cosmetics
[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 <stdio.h>
25 #include <string.h>
26
27 #include "common.h"
28 #include "clip1.h"
29
30 #ifdef HAVE_MMX
31 #include "i386/mc.h"
32 #endif
33 #ifdef ARCH_PPC
34 #include "ppc/mc.h"
35 #endif
36
37
38 static inline int x264_tapfilter( uint8_t *pix, int i_pix_next )
39 {
40     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];
41 }
42 static inline int x264_tapfilter1( uint8_t *pix )
43 {
44     return pix[-2] - 5*pix[-1] + 20*(pix[0] + pix[1]) - 5*pix[ 2] + pix[ 3];
45 }
46
47 static inline void pixel_avg( uint8_t *dst,  int i_dst_stride,
48                               uint8_t *src1, int i_src1_stride,
49                               uint8_t *src2, int i_src2_stride,
50                               int i_width, int i_height )
51 {
52     int x, y;
53     for( y = 0; y < i_height; y++ )
54     {
55         for( x = 0; x < i_width; x++ )
56         {
57             dst[x] = ( src1[x] + src2[x] + 1 ) >> 1;
58         }
59         dst  += i_dst_stride;
60         src1 += i_src1_stride;
61         src2 += i_src2_stride;
62     }
63 }
64
65 static inline void pixel_avg_wxh( uint8_t *dst, int i_dst, uint8_t *src, int i_src, int width, int height )
66 {
67     int x, y;
68     for( y = 0; y < height; y++ )
69     {
70         for( x = 0; x < width; x++ )
71         {
72             dst[x] = ( dst[x] + src[x] + 1 ) >> 1;
73         }
74         dst += i_dst;
75         src += i_src;
76     }
77 }
78
79 #define PIXEL_AVG_C( name, width, height ) \
80 static void name( uint8_t *pix1, int i_stride_pix1, \
81                   uint8_t *pix2, int i_stride_pix2 ) \
82 { \
83     pixel_avg_wxh( pix1, i_stride_pix1, pix2, i_stride_pix2, width, height ); \
84 }
85 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_16x16, 16, 16 )
86 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_16x8,  16, 8 )
87 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_8x16,  8, 16 )
88 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_8x8,   8, 8 )
89 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_8x4,   8, 4 )
90 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_4x8,   4, 8 )
91 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_4x4,   4, 4 )
92 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_4x2,   4, 2 )
93 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_2x4,   2, 4 )
94 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_2x2,   2, 2 )
95
96
97 /* Implicit weighted bipred only:
98  * assumes log2_denom = 5, offset = 0, weight1 + weight2 = 64 */
99 #define op_scale2(x) dst[x] = x264_clip_uint8( (dst[x]*i_weight1 + src[x]*i_weight2 + (1<<5)) >> 6 )
100 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 ){
101     int y;
102     const int i_weight2 = 64 - i_weight1;
103     for(y=0; y<height; y++, dst += i_dst, src += i_src){
104         op_scale2(0);
105         op_scale2(1);
106         if(width==2) continue;
107         op_scale2(2);
108         op_scale2(3);
109         if(width==4) continue;
110         op_scale2(4);
111         op_scale2(5);
112         op_scale2(6);
113         op_scale2(7);
114         if(width==8) continue;
115         op_scale2(8);
116         op_scale2(9);
117         op_scale2(10);
118         op_scale2(11);
119         op_scale2(12);
120         op_scale2(13);
121         op_scale2(14);
122         op_scale2(15);
123     }
124 }
125
126 #define PIXEL_AVG_WEIGHT_C( width, height ) \
127 static void pixel_avg_weight_##width##x##height( \
128                 uint8_t *pix1, int i_stride_pix1, \
