cosmetics: simplify #includes
[x262.git] / common / dct.c
1 /*****************************************************************************
2  * dct.c: h264 encoder library
3  *****************************************************************************
4  * Copyright (C) 2003 Laurent Aimar
5  * $Id: dct.c,v 1.1 2004/06/03 19:27:06 fenrir Exp $
6  *
7  * Authors: Laurent Aimar <fenrir@via.ecp.fr>
8  *
9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
10  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
11  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
12  * (at your option) any later version.
13  *
14  * This program 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
17  * GNU General Public License for more details.
18  *
19  * You should have received a copy of the GNU General Public License
20  * along with this program; if not, write to the Free Software
21  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111, USA.
22  *****************************************************************************/
23
24 #include "common.h"
25 #ifdef HAVE_MMXEXT
26 #   include "i386/dct.h"
27 #endif
28 #ifdef ARCH_PPC
29 #   include "ppc/dct.h"
30 #endif
31
32
33 static inline int clip_uint8( int a )
34 {
35     if (a&(~255))
36         return (-a)>>31;
37     else
38         return a;
39 }
40
41 /*
42  * XXX For all dct dc : input could be equal to output so ...
43  */
44
45 static void dct2x2dc( int16_t d[2][2] )
46 {
47     int tmp[2][2];
48
49     tmp[0][0] = d[0][0] + d[0][1];
50     tmp[1][0] = d[0][0] - d[0][1];
51     tmp[0][1] = d[1][0] + d[1][1];
52     tmp[1][1] = d[1][0] - d[1][1];
53
54     d[0][0] = tmp[0][0] + tmp[0][1];
55     d[0][1] = tmp[1][0] + tmp[1][1];
56     d[1][0] = tmp[0][0] - tmp[0][1];
57     d[1][1] = tmp[1][0] - tmp[1][1];
58 }
59
60 static void dct4x4dc( int16_t d[4][4] )
61 {
62     int16_t tmp[4][4];
63     int s01, s23;
64     int d01, d23;
65     int i;
66
67     for( i = 0; i < 4; i++ )
68     {
69         s01 = d[i][0] + d[i][1];
70         d01 = d[i][0] - d[i][1];
71         s23 = d[i][2] + d[i][3];
72         d23 = d[i][2] - d[i][3];
73
74         tmp[0][i] = s01 + s23;
75         tmp[1][i] = s01 - s23;
76         tmp[2][i] = d01 - d23;
77         tmp[3][i] = d01 + d23;
78     }
79
80     for( i = 0; i < 4; i++ )
81     {
82         s01 = tmp[i][0] + tmp[i][1];
83         d01 = tmp[i][0] - tmp[i][1];
84         s23 = tmp[i][2] + tmp[i][3];
85         d23 = tmp[i][2] - tmp[i][3];
86
87         d[0][i] = ( s01 + s23 + 1 ) >> 1;
88         d[1][i] = ( s01 - s23 + 1 ) >> 1;
89         d[2][i] = ( d01 - d23 + 1 ) >> 1;
90         d[3][i] = ( d01 + d23 + 1 ) >> 1;
91     }
92 }
93
94 static void idct4x4dc( int16_t d[4][4] )
95 {
96     int16_t tmp[4][4];
97     int s01, s23;
98     int d01, d23;
99     int i;
100
101     for( i = 0; i < 4; i++ )
102     {
103         s01 = d[0][i] + d[1][i];
104         d01 = d[0][i] - d[1][i];
105         s23 = d[2][i] + d[3][i];
106         d23 = d[2][i] - d[3][i];
107
108         tmp[0][i] = s01 + s23;
109         tmp[1][i] = s01 - s23;
110         tmp[2][i] = d01 - d23;
111         tmp[3][i] = d01 + d23;
112     }
113
114     for( i = 0; i < 4; i++ )
115     {
116         s01 = tmp[i][0] + tmp[i][1];
117         d01 = tmp[i][0] - tmp[i][1];
118         s23 = tmp[i][2] + tmp[i][3];
119         d23 = tmp[i][2] - tmp[i][3];
120
121         d[i][0] = s01 + s23;
122         d[i][1] = s01 - s23;
123         d[i][2] = d01 - d23;
124         d[i][3] = d01 + d23;
125     }
126 }
