0d2dc01e70eec996b34db236a6c5c81c4d2d69be
[ffmpeg.git] / libavcodec / vp8dsp.c
1 /**
2  * VP8 compatible video decoder
3  *
4  * Copyright (C) 2010 David Conrad
5  * Copyright (C) 2010 Ronald S. Bultje
6  *
7  * This file is part of FFmpeg.
8  *
9  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
11  * License as published by the Free Software Foundation; either
12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
13  *
14  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
17  * Lesser General Public License for more details.
18  *
19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
20  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
22  */
23
24 #include "dsputil.h"
25 #include "vp8dsp.h"
26
27 // TODO: Maybe add dequant
28 static void vp8_luma_dc_wht_c(DCTELEM block[4][4][16], DCTELEM dc[16])
29 {
30     int i, t0, t1, t2, t3;
31
32     for (i = 0; i < 4; i++) {
33         t0 = dc[0*4+i] + dc[3*4+i];
34         t1 = dc[1*4+i] + dc[2*4+i];
35         t2 = dc[1*4+i] - dc[2*4+i];
36         t3 = dc[0*4+i] - dc[3*4+i];
37
38         dc[0*4+i] = t0 + t1;
39         dc[1*4+i] = t3 + t2;
40         dc[2*4+i] = t0 - t1;
41         dc[3*4+i] = t3 - t2;
42     }
43
44     for (i = 0; i < 4; i++) {
45         t0 = dc[i*4+0] + dc[i*4+3] + 3; // rounding
46         t1 = dc[i*4+1] + dc[i*4+2];
47         t2 = dc[i*4+1] - dc[i*4+2];
48         t3 = dc[i*4+0] - dc[i*4+3] + 3; // rounding
49
50         *block[i][0] = (t0 + t1) >> 3;
51         *block[i][1] = (t3 + t2) >> 3;
52         *block[i][2] = (t0 - t1) >> 3;
53         *block[i][3] = (t3 - t2) >> 3;
54     }
55 }
56
57
58 #define MUL_20091(a) ((((a)*20091) >> 16) + (a))
59 #define MUL_35468(a)  (((a)*35468) >> 16)
60
61 static void vp8_idct_add_c(uint8_t *dst, DCTELEM block[16], int stride)
62 {
63     int i, t0, t1, t2, t3;
64     uint8_t *cm = ff_cropTbl + MAX_NEG_CROP;
65     DCTELEM tmp[16];
66
67     for (i = 0; i < 4; i++) {
68         t0 = block[0*4+i] + block[2*4+i];
69         t1 = block[0*4+i] - block[2*4+i];
70         t2 = MUL_35468(block[1*4+i]) - MUL_20091(block[3*4+i]);
71         t3 = MUL_20091(block[1*4+i]) + MUL_35468(block[3*4+i]);
72
73         tmp[i*4+0] = t0 + t3;
74         tmp[i*4+1] = t1 + t2;
75         tmp[i*4+2] = t1 - t2;
76         tmp[i*4+3] = t0 - t3;
77     }
78
79     for (i = 0; i < 4; i++) {
80         t0 = tmp[0*4+i] + tmp[2*4+i];
81         t1 = tmp[0*4+i] - tmp[2*4+i];
82         t2 = MUL_35468(tmp[1*4+i]) - MUL_20091(tmp[3*4+i]);
83         t3 = MUL_20091(tmp[1*4+i]) + MUL_35468(tmp[3*4+i]);
84
85         dst[0] = cm[dst[0] + ((t0 + t3 + 4) >> 3)];
86         dst[1] = cm[dst[1] + ((t1 + t2 + 4) >> 3)];
87         dst[2] = cm[dst[2] + ((t1 - t2 + 4) >> 3)];
88         dst[3] = cm[dst[3] + ((t0 - t3 + 4) >> 3)];
89         dst += stride;
90     }
91 }
92
93 static void vp8_idct_dc_add_c(uint8_t *dst, DCTELEM block[16], int stride)
94 {
95     int i, dc = (block[0] + 4) >> 3;
96     uint8_t *cm = ff_cropTbl + MAX_NEG_CROP + dc;
97
98     for (i = 0; i < 4; i++) {
99         dst[0] = cm[dst[0]];
100         dst[1] = cm[dst[1]];
101         dst[2] = cm[dst[2]];
102         dst[3] = cm[dst[3]];
103         dst += stride;
104     }
105 }
106
107
108 // because I like only having two parameters to pass functions...
