remove x264_mc_clip1.
[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
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 int x264_tapfilter( uint8_t *pix, int i_pix_next )
35 {
36     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];
37 }
38 static inline int x264_tapfilter1( uint8_t *pix )
39 {
40     return pix[-2] - 5*pix[-1] + 20*(pix[0] + pix[1]) - 5*pix[ 2] + pix[ 3];
41 }
42
43 static inline void pixel_avg( uint8_t *dst,  int i_dst_stride,
44                               uint8_t *src1, int i_src1_stride,
45                               uint8_t *src2, int i_src2_stride,
46                               int i_width, int i_height )
47 {
48     int x, y;
49     for( y = 0; y < i_height; y++ )
50     {
51         for( x = 0; x < i_width; x++ )
52         {
53             dst[x] = ( src1[x] + src2[x] + 1 ) >> 1;
54         }
55         dst  += i_dst_stride;
56         src1 += i_src1_stride;
57         src2 += i_src2_stride;
58     }
59 }
60
61 static inline void pixel_avg_wxh( uint8_t *dst, int i_dst, uint8_t *src, int i_src, int width, int height )
62 {
63     int x, y;
64     for( y = 0; y < height; y++ )
65     {
66         for( x = 0; x < width; x++ )
67         {
68             dst[x] = ( dst[x] + src[x] + 1 ) >> 1;
69         }
70         dst += i_dst;
71         src += i_src;
72     }
73 }
74
75 #define PIXEL_AVG_C( name, width, height ) \
76 static void name( uint8_t *pix1, int i_stride_pix1, \
77                   uint8_t *pix2, int i_stride_pix2 ) \
78 { \
79     pixel_avg_wxh( pix1, i_stride_pix1, pix2, i_stride_pix2, width, height ); \
80 }
81 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_16x16, 16, 16 )
82 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_16x8,  16, 8 )
83 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_8x16,  8, 16 )
84 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_8x8,   8, 8 )
85 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_8x4,   8, 4 )
86 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_4x8,   4, 8 )
87 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_4x4,   4, 4 )
88 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_4x2,   4, 2 )
89 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_2x4,   2, 4 )
90 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_2x2,   2, 2 )
91
92
93 /* Implicit weighted bipred only:
94  * assumes log2_denom = 5, offset = 0, weight1 + weight2 = 64 */
95 #define op_scale2(x) dst[x] = x264_clip_uint8( (dst[x]*i_weight1 + src[x]*i_weight2 + (1<<5)) >> 6 )
96 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 ){
97     int y;
98     const int i_weight2 = 64 - i_weight1;
99     for(y=0; y<height; y++, dst += i_dst, src += i_src){
100         op_scale2(0);
101         op_scale2(1);
102         if(width==2) continue;
103         op_scale2(2);
104         op_scale2(3);
105         if(width==4) continue;
106         op_scale2(4);
107         op_scale2(5);
108         op_scale2(6);
109         op_scale2(7);
110         if(width==8) continue;
111         op_scale2(8);
112         op_scale2(9);
113         op_scale2(10);
114         op_scale2(11);
115         op_scale2(12);
116         op_scale2(13);
117         op_scale2(14);
118         op_scale2(15);
119     }
120 }
121
122 #define PIXEL_AVG_WEIGHT_C( width, height ) \
123 static void pixel_avg_weight_##width##x##height( \
124                 uint8_t *pix1, int i_stride_pix1, \
125                 uint8_t *pix2, int i_stride_pix2, int i_weight1 ) \
126 { \
127     pixel_avg_weight_wxh( pix1, i_stride_pix1, pix2, i_stride_pix2, width, height, i_weight1 ); \
128 }
129
130 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(16,16)
131 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(16,8)
132 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(8,16)
133 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(8,8)
134 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(8,4)
135 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(4,8)
136 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(4,4)
137 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(4,2)
138 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(2,4)
139 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(2,2)
140 #undef op_scale2
141 #undef PIXEL_AVG_WEIGHT_C
142
143 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 );
144
145 static void mc_copy( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
146 {
