Make bicubic interpolation standard compliant
[ffmpeg.git] / libavcodec / vc1dsp.c
1 /*
2  * VC-1 and WMV3 decoder - DSP functions
3  * Copyright (c) 2006 Konstantin Shishkov
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 vc1dsp.c
24  * VC-1 and WMV3 decoder
25  *
26  */
27
28 #include "dsputil.h"
29
30
31 /** Apply overlap transform to horizontal edge
32 */
33 static void vc1_v_overlap_c(uint8_t* src, int stride)
34 {
35     int i;
36     int a, b, c, d;
37     int d1, d2;
38     int rnd = 1;
39     for(i = 0; i < 8; i++) {
40         a = src[-2*stride];
41         b = src[-stride];
42         c = src[0];
43         d = src[stride];
44         d1 = (a - d + 3 + rnd) >> 3;
45         d2 = (a - d + b - c + 4 - rnd) >> 3;
46
47         src[-2*stride] = a - d1;
48         src[-stride] = b - d2;
49         src[0] = c + d2;
50         src[stride] = d + d1;
51         src++;
52         rnd = !rnd;
53     }
54 }
55
56 /** Apply overlap transform to vertical edge
57 */
58 static void vc1_h_overlap_c(uint8_t* src, int stride)
59 {
60     int i;
61     int a, b, c, d;
62     int d1, d2;
63     int rnd = 1;
64     for(i = 0; i < 8; i++) {
65         a = src[-2];
66         b = src[-1];
67         c = src[0];
68         d = src[1];
69         d1 = (a - d + 3 + rnd) >> 3;
70         d2 = (a - d + b - c + 4 - rnd) >> 3;
71
72         src[-2] = a - d1;
73         src[-1] = b - d2;
74         src[0] = c + d2;
75         src[1] = d + d1;
76         src += stride;
77         rnd = !rnd;
78     }
79 }
80
81
82 /** Do inverse transform on 8x8 block
83 */
84 static void vc1_inv_trans_8x8_c(DCTELEM block[64])
85 {
86     int i;
87     register int t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8;
88     DCTELEM *src, *dst;
89
90     src = block;
91     dst = block;
92     for(i = 0; i < 8; i++){
93         t1 = 12 * (src[0] + src[4]);
94         t2 = 12 * (src[0] - src[4]);
95         t3 = 16 * src[2] +  6 * src[6];
96         t4 =  6 * src[2] - 16 * src[6];
97
98         t5 = t1 + t3;
99         t6 = t2 + t4;
100         t7 = t2 - t4;
101         t8 = t1 - t3;
102
103         t1 = 16 * src[1] + 15 * src[3] +  9 * src[5] +  4 * src[7];
104         t2 = 15 * src[1] -  4 * src[3] - 16 * src[5] -  9 * src[7];
105         t3 =  9 * src[1] - 16 * src[3] +  4 * src[5] + 15 * src[7];
106         t4 =  4 * src[1] -  9 * src[3] + 15 * src[5] - 16 * src[7];
107
108         dst[0] = (t5 + t1 + 4) >> 3;
109         dst[1] = (t6 + t2 + 4) >> 3;
110         dst[2] = (t7 + t3 + 4) >> 3;
111         dst[3] = (t8 + t4 + 4) >> 3;
112         dst[4] = (t8 - t4 + 4) >> 3;
113         dst[5] = (t7 - t3 + 4) >> 3;
114         dst[6] = (t6 - t2 + 4) >> 3;
115         dst[7] = (t5 - t1 + 4) >> 3;
116
117         src += 8;
118         dst += 8;
119     }
120
121     src = block;
122     dst = block;
123     for(i = 0; i < 8; i++){
124         t1 = 12 * (src[ 0] + src[32]);
125         t2 = 12 * (src[ 0] - src[32]);
126         t3 = 16 * src[16] +  6 * src[48];
127         t4 =  6 * src[16] - 16 * src[48];
128
129         t5 = t1 + t3;
