Indeo Video Interactive 4 and 5 common code and DSP functions.
[ffmpeg.git] / libavcodec / ivi_dsp.c
1 /*
2  * DSP functions for Indeo Video Interactive codecs (Indeo4 and Indeo5)
3  *
4  * Copyright (c) 2009 Maxim Poliakovski
5  *
6  * This file is part of FFmpeg.
7  *
8  * FFmpeg 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  * FFmpeg 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 FFmpeg; if not, write to the Free Software
20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
21  */
22
23 /**
24  * @file libavcodec/ivi_dsp.c
25  * DSP functions (inverse transforms, motion compensation, wavelet recompostions)
26  * for Indeo Video Interactive codecs.
27  */
28
29 #include "avcodec.h"
30 #include "dsputil.h"
31 #include "ivi_common.h"
32 #include "ivi_dsp.h"
33
34 void ff_ivi_recompose53(const IVIPlaneDesc *plane, uint8_t *dst,
35                         const int dst_pitch, const int num_bands)
36 {
37     int             x, y, indx;
38     int32_t         p0, p1, p2, p3, tmp0, tmp1, tmp2;
39     int32_t         b0_1, b0_2, b1_1, b1_2, b1_3, b2_1, b2_2, b2_3, b2_4, b2_5, b2_6;
40     int32_t         b3_1, b3_2, b3_3, b3_4, b3_5, b3_6, b3_7, b3_8, b3_9;
41     uint32_t        pitch, back_pitch;
42     const IDWTELEM *b0_ptr, *b1_ptr, *b2_ptr, *b3_ptr;
43
44     /* all bands should have the same pitch */
45     pitch = plane->bands[0].pitch;
46
47     /* pixels at the position "y-1" will be set to pixels at the "y" for the 1st iteration */
48     back_pitch = 0;
49
50     /* get pointers to the wavelet bands */
51     b0_ptr = plane->bands[0].buf;
52     b1_ptr = plane->bands[1].buf;
53     b2_ptr = plane->bands[2].buf;
54     b3_ptr = plane->bands[3].buf;
55
56     for (y = 0; y < plane->height; y += 2) {
57         /* load storage variables with values */
58         if (num_bands > 0) {
59             b0_1 = b0_ptr[0];
60             b0_2 = b0_ptr[pitch];
61         }
62
63         if (num_bands > 1) {
64             b1_1 = b1_ptr[back_pitch];
65             b1_2 = b1_ptr[0];
66             b1_3 = b1_1 - b1_2*6 + b1_ptr[pitch];
67         }
68
69         if (num_bands > 2) {
70             b2_2 = b2_ptr[0];     // b2[x,  y  ]
71             b2_3 = b2_2;          // b2[x+1,y  ] = b2[x,y]
72             b2_5 = b2_ptr[pitch]; // b2[x  ,y+1]
73             b2_6 = b2_5;          // b2[x+1,y+1] = b2[x,y+1]
74         }
75
76         if (num_bands > 3) {
77             b3_2 = b3_ptr[back_pitch]; // b3[x  ,y-1]
78             b3_3 = b3_2;               // b3[x+1,y-1] = b3[x  ,y-1]
79             b3_5 = b3_ptr[0];          // b3[x  ,y  ]
80             b3_6 = b3_5;               // b3[x+1,y  ] = b3[x  ,y  ]
81             b3_8 = b3_2 - b3_5*6 + b3_ptr[pitch];
82             b3_9 = b3_8;
83         }
84
85         for (x = 0, indx = 0; x < plane->width; x+=2, indx++) {
86             /* some values calculated in the previous iterations can */
87             /* be reused in the next ones, so do appropriate copying */
88             b2_1 = b2_2; // b2[x-1,y  ] = b2[x,  y  ]
89             b2_2 = b2_3; // b2[x  ,y  ] = b2[x+1,y  ]
90             b2_4 = b2_5; // b2[x-1,y+1] = b2[x  ,y+1]
91             b2_5 = b2_6; // b2[x  ,y+1] = b2[x+1,y+1]
92             b3_1 = b3_2; // b3[x-1,y-1] = b3[x  ,y-1]
93             b3_2 = b3_3; // b3[x  ,y-1] = b3[x+1,y-1]