147     int y;
148
149     for( y = 0; y < i_height; y++ )
150     {
151         memcpy( dst, src, i_width );
152
153         src += i_src_stride;
154         dst += i_dst_stride;
155     }
156 }
157 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 )
158 {
159     int x, y;
160
161     for( y = 0; y < i_height; y++ )
162     {
163         for( x = 0; x < i_width; x++ )
164         {
165             dst[x] = x264_clip_uint8( ( x264_tapfilter1( &src[x] ) + 16 ) >> 5 );
166         }
167         src += i_src_stride;
168         dst += i_dst_stride;
169     }
170 }
171 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 )
172 {
173     int x, y;
174
175     for( y = 0; y < i_height; y++ )
176     {
177         for( x = 0; x < i_width; x++ )
178         {
179             dst[x] = x264_clip_uint8( ( x264_tapfilter( &src[x], i_src_stride ) + 16 ) >> 5 );
180         }
181         src += i_src_stride;
182         dst += i_dst_stride;
183     }
184 }
185 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 )
186 {
187     uint8_t *out;
188     uint8_t *pix;
189     int x, y;
190
191     for( x = 0; x < i_width; x++ )
192     {
193         int tap[6];
194
195         pix = &src[x];
196         out = &dst[x];
197
198         tap[0] = x264_tapfilter1( &pix[-2*i_src_stride] );
199         tap[1] = x264_tapfilter1( &pix[-1*i_src_stride] );
200         tap[2] = x264_tapfilter1( &pix[ 0*i_src_stride] );
201         tap[3] = x264_tapfilter1( &pix[ 1*i_src_stride] );
202         tap[4] = x264_tapfilter1( &pix[ 2*i_src_stride] );
203
204         for( y = 0; y < i_height; y++ )
205         {
206             tap[5] = x264_tapfilter1( &pix[ 3*i_src_stride] );
207
208             *out = x264_clip_uint8( ( tap[0] - 5*tap[1] + 20 * tap[2] + 20 * tap[3] -5*tap[4] + tap[5] + 512 ) >> 10 );
209
210             /* Next line */
211             pix += i_src_stride;
212             out += i_dst_stride;
213             tap[0] = tap[1];
214             tap[1] = tap[2];
215             tap[2] = tap[3];
216             tap[3] = tap[4];
217             tap[4] = tap[5];
218         }
219     }
220 }
221
222 static void hpel_filter( uint8_t *dsth, uint8_t *dstv, uint8_t *dstc, uint8_t *src,
223                          int stride, int width, int height )
224 {
225     mc_hh( src, stride, dsth, stride, width, height );
226     mc_hv( src, stride, dstv, stride, width, height );
227     mc_hc( src, stride, dstc, stride, width, height );
228 }
229
230 static const int hpel_ref0[16] = {0,1,1,1,0,1,1,1,2,3,3,3,0,1,1,1};
231 static const int hpel_ref1[16] = {0,0,0,0,2,2,3,2,2,2,3,2,2,2,3,2};
232
233 static void mc_luma( uint8_t *dst,    int i_dst_stride,
234                      uint8_t *src[4], int i_src_stride,
235                      int mvx, int mvy,
236                      int i_width, int i_height )
237 {
238     int qpel_idx = ((mvy&3)<<2) + (mvx&3);
239     int offset = (mvy>>2)*i_src_stride + (mvx>>2);
240     uint8_t *src1 = src[hpel_ref0[qpel_idx]] + offset + ((mvy&3) == 3) * i_src_stride;
241
242     if( qpel_idx & 5 ) /* qpel interpolation needed */
243     {
244         uint8_t *src2 = src[hpel_ref1[qpel_idx]] + offset + ((mvx&3) == 3);
245         pixel_avg( dst, i_dst_stride, src1, i_src_stride,
246                    src2, i_src_stride, i_width, i_height );
247     }
248     else
249     {
250         mc_copy( src1, i_src_stride, dst, i_dst_stride, i_width, i_height );
251     }
252 }
253
254 static uint8_t *get_ref( uint8_t *dst,   int *i_dst_stride,
255                          uint8_t *src[4], int i_src_stride,
256                          int mvx, int mvy,
257                          int i_width, int i_height )
258 {
259     int qpel_idx = ((mvy&3)<<2) + (mvx&3);
260     int offset = (mvy>>2)*i_src_stride + (mvx>>2);
261     uint8_t *src1 = src[hpel_ref0[qpel_idx]] + offset + ((mvy&3) == 3) * i_src_stride;
262
263     if( qpel_idx & 5 ) /* qpel interpolation needed */
264     {
265         uint8_t *src2 = src[hpel_ref1[qpel_idx]] + offset + ((mvx&3) == 3);
266         pixel_avg( dst, *i_dst_stride, src1, i_src_stride,
267                    src2, i_src_stride, i_width, i_height );
268         return dst;
269     }
270     else
271     {
272         *i_dst_stride = i_src_stride;
273         return src1;
274     }
275 }
276
277 /* full chroma mc (ie until 1/8 pixel)*/
278 static void mc_chroma( uint8_t *dst, int i_dst_stride,
279                        uint8_t *src, int i_src_stride,
