intra_pred_ ## size)(HEVCContext *s, int x0, int y0, int c_idx)    \
338 {                                                                                   \
339     FUNC(intra_pred)(s, x0, y0, size, c_idx);                                       \
340 }
341
342 INTRA_PRED(2)
343 INTRA_PRED(3)
344 INTRA_PRED(4)
345 INTRA_PRED(5)
346
347 #undef INTRA_PRED
348
349 static av_always_inline void FUNC(pred_planar)(uint8_t *_src, const uint8_t *_top,
350                                   const uint8_t *_left, ptrdiff_t stride,
351                                   int trafo_size)
352 {
353     int x, y;
354     pixel *src        = (pixel *)_src;
355     const pixel *top  = (const pixel *)_top;
356     const pixel *left = (const pixel *)_left;
357     int size = 1 << trafo_size;
358     for (y = 0; y < size; y++)
359         for (x = 0; x < size; x++)
360             POS(x, y) = ((size - 1 - x) * left[y] + (x + 1) * top[size]  +
361                          (size - 1 - y) * top[x]  + (y + 1) * left[size] + size) >> (trafo_size + 1);
362 }
363
364 #define PRED_PLANAR(size)\
365 static void FUNC(pred_planar_ ## size)(uint8_t *src, const uint8_t *top,        \
366                                        const uint8_t *left, ptrdiff_t stride)   \
367 {                                                                               \
368     FUNC(pred_planar)(src, top, left, stride, size + 2);                        \
369 }
370
371 PRED_PLANAR(0)
372 PRED_PLANAR(1)
373 PRED_PLANAR(2)
374 PRED_PLANAR(3)
375
376 #undef PRED_PLANAR
377
378 static void FUNC(pred_dc)(uint8_t *_src, const uint8_t *_top,
379                           const uint8_t *_left,
380                           ptrdiff_t stride, int log2_size, int c_idx)
381 {
382     int i, j, x, y;
383     int size          = (1 << log2_size);
384     pixel *src        = (pixel *)_src;
385     const pixel *top  = (const pixel *)_top;
386     const pixel *left = (const pixel *)_left;
387     int dc            = size;
388     pixel4 a;
389     for (i = 0; i < size; i++)
390         dc += left[i] + top[i];
391
392     dc >>= log2_size + 1;
393
394     a = PIXEL_SPLAT_X4(dc);
395
396     for (i = 0; i < size; i++)
397         for (j = 0; j < size / 4; j++)
398             AV_WN4PA(&POS(j * 4, i), a);
399
400     if (c_idx == 0 && size < 32) {
401         POS(0, 0) = (left[0] + 2 * dc + top[0] + 2) >> 2;
402         for (x = 1; x < size; x++)
403             POS(x, 0) = (top[x] + 3 * dc + 2) >> 2;
404         for (y = 1; y < size; y++)
405             POS(0, y) = (left[y] + 3 * dc + 2) >> 2;
406     }
407 }
408
409 static av_always_inline void FUNC(pred_angular)(uint8_t *_src,
410                                                 const uint8_t *_top,
411                                                 const uint8_t *_left,
412                                                 ptrdiff_t stride, int c_idx,
413                                                 int mode, int size)
414 {
415     int x, y;
416     pixel *src        = (pixel *)_src;
417     const pixel *top  = (const pixel *)_top;
418     const pixel *left = (const pixel *)_left;
419
420     static const int intra_pred_angle[] = {
421          32,  26,  21,  17, 13,  9,  5, 2, 0, -2, -5, -9, -13, -17, -21, -26, -32,
422         -26, -21, -17, -13, -9, -5, -2, 0, 2,  5,  9, 13,  17,  21,  26,  32
423     };
424     static const int inv_angle[] = {
425         -4096, -1638, -910, -630, -482, -390, -315, -256, -315, -390, -482,
426         -630, -910, -1638, -4096
427     };
428
429     int angle = intra_pred_angle[mode - 2];
430     pixel ref_array[3 * MAX_TB_SIZE + 1];
431     pixel *ref_tmp = ref_array + size;
432     const pixel *ref;