94             b3_4 = b3_5; // b3[x-1,y  ] = b3[x  ,y  ]
95             b3_5 = b3_6; // b3[x  ,y  ] = b3[x+1,y  ]
96             b3_7 = b3_8; // vert_HPF(x-1)
97             b3_8 = b3_9; // vert_HPF(x  )
98
99             p0 = p1 = p2 = p3 = 0;
100
101             /* process the LL-band by applying LPF both vertically and horizontally */
102             if (num_bands > 0) {
103                 tmp0 = b0_1;
104                 tmp2 = b0_2;
105                 b0_1 = b0_ptr[indx+1];
106                 b0_2 = b0_ptr[pitch+indx+1];
107                 tmp1 = tmp0 + b0_1;
108
109                 p0 =  tmp0 << 4;
110                 p1 =  tmp1 << 3;
111                 p2 = (tmp0 + tmp2) << 3;
112                 p3 = (tmp1 + tmp2 + b0_2) << 2;
113             }
114
115             /* process the HL-band by applying HPF vertically and LPF horizontally */
116             if (num_bands > 1) {
117                 tmp0 = b1_2;
118                 tmp1 = b1_1;
119                 b1_2 = b1_ptr[indx+1];
120                 b1_1 = b1_ptr[back_pitch+indx+1];
121
122                 tmp2 = tmp1 - tmp0*6 + b1_3;
123                 b1_3 = b1_1 - b1_2*6 + b1_ptr[pitch+indx+1];
124
125                 p0 += (tmp0 + tmp1) << 3;
126                 p1 += (tmp0 + tmp1 + b1_1 + b1_2) << 2;
127                 p2 +=  tmp2 << 2;
128                 p3 += (tmp2 + b1_3) << 1;
129             }
130
131             /* process the LH-band by applying LPF vertically and HPF horizontally */
132             if (num_bands > 2) {
133                 b2_3 = b2_ptr[indx+1];
134                 b2_6 = b2_ptr[pitch+indx+1];
135
136                 tmp0 = b2_1 + b2_2;
137                 tmp1 = b2_1 - b2_2*6 + b2_3;
138
139                 p0 += tmp0 << 3;
140                 p1 += tmp1 << 2;
141                 p2 += (tmp0 + b2_4 + b2_5) << 2;
142                 p3 += (tmp1 + b2_4 - b2_5*6 + b2_6) << 1;
143             }
144
145             /* process the HH-band by applying HPF both vertically and horizontally */
146             if (num_bands > 3) {
147                 b3_6 = b3_ptr[indx+1];            // b3[x+1,y  ]
148                 b3_3 = b3_ptr[back_pitch+indx+1]; // b3[x+1,y-1]
149
150                 tmp0 = b3_1 + b3_4;
151                 tmp1 = b3_2 + b3_5;
152                 tmp2 = b3_3 + b3_6;
153
154                 b3_9 = b3_3 - b3_6*6 + b3_ptr[pitch+indx+1];
155
156                 p0 += (tmp0 + tmp1) << 2;
157                 p1 += (tmp0 - tmp1*6 + tmp2) << 1;
158                 p2 += (b3_7 + b3_8) << 1;
159                 p3 +=  b3_7 - b3_8*6 + b3_9;
160             }
161
162             /* output four pixels */
163             dst[x]             = av_clip_uint8((p0 >> 6) + 128);
164             dst[x+1]           = av_clip_uint8((p1 >> 6) + 128);
165             dst[dst_pitch+x]   = av_clip_uint8((p2 >> 6) + 128);
166             dst[dst_pitch+x+1] = av_clip_uint8((p3 >> 6) + 128);
167         }// for x
168
169         dst += dst_pitch << 1;
170
171         back_pitch = -pitch;
172
173         b0_ptr += pitch;
174         b1_ptr += pitch;
175         b2_ptr += pitch;
176         b3_ptr += pitch;
177     }
178 }
179
180 /** butterfly operation for the inverse slant transform */
181 #define IVI_SLANT_BFLY(s1, s2, o1, o2, t) \
182     t  = s1 - s2;\
183     o1 = s1 + s2;\
184     o2 = t;\
185