109 #define LOAD_PIXELS\
110     int av_unused p3 = p[-4*stride];\
111     int av_unused p2 = p[-3*stride];\
112     int av_unused p1 = p[-2*stride];\
113     int av_unused p0 = p[-1*stride];\
114     int av_unused q0 = p[ 0*stride];\
115     int av_unused q1 = p[ 1*stride];\
116     int av_unused q2 = p[ 2*stride];\
117     int av_unused q3 = p[ 3*stride];
118
119 #define clip_int8(n) (cm[n+0x80]-0x80)
120
121 static av_always_inline void filter_common(uint8_t *p, int stride, int is4tap)
122 {
123     LOAD_PIXELS
124     int a, f1, f2;
125     uint8_t *cm = ff_cropTbl + MAX_NEG_CROP;
126
127     a = 3*(q0 - p0);
128
129     if (is4tap)
130         a += clip_int8(p1 - q1);
131
132     a = clip_int8(a);
133
134     // We deviate from the spec here with c(a+3) >> 3
135     // since that's what libvpx does.
136     f1 = FFMIN(a+4, 127) >> 3;
137     f2 = FFMIN(a+3, 127) >> 3;
138
139     // Despite what the spec says, we do need to clamp here to
140     // be bitexact with libvpx.
141     p[-1*stride] = cm[p0 + f2];
142     p[ 0*stride] = cm[q0 - f1];
143
144     // only used for _inner on blocks without high edge variance
145     if (!is4tap) {
146         a = (f1+1)>>1;
147         p[-2*stride] = cm[p1 + a];
148         p[ 1*stride] = cm[q1 - a];
149     }
150 }
151
152 static av_always_inline int simple_limit(uint8_t *p, int stride, int flim)
153 {
154     LOAD_PIXELS
155     return 2*FFABS(p0-q0) + (FFABS(p1-q1) >> 1) <= flim;
156 }
157
158 /**
159  * E - limit at the macroblock edge
160  * I - limit for interior difference
161  */
162 static av_always_inline int normal_limit(uint8_t *p, int stride, int E, int I)
163 {
164     LOAD_PIXELS
165     return simple_limit(p, stride, E)
166         && FFABS(p3-p2) <= I && FFABS(p2-p1) <= I && FFABS(p1-p0) <= I
167         && FFABS(q3-q2) <= I && FFABS(q2-q1) <= I && FFABS(q1-q0) <= I;
168 }
169
170 // high edge variance
171 static av_always_inline int hev(uint8_t *p, int stride, int thresh)
172 {
173     LOAD_PIXELS
174     return FFABS(p1-p0) > thresh || FFABS(q1-q0) > thresh;
175 }
176
177 static av_always_inline void filter_mbedge(uint8_t *p, int stride)
178 {
179     int a0, a1, a2, w;
180     uint8_t *cm = ff_cropTbl + MAX_NEG_CROP;
181
182     LOAD_PIXELS
183
184     w = clip_int8(p1-q1);
185     w = clip_int8(w + 3*(q0-p0));
186
187     a0 = (27*w + 63) >> 7;
188     a1 = (18*w + 63) >> 7;
189     a2 = ( 9*w + 63) >> 7;
190
191     p[-3*stride] = cm[p2 + a2];
192     p[-2*stride] = cm[p1 + a1];
193     p[-1*stride] = cm[p0 + a0];
194     p[ 0*stride] = cm[q0 - a0];
195     p[ 1*stride] = cm[q1 - a1];
196     p[ 2*stride] = cm[q2 - a2];
197 }
198