433     int last = (size * angle) >> 5;
434
435     if (mode >= 18) {
436         ref = top - 1;
437         if (angle < 0 && last < -1) {
438             for (x = 0; x <= size; x++)
439                 ref_tmp[x] = top[x - 1];
440             for (x = last; x <= -1; x++)
441                 ref_tmp[x] = left[-1 + ((x * inv_angle[mode - 11] + 128) >> 8)];
442             ref = ref_tmp;
443         }
444
445         for (y = 0; y < size; y++) {
446             int idx  = ((y + 1) * angle) >> 5;
447             int fact = ((y + 1) * angle) & 31;
448             if (fact) {
449                 for (x = 0; x < size; x++) {
450                     POS(x, y) = ((32 - fact) * ref[x + idx + 1] +
451                                        fact  * ref[x + idx + 2] + 16) >> 5;
452                 }
453             } else {
454                 for (x = 0; x < size; x++)
455                     POS(x, y) = ref[x + idx + 1];
456             }
457         }
458         if (mode == 26 && c_idx == 0 && size < 32) {
459             for (y = 0; y < size; y++)
460                 POS(0, y) = av_clip_pixel(top[0] + ((left[y] - left[-1]) >> 1));
461         }
462     } else {
463         ref = left - 1;
464         if (angle < 0 && last < -1) {
465             for (x = 0; x <= size; x++)
466                 ref_tmp[x] = left[x - 1];
467             for (x = last; x <= -1; x++)
468                 ref_tmp[x] = top[-1 + ((x * inv_angle[mode - 11] + 128) >> 8)];
469             ref = ref_tmp;
470         }
471
472         for (x = 0; x < size; x++) {
473             int idx  = ((x + 1) * angle) >> 5;
474             int fact = ((x + 1) * angle) & 31;
475             if (fact) {
476                 for (y = 0; y < size; y++) {
477                     POS(x, y) = ((32 - fact) * ref[y + idx + 1] +
478                                        fact  * ref[y + idx + 2] + 16) >> 5;
479                 }
480             } else {
481                 for (y = 0; y < size; y++)
482                     POS(x, y) = ref[y + idx + 1];
483             }
484         }
485         if (mode == 10 && c_idx == 0 && size < 32) {
486             for (x = 0; x < size; x++)
487                 POS(x, 0) = av_clip_pixel(left[0] + ((top[x] - top[-1]) >> 1));
488         }
489     }
490 }
491
492 static void FUNC(pred_angular_0)(uint8_t *src, const uint8_t *top,
493                                  const uint8_t *left,
494                                  ptrdiff_t stride, int c_idx, int mode)
495 {
496     FUNC(pred_angular)(src, top, left, stride, c_idx, mode, 1 << 2);
497 }
498
499 static void FUNC(pred_angular_1)(uint8_t *src, const uint8_t *top,
500                                  const uint8_t *left,
501                                  ptrdiff_t stride, int c_idx, int mode)
502 {
503     FUNC(pred_angular)(src, top, left, stride, c_idx, mode, 1 << 3);
504 }
505
506 static void FUNC(pred_angular_2)(uint8_t *src, const uint8_t *top,
507                                  const uint8_t *left,
508                                  ptrdiff_t stride, int c_idx, int mode)
509 {
510     FUNC(pred_angular)(src, top, left, stride, c_idx, mode, 1 << 4);
511 }
512
513 static void FUNC(pred_angular_3)(uint8_t *src, const uint8_t *top,
514                                  const uint8_t *left,
515                                  ptrdiff_t stride, int c_idx, int mode)
516 {
517     FUNC(pred_angular)(src, top, left, stride, c_idx, mode, 1 << 5);
518 }
519
520 #undef EXTEND_LEFT_CIP
521 #undef EXTEND_RIGHT_CIP
522 #undef EXTEND_UP_CIP
523 #undef EXTEND_DOWN_CIP
524 #undef IS_INTRA
525 #undef MVF_PU
526 #undef MVF
527 #undef PU
528 #undef EXTEND
529 #undef MIN_TB_ADDR_ZS
530 #undef POS