280                        int mvx, int mvy,
281                        int i_width, int i_height )
282 {
283     uint8_t *srcp;
284     int x, y;
285
286     const int d8x = mvx&0x07;
287     const int d8y = mvy&0x07;
288
289     const int cA = (8-d8x)*(8-d8y);
290     const int cB = d8x    *(8-d8y);
291     const int cC = (8-d8x)*d8y;
292     const int cD = d8x    *d8y;
293
294     src  += (mvy >> 3) * i_src_stride + (mvx >> 3);
295     srcp = &src[i_src_stride];
296
297     for( y = 0; y < i_height; y++ )
298     {
299         for( x = 0; x < i_width; x++ )
300         {
301             dst[x] = ( cA*src[x]  + cB*src[x+1] +
302                        cC*srcp[x] + cD*srcp[x+1] + 32 ) >> 6;
303         }
304         dst  += i_dst_stride;
305
306         src   = srcp;
307         srcp += i_src_stride;
308     }
309 }
310
311 #define MC_COPY(W) \
312 static void mc_copy_w##W( uint8_t *dst, int i_dst, uint8_t *src, int i_src, int i_height ) \
313 { \
314     mc_copy( src, i_src, dst, i_dst, W, i_height ); \
315 }
316 MC_COPY( 16 )
317 MC_COPY( 8 )
318 MC_COPY( 4 )
319
320 static void plane_copy( uint8_t *dst, int i_dst,
321                         uint8_t *src, int i_src, int w, int h)
322 {
323     while( h-- )
324     {
325         memcpy( dst, src, w );
326         dst += i_dst;
327         src += i_src;
328     }
329 }
330
331 void prefetch_fenc_null( uint8_t *pix_y, int stride_y,
332                          uint8_t *pix_uv, int stride_uv, int mb_x )
333 {}
334
335 void prefetch_ref_null( uint8_t *pix, int stride, int parity )
336 {}
337
338 void x264_mc_init( int cpu, x264_mc_functions_t *pf )
339 {
340     pf->mc_luma   = mc_luma;
341     pf->get_ref   = get_ref;
342     pf->mc_chroma = mc_chroma;
343
344     pf->avg[PIXEL_16x16]= pixel_avg_16x16;
345     pf->avg[PIXEL_16x8] = pixel_avg_16x8;
346     pf->avg[PIXEL_8x16] = pixel_avg_8x16;
347     pf->avg[PIXEL_8x8]  = pixel_avg_8x8;
348     pf->avg[PIXEL_8x4]  = pixel_avg_8x4;
349     pf->avg[PIXEL_4x8]  = pixel_avg_4x8;
350     pf->avg[PIXEL_4x4]  = pixel_avg_4x4;
351     pf->avg[PIXEL_4x2]  = pixel_avg_4x2;
352     pf->avg[PIXEL_2x4]  = pixel_avg_2x4;
353     pf->avg[PIXEL_2x2]  = pixel_avg_2x2;
354     
355     pf->avg_weight[PIXEL_16x16]= pixel_avg_weight_16x16;
356     pf->avg_weight[PIXEL_16x8] = pixel_avg_weight_16x8;
357     pf->avg_weight[PIXEL_8x16] = pixel_avg_weight_8x16;
358     pf->avg_weight[PIXEL_8x8]  = pixel_avg_weight_8x8;
359     pf->avg_weight[PIXEL_8x4]  = pixel_avg_weight_8x4;
360     pf->avg_weight[PIXEL_4x8]  = pixel_avg_weight_4x8;
361     pf->avg_weight[PIXEL_4x4]  = pixel_avg_weight_4x4;
362     pf->avg_weight[PIXEL_4x2]  = pixel_avg_weight_4x2;
363     pf->avg_weight[PIXEL_2x4]  = pixel_avg_weight_2x4;
364     pf->avg_weight[PIXEL_2x2]  = pixel_avg_weight_2x2;
365
366     pf->copy[PIXEL_16x16] = mc_copy_w16;
367     pf->copy[PIXEL_8x8]   = mc_copy_w8;
368     pf->copy[PIXEL_4x4]   = mc_copy_w4;
369
370     pf->plane_copy = plane_copy;
371     pf->hpel_filter = hpel_filter;
372
373     pf->prefetch_fenc = prefetch_fenc_null;
374     pf->prefetch_ref  = prefetch_ref_null;
375
376 #ifdef HAVE_MMX
377     x264_mc_init_mmx( cpu, pf );
378 #endif
379 #ifdef ARCH_PPC
380     if( cpu&X264_CPU_ALTIVEC )
381         x264_mc_altivec_init( pf );
382 #endif
383 }
384
385 void x264_frame_filter( x264_t *h, x264_frame_t *frame, int mb_y, int b_end )
386 {
387     const int b_interlaced = h->sh.b_mbaff;
388     const int stride = frame->i_stride[0] << b_interlaced;
389     const int width = frame->i_width[0];
390     int start = (mb_y*16 >> b_interlaced) - 8; // buffer = 4 for deblock + 3 for 6tap, rounded to 8
391     int height = ((b_end ? frame->i_lines[0] : mb_y*16) >> b_interlaced) + 8;
392     int offs = start*stride - 8; // buffer = 3 for 6tap, aligned to 8 for simd
393     int x, y;
394
395     if( mb_y & b_interlaced )
396         return;
397
398     for( y=0; y<=b_interlaced; y++, offs+=frame->i_stride[0] )
399     {
400         h->mc.hpel_filter(
401             frame->filtered[1] + offs,
402             frame->filtered[2] + offs,
403             frame->filtered[3] + offs,
404             frame->plane[0] + offs,
405             stride, width + 16, height - start );
406     }
407
408     /* generate integral image:
409      * frame->integral contains 2 planes. in the upper plane, each element is
410      * the sum of an 8x8 pixel region with top-left corner on that point.