129                 uint8_t *pix2, int i_stride_pix2, int i_weight1 ) \
130 { \
131     pixel_avg_weight_wxh( pix1, i_stride_pix1, pix2, i_stride_pix2, width, height, i_weight1 ); \
132 }
133
134 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(16,16)
135 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(16,8)
136 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(8,16)
137 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(8,8)
138 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(8,4)
139 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(4,8)
140 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(4,4)
141 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(4,2)
142 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(2,4)
143 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(2,2)
144 #undef op_scale2
145 #undef PIXEL_AVG_WEIGHT_C
146
147 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 );
148
149 static void mc_copy( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
150 {
151     int y;
152
153     for( y = 0; y < i_height; y++ )
154     {
155         memcpy( dst, src, i_width );
156
157         src += i_src_stride;
158         dst += i_dst_stride;
159     }
160 }
161 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 )
162 {
163     int x, y;
164
165     for( y = 0; y < i_height; y++ )
166     {
167         for( x = 0; x < i_width; x++ )
168         {
169             dst[x] = x264_mc_clip1( ( x264_tapfilter1( &src[x] ) + 16 ) >> 5 );
170         }
171         src += i_src_stride;
172         dst += i_dst_stride;
173     }
174 }
175 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 )
176 {
177     int x, y;
178
179     for( y = 0; y < i_height; y++ )
180     {
181         for( x = 0; x < i_width; x++ )
182         {
183             dst[x] = x264_mc_clip1( ( x264_tapfilter( &src[x], i_src_stride ) + 16 ) >> 5 );
184         }
185         src += i_src_stride;
186         dst += i_dst_stride;
187     }
188 }
189 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 )
190 {
191     uint8_t *out;
192     uint8_t *pix;
193     int x, y;
194
195     for( x = 0; x < i_width; x++ )
196     {
197         int tap[6];
198
199         pix = &src[x];
200         out = &dst[x];
201
202         tap[0] = x264_tapfilter1( &pix[-2*i_src_stride] );
203         tap[1] = x264_tapfilter1( &pix[-1*i_src_stride] );
204         tap[2] = x264_tapfilter1( &pix[ 0*i_src_stride] );
205         tap[3] = x264_tapfilter1( &pix[ 1*i_src_stride] );
206         tap[4] = x264_tapfilter1( &pix[ 2*i_src_stride] );
207
208         for( y = 0; y < i_height; y++ )
209         {
210             tap[5] = x264_tapfilter1( &pix[ 3*i_src_stride] );
211
212             *out = x264_mc_clip1( ( tap[0] - 5*tap[1] + 20 * tap[2] + 20 * tap[3] -5*tap[4] + tap[5] + 512 ) >> 10 );
213
214             /* Next line */
215             pix += i_src_stride;
216             out += i_dst_stride;
217             tap[0] = tap[1];
218             tap[1] = tap[2];
219             tap[2] = tap[3];
220             tap[3] = tap[4];
221             tap[4] = tap[5];
222         }
223     }
224 }
225
226 static const int hpel_ref0[16] = {0,1,1,1,0,1,1,1,2,3,3,3,0,1,1,1};
227 static const int hpel_ref1[16] = {0,0,0,0,2,2,3,2,2,2,3,2,2,2,3,2};
228
229 static void mc_luma( uint8_t *src[4], int i_src_stride,
230                      uint8_t *dst,    int i_dst_stride,
231                      int mvx, int mvy,
232                      int i_width, int i_height )
233 {
234     int qpel_idx = ((mvy&3)<<2) + (mvx&3);
235     int offset = (mvy>>2)*i_src_stride + (mvx>>2);
