Change license headers to say 'FFmpeg' instead of 'this program/this library'
[ffmpeg.git] / libavcodec / i386 / fdct_mmx.c
1 /*
2  * MMX optimized forward DCT
3  * The gcc porting is Copyright (c) 2001 Fabrice Bellard.
4  * cleanup/optimizations are Copyright (c) 2002-2004 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
5  * SSE2 optimization is Copyright (c) 2004 Denes Balatoni.
6  *
7  * from  fdctam32.c - AP922 MMX(3D-Now) forward-DCT
8  *
9  *  Intel Application Note AP-922 - fast, precise implementation of DCT
10  *        http://developer.intel.com/vtune/cbts/appnotes.htm
11  *
12  * Also of inspiration:
13  * a page about fdct at http://www.geocities.com/ssavekar/dct.htm
14  * Skal's fdct at http://skal.planet-d.net/coding/dct.html
15  *
16  * This file is part of FFmpeg.
17  *
18  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
19  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
20  * License as published by the Free Software Foundation; either
21  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
22  *
23  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
24  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
25  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
26  * Lesser General Public License for more details.
27  *
28  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
29  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
30  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
31  */
32 #include "common.h"
33 #include "../dsputil.h"
34 #include "mmx.h"
35
36 #define ATTR_ALIGN(align) __attribute__ ((__aligned__ (align)))
37
38 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
39 //
40 // constants for the forward DCT
41 // -----------------------------
42 //
43 // Be sure to check that your compiler is aligning all constants to QWORD
44 // (8-byte) memory boundaries!  Otherwise the unaligned memory access will
45 // severely stall MMX execution.
46 //
47 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
48
49 #define BITS_FRW_ACC   3 //; 2 or 3 for accuracy
50 #define SHIFT_FRW_COL  BITS_FRW_ACC
51 #define SHIFT_FRW_ROW  (BITS_FRW_ACC + 17 - 3)
52 #define RND_FRW_ROW    (1 << (SHIFT_FRW_ROW-1))
53 //#define RND_FRW_COL    (1 << (SHIFT_FRW_COL-1))
54
55 //concatenated table, for forward DCT transformation
56 static const int16_t fdct_tg_all_16[] ATTR_ALIGN(8) = {
57     13036,  13036,  13036,  13036,        // tg * (2<<16) + 0.5
58     27146,  27146,  27146,  27146,        // tg * (2<<16) + 0.5
59    -21746, -21746, -21746, -21746,        // tg * (2<<16) + 0.5
60 };
61
62 static const int16_t ocos_4_16[4] ATTR_ALIGN(8) = {
63     23170, 23170, 23170, 23170,           //cos * (2<<15) + 0.5
64 };
65
66 static const int64_t fdct_one_corr ATTR_ALIGN(8) = 0x0001000100010001LL;
67
68 static const int32_t fdct_r_row[2] ATTR_ALIGN(8) = {RND_FRW_ROW, RND_FRW_ROW };
69
70 struct
71 {
72  const int32_t fdct_r_row_sse2[4] ATTR_ALIGN(16);
73 } fdct_r_row_sse2 ATTR_ALIGN(16)=
74 {{
75  RND_FRW_ROW, RND_FRW_ROW, RND_FRW_ROW, RND_FRW_ROW
76 }};
