cosmetics: use symbolic constants for frame padding radius
[x262.git] / common / mc.c
1 /*****************************************************************************
2  * mc.c: h264 encoder library (Motion Compensation)
3  *****************************************************************************
4  * Copyright (C) 2003 Laurent Aimar
5  * $Id: mc.c,v 1.1 2004/06/03 19:27:07 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 #include "clip1.h"
26
27 #ifdef HAVE_MMX
28 #include "i386/mc.h"
29 #endif
30 #ifdef ARCH_PPC
31 #include "ppc/mc.h"
32 #endif
33
34
35 static inline int x264_tapfilter( uint8_t *pix, int i_pix_next )
36 {
37     return pix[-2*i_pix_next] - 5*pix[-1*i_pix_next] + 20*(pix[0] + pix[1*i_pix_next]) - 5*pix[ 2*i_pix_next] + pix[ 3*i_pix_next];
38 }
39 static inline int x264_tapfilter1( uint8_t *pix )
40 {
41     return pix[-2] - 5*pix[-1] + 20*(pix[0] + pix[1]) - 5*pix[ 2] + pix[ 3];
42 }
43
44 static inline void pixel_avg( uint8_t *dst,  int i_dst_stride,
45                               uint8_t *src1, int i_src1_stride,
46                               uint8_t *src2, int i_src2_stride,
47                               int i_width, int i_height )
48 {
49     int x, y;
50     for( y = 0; y < i_height; y++ )
51     {
52         for( x = 0; x < i_width; x++ )
53         {
54             dst[x] = ( src1[x] + src2[x] + 1 ) >> 1;
55         }
56         dst  += i_dst_stride;
57         src1 += i_src1_stride;
58         src2 += i_src2_stride;
59     }
60 }
61
62 static inline void pixel_avg_wxh( uint8_t *dst, int i_dst, uint8_t *src, int i_src, int width, int height )
63 {
64     int x, y;
65     for( y = 0; y < height; y++ )
66     {
67         for( x = 0; x < width; x++ )
68         {
69             dst[x] = ( dst[x] + src[x] + 1 ) >> 1;
70         }
71         dst += i_dst;
72         src += i_src;
73     }
74 }
75
76 #define PIXEL_AVG_C( name, width, height ) \
77 static void name( uint8_t *pix1, int i_stride_pix1, \
78                   uint8_t *pix2, int i_stride_pix2 ) \
79 { \
80     pixel_avg_wxh( pix1, i_stride_pix1, pix2, i_stride_pix2, width, height ); \
81 }
82 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_16x16, 16, 16 )
83 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_16x8,  16, 8 )
84 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_8x16,  8, 16 )
85 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_8x8,   8, 8 )
86 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_8x4,   8, 4 )
87 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_4x8,   4, 8 )
88 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_4x4,   4, 4 )
89 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_4x2,   4, 2 )
90 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_2x4,   2, 4 )
91 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_2x2,   2, 2 )
92
93
94 /* Implicit weighted bipred only:
95  * assumes log2_denom = 5, offset = 0, weight1 + weight2 = 64 */
96 #define op_scale2(x) dst[x] = x264_clip_uint8( (dst[x]*i_weight1 + src[x]*i_weight2 + (1<<5)) >> 6 )
97 static inline void pixel_avg_weight_wxh( uint8_t *dst, int i_dst, uint8_t *src, int i_src, int width, int height, int i_weight1 ){
98     int y;
99     const int i_weight2 = 64 - i_weight1;
100     for(y=0; y<height; y++, dst += i_dst, src += i_src){
101         op_scale2(0);
102         op_scale2(1);
103         if(width==2) continue;
104         op_scale2(2);
105         op_scale2(3);
106         if(width==4) continue;
107         op_scale2(4);
108         op_scale2(5);
109         op_scale2(6);