199 #define LOOP_FILTER(dir, size, stridea, strideb) \
200 static void vp8_ ## dir ## _loop_filter ## size ## _c(uint8_t *dst, int stride,\
201                                      int flim_E, int flim_I, int hev_thresh)\
202 {\
203     int i;\
204 \
205     for (i = 0; i < size; i++)\
206         if (normal_limit(dst+i*stridea, strideb, flim_E, flim_I)) {\
207             if (hev(dst+i*stridea, strideb, hev_thresh))\
208                 filter_common(dst+i*stridea, strideb, 1);\
209             else\
210                 filter_mbedge(dst+i*stridea, strideb);\
211         }\
212 }\
213 \
214 static void vp8_ ## dir ## _loop_filter ## size ## _inner_c(uint8_t *dst, int stride,\
215                                       int flim_E, int flim_I, int hev_thresh)\
216 {\
217     int i;\
218 \
219     for (i = 0; i < size; i++)\
220         if (normal_limit(dst+i*stridea, strideb, flim_E, flim_I)) {\
221             int hv = hev(dst+i*stridea, strideb, hev_thresh);\
222             if (hv) \
223                 filter_common(dst+i*stridea, strideb, 1);\
224             else \
225                 filter_common(dst+i*stridea, strideb, 0);\
226         }\
227 }
228
229 LOOP_FILTER(v, 16, 1, stride)
230 LOOP_FILTER(h, 16, stride, 1)
231 LOOP_FILTER(v,  8, 1, stride)
232 LOOP_FILTER(h,  8, stride, 1)
233
234 static void vp8_v_loop_filter_simple_c(uint8_t *dst, int stride, int flim)
235 {
236     int i;
237
238     for (i = 0; i < 16; i++)
239         if (simple_limit(dst+i, stride, flim))
240             filter_common(dst+i, stride, 1);
241 }
242
243 static void vp8_h_loop_filter_simple_c(uint8_t *dst, int stride, int flim)
244 {
245     int i;
246
247     for (i = 0; i < 16; i++)
248         if (simple_limit(dst+i*stride, 1, flim))
249             filter_common(dst+i*stride, 1, 1);
250 }
251
252 static const uint8_t subpel_filters[7][6] = {
253     { 0,   6, 123,  12,   1,   0 },
254     { 2,  11, 108,  36,   8,   1 },
255     { 0,   9,  93,  50,   6,   0 },
256     { 3,  16,  77,  77,  16,   3 },
257     { 0,   6,  50,  93,   9,   0 },
258     { 1,   8,  36, 108,  11,   2 },
259     { 0,   1,  12, 123,   6,   0 },
260 };
261
262 #define PUT_PIXELS(WIDTH) \
263 static void put_vp8_pixels ## WIDTH ##_c(uint8_t *dst, int dststride, uint8_t *src, int srcstride, int h, int x, int y) { \
264     int i; \
265     for (i = 0; i < h; i++, dst+= dststride, src+= srcstride) { \
266         memcpy(dst, src, WIDTH); \
267     } \
268 }
269
270 PUT_PIXELS(16)
271 PUT_PIXELS(8)
272 PUT_PIXELS(4)
273
274 #define FILTER_6TAP(src, F, stride) \
275     cm[(F[2]*src[x+0*stride] - F[1]*src[x-1*stride] + F[0]*src[x-2*stride] + \