77 //static const long fdct_r_row_sse2[4] ATTR_ALIGN(16) = {RND_FRW_ROW, RND_FRW_ROW, RND_FRW_ROW, RND_FRW_ROW};
78
79 static const int16_t tab_frw_01234567[] ATTR_ALIGN(8) = {  // forward_dct coeff table
80   16384,   16384,   22725,   19266,
81   16384,   16384,   12873,    4520,
82   21407,    8867,   19266,   -4520,
83   -8867,  -21407,  -22725,  -12873,
84   16384,  -16384,   12873,  -22725,
85  -16384,   16384,    4520,   19266,
86    8867,  -21407,    4520,  -12873,
87   21407,   -8867,   19266,  -22725,
88
89   22725,   22725,   31521,   26722,
90   22725,   22725,   17855,    6270,
91   29692,   12299,   26722,   -6270,
92  -12299,  -29692,  -31521,  -17855,
93   22725,  -22725,   17855,  -31521,
94  -22725,   22725,    6270,   26722,
95   12299,  -29692,    6270,  -17855,
96   29692,  -12299,   26722,  -31521,
97
98   21407,   21407,   29692,   25172,
99   21407,   21407,   16819,    5906,
100   27969,   11585,   25172,   -5906,
101  -11585,  -27969,  -29692,  -16819,
102   21407,  -21407,   16819,  -29692,
103  -21407,   21407,    5906,   25172,
104   11585,  -27969,    5906,  -16819,
105   27969,  -11585,   25172,  -29692,
106
107   19266,   19266,   26722,   22654,
108   19266,   19266,   15137,    5315,
109   25172,   10426,   22654,   -5315,
110  -10426,  -25172,  -26722,  -15137,
111   19266,  -19266,   15137,  -26722,
112  -19266,   19266,    5315,   22654,
113   10426,  -25172,    5315,  -15137,
114   25172,  -10426,   22654,  -26722,
115
116   16384,   16384,   22725,   19266,
117   16384,   16384,   12873,    4520,
118   21407,    8867,   19266,   -4520,
119   -8867,  -21407,  -22725,  -12873,
120   16384,  -16384,   12873,  -22725,
121  -16384,   16384,    4520,   19266,
122    8867,  -21407,    4520,  -12873,
123   21407,   -8867,   19266,  -22725,
124
125   19266,   19266,   26722,   22654,
126   19266,   19266,   15137,    5315,
127   25172,   10426,   22654,   -5315,
128  -10426,  -25172,  -26722,  -15137,
129   19266,  -19266,   15137,  -26722,
130  -19266,   19266,    5315,   22654,
131   10426,  -25172,    5315,  -15137,
132   25172,  -10426,   22654,  -26722,
133
134   21407,   21407,   29692,   25172,
135   21407,   21407,   16819,    5906,
136   27969,   11585,   25172,   -5906,
137  -11585,  -27969,  -29692,  -16819,
138   21407,  -21407,   16819,  -29692,
139  -21407,   21407,    5906,   25172,
140   11585,  -27969,    5906,  -16819,
141   27969,  -11585,   25172,  -29692,
142
143   22725,   22725,   31521,   26722,
144   22725,   22725,   17855,    6270,
145   29692,   12299,   26722,   -6270,
146  -12299,  -29692,  -31521,  -17855,
147   22725,  -22725,   17855,  -31521,
148  -22725,   22725,    6270,   26722,
149   12299,  -29692,    6270,  -17855,
150   29692,  -12299,   26722,  -31521,
151 };
152
153 struct
154 {
155  const int16_t tab_frw_01234567_sse2[256] ATTR_ALIGN(16);
156 } tab_frw_01234567_sse2 ATTR_ALIGN(16) =
157 {{
158 //static const int16_t tab_frw_01234567_sse2[] ATTR_ALIGN(16) = {  // forward_dct coeff table
159 #define TABLE_SSE2 C4,  C4,  C1,  C3, -C6, -C2, -C1, -C5, \
160                    C4,  C4,  C5,  C7,  C2,  C6,  C3, -C7, \