127
128 static inline void pixel_sub_wxh( int16_t *diff, int i_size,
129                                   uint8_t *pix1, int i_pix1, uint8_t *pix2, int i_pix2 )
130 {
131     int y, x;
132     for( y = 0; y < i_size; y++ )
133     {
134         for( x = 0; x < i_size; x++ )
135         {
136             diff[x + y*i_size] = pix1[x] - pix2[x];
137         }
138         pix1 += i_pix1;
139         pix2 += i_pix2;
140     }
141 }
142
143 static void sub4x4_dct( int16_t dct[4][4], uint8_t *pix1, int i_pix1, uint8_t *pix2, int i_pix2 )
144 {
145     int16_t d[4][4];
146     int16_t tmp[4][4];
147     int i;
148
149     pixel_sub_wxh( (int16_t*)d, 4, pix1, i_pix1, pix2, i_pix2 );
150
151     for( i = 0; i < 4; i++ )
152     {
153         const int s03 = d[i][0] + d[i][3];
154         const int s12 = d[i][1] + d[i][2];
155         const int d03 = d[i][0] - d[i][3];
156         const int d12 = d[i][1] - d[i][2];
157
158         tmp[0][i] =   s03 +   s12;
159         tmp[1][i] = 2*d03 +   d12;
160         tmp[2][i] =   s03 -   s12;
161         tmp[3][i] =   d03 - 2*d12;
162     }
163
164     for( i = 0; i < 4; i++ )
165     {
166         const int s03 = tmp[i][0] + tmp[i][3];
167         const int s12 = tmp[i][1] + tmp[i][2];
168         const int d03 = tmp[i][0] - tmp[i][3];
169         const int d12 = tmp[i][1] - tmp[i][2];
170
171         dct[0][i] =   s03 +   s12;
172         dct[1][i] = 2*d03 +   d12;
173         dct[2][i] =   s03 -   s12;
174         dct[3][i] =   d03 - 2*d12;
175     }
176 }
177
178 static void sub8x8_dct( int16_t dct[4][4][4], uint8_t *pix1, int i_pix1, uint8_t *pix2, int i_pix2 )
179 {
180     sub4x4_dct( dct[0], &pix1[0], i_pix1, &pix2[0], i_pix2 );
181     sub4x4_dct( dct[1], &pix1[4], i_pix1, &pix2[4], i_pix2 );
182     sub4x4_dct( dct[2], &pix1[4*i_pix1+0], i_pix1, &pix2[4*i_pix2+0], i_pix2 );
183     sub4x4_dct( dct[3], &pix1[4*i_pix1+4], i_pix1, &pix2[4*i_pix2+4], i_pix2 );
184 }
185
186 static void sub16x16_dct( int16_t dct[16][4][4], uint8_t *pix1, int i_pix1, uint8_t *pix2, int i_pix2 )
187 {
188     sub8x8_dct( &dct[ 0], pix1, i_pix1, pix2, i_pix2 );
189     sub8x8_dct( &dct[ 4], &pix1[8], i_pix1, &pix2[8], i_pix2 );
190     sub8x8_dct( &dct[ 8], &pix1[8*i_pix1], i_pix1, &pix2[8*i_pix2], i_pix2 );
191     sub8x8_dct( &dct[12], &pix1[8*i_pix1+8], i_pix1, &pix2[8*i_pix2+8], i_pix2 );
192 }
193
194
195 static void add4x4_idct( uint8_t *p_dst, int i_dst, int16_t dct[4][4] )
196 {
197     int16_t d[4][4];
198     int16_t tmp[4][4];
199     int x, y;
200     int i;
201
202     for( i = 0; i < 4; i++ )
203     {
204         const int s02 =  dct[i][0]     +  dct[i][2];
205         const int d02 =  dct[i][0]     -  dct[i][2];
206         const int s13 =  dct[i][1]     + (dct[i][3]>>1);
207         const int d13 = (dct[i][1]>>1) -  dct[i][3];
208
209         tmp[i][0] = s02 + s13;
210         tmp[i][1] = d02 + d13;
211         tmp[i][2] = d02 - d13;
212         tmp[i][3] = s02 - s13;
213     }
214
215     for( i = 0; i < 4; i++ )
216     {
217         const int s02 =  tmp[0][i]     +  tmp[2][i];
218         const int d02 =  tmp[0][i]     -  tmp[2][i];
219         const int s13 =  tmp[1][i]     + (tmp[3][i]>>1);
220         const int d13 = (tmp[1][i]>>1) -   tmp[3][i];
221
222         d[0][i] = ( s02 + s13 + 32 ) >> 6;
223         d[1][i] = ( d02 + d13 + 32 ) >> 6;
224         d[2][i] = ( d02 - d13 + 32 ) >> 6;
225         d[3][i] = ( s02 - s13 + 32 ) >> 6;
226     }
227
228
229     for( y = 0; y < 4; y++ )
230     {