276         F[3]*src[x+1*stride] - F[4]*src[x+2*stride] + F[5]*src[x+3*stride] + 64) >> 7]
277
278 #define FILTER_4TAP(src, F, stride) \
279     cm[(F[2]*src[x+0*stride] - F[1]*src[x-1*stride] + \
280         F[3]*src[x+1*stride] - F[4]*src[x+2*stride] + 64) >> 7]
281
282 #define VP8_EPEL_H(SIZE, FILTER, FILTERNAME) \
283 static void put_vp8_epel ## SIZE ## _ ## FILTERNAME ## _c(uint8_t *dst, int dststride, uint8_t *src, int srcstride, int h, int mx, int my) \
284 { \
285     const uint8_t *filter = subpel_filters[mx-1]; \
286     uint8_t *cm = ff_cropTbl + MAX_NEG_CROP; \
287     int x, y; \
288 \
289     for (y = 0; y < h; y++) { \
290         for (x = 0; x < SIZE; x++) \
291             dst[x] = FILTER(src, filter, 1); \
292         dst += dststride; \
293         src += srcstride; \
294     } \
295 }
296 #define VP8_EPEL_V(SIZE, FILTER, FILTERNAME) \
297 static void put_vp8_epel ## SIZE ## _ ## FILTERNAME ## _c(uint8_t *dst, int dststride, uint8_t *src, int srcstride, int h, int mx, int my) \
298 { \
299     const uint8_t *filter = subpel_filters[my-1]; \
300     uint8_t *cm = ff_cropTbl + MAX_NEG_CROP; \
301     int x, y; \
302 \
303     for (y = 0; y < h; y++) { \
304         for (x = 0; x < SIZE; x++) \
305             dst[x] = FILTER(src, filter, srcstride); \
306         dst += dststride; \
307         src += srcstride; \
308     } \
309 }
310 #define VP8_EPEL_HV(SIZE, FILTERX, FILTERY, FILTERNAME) \
311 static void put_vp8_epel ## SIZE ## _ ## FILTERNAME ## _c(uint8_t *dst, int dststride, uint8_t *src, int srcstride, int h, int mx, int my) \
312 { \
313     const uint8_t *filter = subpel_filters[mx-1]; \
314     uint8_t *cm = ff_cropTbl + MAX_NEG_CROP; \
315     int x, y; \
316     uint8_t tmp_array[(2*SIZE+5)*SIZE]; \
317     uint8_t *tmp = tmp_array; \
318     src -= 2*srcstride; \
319 \
320     for (y = 0; y < h+5; y++) { \
321         for (x = 0; x < SIZE; x++) \
322             tmp[x] = FILTERX(src, filter, 1); \
323         tmp += SIZE; \
324         src += srcstride; \
325     } \
326 \
327     tmp = tmp_array + 2*SIZE; \
328     filter = subpel_filters[my-1]; \
329 \
330     for (y = 0; y < h; y++) { \
331         for (x = 0; x < SIZE; x++) \
332             dst[x] = FILTERY(tmp, filter, SIZE); \
333         dst += dststride; \
334         tmp += SIZE; \
335     } \
336 }
337
338 VP8_EPEL_H(16, FILTER_4TAP, h4)
339 VP8_EPEL_H(8,  FILTER_4TAP, h4)
340 VP8_EPEL_H(4,  FILTER_4TAP, h4)
341 VP8_EPEL_H(16, FILTER_6TAP, h6)
342 VP8_EPEL_H(8,  FILTER_6TAP, h6)
343 VP8_EPEL_H(4,  FILTER_6TAP, h6)
344 VP8_EPEL_V(16, FILTER_4TAP, v4)
345 VP8_EPEL_V(8,  FILTER_4TAP, v4)