186 /** This is a reflection a,b = 1/2, 5/4 for the inverse slant transform */
187 #define IVI_IREFLECT(s1, s2, o1, o2, t) \
188     t  = ((s1 + s2*2 + 2) >> 2) + s1;\
189     o2 = ((s1*2 - s2 + 2) >> 2) - s2;\
190     o1 = t;\
191
192 /** This is a reflection a,b = 1/2, 7/8 for the inverse slant transform */
193 #define IVI_SLANT_PART4(s1, s2, o1, o2, t) \
194     t  = s2 + ((s1*4  - s2 + 4) >> 3);\
195     o2 = s1 + ((-s1 - s2*4 + 4) >> 3);\
196     o1 = t;\
197
198 /** inverse slant8 transform */
199 #define IVI_INV_SLANT8(s1, s4, s8, s5, s2, s6, s3, s7,\
200                        d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7, d8,\
201                        t0, t1, t2, t3, t4, t5, t6, t7, t8) {\
202     IVI_SLANT_PART4(s4, s5, t4, t5, t0);\
203 \
204     IVI_SLANT_BFLY(s1, t5, t1, t5, t0); IVI_SLANT_BFLY(s2, s6, t2, t6, t0);\
205     IVI_SLANT_BFLY(s7, s3, t7, t3, t0); IVI_SLANT_BFLY(t4, s8, t4, t8, t0);\
206 \
207     IVI_SLANT_BFLY(t1, t2, t1, t2, t0); IVI_IREFLECT  (t4, t3, t4, t3, t0);\
208     IVI_SLANT_BFLY(t5, t6, t5, t6, t0); IVI_IREFLECT  (t8, t7, t8, t7, t0);\
209     IVI_SLANT_BFLY(t1, t4, t1, t4, t0); IVI_SLANT_BFLY(t2, t3, t2, t3, t0);\
210     IVI_SLANT_BFLY(t5, t8, t5, t8, t0); IVI_SLANT_BFLY(t6, t7, t6, t7, t0);\
211     d1 = COMPENSATE(t1);\
212     d2 = COMPENSATE(t2);\
213     d3 = COMPENSATE(t3);\
214     d4 = COMPENSATE(t4);\
215     d5 = COMPENSATE(t5);\
216     d6 = COMPENSATE(t6);\
217     d7 = COMPENSATE(t7);\
218     d8 = COMPENSATE(t8);}
219
220 /** inverse slant4 transform */
221 #define IVI_INV_SLANT4(s1, s4, s2, s3, d1, d2, d3, d4, t0, t1, t2, t3, t4) {\
222     IVI_SLANT_BFLY(s1, s2, t1, t2, t0); IVI_IREFLECT  (s4, s3, t4, t3, t0);\
223 \
224     IVI_SLANT_BFLY(t1, t4, t1, t4, t0); IVI_SLANT_BFLY(t2, t3, t2, t3, t0);\
225     d1 = COMPENSATE(t1);\
226     d2 = COMPENSATE(t2);\
227     d3 = COMPENSATE(t3);\
228     d4 = COMPENSATE(t4);}
229
230 void ff_ivi_inverse_slant_8x8(const int32_t *in, int16_t *out, uint32_t pitch, const uint8_t *flags)
231 {
232     int     i;
233     const int32_t *src;
234     int32_t *dst;
235     int     tmp[64];
236     int     t0, t1, t2, t3, t4, t5, t6, t7, t8;
237
238 #define COMPENSATE(x) (x)
239     src = in;
240     dst = tmp;
241     for (i = 0; i < 8; i++) {
242         if (flags[i]) {
243             IVI_INV_SLANT8(src[0], src[8], src[16], src[24], src[32], src[40], src[48], src[56],
244                            dst[0], dst[8], dst[16], dst[24], dst[32], dst[40], dst[48], dst[56],
245                            t0, t1, t2, t3, t4, t5, t6, t7, t8);
246         } else
247             dst[0] = dst[8] = dst[16] = dst[24] = dst[32] = dst[40] = dst[48] = dst[56] = 0;
248
249             src++;
250             dst++;
251     }
252 #undef COMPENSATE
253
254 #define COMPENSATE(x) ((x + 1)>>1)
255     src = tmp;
256     for (i = 0; i < 8; i++) {
257         if (!src[0] && !src[1] && !src[2] && !src[3] && !src[4] && !src[5] && !src[6] && !src[7]) {
258             memset(out, 0, 8*sizeof(out[0]));
259         } else {
260             IVI_INV_SLANT8(src[0], src[1], src[2], src[3], src[4], src[5], src[6], src[7],
261                            out[0], out[1], out[2], out[3], out[4], out[5], out[6], out[7],
262                            t0, t1, t2, t3, t4, t5, t6, t7, t8);
263         }
264         src += 8;