161                   -C4,  C4,  C7,  C3,  C6, -C2,  C7, -C5, \
162                    C4, -C4,  C5, -C1,  C2, -C6,  C3, -C1,
163 // c1..c7 * cos(pi/4) * 2^15
164 #define C1 22725
165 #define C2 21407
166 #define C3 19266
167 #define C4 16384
168 #define C5 12873
169 #define C6 8867
170 #define C7 4520
171 TABLE_SSE2
172
173 #undef C1
174 #undef C2
175 #undef C3
176 #undef C4
177 #undef C5
178 #undef C6
179 #undef C7
180 #define C1 31521
181 #define C2 29692
182 #define C3 26722
183 #define C4 22725
184 #define C5 17855
185 #define C6 12299
186 #define C7 6270
187 TABLE_SSE2
188
189 #undef C1
190 #undef C2
191 #undef C3
192 #undef C4
193 #undef C5
194 #undef C6
195 #undef C7
196 #define C1 29692
197 #define C2 27969
198 #define C3 25172
199 #define C4 21407
200 #define C5 16819
201 #define C6 11585
202 #define C7 5906
203 TABLE_SSE2
204
205 #undef C1
206 #undef C2
207 #undef C3
208 #undef C4
209 #undef C5
210 #undef C6
211 #undef C7
212 #define C1 26722
213 #define C2 25172
214 #define C3 22654
215 #define C4 19266
216 #define C5 15137
217 #define C6 10426
218 #define C7 5315
219 TABLE_SSE2
220
221 #undef C1
222 #undef C2
223 #undef C3
224 #undef C4
225 #undef C5
226 #undef C6
227 #undef C7
228 #define C1 22725
229 #define C2 21407
230 #define C3 19266
231 #define C4 16384
232 #define C5 12873
233 #define C6 8867
234 #define C7 4520
235 TABLE_SSE2
236
237 #undef C1
238 #undef C2
239 #undef C3
240 #undef C4
241 #undef C5
242 #undef C6
243 #undef C7
244 #define C1 26722
245 #define C2 25172
246 #define C3 22654
247 #define C4 19266
248 #define C5 15137
249 #define C6 10426
250 #define C7 5315
251 TABLE_SSE2
252
253 #undef C1
254 #undef C2
255 #undef C3
256 #undef C4
257 #undef C5
258 #undef C6
259 #undef C7
260 #define C1 29692
261 #define C2 27969
262 #define C3 25172
263 #define C4 21407
264 #define C5 16819
265 #define C6 11585
266 #define C7 5906
267 TABLE_SSE2
268
269 #undef C1
270 #undef C2
271 #undef C3
272 #undef C4
273 #undef C5
274 #undef C6
275 #undef C7
276 #define C1 31521
277 #define C2 29692
278 #define C3 26722
279 #define C4 22725
280 #define C5 17855
281 #define C6 12299
282 #define C7 6270
283 TABLE_SSE2
284 }};
285
286
287 static always_inline void fdct_col(const int16_t *in, int16_t *out, int offset)
288 {
289     movq_m2r(*(in + offset + 1 * 8), mm0);
290     movq_m2r(*(in + offset + 6 * 8), mm1);
291     movq_r2r(mm0, mm2);
292     movq_m2r(*(in + offset + 2 * 8), mm3);
293     paddsw_r2r(mm1, mm0);
294     movq_m2r(*(in + offset + 5 * 8), mm4);
295     psllw_i2r(SHIFT_FRW_COL, mm0);
296     movq_m2r(*(in + offset + 0 * 8), mm5);
297     paddsw_r2r(mm3, mm4);
298     paddsw_m2r(*(in + offset + 7 * 8), mm5);
299     psllw_i2r(SHIFT_FRW_COL, mm4);
300     movq_r2r(mm0, mm6);
301     psubsw_r2r(mm1, mm2);
302     movq_m2r(*(fdct_tg_all_16 + 4), mm1);
303     psubsw_r2r(mm4, mm0);
304     movq_m2r(*(in + offset + 3 * 8), mm7);
305     pmulhw_r2r(mm0, mm1);
306     paddsw_m2r(*(in + offset + 4 * 8), mm7);
307     psllw_i2r(SHIFT_FRW_COL, mm5);
308     paddsw_r2r(mm4, mm6);
309     psllw_i2r(SHIFT_FRW_COL, mm7);
