Rewrite avg/avg_weight to take two source pointers
[x262.git] / common / mc.c
1 /*****************************************************************************
2  * mc.c: h264 encoder library (Motion Compensation)
3  *****************************************************************************
4  * Copyright (C) 2003-2008 x264 project
5  *
6  * Authors: Laurent Aimar <fenrir@via.ecp.fr>
7  *          Loren Merritt <lorenm@u.washington.edu>
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., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02111, USA.
22  *****************************************************************************/
23
24 #include "common.h"
25
26 #ifdef HAVE_MMX
27 #include "x86/mc.h"
28 #endif
29 #ifdef ARCH_PPC
30 #include "ppc/mc.h"
31 #endif
32
33
34 static inline void pixel_avg( uint8_t *dst,  int i_dst_stride,
35                               uint8_t *src1, int i_src1_stride,
36                               uint8_t *src2, int i_src2_stride,
37                               int i_width, int i_height )
38 {
39     int x, y;
40     for( y = 0; y < i_height; y++ )
41     {
42         for( x = 0; x < i_width; x++ )
43         {
44             dst[x] = ( src1[x] + src2[x] + 1 ) >> 1;
45         }
46         dst  += i_dst_stride;
47         src1 += i_src1_stride;
48         src2 += i_src2_stride;
49     }
50 }
51
52 static inline void pixel_avg_wxh( uint8_t *dst, int i_dst, uint8_t *src1, int i_src1, uint8_t *src2, int i_src2, int width, int height )
53 {
54     int x, y;
55     for( y = 0; y < height; y++ )
56     {
57         for( x = 0; x < width; x++ )
58         {
59             dst[x] = ( src1[x] + src2[x] + 1 ) >> 1;
60         }
61         src1 += i_src1;
62         src2 += i_src2;
63         dst += i_dst;
64     }
65 }
66
67 #define PIXEL_AVG_C( name, width, height ) \
68 static void name( uint8_t *pix1, int i_stride_pix1, \
69                   uint8_t *pix2, int i_stride_pix2, \
70                   uint8_t *pix3, int i_stride_pix3 ) \
71 { \
72     pixel_avg_wxh( pix1, i_stride_pix1, pix2, i_stride_pix2, pix3, i_stride_pix3, width, height ); \
73 }
74 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_16x16, 16, 16 )
75 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_16x8,  16, 8 )
76 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_8x16,  8, 16 )
77 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_8x8,   8, 8 )
78 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_8x4,   8, 4 )
79 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_4x8,   4, 8 )
80 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_4x4,   4, 4 )
81 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_4x2,   4, 2 )
82 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_2x4,   2, 4 )
83 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_2x2,   2, 2 )
84
85
86 /* Implicit weighted bipred only:
87  * assumes log2_denom = 5, offset = 0, weight1 + weight2 = 64 */
88 #define op_scale2(x) dst[x] = x264_clip_uint8( (src1[x]*i_weight1 + src2[x]*i_weight2 + (1<<5)) >> 6 )
89 static inline void pixel_avg_weight_wxh( uint8_t *dst, int i_dst, uint8_t *src1, int i_src1, uint8_t *src2, int i_src2, int width, int height, int i_weight1 )
90 {
91     int y;
92     const int i_weight2 = 64 - i_weight1;
93     for( y = 0; y<height; y++, dst += i_dst, src1 += i_src1, src2 += i_src2 )
94     {
95         op_scale2(0);
96         op_scale2(1);
97         if(width==2) continue;
98         op_scale2(2);
99         op_scale2(3);
100         if(width==4) continue;
101         op_scale2(4);
102         op_scale2(5);
103         op_scale2(6);
104         op_scale2(7);
105         if(width==8) continue;
106         op_scale2(8);
107         op_scale2(9);
108         op_scale2(10);
109         op_scale2(11);
110         op_scale2(12);
111         op_scale2(13);
112         op_scale2(14);
113         op_scale2(15);
114     }
115 }
116
117 #define PIXEL_AVG_WEIGHT_C( width, height ) \
118 static void pixel_avg_weight_##width##x##height( \
119                 uint8_t *pix1, int i_stride_pix1, \
120                 uint8_t *pix2, int i_stride_pix2, \