110         op_scale2(7);
111         if(width==8) continue;
112         op_scale2(8);
113         op_scale2(9);
114         op_scale2(10);
115         op_scale2(11);
116         op_scale2(12);
117         op_scale2(13);
118         op_scale2(14);
119         op_scale2(15);
120     }
121 }
122
123 #define PIXEL_AVG_WEIGHT_C( width, height ) \
124 static void pixel_avg_weight_##width##x##height( \
125                 uint8_t *pix1, int i_stride_pix1, \
126                 uint8_t *pix2, int i_stride_pix2, int i_weight1 ) \
127 { \
128     pixel_avg_weight_wxh( pix1, i_stride_pix1, pix2, i_stride_pix2, width, height, i_weight1 ); \
129 }
130
131 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(16,16)
132 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(16,8)
133 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(8,16)
134 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(8,8)
135 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(8,4)
136 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(4,8)
137 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(4,4)
138 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(4,2)
139 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(2,4)
140 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(2,2)
141 #undef op_scale2
142 #undef PIXEL_AVG_WEIGHT_C
143
144 typedef void (*pf_mc_t)(uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height );
145
146 static void mc_copy( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
147 {
148     int y;
149
150     for( y = 0; y < i_height; y++ )
151     {
152         memcpy( dst, src, i_width );
153
154         src += i_src_stride;
155         dst += i_dst_stride;
156     }
157 }
158 static inline void mc_hh( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
159 {
160     int x, y;
161
162     for( y = 0; y < i_height; y++ )
163     {
164         for( x = 0; x < i_width; x++ )
165         {
166             dst[x] = x264_mc_clip1( ( x264_tapfilter1( &src[x] ) + 16 ) >> 5 );
167         }
168         src += i_src_stride;
169         dst += i_dst_stride;
170     }
171 }
172 static inline void mc_hv( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
173 {
174     int x, y;
175
176     for( y = 0; y < i_height; y++ )
177     {
178         for( x = 0; x < i_width; x++ )
179         {
180             dst[x] = x264_mc_clip1( ( x264_tapfilter( &src[x], i_src_stride ) + 16 ) >> 5 );
181         }
182         src += i_src_stride;
183         dst += i_dst_stride;
184     }
185 }
186 static inline void mc_hc( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
187 {
188     uint8_t *out;
189     uint8_t *pix;
190     int x, y;
191
192     for( x = 0; x < i_width; x++ )
193     {
194         int tap[6];
195
196         pix = &src[x];
197         out = &dst[x];
198
199         tap[0] = x264_tapfilter1( &pix[-2*i_src_stride] );
200         tap[1] = x264_tapfilter1( &pix[-1*i_src_stride] );
201         tap[2] = x264_tapfilter1( &pix[ 0*i_src_stride] );
202         tap[3] = x264_tapfilter1( &pix[ 1*i_src_stride] );
203         tap[4] = x264_tapfilter1( &pix[ 2*i_src_stride] );
204
205         for( y = 0; y < i_height; y++ )
206         {
207             tap[5] = x264_tapfilter1( &pix[ 3*i_src_stride] );
208
209             *out = x264_mc_clip1( ( tap[0] - 5*tap[1] + 20 * tap[2] + 20 * tap[3] -5*tap[4] + tap[5] + 512 ) >> 10 );
210
211             /* Next line */
212             pix += i_src_stride;
213             out += i_dst_stride;
214             tap[0] = tap[1];
215             tap[1] = tap[2];