346 VP8_EPEL_V(4,  FILTER_4TAP, v4)
347 VP8_EPEL_V(16, FILTER_6TAP, v6)
348 VP8_EPEL_V(8,  FILTER_6TAP, v6)
349 VP8_EPEL_V(4,  FILTER_6TAP, v6)
350 VP8_EPEL_HV(16, FILTER_4TAP, FILTER_4TAP, h4v4)
351 VP8_EPEL_HV(8,  FILTER_4TAP, FILTER_4TAP, h4v4)
352 VP8_EPEL_HV(4,  FILTER_4TAP, FILTER_4TAP, h4v4)
353 VP8_EPEL_HV(16, FILTER_4TAP, FILTER_6TAP, h4v6)
354 VP8_EPEL_HV(8,  FILTER_4TAP, FILTER_6TAP, h4v6)
355 VP8_EPEL_HV(4,  FILTER_4TAP, FILTER_6TAP, h4v6)
356 VP8_EPEL_HV(16, FILTER_6TAP, FILTER_4TAP, h6v4)
357 VP8_EPEL_HV(8,  FILTER_6TAP, FILTER_4TAP, h6v4)
358 VP8_EPEL_HV(4,  FILTER_6TAP, FILTER_4TAP, h6v4)
359 VP8_EPEL_HV(16, FILTER_6TAP, FILTER_6TAP, h6v6)
360 VP8_EPEL_HV(8,  FILTER_6TAP, FILTER_6TAP, h6v6)
361 VP8_EPEL_HV(4,  FILTER_6TAP, FILTER_6TAP, h6v6)
362
363 #define VP8_BILINEAR(SIZE) \
364 static void put_vp8_bilinear ## SIZE ## _h_c(uint8_t *dst, int stride, uint8_t *src, int s2, int h, int mx, int my) \
365 { \
366     int a = 8-mx, b = mx; \
367     int x, y; \
368 \
369     for (y = 0; y < h; y++) { \
370         for (x = 0; x < SIZE; x++) \
371             dst[x] = (a*src[x] + b*src[x+1] + 4) >> 3; \
372         dst += stride; \
373         src += stride; \
374     } \
375 } \
376 static void put_vp8_bilinear ## SIZE ## _v_c(uint8_t *dst, int stride, uint8_t *src, int s2, int h, int mx, int my) \
377 { \
378     int c = 8-my, d = my; \
379     int x, y; \
380 \
381     for (y = 0; y < h; y++) { \
382         for (x = 0; x < SIZE; x++) \
383             dst[x] = (c*src[x] + d*src[x+stride] + 4) >> 3; \
384         dst += stride; \
385         src += stride; \
386     } \
387 } \
388 \
389 static void put_vp8_bilinear ## SIZE ## _hv_c(uint8_t *dst, int stride, uint8_t *src, int s2, int h, int mx, int my) \
390 { \
391     int a = 8-mx, b = mx; \
392     int c = 8-my, d = my; \
393     int x, y; \
394     uint8_t tmp_array[(2*SIZE+1)*SIZE]; \
395     uint8_t *tmp = tmp_array; \
396 \
397     for (y = 0; y < h+1; y++) { \
398         for (x = 0; x < SIZE; x++) \
399             tmp[x] = (a*src[x] + b*src[x+1] + 4) >> 3; \
400         tmp += SIZE; \
401         src += stride; \
402     } \
403 \
404     tmp = tmp_array; \
405 \
406     for (y = 0; y < h; y++) { \
407         for (x = 0; x < SIZE; x++) \
408             dst[x] = (c*tmp[x] + d*tmp[x+SIZE] + 4) >> 3; \
409         dst += stride; \
410         tmp += SIZE; \
411     } \
412 }
413
414 VP8_BILINEAR(16)
415 VP8_BILINEAR(8)
416 VP8_BILINEAR(4)
417
418 #define VP8_MC_FUNC(IDX, SIZE) \
419     dsp->put_vp8_epel_pixels_tab[IDX][0][0] = put_vp8_pixels ## SIZE ## _c; \
420     dsp->put_vp8_epel_pixels_tab[IDX][0][1] = put_vp8_epel ## SIZE ## _h4_c; \