121                 uint8_t *pix3, int i_stride_pix3, int i_weight1 ) \
122 { \
123     pixel_avg_weight_wxh( pix1, i_stride_pix1, pix2, i_stride_pix2, pix3, i_stride_pix3, width, height, i_weight1 ); \
124 }
125
126 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(16,16)
127 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(16,8)
128 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(8,16)
129 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(8,8)
130 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(8,4)
131 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(4,8)
132 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(4,4)
133 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(4,2)
134 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(2,4)
135 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(2,2)
136 #undef op_scale2
137 #undef PIXEL_AVG_WEIGHT_C
138
139 static void mc_copy( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
140 {
141     int y;
142
143     for( y = 0; y < i_height; y++ )
144     {
145         memcpy( dst, src, i_width );
146
147         src += i_src_stride;
148         dst += i_dst_stride;
149     }
150 }
151
152 #define TAPFILTER(pix, d) ((pix)[x-2*d] + (pix)[x+3*d] - 5*((pix)[x-d] + (pix)[x+2*d]) + 20*((pix)[x] + (pix)[x+d]))
153 static void hpel_filter( uint8_t *dsth, uint8_t *dstv, uint8_t *dstc, uint8_t *src,
154                          int stride, int width, int height )
155 {
156     int16_t *buf = x264_malloc((width+5)*sizeof(int16_t));
157     int x, y;
158     for( y=0; y<height; y++ )
159     {
160         for( x=-2; x<width+3; x++ )
161         {
162             int v = TAPFILTER(src,stride);
163             dstv[x] = x264_clip_uint8((v + 16) >> 5);
164             buf[x+2] = v;
165         }
166         for( x=0; x<width; x++ )
167             dstc[x] = x264_clip_uint8((TAPFILTER(buf+2,1) + 512) >> 10);
168         for( x=0; x<width; x++ )
169             dsth[x] = x264_clip_uint8((TAPFILTER(src,1) + 16) >> 5);
170         dsth += stride;
171         dstv += stride;
172         dstc += stride;
173         src += stride;
174     }
175     x264_free(buf);
176 }
177
178 static const int hpel_ref0[16] = {0,1,1,1,0,1,1,1,2,3,3,3,0,1,1,1};
179 static const int hpel_ref1[16] = {0,0,0,0,2,2,3,2,2,2,3,2,2,2,3,2};
180
181 static void mc_luma( uint8_t *dst,    int i_dst_stride,
182                      uint8_t *src[4], int i_src_stride,
183                      int mvx, int mvy,
184                      int i_width, int i_height )
185 {
186     int qpel_idx = ((mvy&3)<<2) + (mvx&3);
187     int offset = (mvy>>2)*i_src_stride + (mvx>>2);
188     uint8_t *src1 = src[hpel_ref0[qpel_idx]] + offset + ((mvy&3) == 3) * i_src_stride;
189
190     if( qpel_idx & 5 ) /* qpel interpolation needed */
191     {
192         uint8_t *src2 = src[hpel_ref1[qpel_idx]] + offset + ((mvx&3) == 3);
193         pixel_avg( dst, i_dst_stride, src1, i_src_stride,
194                    src2, i_src_stride, i_width, i_height );
195     }
196     else
197     {
198         mc_copy( src1, i_src_stride, dst, i_dst_stride, i_width, i_height );
199     }
200 }
201
202 static uint8_t *get_ref( uint8_t *dst,   int *i_dst_stride,
203                          uint8_t *src[4], int i_src_stride,
204                          int mvx, int mvy,
205                          int i_width, int i_height )
206 {
207     int qpel_idx = ((mvy&3)<<2) + (mvx&3);
208     int offset = (mvy>>2)*i_src_stride + (mvx>>2);
209     uint8_t *src1 = src[hpel_ref0[qpel_idx]] + offset + ((mvy&3) == 3) * i_src_stride;
210
211     if( qpel_idx & 5 ) /* qpel interpolation needed */
212     {
213         uint8_t *src2 = src[hpel_ref1[qpel_idx]] + offset + ((mvx&3) == 3);
214         pixel_avg( dst, *i_dst_stride, src1, i_src_stride,
215                    src2, i_src_stride, i_width, i_height );
216         return dst;
217     }
218     else
219     {
220         *i_dst_stride = i_src_stride;
221         return src1;
222     }
223 }
224
225 /* full chroma mc (ie until 1/8 pixel)*/
226 static void mc_chroma( uint8_t *dst, int i_dst_stride,
227                        uint8_t *src, int i_src_stride,