130         t6 = t2 + t4;
131         t7 = t2 - t4;
132         t8 = t1 - t3;
133
134         t1 = 16 * src[ 8] + 15 * src[24] +  9 * src[40] +  4 * src[56];
135         t2 = 15 * src[ 8] -  4 * src[24] - 16 * src[40] -  9 * src[56];
136         t3 =  9 * src[ 8] - 16 * src[24] +  4 * src[40] + 15 * src[56];
137         t4 =  4 * src[ 8] -  9 * src[24] + 15 * src[40] - 16 * src[56];
138
139         dst[ 0] = (t5 + t1 + 64) >> 7;
140         dst[ 8] = (t6 + t2 + 64) >> 7;
141         dst[16] = (t7 + t3 + 64) >> 7;
142         dst[24] = (t8 + t4 + 64) >> 7;
143         dst[32] = (t8 - t4 + 64 + 1) >> 7;
144         dst[40] = (t7 - t3 + 64 + 1) >> 7;
145         dst[48] = (t6 - t2 + 64 + 1) >> 7;
146         dst[56] = (t5 - t1 + 64 + 1) >> 7;
147
148         src++;
149         dst++;
150     }
151 }
152
153 /** Do inverse transform on 8x4 part of block
154 */
155 static void vc1_inv_trans_8x4_c(DCTELEM block[64], int n)
156 {
157     int i;
158     register int t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8;
159     DCTELEM *src, *dst;
160     int off;
161
162     off = n * 32;
163     src = block + off;
164     dst = block + off;
165     for(i = 0; i < 4; i++){
166         t1 = 12 * (src[0] + src[4]);
167         t2 = 12 * (src[0] - src[4]);
168         t3 = 16 * src[2] +  6 * src[6];
169         t4 =  6 * src[2] - 16 * src[6];
170
171         t5 = t1 + t3;
172         t6 = t2 + t4;
173         t7 = t2 - t4;
174         t8 = t1 - t3;
175
176         t1 = 16 * src[1] + 15 * src[3] +  9 * src[5] +  4 * src[7];
177         t2 = 15 * src[1] -  4 * src[3] - 16 * src[5] -  9 * src[7];
178         t3 =  9 * src[1] - 16 * src[3] +  4 * src[5] + 15 * src[7];
179         t4 =  4 * src[1] -  9 * src[3] + 15 * src[5] - 16 * src[7];
180
181         dst[0] = (t5 + t1 + 4) >> 3;
182         dst[1] = (t6 + t2 + 4) >> 3;
183         dst[2] = (t7 + t3 + 4) >> 3;
184         dst[3] = (t8 + t4 + 4) >> 3;
185         dst[4] = (t8 - t4 + 4) >> 3;
186         dst[5] = (t7 - t3 + 4) >> 3;
187         dst[6] = (t6 - t2 + 4) >> 3;
188         dst[7] = (t5 - t1 + 4) >> 3;
189
190         src += 8;
191         dst += 8;
192     }
193
194     src = block + off;
195     dst = block + off;
196     for(i = 0; i < 8; i++){
197         t1 = 17 * (src[ 0] + src[16]);
198         t2 = 17 * (src[ 0] - src[16]);
199         t3 = 22 * src[ 8];
200         t4 = 22 * src[24];
201         t5 = 10 * src[ 8];
202         t6 = 10 * src[24];
203
204         dst[ 0] = (t1 + t3 + t6 + 64) >> 7;
205         dst[ 8] = (t2 - t4 + t5 + 64) >> 7;
206         dst[16] = (t2 + t4 - t5 + 64) >> 7;
207         dst[24] = (t1 - t3 - t6 + 64) >> 7;
208
209         src ++;
210         dst ++;
211     }
212 }
213
214 /** Do inverse transform on 4x8 parts of block
215 */
216 static void vc1_inv_trans_4x8_c(DCTELEM block[64], int n)
217 {
218     int i;
219     register int t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8;
220     DCTELEM *src, *dst;
221     int off;
222
223     off = n * 4;
224     src = block + off;
225     dst = block + off;
