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