421     dsp->put_vp8_epel_pixels_tab[IDX][0][2] = put_vp8_epel ## SIZE ## _h6_c; \
422     dsp->put_vp8_epel_pixels_tab[IDX][1][0] = put_vp8_epel ## SIZE ## _v4_c; \
423     dsp->put_vp8_epel_pixels_tab[IDX][1][1] = put_vp8_epel ## SIZE ## _h4v4_c; \
424     dsp->put_vp8_epel_pixels_tab[IDX][1][2] = put_vp8_epel ## SIZE ## _h6v4_c; \
425     dsp->put_vp8_epel_pixels_tab[IDX][2][0] = put_vp8_epel ## SIZE ## _v6_c; \
426     dsp->put_vp8_epel_pixels_tab[IDX][2][1] = put_vp8_epel ## SIZE ## _h4v6_c; \
427     dsp->put_vp8_epel_pixels_tab[IDX][2][2] = put_vp8_epel ## SIZE ## _h6v6_c
428
429 #define VP8_BILINEAR_MC_FUNC(IDX, SIZE) \
430     dsp->put_vp8_bilinear_pixels_tab[IDX][0][0] = put_vp8_pixels ## SIZE ## _c; \
431     dsp->put_vp8_bilinear_pixels_tab[IDX][0][1] = put_vp8_bilinear ## SIZE ## _h_c; \
432     dsp->put_vp8_bilinear_pixels_tab[IDX][0][2] = put_vp8_bilinear ## SIZE ## _h_c; \
433     dsp->put_vp8_bilinear_pixels_tab[IDX][1][0] = put_vp8_bilinear ## SIZE ## _v_c; \
434     dsp->put_vp8_bilinear_pixels_tab[IDX][1][1] = put_vp8_bilinear ## SIZE ## _hv_c; \
435     dsp->put_vp8_bilinear_pixels_tab[IDX][1][2] = put_vp8_bilinear ## SIZE ## _hv_c; \
436     dsp->put_vp8_bilinear_pixels_tab[IDX][2][0] = put_vp8_bilinear ## SIZE ## _v_c; \
437     dsp->put_vp8_bilinear_pixels_tab[IDX][2][1] = put_vp8_bilinear ## SIZE ## _hv_c; \
438     dsp->put_vp8_bilinear_pixels_tab[IDX][2][2] = put_vp8_bilinear ## SIZE ## _hv_c
439
440 av_cold void ff_vp8dsp_init(VP8DSPContext *dsp)
441 {
442     dsp->vp8_luma_dc_wht = vp8_luma_dc_wht_c;
443     dsp->vp8_idct_add    = vp8_idct_add_c;
444     dsp->vp8_idct_dc_add = vp8_idct_dc_add_c;
445
446     dsp->vp8_v_loop_filter16 = vp8_v_loop_filter16_c;
447     dsp->vp8_h_loop_filter16 = vp8_h_loop_filter16_c;
448     dsp->vp8_v_loop_filter8  = vp8_v_loop_filter8_c;
449     dsp->vp8_h_loop_filter8  = vp8_h_loop_filter8_c;
450
451     dsp->vp8_v_loop_filter16_inner = vp8_v_loop_filter16_inner_c;
452     dsp->vp8_h_loop_filter16_inner = vp8_h_loop_filter16_inner_c;
453     dsp->vp8_v_loop_filter8_inner  = vp8_v_loop_filter8_inner_c;
454     dsp->vp8_h_loop_filter8_inner  = vp8_h_loop_filter8_inner_c;
455
456     dsp->vp8_v_loop_filter_simple = vp8_v_loop_filter_simple_c;
457     dsp->vp8_h_loop_filter_simple = vp8_h_loop_filter_simple_c;
458
459     VP8_MC_FUNC(0, 16);
460     VP8_MC_FUNC(1, 8);
461     VP8_MC_FUNC(2, 4);
462
463     VP8_BILINEAR_MC_FUNC(0, 16);
464     VP8_BILINEAR_MC_FUNC(1, 8);
465     VP8_BILINEAR_MC_FUNC(2, 4);
466
467     if (HAVE_MMX)
468         ff_vp8dsp_init_x86(dsp);
469     if (HAVE_ALTIVEC)
470         ff_vp8dsp_init_altivec(dsp);
471 }