265         out += pitch;
266     }
267 #undef COMPENSATE
268 }
269
270 void ff_ivi_inverse_slant_4x4(const int32_t *in, int16_t *out, uint32_t pitch, const uint8_t *flags)
271 {
272     int     i;
273     const int32_t *src;
274     int32_t *dst;
275     int     tmp[16];
276     int     t0, t1, t2, t3, t4;
277
278 #define COMPENSATE(x) (x)
279     src = in;
280     dst = tmp;
281     for (i = 0; i < 4; i++) {
282         if (flags[i]) {
283             IVI_INV_SLANT4(src[0], src[4], src[8], src[12],
284                            dst[0], dst[4], dst[8], dst[12],
285                            t0, t1, t2, t3, t4);
286         } else
287             dst[0] = dst[4] = dst[8] = dst[12] = 0;
288
289             src++;
290             dst++;
291     }
292 #undef COMPENSATE
293
294 #define COMPENSATE(x) ((x + 1)>>1)
295     src = tmp;
296     for (i = 0; i < 4; i++) {
297         if (!src[0] && !src[1] && !src[2] && !src[3]) {
298             out[0] = out[1] = out[2] = out[3] = 0;
299         } else {
300             IVI_INV_SLANT4(src[0], src[1], src[2], src[3],
301                            out[0], out[1], out[2], out[3],
302                            t0, t1, t2, t3, t4);
303         }
304         src += 4;
305         out += pitch;
306     }
307 #undef COMPENSATE
308 }
309
310 void ff_ivi_dc_slant_2d(const int32_t *in, int16_t *out, uint32_t pitch, int blk_size)
311 {
312     int     x, y;
313     int16_t dc_coeff;
314
315     dc_coeff = (*in + 1) >> 1;
316
317     for (y = 0; y < blk_size; out += pitch, y++) {
318         for (x = 0; x < blk_size; x++)
319             out[x] = dc_coeff;
320     }
321 }
322
323 void ff_ivi_row_slant8(const int32_t *in, int16_t *out, uint32_t pitch, const uint8_t *flags)
324 {
325     int     i;
326     int     t0, t1, t2, t3, t4, t5, t6, t7, t8;
327
328 #define COMPENSATE(x) ((x + 1)>>1)
329     for (i = 0; i < 8; i++) {
330         if (!in[0] && !in[1] && !in[2] && !in[3] && !in[4] && !in[5] && !in[6] && !in[7]) {
331             memset(out, 0, 8*sizeof(out[0]));
332         } else {
333             IVI_INV_SLANT8( in[0],  in[1],  in[2],  in[3],  in[4],  in[5],  in[6],  in[7],
334                            out[0], out[1], out[2], out[3], out[4], out[5], out[6], out[7],
335                            t0, t1, t2, t3, t4, t5, t6, t7, t8);
336         }
337         in += 8;
338         out += pitch;
339     }
340 #undef COMPENSATE
341 }
342
343 void ff_ivi_dc_row_slant(const int32_t *in, int16_t *out, uint32_t pitch, int blk_size)
344 {
345     int     x, y;
346     int16_t dc_coeff;
347
348     dc_coeff = (*in + 1) >> 1;
349
350     for (x = 0; x < blk_size; x++)
351         out[x] = dc_coeff;
352
353     out += pitch;
354
355     for (y = 1; y < blk_size; out += pitch, y++) {
356         for (x = 0; x < blk_size; x++)
357             out[x] = 0;
358     }
359 }
360
361 void ff_ivi_col_slant8(const int32_t *in, int16_t *out, uint32_t pitch, const uint8_t *flags)
362 {
363     int     i, row2, row4, row8;
364     int     t0, t1, t2, t3, t4, t5, t6, t7, t8;
365
366     row2 = pitch << 1;
367     row4 = pitch << 2;
368     row8 = pitch << 3;
369
370 #define COMPENSATE(x) ((x + 1)>>1)
371     for (i = 0; i < 8; i++) {
372         if (flags[i]) {
373             IVI_INV_SLANT8(in[0], in[8], in[16], in[24], in[32], in[40], in[48], in[56],