226     for(i = 0; i < 8; i++){
227         t1 = 17 * (src[0] + src[2]);
228         t2 = 17 * (src[0] - src[2]);
229         t3 = 22 * src[1];
230         t4 = 22 * src[3];
231         t5 = 10 * src[1];
232         t6 = 10 * src[3];
233
234         dst[0] = (t1 + t3 + t6 + 4) >> 3;
235         dst[1] = (t2 - t4 + t5 + 4) >> 3;
236         dst[2] = (t2 + t4 - t5 + 4) >> 3;
237         dst[3] = (t1 - t3 - t6 + 4) >> 3;
238
239         src += 8;
240         dst += 8;
241     }
242
243     src = block + off;
244     dst = block + off;
245     for(i = 0; i < 4; i++){
246         t1 = 12 * (src[ 0] + src[32]);
247         t2 = 12 * (src[ 0] - src[32]);
248         t3 = 16 * src[16] +  6 * src[48];
249         t4 =  6 * src[16] - 16 * src[48];
250
251         t5 = t1 + t3;
252         t6 = t2 + t4;
253         t7 = t2 - t4;
254         t8 = t1 - t3;
255
256         t1 = 16 * src[ 8] + 15 * src[24] +  9 * src[40] +  4 * src[56];
257         t2 = 15 * src[ 8] -  4 * src[24] - 16 * src[40] -  9 * src[56];
258         t3 =  9 * src[ 8] - 16 * src[24] +  4 * src[40] + 15 * src[56];
259         t4 =  4 * src[ 8] -  9 * src[24] + 15 * src[40] - 16 * src[56];
260
261         dst[ 0] = (t5 + t1 + 64) >> 7;
262         dst[ 8] = (t6 + t2 + 64) >> 7;
263         dst[16] = (t7 + t3 + 64) >> 7;
264         dst[24] = (t8 + t4 + 64) >> 7;
265         dst[32] = (t8 - t4 + 64 + 1) >> 7;
266         dst[40] = (t7 - t3 + 64 + 1) >> 7;
267         dst[48] = (t6 - t2 + 64 + 1) >> 7;
268         dst[56] = (t5 - t1 + 64 + 1) >> 7;
269
270         src++;
271         dst++;
272     }
273 }
274
275 /** Do inverse transform on 4x4 part of block
276 */
277 static void vc1_inv_trans_4x4_c(DCTELEM block[64], int n)
278 {
279     int i;
280     register int t1,t2,t3,t4,t5,t6;
281     DCTELEM *src, *dst;
282     int off;
283
284     off = (n&1) * 4 + (n&2) * 16;
285     src = block + off;
286     dst = block + off;
287     for(i = 0; i < 4; i++){
288         t1 = 17 * (src[0] + src[2]);
289         t2 = 17 * (src[0] - src[2]);
290         t3 = 22 * src[1];
291         t4 = 22 * src[3];
292         t5 = 10 * src[1];
293         t6 = 10 * src[3];
294
295         dst[0] = (t1 + t3 + t6 + 4) >> 3;
296         dst[1] = (t2 - t4 + t5 + 4) >> 3;
297         dst[2] = (t2 + t4 - t5 + 4) >> 3;
298         dst[3] = (t1 - t3 - t6 + 4) >> 3;
299
300         src += 8;
301         dst += 8;
302     }
303
304     src = block + off;
305     dst = block + off;
306     for(i = 0; i < 4; i++){
307         t1 = 17 * (src[ 0] + src[16]);
308         t2 = 17 * (src[ 0] - src[16]);
309         t3 = 22 * src[ 8];
310         t4 = 22 * src[24];
311         t5 = 10 * src[ 8];
312         t6 = 10 * src[24];
313
314         dst[ 0] = (t1 + t3 + t6 + 64) >> 7;
315         dst[ 8] = (t2 - t4 + t5 + 64) >> 7;
316         dst[16] = (t2 + t4 - t5 + 64) >> 7;
317         dst[24] = (t1 - t3 - t6 + 64) >> 7;
318
319         src ++;
320         dst ++;
321     }
322 }
323
324 /* motion compensation functions */
325 /** Filter in case of 2 filters */
326 #define VC1_MSPEL_FILTER_16B(DIR, TYPE)                                 \
