lowres_init asm
[x262.git] / common / x86 / mc-c.c
1 /*****************************************************************************
2  * mc-c.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., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111, USA.
22  *****************************************************************************/
23
24 #include <stdlib.h>
25 #include <stdio.h>
26 #include <string.h>
27
28 #include "common/common.h"
29
30 /* NASM functions */
31 extern void x264_pixel_avg_16x16_sse2( uint8_t *, int, uint8_t *, int );
32 extern void x264_pixel_avg_16x8_sse2( uint8_t *, int, uint8_t *, int );
33 extern void x264_pixel_avg_16x16_mmxext( uint8_t *, int, uint8_t *, int );
34 extern void x264_pixel_avg_16x8_mmxext( uint8_t *, int, uint8_t *, int );
35 extern void x264_pixel_avg_8x16_mmxext( uint8_t *, int, uint8_t *, int );
36 extern void x264_pixel_avg_8x8_mmxext( uint8_t *, int, uint8_t *, int );
37 extern void x264_pixel_avg_8x4_mmxext( uint8_t *, int, uint8_t *, int );
38 extern void x264_pixel_avg_4x8_mmxext( uint8_t *, int, uint8_t *, int );
39 extern void x264_pixel_avg_4x4_mmxext( uint8_t *, int, uint8_t *, int );
40 extern void x264_pixel_avg_4x2_mmxext( uint8_t *, int, uint8_t *, int );
41 extern void x264_mc_copy_w4_mmx( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int );
42 extern void x264_mc_copy_w8_mmx( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int );
43 extern void x264_mc_copy_w16_mmx( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int );
44 extern void x264_mc_copy_w16_sse2( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int );
45 extern void x264_mc_copy_w16_sse3( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int );
46 extern void x264_mc_copy_w16_aligned_sse2( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int );
47 extern void x264_pixel_avg_weight_4x4_mmxext( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int );
48 extern void x264_pixel_avg_weight_w8_mmxext( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int, int );
49 extern void x264_pixel_avg_weight_w8_sse2( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int, int );
50 extern void x264_pixel_avg_weight_w16_sse2( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int, int );
51 extern void x264_pixel_avg_weight_w16_mmxext( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int, int );
52 extern void x264_prefetch_fenc_mmxext( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int );
53 extern void x264_prefetch_ref_mmxext( uint8_t *, int, int );
54 extern void x264_mc_chroma_mmxext( uint8_t *src, int i_src_stride,
55                                    uint8_t *dst, int i_dst_stride,
56                                    int dx, int dy, int i_width, int i_height );
57 extern void x264_mc_chroma_sse2( uint8_t *src, int i_src_stride,
58                                  uint8_t *dst, int i_dst_stride,
59                                  int dx, int dy, int i_width, int i_height );
60 extern void x264_mc_chroma_ssse3( uint8_t *src, int i_src_stride,
61                                   uint8_t *dst, int i_dst_stride,
62                                   int dx, int dy, int i_width, int i_height );
63 extern void x264_plane_copy_mmxext( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int w, int h);
64 extern void *x264_memcpy_aligned_mmx( void * dst, const void * src, size_t n );
65 extern void *x264_memcpy_aligned_sse2( void * dst, const void * src, size_t n );
66 extern void x264_memzero_aligned_mmx( void * dst, int n );