216             tap[2] = tap[3];
217             tap[3] = tap[4];
218             tap[4] = tap[5];
219         }
220     }
221 }
222
223 static void hpel_filter( uint8_t *dsth, uint8_t *dstv, uint8_t *dstc, uint8_t *src,
224                          int stride, int width, int height )
225 {
226     mc_hh( src, stride, dsth, stride, width, height );
227     mc_hv( src, stride, dstv, stride, width, height );
228     mc_hc( src, stride, dstc, stride, width, height );
229 }
230
231 static const int hpel_ref0[16] = {0,1,1,1,0,1,1,1,2,3,3,3,0,1,1,1};
232 static const int hpel_ref1[16] = {0,0,0,0,2,2,3,2,2,2,3,2,2,2,3,2};
233
234 static void mc_luma( uint8_t *src[4], int i_src_stride,
235                      uint8_t *dst,    int i_dst_stride,
236                      int mvx, int mvy,
237                      int i_width, int i_height )
238 {
239     int qpel_idx = ((mvy&3)<<2) + (mvx&3);
240     int offset = (mvy>>2)*i_src_stride + (mvx>>2);
241     uint8_t *src1 = src[hpel_ref0[qpel_idx]] + offset + ((mvy&3) == 3) * i_src_stride;
242
243     if( qpel_idx & 5 ) /* qpel interpolation needed */
244     {
245         uint8_t *src2 = src[hpel_ref1[qpel_idx]] + offset + ((mvx&3) == 3);
246         pixel_avg( dst, i_dst_stride, src1, i_src_stride,
247                    src2, i_src_stride, i_width, i_height );
248     }
249     else
250     {
251         mc_copy( src1, i_src_stride, dst, i_dst_stride, i_width, i_height );
252     }
253 }
254
255 static uint8_t *get_ref( uint8_t *src[4], int i_src_stride,
256                          uint8_t *dst,   int *i_dst_stride,
257                          int mvx, int mvy,
258                          int i_width, int i_height )
259 {
260     int qpel_idx = ((mvy&3)<<2) + (mvx&3);
261     int offset = (mvy>>2)*i_src_stride + (mvx>>2);
262     uint8_t *src1 = src[hpel_ref0[qpel_idx]] + offset + ((mvy&3) == 3) * i_src_stride;
263
264     if( qpel_idx & 5 ) /* qpel interpolation needed */
265     {
266         uint8_t *src2 = src[hpel_ref1[qpel_idx]] + offset + ((mvx&3) == 3);
267         pixel_avg( dst, *i_dst_stride, src1, i_src_stride,
268                    src2, i_src_stride, i_width, i_height );
269         return dst;
270     }
271     else
272     {
273         *i_dst_stride = i_src_stride;
274         return src1;
275     }
276 }
277
278 /* full chroma mc (ie until 1/8 pixel)*/
279 static void motion_compensation_chroma( uint8_t *src, int i_src_stride,
280                                         uint8_t *dst, int i_dst_stride,
281                                         int mvx, int mvy,
282                                         int i_width, int i_height )
283 {
284     uint8_t *srcp;
285     int x, y;
286
287     const int d8x = mvx&0x07;
288     const int d8y = mvy&0x07;
289
290     const int cA = (8-d8x)*(8-d8y);
291     const int cB = d8x    *(8-d8y);
292     const int cC = (8-d8x)*d8y;
293     const int cD = d8x    *d8y;
294
295     src  += (mvy >> 3) * i_src_stride + (mvx >> 3);
296     srcp = &src[i_src_stride];
297
298     for( y = 0; y < i_height; y++ )
299     {
300         for( x = 0; x < i_width; x++ )
301         {
302             dst[x] = ( cA*src[x]  + cB*src[x+1] +
303                        cC*srcp[x] + cD*srcp[x+1] + 32 ) >> 6;
304         }
305         dst  += i_dst_stride;
306
307         src   = srcp;
308         srcp += i_src_stride;
309     }
310 }
311
312 #define MC_COPY(W) \
313 static void mc_copy_w##W( uint8_t *dst, int i_dst, uint8_t *src, int i_src, int i_height ) \
314 { \
315     mc_copy( src, i_src, dst, i_dst, W, i_height ); \