411      * in the lower plane, 4x4 sums (needed only with --partitions p4x4). */
412
413     if( frame->integral )
414     {
415         if( start < 0 )
416         {
417             memset( frame->integral - PADV * stride - PADH, 0, stride * sizeof(uint16_t) );
418             start = -PADV;
419         }
420         if( b_end )
421             height += PADV-8;
422         for( y = start; y < height; y++ )
423         {
424             uint8_t  *ref  = frame->plane[0] + y * stride - PADH;
425             uint16_t *line = frame->integral + (y+1) * stride - PADH + 1;
426             uint16_t v = line[0] = 0;
427             for( x = 1; x < stride-1; x++ )
428                 line[x] = v += ref[x] + line[x-stride] - line[x-stride-1];
429             line -= 8*stride;
430             if( y >= 9-PADV )
431             {
432                 uint16_t *sum4 = line + stride * (frame->i_lines[0] + PADV*2);
433                 for( x = 1; x < stride-8; x++, line++, sum4++ )
434                 {
435                     sum4[0] =  line[4+4*stride] - line[4] - line[4*stride] + line[0];
436                     line[0] += line[8+8*stride] - line[8] - line[8*stride];
437                 }
438             }
439         }
440     }
441 }
442
443 void x264_frame_init_lowres( x264_t *h, x264_frame_t *frame )
444 {
445     // FIXME: tapfilter?
446     const int i_stride = frame->i_stride[0];
447     const int i_stride2 = frame->i_stride_lowres;
448     const int i_width2 = frame->i_width_lowres;
449     int x, y, i;
450     for( y = 0; y < frame->i_lines_lowres - 1; y++ )
451     {
452         uint8_t *src0 = &frame->plane[0][2*y*i_stride];
453         uint8_t *src1 = src0+i_stride;
454         uint8_t *src2 = src1+i_stride;
455         uint8_t *dst0 = &frame->lowres[0][y*i_stride2];
456         uint8_t *dsth = &frame->lowres[1][y*i_stride2];
457         uint8_t *dstv = &frame->lowres[2][y*i_stride2];
458         uint8_t *dstc = &frame->lowres[3][y*i_stride2];
459         for( x = 0; x < i_width2 - 1; x++ )
460         {
461             dst0[x] = (src0[2*x  ] + src0[2*x+1] + src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + 2) >> 2;
462             dsth[x] = (src0[2*x+1] + src0[2*x+2] + src1[2*x+1] + src1[2*x+2] + 2) >> 2;
463             dstv[x] = (src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + src2[2*x  ] + src2[2*x+1] + 2) >> 2;
464             dstc[x] = (src1[2*x+1] + src1[2*x+2] + src2[2*x+1] + src2[2*x+2] + 2) >> 2;
465         }
466         dst0[x] = (src0[2*x  ] + src0[2*x+1] + src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + 2) >> 2;
467         dstv[x] = (src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + src2[2*x  ] + src2[2*x+1] + 2) >> 2;
468         dsth[x] = (src0[2*x+1] + src1[2*x+1] + 1) >> 1;
469         dstc[x] = (src1[2*x+1] + src2[2*x+1] + 1) >> 1;
470     }
471     for( i = 0; i < 4; i++ )
472         memcpy( &frame->lowres[i][y*i_stride2], &frame->lowres[i][(y-1)*i_stride2], i_width2 );
473
474     for( y = 0; y < 16; y++ )
475         for( x = 0; x < 16; x++ )
476             frame->i_cost_est[x][y] = -1;
477
478     x264_frame_expand_border_lowres( frame );
479 }
480