236     uint8_t *src1 = src[hpel_ref0[qpel_idx]] + offset + ((mvy&3) == 3) * i_src_stride;
237
238     if( qpel_idx & 5 ) /* qpel interpolation needed */
239     {
240         uint8_t *src2 = src[hpel_ref1[qpel_idx]] + offset + ((mvx&3) == 3);
241         pixel_avg( dst, i_dst_stride, src1, i_src_stride,
242                    src2, i_src_stride, i_width, i_height );
243     }
244     else
245     {
246         mc_copy( src1, i_src_stride, dst, i_dst_stride, i_width, i_height );
247     }
248 }
249
250 static uint8_t *get_ref( uint8_t *src[4], int i_src_stride,
251                          uint8_t *dst,   int *i_dst_stride,
252                          int mvx, int mvy,
253                          int i_width, int i_height )
254 {
255     int qpel_idx = ((mvy&3)<<2) + (mvx&3);
256     int offset = (mvy>>2)*i_src_stride + (mvx>>2);
257     uint8_t *src1 = src[hpel_ref0[qpel_idx]] + offset + ((mvy&3) == 3) * i_src_stride;
258
259     if( qpel_idx & 5 ) /* qpel interpolation needed */
260     {
261         uint8_t *src2 = src[hpel_ref1[qpel_idx]] + offset + ((mvx&3) == 3);
262         pixel_avg( dst, *i_dst_stride, src1, i_src_stride,
263                    src2, i_src_stride, i_width, i_height );
264         return dst;
265     }
266     else
267     {
268         *i_dst_stride = i_src_stride;
269         return src1;
270     }
271 }
272
273 /* full chroma mc (ie until 1/8 pixel)*/
274 static void motion_compensation_chroma( uint8_t *src, int i_src_stride,
275                                         uint8_t *dst, int i_dst_stride,
276                                         int mvx, int mvy,
277                                         int i_width, int i_height )
278 {
279     uint8_t *srcp;
280     int x, y;
281
282     const int d8x = mvx&0x07;
283     const int d8y = mvy&0x07;
284
285     const int cA = (8-d8x)*(8-d8y);
286     const int cB = d8x    *(8-d8y);
287     const int cC = (8-d8x)*d8y;
288     const int cD = d8x    *d8y;
289
290     src  += (mvy >> 3) * i_src_stride + (mvx >> 3);
291     srcp = &src[i_src_stride];
292
293     for( y = 0; y < i_height; y++ )
294     {
295         for( x = 0; x < i_width; x++ )
296         {
297             dst[x] = ( cA*src[x]  + cB*src[x+1] +
298                        cC*srcp[x] + cD*srcp[x+1] + 32 ) >> 6;
299         }
300         dst  += i_dst_stride;
301
302         src   = srcp;
303         srcp += i_src_stride;
304     }
305 }
306
307 #define MC_COPY(W) \
308 static void mc_copy_w##W( uint8_t *dst, int i_dst, uint8_t *src, int i_src, int i_height ) \
309 { \
310     mc_copy( src, i_src, dst, i_dst, W, i_height ); \
311 }
312 MC_COPY( 16 )
313 MC_COPY( 8 )
314 MC_COPY( 4 )
315
316 static void plane_copy( uint8_t *dst, int i_dst,
317                         uint8_t *src, int i_src, int w, int h)
318 {
319     while( h-- )
320     {
321         memcpy( dst, src, w );
322         dst += i_dst;
323         src += i_src;
324     }
325 }
326
327 void prefetch_fenc_null( uint8_t *pix_y, int stride_y,
328                          uint8_t *pix_uv, int stride_uv, int mb_x )
329 {}
330
331 void prefetch_ref_null( uint8_t *pix, int stride, int parity )
332 {}
333
334 void x264_mc_init( int cpu, x264_mc_functions_t *pf )
335 {
336     pf->mc_luma   = mc_luma;
337     pf->get_ref   = get_ref;
338     pf->mc_chroma = motion_compensation_chroma;
339
340     pf->avg[PIXEL_16x16]= pixel_avg_16x16;
341     pf->avg[PIXEL_16x8] = pixel_avg_16x8;
342     pf->avg[PIXEL_8x16] = pixel_avg_8x16;
343     pf->avg[PIXEL_8x8]  = pixel_avg_8x8;
344     pf->avg[PIXEL_8x4]  = pixel_avg_8x4;