316 }
317 MC_COPY( 16 )
318 MC_COPY( 8 )
319 MC_COPY( 4 )
320
321 static void plane_copy( uint8_t *dst, int i_dst,
322                         uint8_t *src, int i_src, int w, int h)
323 {
324     while( h-- )
325     {
326         memcpy( dst, src, w );
327         dst += i_dst;
328         src += i_src;
329     }
330 }
331
332 void prefetch_fenc_null( uint8_t *pix_y, int stride_y,
333                          uint8_t *pix_uv, int stride_uv, int mb_x )
334 {}
335
336 void prefetch_ref_null( uint8_t *pix, int stride, int parity )
337 {}
338
339 void x264_mc_init( int cpu, x264_mc_functions_t *pf )
340 {
341     pf->mc_luma   = mc_luma;
342     pf->get_ref   = get_ref;
343     pf->mc_chroma = motion_compensation_chroma;
344
345     pf->avg[PIXEL_16x16]= pixel_avg_16x16;
346     pf->avg[PIXEL_16x8] = pixel_avg_16x8;
347     pf->avg[PIXEL_8x16] = pixel_avg_8x16;
348     pf->avg[PIXEL_8x8]  = pixel_avg_8x8;
349     pf->avg[PIXEL_8x4]  = pixel_avg_8x4;
350     pf->avg[PIXEL_4x8]  = pixel_avg_4x8;
351     pf->avg[PIXEL_4x4]  = pixel_avg_4x4;
352     pf->avg[PIXEL_4x2]  = pixel_avg_4x2;
353     pf->avg[PIXEL_2x4]  = pixel_avg_2x4;
354     pf->avg[PIXEL_2x2]  = pixel_avg_2x2;
355     
356     pf->avg_weight[PIXEL_16x16]= pixel_avg_weight_16x16;
357     pf->avg_weight[PIXEL_16x8] = pixel_avg_weight_16x8;
358     pf->avg_weight[PIXEL_8x16] = pixel_avg_weight_8x16;
359     pf->avg_weight[PIXEL_8x8]  = pixel_avg_weight_8x8;
360     pf->avg_weight[PIXEL_8x4]  = pixel_avg_weight_8x4;
361     pf->avg_weight[PIXEL_4x8]  = pixel_avg_weight_4x8;
362     pf->avg_weight[PIXEL_4x4]  = pixel_avg_weight_4x4;
363     pf->avg_weight[PIXEL_4x2]  = pixel_avg_weight_4x2;
364     pf->avg_weight[PIXEL_2x4]  = pixel_avg_weight_2x4;
365     pf->avg_weight[PIXEL_2x2]  = pixel_avg_weight_2x2;
366
367     pf->copy[PIXEL_16x16] = mc_copy_w16;
368     pf->copy[PIXEL_8x8]   = mc_copy_w8;
369     pf->copy[PIXEL_4x4]   = mc_copy_w4;
370
371     pf->plane_copy = plane_copy;
372     pf->hpel_filter = hpel_filter;
373
374     pf->prefetch_fenc = prefetch_fenc_null;
375     pf->prefetch_ref  = prefetch_ref_null;
376
377 #ifdef HAVE_MMX
378     if( cpu&X264_CPU_MMXEXT ) {
379         x264_mc_mmxext_init( pf );
380         pf->mc_chroma = x264_mc_chroma_mmxext;
381     }
382     if( cpu&X264_CPU_SSE2 )
383         x264_mc_sse2_init( pf );
384 #endif
385 #ifdef ARCH_PPC
386     if( cpu&X264_CPU_ALTIVEC )
387         x264_mc_altivec_init( pf );
388 #endif
389 }
390
391 void x264_frame_filter( x264_t *h, x264_frame_t *frame, int mb_y, int b_end )
392 {
393     const int b_interlaced = h->sh.b_mbaff;
394     const int stride = frame->i_stride[0] << b_interlaced;
395     const int width = frame->i_width[0];
396     int start = (mb_y*16 >> b_interlaced) - 8;
397     int height = ((b_end ? frame->i_lines[0] : mb_y*16) >> b_interlaced) + 8;
398     int offs = start*stride - 8; // buffer = 4 for deblock + 3 for 6tap, rounded to 8
399     int x, y;
400
401     if( mb_y & b_interlaced )
402         return;
403
404     for( y=0; y<=b_interlaced; y++, offs+=frame->i_stride[0] )
405     {
406         h->mc.hpel_filter(
407             frame->filtered[1] + offs,
408             frame->filtered[2] + offs,
409             frame->filtered[3] + offs,
410             frame->plane[0] + offs,
411             stride, width + 16, height - start );
412     }
413
414     /* generate integral image:
415      * frame->integral contains 2 planes. in the upper plane, each element is
416      * the sum of an 8x8 pixel region with top-left corner on that point.