228                        int mvx, int mvy,
229                        int i_width, int i_height )
230 {
231     uint8_t *srcp;
232     int x, y;
233
234     const int d8x = mvx&0x07;
235     const int d8y = mvy&0x07;
236
237     const int cA = (8-d8x)*(8-d8y);
238     const int cB = d8x    *(8-d8y);
239     const int cC = (8-d8x)*d8y;
240     const int cD = d8x    *d8y;
241
242     src  += (mvy >> 3) * i_src_stride + (mvx >> 3);
243     srcp = &src[i_src_stride];
244
245     for( y = 0; y < i_height; y++ )
246     {
247         for( x = 0; x < i_width; x++ )
248         {
249             dst[x] = ( cA*src[x]  + cB*src[x+1] +
250                        cC*srcp[x] + cD*srcp[x+1] + 32 ) >> 6;
251         }
252         dst  += i_dst_stride;
253
254         src   = srcp;
255         srcp += i_src_stride;
256     }
257 }
258
259 #define MC_COPY(W) \
260 static void mc_copy_w##W( uint8_t *dst, int i_dst, uint8_t *src, int i_src, int i_height ) \
261 { \
262     mc_copy( src, i_src, dst, i_dst, W, i_height ); \
263 }
264 MC_COPY( 16 )
265 MC_COPY( 8 )
266 MC_COPY( 4 )
267
268 static void plane_copy( uint8_t *dst, int i_dst,
269                         uint8_t *src, int i_src, int w, int h)
270 {
271     while( h-- )
272     {
273         memcpy( dst, src, w );
274         dst += i_dst;
275         src += i_src;
276     }
277 }
278
279 static void prefetch_fenc_null( uint8_t *pix_y, int stride_y,
280                                 uint8_t *pix_uv, int stride_uv, int mb_x )
281 {}
282
283 static void prefetch_ref_null( uint8_t *pix, int stride, int parity )
284 {}
285
286 static void memzero_aligned( void * dst, int n )
287 {
288     memset( dst, 0, n );
289 }
290
291 void x264_frame_init_lowres( x264_t *h, x264_frame_t *frame )
292 {
293     uint8_t *src = frame->plane[0];
294     int i_stride = frame->i_stride[0];
295     int i_height = frame->i_lines[0];
296     int i_width  = frame->i_width[0];
297     int x, y;
298
299     // duplicate last row and column so that their interpolation doesn't have to be special-cased
300     for( y=0; y<i_height; y++ )
301         src[i_width+y*i_stride] = src[i_width-1+y*i_stride];
302     h->mc.memcpy_aligned( src+i_stride*i_height, src+i_stride*(i_height-1), i_width );
303     h->mc.frame_init_lowres_core( src, frame->lowres[0], frame->lowres[1], frame->lowres[2], frame->lowres[3],
304                                   i_stride, frame->i_stride_lowres, frame->i_width_lowres, frame->i_lines_lowres );
305     x264_frame_expand_border_lowres( frame );
306
307     memset( frame->i_cost_est, -1, sizeof(frame->i_cost_est) );
308
309     for( x = 0; x < h->param.i_bframe + 2; x++ )
310         for( y = 0; y < h->param.i_bframe + 2; y++ )
311             frame->i_row_satds[y][x][0] = -1;
312
313     for( y = 0; y <= !!h->param.i_bframe; y++ )
314         for( x = 0; x <= h->param.i_bframe; x++ )
315             frame->lowres_mvs[y][x][0][0] = 0x7FFF;
316 }
317
318 static void frame_init_lowres_core( uint8_t *src0, uint8_t *dst0, uint8_t *dsth, uint8_t *dstv, uint8_t *dstc,
319                                     int src_stride, int dst_stride, int width, int height )
320 {
321     int x,y;
322     for( y=0; y<height; y++ )
323     {
324         uint8_t *src1 = src0+src_stride;
325         uint8_t *src2 = src1+src_stride;
326         for( x=0; x<width; x++ )
327         {
328             // slower than naive bilinear, but matches asm
329 #define FILTER(a,b,c,d) ((((a+b+1)>>1)+((c+d+1)>>1)+1)>>1)
330             dst0[x] = FILTER(src0[2*x  ], src1[2*x  ], src0[2*x+1], src1[2*x+1]);
331             dsth[x] = FILTER(src0[2*x+1], src1[2*x+1], src0[2*x+2], src1[2*x+2]);
332             dstv[x] = FILTER(src1[2*x  ], src2[2*x  ], src1[2*x+1], src2[2*x+1]);
333             dstc[x] = FILTER(src1[2*x+1], src2[2*x+1], src1[2*x+2], src2[2*x+2]);
334 #undef FILTER
335         }
336         src0 += src_stride*2;
337         dst0 += dst_stride;
338         dsth += dst_stride;
339         dstv += dst_stride;
340         dstc += dst_stride;
341     }
342 }
343
344 void x264_mc_init( int cpu, x264_mc_functions_t *pf )
345 {
346     pf->mc_luma   = mc_luma;