231         for( x = 0; x < 4; x++ )
232         {
233             p_dst[x] = clip_uint8( p_dst[x] + d[y][x] );
234         }
235         p_dst += i_dst;
236     }
237 }
238
239 static void add8x8_idct( uint8_t *p_dst, int i_dst, int16_t dct[4][4][4] )
240 {
241     add4x4_idct( p_dst, i_dst,             dct[0] );
242     add4x4_idct( &p_dst[4], i_dst,         dct[1] );
243     add4x4_idct( &p_dst[4*i_dst+0], i_dst, dct[2] );
244     add4x4_idct( &p_dst[4*i_dst+4], i_dst, dct[3] );
245 }
246
247 static void add16x16_idct( uint8_t *p_dst, int i_dst, int16_t dct[16][4][4] )
248 {
249     add8x8_idct( &p_dst[0], i_dst, &dct[0] );
250     add8x8_idct( &p_dst[8], i_dst, &dct[4] );
251     add8x8_idct( &p_dst[8*i_dst], i_dst, &dct[8] );
252     add8x8_idct( &p_dst[8*i_dst+8], i_dst, &dct[12] );
253 }
254
255 /****************************************************************************
256  * 8x8 transform:
257  ****************************************************************************/
258
259 #define DCT8_1D {\
260     const int s07 = SRC(0) + SRC(7);\
261     const int s16 = SRC(1) + SRC(6);\
262     const int s25 = SRC(2) + SRC(5);\
263     const int s34 = SRC(3) + SRC(4);\
264     const int a0 = s07 + s34;\
265     const int a1 = s16 + s25;\
266     const int a2 = s07 - s34;\
267     const int a3 = s16 - s25;\
268     const int d07 = SRC(0) - SRC(7);\
269     const int d16 = SRC(1) - SRC(6);\
270     const int d25 = SRC(2) - SRC(5);\
271     const int d34 = SRC(3) - SRC(4);\
272     const int a4 = d16 + d25 + (d07 + (d07>>1));\
273     const int a5 = d07 - d34 - (d25 + (d25>>1));\
274     const int a6 = d07 + d34 - (d16 + (d16>>1));\
275     const int a7 = d16 - d25 + (d34 + (d34>>1));\
276     SRC(0) =  a0 + a1     ;\
277     SRC(1) =  a4 + (a7>>2);\
278     SRC(2) =  a2 + (a3>>1);\
279     SRC(3) =  a5 + (a6>>2);\
280     SRC(4) =  a0 - a1     ;\
281     SRC(5) =  a6 - (a5>>2);\
282     SRC(6) = (a2>>1) - a3 ;\
283     SRC(7) = (a4>>2) - a7 ;\
284 }
285
286 static void sub8x8_dct8( int16_t dct[8][8], uint8_t *pix1, int i_pix1, uint8_t *pix2, int i_pix2 )
287 {
288     int i;
289
290     pixel_sub_wxh( (int16_t*)dct, 8, pix1, i_pix1, pix2, i_pix2 );
291
292 #define SRC(x) dct[i][x]
293     for( i = 0; i < 8; i++ )
294         DCT8_1D
295 #undef SRC
296
297 #define SRC(x) dct[x][i]
298     for( i = 0; i < 8; i++ )
299         DCT8_1D
300 #undef SRC
301 }
302
303 static void sub16x16_dct8( int16_t dct[4][8][8], uint8_t *pix1, int i_pix1, uint8_t *pix2, int i_pix2 )
304 {
305     sub8x8_dct8( dct[0],  pix1,             i_pix1,  pix2,             i_pix2 );
306     sub8x8_dct8( dct[1], &pix1[8],          i_pix1, &pix2[8],          i_pix2 );
307     sub8x8_dct8( dct[2], &pix1[8*i_pix1],   i_pix1, &pix2[8*i_pix2],   i_pix2 );
308     sub8x8_dct8( dct[3], &pix1[8*i_pix1+8], i_pix1, &pix2[8*i_pix2+8], i_pix2 );
309 }
310
311 #define IDCT8_1D {\
312     const int a0 =  SRC(0) + SRC(4);\
313     const int a2 =  SRC(0) - SRC(4);\
314     const int a4 = (SRC(2)>>1) - SRC(6);\
315     const int a6 = (SRC(6)>>1) + SRC(2);\
316     const int b0 = a0 + a6;\
317     const int b2 = a2 + a4;\
318     const int b4 = a2 - a4;\
319     const int b6 = a0 - a6;\
320     const int a1 = -SRC(3) + SRC(5) - SRC(7) - (SRC(7)>>1);\
321     const int a3 =  SRC(1) + SRC(7) - SRC(3) - (SRC(3)>>1);\
322     const int a5 = -SRC(1) + SRC(7) + SRC(5) + (SRC(5)>>1);\
323     const int a7 =  SRC(3) + SRC(5) + SRC(1) + (SRC(1)>>1);\
324     const int b1 = (a7>>2) + a1;\
325     const int b3 =  a3 + (a5>>2);\