310     movq_r2r(mm5, mm4);
311     psubsw_r2r(mm7, mm5);
312     paddsw_r2r(mm5, mm1);
313     paddsw_r2r(mm7, mm4);
314     por_m2r(fdct_one_corr, mm1);
315     psllw_i2r(SHIFT_FRW_COL + 1, mm2);
316     pmulhw_m2r(*(fdct_tg_all_16 + 4), mm5);
317     movq_r2r(mm4, mm7);
318     psubsw_m2r(*(in + offset + 5 * 8), mm3);
319     psubsw_r2r(mm6, mm4);
320     movq_r2m(mm1, *(out + offset + 2 * 8));
321     paddsw_r2r(mm6, mm7);
322     movq_m2r(*(in + offset + 3 * 8), mm1);
323     psllw_i2r(SHIFT_FRW_COL + 1, mm3);
324     psubsw_m2r(*(in + offset + 4 * 8), mm1);
325     movq_r2r(mm2, mm6);
326     movq_r2m(mm4, *(out + offset + 4 * 8));
327     paddsw_r2r(mm3, mm2);
328     pmulhw_m2r(*ocos_4_16, mm2);
329     psubsw_r2r(mm3, mm6);
330     pmulhw_m2r(*ocos_4_16, mm6);
331     psubsw_r2r(mm0, mm5);
332     por_m2r(fdct_one_corr, mm5);
333     psllw_i2r(SHIFT_FRW_COL, mm1);
334     por_m2r(fdct_one_corr, mm2);
335     movq_r2r(mm1, mm4);
336     movq_m2r(*(in + offset + 0 * 8), mm3);
337     paddsw_r2r(mm6, mm1);
338     psubsw_m2r(*(in + offset + 7 * 8), mm3);
339     psubsw_r2r(mm6, mm4);
340     movq_m2r(*(fdct_tg_all_16 + 0), mm0);
341     psllw_i2r(SHIFT_FRW_COL, mm3);
342     movq_m2r(*(fdct_tg_all_16 + 8), mm6);
343     pmulhw_r2r(mm1, mm0);
344     movq_r2m(mm7, *(out + offset + 0 * 8));
345     pmulhw_r2r(mm4, mm6);
346     movq_r2m(mm5, *(out + offset + 6 * 8));
347     movq_r2r(mm3, mm7);
348     movq_m2r(*(fdct_tg_all_16 + 8), mm5);
349     psubsw_r2r(mm2, mm7);
350     paddsw_r2r(mm2, mm3);
351     pmulhw_r2r(mm7, mm5);
352     paddsw_r2r(mm3, mm0);
353     paddsw_r2r(mm4, mm6);
354     pmulhw_m2r(*(fdct_tg_all_16 + 0), mm3);
355     por_m2r(fdct_one_corr, mm0);
356     paddsw_r2r(mm7, mm5);
357     psubsw_r2r(mm6, mm7);
358     movq_r2m(mm0, *(out + offset + 1 * 8));
359     paddsw_r2r(mm4, mm5);
360     movq_r2m(mm7, *(out + offset + 3 * 8));
361     psubsw_r2r(mm1, mm3);
362     movq_r2m(mm5, *(out + offset + 5 * 8));
363     movq_r2m(mm3, *(out + offset + 7 * 8));
364 }
365
366
367 static always_inline void fdct_row_sse2(const int16_t *in, int16_t *out)
368 {
369     asm volatile(
370 #define FDCT_ROW_SSE2_H1(i,t)                    \
371         "movq      " #i "(%0), %%xmm2      \n\t" \
372         "movq      " #i "+8(%0), %%xmm0    \n\t" \
373         "movdqa    " #t "+32(%1), %%xmm3   \n\t" \
374         "movdqa    " #t "+48(%1), %%xmm7   \n\t" \
375         "movdqa    " #t "(%1), %%xmm4      \n\t" \
376         "movdqa    " #t "+16(%1), %%xmm5   \n\t"
377
378 #define FDCT_ROW_SSE2_H2(i,t)                    \
379         "movq      " #i "(%0), %%xmm2      \n\t" \
380         "movq      " #i "+8(%0), %%xmm0    \n\t" \
381         "movdqa    " #t "+32(%1), %%xmm3   \n\t" \
382         "movdqa    " #t "+48(%1), %%xmm7   \n\t"
383
384 #define FDCT_ROW_SSE2(i)                      \
385         "movq      %%xmm2, %%xmm1       \n\t" \
386         "pshuflw   $27, %%xmm0, %%xmm0  \n\t" \
387         "paddsw    %%xmm0, %%xmm1       \n\t" \
388         "psubsw    %%xmm0, %%xmm2       \n\t" \