347     pf->get_ref   = get_ref;
348     pf->mc_chroma = mc_chroma;
349
350     pf->avg[PIXEL_16x16]= pixel_avg_16x16;
351     pf->avg[PIXEL_16x8] = pixel_avg_16x8;
352     pf->avg[PIXEL_8x16] = pixel_avg_8x16;
353     pf->avg[PIXEL_8x8]  = pixel_avg_8x8;
354     pf->avg[PIXEL_8x4]  = pixel_avg_8x4;
355     pf->avg[PIXEL_4x8]  = pixel_avg_4x8;
356     pf->avg[PIXEL_4x4]  = pixel_avg_4x4;
357     pf->avg[PIXEL_4x2]  = pixel_avg_4x2;
358     pf->avg[PIXEL_2x4]  = pixel_avg_2x4;
359     pf->avg[PIXEL_2x2]  = pixel_avg_2x2;
360
361     pf->avg_weight[PIXEL_16x16]= pixel_avg_weight_16x16;
362     pf->avg_weight[PIXEL_16x8] = pixel_avg_weight_16x8;
363     pf->avg_weight[PIXEL_8x16] = pixel_avg_weight_8x16;
364     pf->avg_weight[PIXEL_8x8]  = pixel_avg_weight_8x8;
365     pf->avg_weight[PIXEL_8x4]  = pixel_avg_weight_8x4;
366     pf->avg_weight[PIXEL_4x8]  = pixel_avg_weight_4x8;
367     pf->avg_weight[PIXEL_4x4]  = pixel_avg_weight_4x4;
368     pf->avg_weight[PIXEL_4x2]  = pixel_avg_weight_4x2;
369     pf->avg_weight[PIXEL_2x4]  = pixel_avg_weight_2x4;
370     pf->avg_weight[PIXEL_2x2]  = pixel_avg_weight_2x2;
371
372     pf->copy[PIXEL_16x16] = mc_copy_w16;
373     pf->copy[PIXEL_8x8]   = mc_copy_w8;
374     pf->copy[PIXEL_4x4]   = mc_copy_w4;
375
376     pf->plane_copy = plane_copy;
377     pf->hpel_filter = hpel_filter;
378
379     pf->prefetch_fenc = prefetch_fenc_null;
380     pf->prefetch_ref  = prefetch_ref_null;
381     pf->memcpy_aligned = memcpy;
382     pf->memzero_aligned = memzero_aligned;
383     pf->frame_init_lowres_core = frame_init_lowres_core;
384
385 #ifdef HAVE_MMX
386     x264_mc_init_mmx( cpu, pf );
387 #endif
388 #ifdef ARCH_PPC
389     if( cpu&X264_CPU_ALTIVEC )
390         x264_mc_altivec_init( pf );
391 #endif
392 }
393
394 void x264_frame_filter( x264_t *h, x264_frame_t *frame, int mb_y, int b_end )
395 {
396     const int b_interlaced = h->sh.b_mbaff;
397     const int stride = frame->i_stride[0] << b_interlaced;
398     const int width = frame->i_width[0];
399     int start = (mb_y*16 >> b_interlaced) - 8; // buffer = 4 for deblock + 3 for 6tap, rounded to 8
400     int height = ((b_end ? frame->i_lines[0] : mb_y*16) >> b_interlaced) + 8;
401     int offs = start*stride - 8; // buffer = 3 for 6tap, aligned to 8 for simd
402     int x, y;
403
404     if( mb_y & b_interlaced )
405         return;
406
407     for( y=0; y<=b_interlaced; y++, offs+=frame->i_stride[0] )
408     {
409         h->mc.hpel_filter(
410             frame->filtered[1] + offs,
411             frame->filtered[2] + offs,
412             frame->filtered[3] + offs,
413             frame->plane[0] + offs,
414             stride, width + 16, height - start );
415     }
416
417     /* generate integral image:
418      * frame->integral contains 2 planes. in the upper plane, each element is
419      * the sum of an 8x8 pixel region with top-left corner on that point.
420      * in the lower plane, 4x4 sums (needed only with --partitions p4x4). */
421
422     if( frame->integral )
423     {
424         if( start < 0 )
425         {
426             memset( frame->integral - PADV * stride - PADH, 0, stride * sizeof(uint16_t) );
427             start = -PADV;
428         }
429         if( b_end )
430             height += PADV-8;
431         for( y = start; y < height; y++ )
432         {
433             uint8_t  *ref  = frame->plane[0] + y * stride - PADH;
434             uint16_t *line = frame->integral + (y+1) * stride - PADH + 1;
435             uint16_t v = line[0] = 0;
436             for( x = 1; x < stride-1; x++ )
437                 line[x] = v += ref[x] + line[x-stride] - line[x-stride-1];
438             line -= 8*stride;
439             if( y >= 9-PADV )
440             {
441                 uint16_t *sum4 = line + stride * (frame->i_lines[0] + PADV*2);
442                 for( x = 1; x < stride-8; x++, line++, sum4++ )
443                 {
444                     sum4[0] =  line[4+4*stride] - line[4] - line[4*stride] + line[0];
445                     line[0] += line[8+8*stride] - line[8] - line[8*stride];
446                 }
447             }
448         }
449     }
450 }