327 static av_always_inline int vc1_mspel_ ## DIR ## _filter_16bits(const TYPE *src, int stride, int mode) \
328 {                                                                       \
329     switch(mode){                                                       \
330     case 0: /* no shift - should not occur */                           \
331         return 0;                                                       \
332     case 1: /* 1/4 shift */                                             \
333         return -4*src[-stride] + 53*src[0] + 18*src[stride] - 3*src[stride*2]; \
334     case 2: /* 1/2 shift */                                             \
335         return -src[-stride] + 9*src[0] + 9*src[stride] - src[stride*2]; \
336     case 3: /* 3/4 shift */                                             \
337         return -3*src[-stride] + 18*src[0] + 53*src[stride] - 4*src[stride*2]; \
338     }                                                                   \
339     return 0; /* should not occur */                                    \
340 }
341
342 VC1_MSPEL_FILTER_16B(ver, uint8_t);
343 VC1_MSPEL_FILTER_16B(hor, int16_t);
344
345
346 /** Filter used to interpolate fractional pel values
347  */
348 static av_always_inline int vc1_mspel_filter(const uint8_t *src, int stride, int mode, int r)
349 {
350     switch(mode){
351     case 0: //no shift
352         return src[0];
353     case 1: // 1/4 shift
354         return (-4*src[-stride] + 53*src[0] + 18*src[stride] - 3*src[stride*2] + 32 - r) >> 6;
355     case 2: // 1/2 shift
356         return (-src[-stride] + 9*src[0] + 9*src[stride] - src[stride*2] + 8 - r) >> 4;
357     case 3: // 3/4 shift
358         return (-3*src[-stride] + 18*src[0] + 53*src[stride] - 4*src[stride*2] + 32 - r) >> 6;
359     }
360     return 0; //should not occur
361 }
362
363 /** Function used to do motion compensation with bicubic interpolation
364  */
365 static void vc1_mspel_mc(uint8_t *dst, const uint8_t *src, int stride, int hmode, int vmode, int rnd)
366 {
367     int     i, j;
368
369     if (vmode) { /* Horizontal filter to apply */
370         int r;
371
372         if (hmode) { /* Vertical filter to apply, output to tmp */
373             static const int shift_value[] = { 0, 5, 1, 5 };
374             int              shift = (shift_value[hmode]+shift_value[vmode])>>1;
375             int16_t          tmp[11*8], *tptr = tmp;
376
377             r = (1<<(shift-1)) + rnd-1;
378
379             src -= 1;
380             for(j = 0; j < 8; j++) {
381                 for(i = 0; i < 11; i++)
382                     tptr[i] = (vc1_mspel_ver_filter_16bits(src + i, stride, vmode)+r)>>shift;
383                 src += stride;
384                 tptr += 11;
385             }
386
387             r = 64-rnd;
388             tptr = tmp+1;
389             for(j = 0; j < 8; j++) {
390                 for(i = 0; i < 8; i++)
391                     dst[i] = av_clip_uint8((vc1_mspel_hor_filter_16bits(tptr + i, 1, hmode)+r)>>7);