389         "punpckldq %%xmm2, %%xmm1       \n\t" \
390         "pshufd    $78, %%xmm1, %%xmm2  \n\t" \
391         "pmaddwd   %%xmm2, %%xmm3       \n\t" \
392         "pmaddwd   %%xmm1, %%xmm7       \n\t" \
393         "pmaddwd   %%xmm5, %%xmm2       \n\t" \
394         "pmaddwd   %%xmm4, %%xmm1       \n\t" \
395         "paddd     %%xmm7, %%xmm3       \n\t" \
396         "paddd     %%xmm2, %%xmm1       \n\t" \
397         "paddd     %%xmm6, %%xmm3       \n\t" \
398         "paddd     %%xmm6, %%xmm1       \n\t" \
399         "psrad     %3, %%xmm3           \n\t" \
400         "psrad     %3, %%xmm1           \n\t" \
401         "packssdw  %%xmm3, %%xmm1       \n\t" \
402         "movdqa    %%xmm1, " #i "(%4)   \n\t"
403
404         "movdqa    (%2), %%xmm6         \n\t"
405         FDCT_ROW_SSE2_H1(0,0)
406         FDCT_ROW_SSE2(0)
407         FDCT_ROW_SSE2_H2(64,0)
408         FDCT_ROW_SSE2(64)
409
410         FDCT_ROW_SSE2_H1(16,64)
411         FDCT_ROW_SSE2(16)
412         FDCT_ROW_SSE2_H2(112,64)
413         FDCT_ROW_SSE2(112)
414
415         FDCT_ROW_SSE2_H1(32,128)
416         FDCT_ROW_SSE2(32)
417         FDCT_ROW_SSE2_H2(96,128)
418         FDCT_ROW_SSE2(96)
419
420         FDCT_ROW_SSE2_H1(48,192)
421         FDCT_ROW_SSE2(48)
422         FDCT_ROW_SSE2_H2(80,192)
423         FDCT_ROW_SSE2(80)
424         :
425         : "r" (in), "r" (tab_frw_01234567_sse2.tab_frw_01234567_sse2), "r" (fdct_r_row_sse2.fdct_r_row_sse2), "i" (SHIFT_FRW_ROW), "r" (out)
426     );
427 }
428
429 static always_inline void fdct_row_mmx2(const int16_t *in, int16_t *out, const int16_t *table)
430 {
431     pshufw_m2r(*(in + 4), mm5, 0x1B);
432     movq_m2r(*(in + 0), mm0);
433     movq_r2r(mm0, mm1);
434     paddsw_r2r(mm5, mm0);
435     psubsw_r2r(mm5, mm1);
436     movq_r2r(mm0, mm2);
437     punpckldq_r2r(mm1, mm0);
438     punpckhdq_r2r(mm1, mm2);
439     movq_m2r(*(table + 0), mm1);
440     movq_m2r(*(table + 4), mm3);
441     movq_m2r(*(table + 8), mm4);
442     movq_m2r(*(table + 12), mm5);
443     movq_m2r(*(table + 16), mm6);
444     movq_m2r(*(table + 20), mm7);
445     pmaddwd_r2r(mm0, mm1);
446     pmaddwd_r2r(mm2, mm3);
447     pmaddwd_r2r(mm0, mm4);
448     pmaddwd_r2r(mm2, mm5);
449     pmaddwd_r2r(mm0, mm6);
450     pmaddwd_r2r(mm2, mm7);
451     pmaddwd_m2r(*(table + 24), mm0);
452     pmaddwd_m2r(*(table + 28), mm2);
453     paddd_r2r(mm1, mm3);
454     paddd_r2r(mm4, mm5);
455     paddd_r2r(mm6, mm7);
456     paddd_r2r(mm0, mm2);
457     movq_m2r(*fdct_r_row, mm0);
458     paddd_r2r(mm0, mm3);
459     paddd_r2r(mm0, mm5);
460     paddd_r2r(mm0, mm7);
461     paddd_r2r(mm0, mm2);
462     psrad_i2r(SHIFT_FRW_ROW, mm3);
463     psrad_i2r(SHIFT_FRW_ROW, mm5);
464     psrad_i2r(SHIFT_FRW_ROW, mm7);
465     psrad_i2r(SHIFT_FRW_ROW, mm2);
466     packssdw_r2r(mm5, mm3);
467     packssdw_r2r(mm2, mm7);
468     movq_r2m(mm3, *(out + 0));
469     movq_r2m(mm7, *(out + 4));
470 }
471
472 static always_inline void fdct_row_mmx(const int16_t *in, int16_t *out, const int16_t *table)
473 {
474 //FIXME reorder (i dont have a old mmx only cpu here to benchmark ...)