326     const int b5 = (a3>>2) - a5;\
327     const int b7 =  a7 - (a1>>2);\
328     DST(0, b0 + b7);\
329     DST(1, b2 + b5);\
330     DST(2, b4 + b3);\
331     DST(3, b6 + b1);\
332     DST(4, b6 - b1);\
333     DST(5, b4 - b3);\
334     DST(6, b2 - b5);\
335     DST(7, b0 - b7);\
336 }
337
338 static void add8x8_idct8( uint8_t *dst, int i_dst, int16_t dct[8][8] )
339 {
340     int i;
341
342     dct[0][0] += 32; // rounding for the >>6 at the end
343
344 #define SRC(x)     dct[i][x]
345 #define DST(x,rhs) dct[i][x] = (rhs)
346     for( i = 0; i < 8; i++ )
347         IDCT8_1D
348 #undef SRC
349 #undef DST
350
351 #define SRC(x)     dct[x][i]
352 #define DST(x,rhs) dst[i + x*i_dst] = clip_uint8( dst[i + x*i_dst] + ((rhs) >> 6) );
353     for( i = 0; i < 8; i++ )
354         IDCT8_1D
355 #undef SRC
356 #undef DST
357 }
358
359 static void add16x16_idct8( uint8_t *dst, int i_dst, int16_t dct[4][8][8] )
360 {
361     add8x8_idct8( &dst[0],         i_dst, dct[0] );
362     add8x8_idct8( &dst[8],         i_dst, dct[1] );
363     add8x8_idct8( &dst[8*i_dst],   i_dst, dct[2] );
364     add8x8_idct8( &dst[8*i_dst+8], i_dst, dct[3] );
365 }
366
367
368 /****************************************************************************
369  * x264_dct_init:
370  ****************************************************************************/
371 void x264_dct_init( int cpu, x264_dct_function_t *dctf )
372 {
373     dctf->sub4x4_dct    = sub4x4_dct;
374     dctf->add4x4_idct   = add4x4_idct;
375
376     dctf->sub8x8_dct    = sub8x8_dct;
377     dctf->add8x8_idct   = add8x8_idct;
378
379     dctf->sub16x16_dct  = sub16x16_dct;
380     dctf->add16x16_idct = add16x16_idct;
381
382     dctf->sub8x8_dct8   = sub8x8_dct8;
383     dctf->add8x8_idct8  = add8x8_idct8;
384
385     dctf->sub16x16_dct8  = sub16x16_dct8;
386     dctf->add16x16_idct8 = add16x16_idct8;
387
388     dctf->dct4x4dc  = dct4x4dc;
389     dctf->idct4x4dc = idct4x4dc;
390
391     dctf->dct2x2dc  = dct2x2dc;
392     dctf->idct2x2dc = dct2x2dc;
393
394 #ifdef HAVE_MMXEXT
395     if( cpu&X264_CPU_MMXEXT )
396     {
397         dctf->sub4x4_dct    = x264_sub4x4_dct_mmxext;
398         dctf->sub8x8_dct    = x264_sub8x8_dct_mmxext;
399         dctf->sub16x16_dct  = x264_sub16x16_dct_mmxext;
400
401         dctf->add4x4_idct   = x264_add4x4_idct_mmxext;
402         dctf->add8x8_idct   = x264_add8x8_idct_mmxext;
403         dctf->add16x16_idct = x264_add16x16_idct_mmxext;
404
405         dctf->dct4x4dc  = x264_dct4x4dc_mmxext;
406         dctf->idct4x4dc = x264_idct4x4dc_mmxext;
407
408 #ifndef ARCH_X86_64
409         dctf->sub8x8_dct8   = x264_sub8x8_dct8_mmxext;
410         dctf->sub16x16_dct8 = x264_sub16x16_dct8_mmxext;
411
412         dctf->add8x8_idct8  = x264_add8x8_idct8_mmxext;
413         dctf->add16x16_idct8= x264_add16x16_idct8_mmxext;
414 #endif
415     }
416 #endif
417
418 #if defined(HAVE_SSE2) && defined(ARCH_X86_64)
419     if( cpu&X264_CPU_SSE2 )
420     {
421         dctf->sub8x8_dct8   = x264_sub8x8_dct8_sse2;
422         dctf->sub16x16_dct8 = x264_sub16x16_dct8_sse2;
423
424         dctf->add8x8_idct8  = x264_add8x8_idct8_sse2;
425         dctf->add16x16_idct8= x264_add16x16_idct8_sse2;
426     }
427 #endif
428
429 #ifdef ARCH_PPC
430     if( cpu&X264_CPU_ALTIVEC )
431     {
432         dctf->sub4x4_dct    = x264_sub4x4_dct_altivec;
433         dctf->sub8x8_dct    = x264_sub8x8_dct_altivec;
434         dctf->sub16x16_dct  = x264_sub16x16_dct_altivec;
435     }
436 #endif
437 }
438