392                 dst += stride;
393                 tptr += 11;
394             }
395
396             return;
397         }
398         else { /* No horizontal filter, output 8 lines to dst */
399             r = 1-rnd;
400
401             for(j = 0; j < 8; j++) {
402                 for(i = 0; i < 8; i++)
403                     dst[i] = av_clip_uint8(vc1_mspel_filter(src + i, stride, vmode, r));
404                 src += stride;
405                 dst += stride;
406             }
407             return;
408         }
409     }
410
411     /* Horizontal mode with no vertical mode */
412     for(j = 0; j < 8; j++) {
413         for(i = 0; i < 8; i++)
414             dst[i] = av_clip_uint8(vc1_mspel_filter(src + i, 1, hmode, rnd));
415         dst += stride;
416         src += stride;
417     }
418 }
419
420 /* pixel functions - really are entry points to vc1_mspel_mc */
421
422 /* this one is defined in dsputil.c */
423 void ff_put_vc1_mspel_mc00_c(uint8_t *dst, const uint8_t *src, int stride, int rnd);
424
425 #define PUT_VC1_MSPEL(a, b)\
426 static void put_vc1_mspel_mc ## a ## b ##_c(uint8_t *dst, const uint8_t *src, int stride, int rnd) { \
427      vc1_mspel_mc(dst, src, stride, a, b, rnd);                         \
428 }
429
430 PUT_VC1_MSPEL(1, 0)
431 PUT_VC1_MSPEL(2, 0)
432 PUT_VC1_MSPEL(3, 0)
433
434 PUT_VC1_MSPEL(0, 1)
435 PUT_VC1_MSPEL(1, 1)
436 PUT_VC1_MSPEL(2, 1)
437 PUT_VC1_MSPEL(3, 1)
438
439 PUT_VC1_MSPEL(0, 2)
440 PUT_VC1_MSPEL(1, 2)
441 PUT_VC1_MSPEL(2, 2)
442 PUT_VC1_MSPEL(3, 2)
443
444 PUT_VC1_MSPEL(0, 3)
445 PUT_VC1_MSPEL(1, 3)
446 PUT_VC1_MSPEL(2, 3)
447 PUT_VC1_MSPEL(3, 3)
448
449 void ff_vc1dsp_init(DSPContext* dsp, AVCodecContext *avctx) {
450     dsp->vc1_inv_trans_8x8 = vc1_inv_trans_8x8_c;
451     dsp->vc1_inv_trans_4x8 = vc1_inv_trans_4x8_c;
452     dsp->vc1_inv_trans_8x4 = vc1_inv_trans_8x4_c;
453     dsp->vc1_inv_trans_4x4 = vc1_inv_trans_4x4_c;
454     dsp->vc1_h_overlap = vc1_h_overlap_c;
455     dsp->vc1_v_overlap = vc1_v_overlap_c;
456
457     dsp->put_vc1_mspel_pixels_tab[ 0] = ff_put_vc1_mspel_mc00_c;
458     dsp->put_vc1_mspel_pixels_tab[ 1] = put_vc1_mspel_mc10_c;
459     dsp->put_vc1_mspel_pixels_tab[ 2] = put_vc1_mspel_mc20_c;
460     dsp->put_vc1_mspel_pixels_tab[ 3] = put_vc1_mspel_mc30_c;
461     dsp->put_vc1_mspel_pixels_tab[ 4] = put_vc1_mspel_mc01_c;
462     dsp->put_vc1_mspel_pixels_tab[ 5] = put_vc1_mspel_mc11_c;
463     dsp->put_vc1_mspel_pixels_tab[ 6] = put_vc1_mspel_mc21_c;
464     dsp->put_vc1_mspel_pixels_tab[ 7] = put_vc1_mspel_mc31_c;
465     dsp->put_vc1_mspel_pixels_tab[ 8] = put_vc1_mspel_mc02_c;
466     dsp->put_vc1_mspel_pixels_tab[ 9] = put_vc1_mspel_mc12_c;
467     dsp->put_vc1_mspel_pixels_tab[10] = put_vc1_mspel_mc22_c;
468     dsp->put_vc1_mspel_pixels_tab[11] = put_vc1_mspel_mc32_c;
469     dsp->put_vc1_mspel_pixels_tab[12] = put_vc1_mspel_mc03_c;
470     dsp->put_vc1_mspel_pixels_tab[13] = put_vc1_mspel_mc13_c;
471     dsp->put_vc1_mspel_pixels_tab[14] = put_vc1_mspel_mc23_c;
472     dsp->put_vc1_mspel_pixels_tab[15] = put_vc1_mspel_mc33_c;
473 }