475     movd_m2r(*(in + 6), mm1);
476     punpcklwd_m2r(*(in + 4), mm1);
477     movq_r2r(mm1, mm2);
478     psrlq_i2r(0x20, mm1);
479     movq_m2r(*(in + 0), mm0);
480     punpcklwd_r2r(mm2, mm1);
481     movq_r2r(mm0, mm5);
482     paddsw_r2r(mm1, mm0);
483     psubsw_r2r(mm1, mm5);
484     movq_r2r(mm0, mm2);
485     punpckldq_r2r(mm5, mm0);
486     punpckhdq_r2r(mm5, mm2);
487     movq_m2r(*(table + 0), mm1);
488     movq_m2r(*(table + 4), mm3);
489     movq_m2r(*(table + 8), mm4);
490     movq_m2r(*(table + 12), mm5);
491     movq_m2r(*(table + 16), mm6);
492     movq_m2r(*(table + 20), mm7);
493     pmaddwd_r2r(mm0, mm1);
494     pmaddwd_r2r(mm2, mm3);
495     pmaddwd_r2r(mm0, mm4);
496     pmaddwd_r2r(mm2, mm5);
497     pmaddwd_r2r(mm0, mm6);
498     pmaddwd_r2r(mm2, mm7);
499     pmaddwd_m2r(*(table + 24), mm0);
500     pmaddwd_m2r(*(table + 28), mm2);
501     paddd_r2r(mm1, mm3);
502     paddd_r2r(mm4, mm5);
503     paddd_r2r(mm6, mm7);
504     paddd_r2r(mm0, mm2);
505     movq_m2r(*fdct_r_row, mm0);
506     paddd_r2r(mm0, mm3);
507     paddd_r2r(mm0, mm5);
508     paddd_r2r(mm0, mm7);
509     paddd_r2r(mm0, mm2);
510     psrad_i2r(SHIFT_FRW_ROW, mm3);
511     psrad_i2r(SHIFT_FRW_ROW, mm5);
512     psrad_i2r(SHIFT_FRW_ROW, mm7);
513     psrad_i2r(SHIFT_FRW_ROW, mm2);
514     packssdw_r2r(mm5, mm3);
515     packssdw_r2r(mm2, mm7);
516     movq_r2m(mm3, *(out + 0));
517     movq_r2m(mm7, *(out + 4));
518 }
519
520 void ff_fdct_mmx(int16_t *block)
521 {
522     int64_t align_tmp[16] ATTR_ALIGN(8);
523     int16_t * block1= (int16_t*)align_tmp;
524     const int16_t *table= tab_frw_01234567;
525     int i;
526
527     fdct_col(block, block1, 0);
528     fdct_col(block, block1, 4);
529
530     for(i=8;i>0;i--) {
531         fdct_row_mmx(block1, block, table);
532         block1 += 8;
533         table += 32;
534         block += 8;
535     }
536 }
537
538 void ff_fdct_mmx2(int16_t *block)
539 {
540     int64_t align_tmp[16] ATTR_ALIGN(8);
541     int16_t *block1= (int16_t*)align_tmp;
542     const int16_t *table= tab_frw_01234567;
543     int i;
544
545     fdct_col(block, block1, 0);
546     fdct_col(block, block1, 4);
547
548     for(i=8;i>0;i--) {
549         fdct_row_mmx2(block1, block, table);
550         block1 += 8;
551         table += 32;
552         block += 8;
553     }
554 }
555
556 void ff_fdct_sse2(int16_t *block)
557 {
558     int64_t align_tmp[16] ATTR_ALIGN(16);
559     int16_t * const block1= (int16_t*)align_tmp;
560
561     fdct_col(block, block1, 0);
562     fdct_col(block, block1, 4);
563
564     fdct_row_sse2(block1, block);
565 }
566