374                            out[0], out[pitch], out[row2], out[row2 + pitch], out[row4],
375                            out[row4 + pitch],  out[row4 + row2], out[row8 - pitch],
376                            t0, t1, t2, t3, t4, t5, t6, t7, t8);
377         } else {
378             out[0] = out[pitch] = out[row2] = out[row2 + pitch] = out[row4] =
379             out[row4 + pitch] =  out[row4 + row2] = out[row8 - pitch] = 0;
380         }
381
382         in++;
383         out++;
384     }
385 #undef COMPENSATE
386 }
387
388 void ff_ivi_dc_col_slant(const int32_t *in, int16_t *out, uint32_t pitch, int blk_size)
389 {
390     int     x, y;
391     int16_t dc_coeff;
392
393     dc_coeff = (*in + 1) >> 1;
394
395     for (y = 0; y < blk_size; out += pitch, y++) {
396         out[0] = dc_coeff;
397         for (x = 1; x < blk_size; x++)
398             out[x] = 0;
399     }
400 }
401
402 void ff_ivi_put_pixels_8x8(const int32_t *in, int16_t *out, uint32_t pitch,
403                            const uint8_t *flags)
404 {
405     int     x, y;
406
407     for (y = 0; y < 8; out += pitch, in += 8, y++)
408         for (x = 0; x < 8; x++)
409             out[x] = in[x];
410 }
411
412 void ff_ivi_put_dc_pixel_8x8(const int32_t *in, int16_t *out, uint32_t pitch,
413                              int blk_size)
414 {
415     int     y;
416
417     out[0] = in[0];
418     memset(out + 1, 0, 7*sizeof(out[0]));
419     out += pitch;
420
421     for (y = 1; y < 8; out += pitch, y++)
422         memset(out, 0, 8*sizeof(out[0]));
423 }
424
425 #define IVI_MC_TEMPLATE(size, suffix, OP) \
426 void ff_ivi_mc_ ## size ##x## size ## suffix (int16_t *buf, const int16_t *ref_buf, \
427                                               uint32_t pitch, int mc_type) \
428 { \
429     int     i, j; \
430     const int16_t *wptr; \
431 \
432     switch (mc_type) { \
433     case 0: /* fullpel (no interpolation) */ \
434         for (i = 0; i < size; i++, buf += pitch, ref_buf += pitch) { \
435             for (j = 0; j < size; j++) {\
436                 OP(buf[j], ref_buf[j]); \
437             } \
438         } \
439         break; \
440     case 1: /* horizontal halfpel interpolation */ \
441         for (i = 0; i < size; i++, buf += pitch, ref_buf += pitch) \
442             for (j = 0; j < size; j++) \
443                 OP(buf[j], (ref_buf[j] + ref_buf[j+1]) >> 1); \
444         break; \
445     case 2: /* vertical halfpel interpolation */ \
446         wptr = ref_buf + pitch; \
447         for (i = 0; i < size; i++, buf += pitch, wptr += pitch, ref_buf += pitch) \
448             for (j = 0; j < size; j++) \
449                 OP(buf[j], (ref_buf[j] + wptr[j]) >> 1); \
450         break; \
451     case 3: /* vertical and horizontal halfpel interpolation */ \
452         wptr = ref_buf + pitch; \
453         for (i = 0; i < size; i++, buf += pitch, wptr += pitch, ref_buf += pitch) \
454             for (j = 0; j < size; j++) \
455                 OP(buf[j], (ref_buf[j] + ref_buf[j+1] + wptr[j] + wptr[j+1]) >> 2); \
456         break; \
457     } \
458 } \
459
460 #define OP_PUT(a, b)  (a) = (b)
461 #define OP_ADD(a, b)  (a) += (b)
462
463 IVI_MC_TEMPLATE(8, _no_delta, OP_PUT);
464 IVI_MC_TEMPLATE(8, _delta,    OP_ADD);
465 IVI_MC_TEMPLATE(4, _no_delta, OP_PUT);
466 IVI_MC_TEMPLATE(4, _delta,    OP_ADD);