417      * in the lower plane, 4x4 sums (needed only with --partitions p4x4). */
418
419     if( frame->integral )
420     {
421         if( start < 0 )
422         {
423             memset( frame->integral - PADV * stride - PADH, 0, stride * sizeof(uint16_t) );
424             start = -PADV;
425         }
426         if( b_end )
427             height += PADV-8;
428         for( y = start; y < height; y++ )
429         {
430             uint8_t  *ref  = frame->plane[0] + y * stride - PADH;
431             uint16_t *line = frame->integral + (y+1) * stride - PADH + 1;
432             uint16_t v = line[0] = 0;
433             for( x = 0; x < stride-1; x++ )
434                 line[x] = v += ref[x] + line[x-stride] - line[x-stride-1];
435             line -= 8*stride;
436             if( y >= 9-PADV )
437             {
438                 uint16_t *sum4 = line + stride * (frame->i_lines[0] + PADV*2);
439                 for( x = 1; x < stride-8; x++, line++, sum4++ )
440                 {
441                     sum4[0] =  line[4+4*stride] - line[4] - line[4*stride] + line[0];
442                     line[0] += line[8+8*stride] - line[8] - line[8*stride];
443                 }
444             }
445         }
446     }
447 }
448
449 void x264_frame_init_lowres( x264_t *h, x264_frame_t *frame )
450 {
451     // FIXME: tapfilter?
452     const int i_stride = frame->i_stride[0];
453     const int i_stride2 = frame->i_stride_lowres;
454     const int i_width2 = frame->i_width_lowres;
455     int x, y, i;
456     for( y = 0; y < frame->i_lines_lowres - 1; y++ )
457     {
458         uint8_t *src0 = &frame->plane[0][2*y*i_stride];
459         uint8_t *src1 = src0+i_stride;
460         uint8_t *src2 = src1+i_stride;
461         uint8_t *dst0 = &frame->lowres[0][y*i_stride2];
462         uint8_t *dsth = &frame->lowres[1][y*i_stride2];
463         uint8_t *dstv = &frame->lowres[2][y*i_stride2];
464         uint8_t *dstc = &frame->lowres[3][y*i_stride2];
465         for( x = 0; x < i_width2 - 1; x++ )
466         {
467             dst0[x] = (src0[2*x  ] + src0[2*x+1] + src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + 2) >> 2;
468             dsth[x] = (src0[2*x+1] + src0[2*x+2] + src1[2*x+1] + src1[2*x+2] + 2) >> 2;
469             dstv[x] = (src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + src2[2*x  ] + src2[2*x+1] + 2) >> 2;
470             dstc[x] = (src1[2*x+1] + src1[2*x+2] + src2[2*x+1] + src2[2*x+2] + 2) >> 2;
471         }
472         dst0[x] = (src0[2*x  ] + src0[2*x+1] + src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + 2) >> 2;
473         dstv[x] = (src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + src2[2*x  ] + src2[2*x+1] + 2) >> 2;
474         dsth[x] = (src0[2*x+1] + src1[2*x+1] + 1) >> 1;
475         dstc[x] = (src1[2*x+1] + src2[2*x+1] + 1) >> 1;
476     }
477     for( i = 0; i < 4; i++ )
478         memcpy( &frame->lowres[i][y*i_stride2], &frame->lowres[i][(y-1)*i_stride2], i_width2 );
479
480     for( y = 0; y < 16; y++ )
481         for( x = 0; x < 16; x++ )
482             frame->i_cost_est[x][y] = -1;
483
484     x264_frame_expand_border_lowres( frame );
485 }
486