345     pf->avg[PIXEL_4x8]  = pixel_avg_4x8;
346     pf->avg[PIXEL_4x4]  = pixel_avg_4x4;
347     pf->avg[PIXEL_4x2]  = pixel_avg_4x2;
348     pf->avg[PIXEL_2x4]  = pixel_avg_2x4;
349     pf->avg[PIXEL_2x2]  = pixel_avg_2x2;
350     
351     pf->avg_weight[PIXEL_16x16]= pixel_avg_weight_16x16;
352     pf->avg_weight[PIXEL_16x8] = pixel_avg_weight_16x8;
353     pf->avg_weight[PIXEL_8x16] = pixel_avg_weight_8x16;
354     pf->avg_weight[PIXEL_8x8]  = pixel_avg_weight_8x8;
355     pf->avg_weight[PIXEL_8x4]  = pixel_avg_weight_8x4;
356     pf->avg_weight[PIXEL_4x8]  = pixel_avg_weight_4x8;
357     pf->avg_weight[PIXEL_4x4]  = pixel_avg_weight_4x4;
358     pf->avg_weight[PIXEL_4x2]  = pixel_avg_weight_4x2;
359     pf->avg_weight[PIXEL_2x4]  = pixel_avg_weight_2x4;
360     pf->avg_weight[PIXEL_2x2]  = pixel_avg_weight_2x2;
361
362     pf->copy[PIXEL_16x16] = mc_copy_w16;
363     pf->copy[PIXEL_8x8]   = mc_copy_w8;
364     pf->copy[PIXEL_4x4]   = mc_copy_w4;
365
366     pf->plane_copy = plane_copy;
367
368     pf->prefetch_fenc = prefetch_fenc_null;
369     pf->prefetch_ref  = prefetch_ref_null;
370
371 #ifdef HAVE_MMX
372     if( cpu&X264_CPU_MMXEXT ) {
373         x264_mc_mmxext_init( pf );
374         pf->mc_chroma = x264_mc_chroma_mmxext;
375     }
376     if( cpu&X264_CPU_SSE2 )
377         x264_mc_sse2_init( pf );
378 #endif
379 #ifdef ARCH_PPC
380     if( cpu&X264_CPU_ALTIVEC )
381         x264_mc_altivec_init( pf );
382 #endif
383 }
384
385 extern void x264_hpel_filter_mmxext( uint8_t *dsth, uint8_t *dstv, uint8_t *dstc, uint8_t *src,
386                                      int i_stride, int i_width, int i_height );
387
388 void x264_frame_filter( int cpu, x264_frame_t *frame, int b_interlaced, int mb_y, int b_end )
389 {
390     const int x_inc = 16, y_inc = 16;
391     const int stride = frame->i_stride[0] << b_interlaced;
392     const int start = (mb_y*16 >> b_interlaced) - 8;
393     const int height = ((b_end ? frame->i_lines[0] : mb_y*16) >> b_interlaced) + 8;
394     int x, y;
395
396     if( mb_y & b_interlaced )
397         return;
398     mb_y >>= b_interlaced;
399
400 #ifdef HAVE_MMX
401     if ( cpu & X264_CPU_MMXEXT )
402     {
403         // buffer = 4 for deblock + 3 for 6tap, rounded to 8
404         int offs = start*stride - 8;
405         x264_hpel_filter_mmxext(
406             frame->filtered[1] + offs,
407             frame->filtered[2] + offs,
408             frame->filtered[3] + offs,
409             frame->plane[0] + offs,
410             stride, stride - 48, height - start );
411     }
412     else
413 #endif
414     {
415         for( y = start; y < height; y += y_inc )
416         {
417             uint8_t *p_in = frame->plane[0] + y * stride - 8;
418             uint8_t *p_h  = frame->filtered[1] + y * stride - 8;
419             uint8_t *p_v  = frame->filtered[2] + y * stride - 8;
420             uint8_t *p_c  = frame->filtered[3] + y * stride - 8;
421             for( x = -8; x < stride - 64 + 8; x += x_inc )
422             {
423                 mc_hh( p_in, stride, p_h, stride, x_inc, y_inc );
424                 mc_hv( p_in, stride, p_v, stride, x_inc, y_inc );
425                 mc_hc( p_in, stride, p_c, stride, x_inc, y_inc );
426
427                 p_h += x_inc;
428                 p_v += x_inc;
429                 p_c += x_inc;
430                 p_in += x_inc;
431             }
432         }
433     }
434
435     /* generate integral image:
436      * frame->integral contains 2 planes. in the upper plane, each element is
437      * the sum of an 8x8 pixel region with top-left corner on that point.