67 extern void x264_memzero_aligned_sse2( void * dst, int n );
68 #define LOWRES(cpu) \
69 extern void x264_frame_init_lowres_core_##cpu( uint8_t *src0, uint8_t *dst0, uint8_t *dsth, uint8_t *dstv, uint8_t *dstc,\
70                                                int src_stride, int dst_stride, int width, int height );
71 LOWRES(mmxext)
72 LOWRES(cache32_mmxext)
73 LOWRES(sse2)
74 LOWRES(ssse3)
75
76 #define PIXEL_AVG_W(width,cpu)\
77 extern void x264_pixel_avg2_w##width##_##cpu( uint8_t *, int, uint8_t *, int, uint8_t *, int );
78 /* This declares some functions that don't exist, but that isn't a problem. */
79 #define PIXEL_AVG_WALL(cpu)\
80 PIXEL_AVG_W(4,cpu); PIXEL_AVG_W(8,cpu); PIXEL_AVG_W(12,cpu); PIXEL_AVG_W(16,cpu); PIXEL_AVG_W(20,cpu);
81
82 PIXEL_AVG_WALL(mmxext)
83 PIXEL_AVG_WALL(cache32_mmxext)
84 PIXEL_AVG_WALL(cache64_mmxext)
85 PIXEL_AVG_WALL(cache64_sse2)
86 PIXEL_AVG_WALL(sse2)
87
88 #define AVG_WEIGHT(W,H,name) \
89 void x264_pixel_avg_weight_ ## W ## x ## H ## _##name( uint8_t *dst, int i_dst, uint8_t *src, int i_src, int i_weight_dst ) \
90 { \
91     x264_pixel_avg_weight_w ## W ## _##name( dst, i_dst, src, i_src, i_weight_dst, H ); \
92 }
93
94 AVG_WEIGHT(16,16,mmxext)
95 AVG_WEIGHT(16,8,mmxext)
96 AVG_WEIGHT(8,16,mmxext)
97 AVG_WEIGHT(8,8,mmxext)
98 AVG_WEIGHT(8,4,mmxext)
99 AVG_WEIGHT(16,16,sse2)
100 AVG_WEIGHT(16,8,sse2)
101 AVG_WEIGHT(8,16,sse2)
102 AVG_WEIGHT(8,8,sse2)
103 AVG_WEIGHT(8,4,sse2)
104
105 #define PIXEL_AVG_WTAB(instr, name1, name2, name3, name4, name5)\
106 static void (* const x264_pixel_avg_wtab_##instr[6])( uint8_t *, int, uint8_t *, int, uint8_t *, int ) =\
107 {\
108     NULL,\
109     x264_pixel_avg2_w4_##name1,\
110     x264_pixel_avg2_w8_##name2,\
111     x264_pixel_avg2_w12_##name3,\
112     x264_pixel_avg2_w16_##name4,\
113     x264_pixel_avg2_w20_##name5,\
114 };
115
116 /* w16 sse2 is faster than w12 mmx as long as the cacheline issue is resolved */
117 #define x264_pixel_avg2_w12_cache64_sse2 x264_pixel_avg2_w16_cache64_sse2
118 #define x264_pixel_avg2_w12_sse3         x264_pixel_avg2_w16_sse3
119
120 PIXEL_AVG_WTAB(mmxext, mmxext, mmxext, mmxext, mmxext, mmxext)
121 #ifdef ARCH_X86
122 PIXEL_AVG_WTAB(cache32_mmxext, mmxext, cache32_mmxext, cache32_mmxext, cache32_mmxext, cache32_mmxext)
123 #endif
124 PIXEL_AVG_WTAB(cache64_mmxext, mmxext, cache64_mmxext, cache64_mmxext, cache64_mmxext, cache64_mmxext)
125 PIXEL_AVG_WTAB(sse2, mmxext, mmxext, mmxext, sse2, sse2)
126 PIXEL_AVG_WTAB(cache64_sse2, mmxext, cache64_mmxext, cache64_sse2, cache64_sse2, cache64_sse2)
127
128 #define MC_COPY_WTAB(instr, name1, name2, name3)\
129 static void (* const x264_mc_copy_wtab_##instr[5])( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int ) =\
130 {\
131     NULL,\
132     x264_mc_copy_w4_##name1,\
133     x264_mc_copy_w8_##name2,\
134     NULL,\
135     x264_mc_copy_w16_##name3,\
136 };
137
138 MC_COPY_WTAB(mmx,mmx,mmx,mmx)
139 MC_COPY_WTAB(sse2,mmx,mmx,sse2)
140
141 static const int hpel_ref0[16] = {0,1,1,1,0,1,1,1,2,3,3,3,0,1,1,1};
142 static const int hpel_ref1[16] = {0,0,0,0,2,2,3,2,2,2,3,2,2,2,3,2};
143
144 #define MC_LUMA(name,instr1,instr2)\
145 void mc_luma_##name( uint8_t *dst,    int i_dst_stride,\
146                   uint8_t *src[4], int i_src_stride,\
147                   int mvx, int mvy,\
148                   int i_width, int i_height )\
149 {\
150     int qpel_idx = ((mvy&3)<<2) + (mvx&3);\
151     int offset = (mvy>>2)*i_src_stride + (mvx>>2);\
152     uint8_t *src1 = src[hpel_ref0[qpel_idx]] + offset + ((mvy&3) == 3) * i_src_stride;\