438      * in the lower plane, 4x4 sums (needed only with --analyse p4x4). */
439
440     if( frame->integral && b_end )
441     {
442         //FIXME slice
443         memset( frame->integral - 32 * stride - 32, 0, stride * sizeof(uint16_t) );
444         for( y = -32; y < frame->i_lines[0] + 31; y++ )
445         {
446             uint8_t  *ref  = frame->plane[0] + y * stride - 32;
447             uint16_t *line = frame->integral + (y+1) * stride - 31;
448             uint16_t v = line[0] = 0;
449             for( x = 0; x < stride-1; x++ )
450                 line[x] = v += ref[x] + line[x-stride] - line[x-stride-1];
451         }
452         for( y = -31; y < frame->i_lines[0] + 24; y++ )
453         {
454             uint16_t *line = frame->integral + y * stride - 31;
455             uint16_t *sum4 = line + frame->i_stride[0] * (frame->i_lines[0] + 64);
456             for( x = -31; x < stride - 40; x++, line++, sum4++ )
457             {
458                 sum4[0] =  line[4+4*stride] - line[4] - line[4*stride] + line[0];
459                 line[0] += line[8+8*stride] - line[8] - line[8*stride];
460             }
461         }
462     }
463 }
464
465 void x264_frame_init_lowres( int cpu, x264_frame_t *frame )
466 {
467     // FIXME: tapfilter?
468     const int i_stride = frame->i_stride[0];
469     const int i_stride2 = frame->i_stride_lowres;
470     const int i_width2 = i_stride2 - 64;
471     int x, y, i;
472     for( y = 0; y < frame->i_lines_lowres - 1; y++ )
473     {
474         uint8_t *src0 = &frame->plane[0][2*y*i_stride];
475         uint8_t *src1 = src0+i_stride;
476         uint8_t *src2 = src1+i_stride;
477         uint8_t *dst0 = &frame->lowres[0][y*i_stride2];
478         uint8_t *dsth = &frame->lowres[1][y*i_stride2];
479         uint8_t *dstv = &frame->lowres[2][y*i_stride2];
480         uint8_t *dstc = &frame->lowres[3][y*i_stride2];
481         for( x = 0; x < i_width2 - 1; x++ )
482         {
483             dst0[x] = (src0[2*x  ] + src0[2*x+1] + src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + 2) >> 2;
484             dsth[x] = (src0[2*x+1] + src0[2*x+2] + src1[2*x+1] + src1[2*x+2] + 2) >> 2;
485             dstv[x] = (src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + src2[2*x  ] + src2[2*x+1] + 2) >> 2;
486             dstc[x] = (src1[2*x+1] + src1[2*x+2] + src2[2*x+1] + src2[2*x+2] + 2) >> 2;
487         }
488         dst0[x] = (src0[2*x  ] + src0[2*x+1] + src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + 2) >> 2;
489         dstv[x] = (src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + src2[2*x  ] + src2[2*x+1] + 2) >> 2;
490         dsth[x] = (src0[2*x+1] + src1[2*x+1] + 1) >> 1;
491         dstc[x] = (src1[2*x+1] + src2[2*x+1] + 1) >> 1;
492     }
493     for( i = 0; i < 4; i++ )
494         memcpy( &frame->lowres[i][y*i_stride2], &frame->lowres[i][(y-1)*i_stride2], i_width2 );
495
496     for( y = 0; y < 16; y++ )
497         for( x = 0; x < 16; x++ )
498             frame->i_cost_est[x][y] = -1;
499
500     x264_frame_expand_border_lowres( frame );
501 }
502