153     if( qpel_idx & 5 ) /* qpel interpolation needed */\
154     {\
155         uint8_t *src2 = src[hpel_ref1[qpel_idx]] + offset + ((mvx&3) == 3);\
156         x264_pixel_avg_wtab_##instr1[i_width>>2](\
157                 dst, i_dst_stride, src1, i_src_stride,\
158                 src2, i_height );\
159     }\
160     else\
161     {\
162         x264_mc_copy_wtab_##instr2[i_width>>2](\
163                 dst, i_dst_stride, src1, i_src_stride, i_height );\
164     }\
165 }
166
167 MC_LUMA(mmxext,mmxext,mmx)
168 #ifdef ARCH_X86
169 MC_LUMA(cache32_mmxext,cache32_mmxext,mmx)
170 MC_LUMA(cache64_mmxext,cache64_mmxext,mmx)
171 #endif
172 MC_LUMA(sse2,sse2,sse2)
173 MC_LUMA(cache64_sse2,cache64_sse2,sse2)
174
175 #define GET_REF(name)\
176 uint8_t *get_ref_##name( 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     if( qpel_idx & 5 ) /* qpel interpolation needed */\
185     {\
186         uint8_t *src2 = src[hpel_ref1[qpel_idx]] + offset + ((mvx&3) == 3);\
187         x264_pixel_avg_wtab_##name[i_width>>2](\
188                 dst, *i_dst_stride, src1, i_src_stride,\
189                 src2, i_height );\
190         return dst;\
191     }\
192     else\
193     {\
194         *i_dst_stride = i_src_stride;\
195         return src1;\
196     }\
197 }
198
199 GET_REF(mmxext)
200 #ifdef ARCH_X86
201 GET_REF(cache32_mmxext)
202 GET_REF(cache64_mmxext)
203 #endif
204 GET_REF(sse2)
205 GET_REF(cache64_sse2)
206
207 #define HPEL(align, cpu, cpuv, cpuc, cpuh)\
208 void x264_hpel_filter_v_##cpuv( uint8_t *dst, uint8_t *src, int16_t *buf, int stride, int width);\
209 void x264_hpel_filter_c_##cpuc( uint8_t *dst, int16_t *buf, int width );\
210 void x264_hpel_filter_h_##cpuh( uint8_t *dst, uint8_t *src, int width );\
211 void x264_sfence( void );\
212 void x264_hpel_filter_##cpu( uint8_t *dsth, uint8_t *dstv, uint8_t *dstc, uint8_t *src,\
213                              int stride, int width, int height )\
214 {\
215     int16_t *buf;\
216     int realign = (long)src & (align-1);\
217     src -= realign;\
218     dstv -= realign;\
219     dstc -= realign;\
220     dsth -= realign;\
221     width += realign;\
222     buf = x264_malloc((width+16)*sizeof(int16_t));\
223     while( height-- )\
224     {\
225         x264_hpel_filter_v_##cpuv( dstv, src, buf+8, stride, width );\
226         x264_hpel_filter_c_##cpuc( dstc, buf+8, width );\
227         x264_hpel_filter_h_##cpuh( dsth, src, width );\
228         dsth += stride;\
229         dstv += stride;\
230         dstc += stride;\
231         src  += stride;\
232     }\
233     x264_sfence();\
234     x264_free(buf);\
235 }
236
237 HPEL(8, mmxext, mmxext, mmxext, mmxext)
238 HPEL(16, sse2_amd, mmxext, mmxext, sse2)
239 HPEL(16, sse2, sse2, sse2, sse2)
240 HPEL(16, ssse3, sse2, ssse3, sse2)
241
242 void x264_mc_init_mmx( int cpu, x264_mc_functions_t *pf )
243 {
244     if( !(cpu&X264_CPU_MMX) )
245         return;
246
247     pf->copy[PIXEL_16x16] = x264_mc_copy_w16_mmx;
248     pf->copy[PIXEL_8x8]   = x264_mc_copy_w8_mmx;
249     pf->copy[PIXEL_4x4]   = x264_mc_copy_w4_mmx;
250     pf->memcpy_aligned = x264_memcpy_aligned_mmx;
251     pf->memzero_aligned = x264_memzero_aligned_mmx;
252
253     if( !(cpu&X264_CPU_MMXEXT) )
254         return;
255
256     pf->mc_luma = mc_luma_mmxext;
257     pf->get_ref = get_ref_mmxext;
258     pf->mc_chroma = x264_mc_chroma_mmxext;
259
260     pf->avg[PIXEL_16x16] = x264_pixel_avg_16x16_mmxext;
261     pf->avg[PIXEL_16x8]  = x264_pixel_avg_16x8_mmxext;
262     pf->avg[PIXEL_8x16]  = x264_pixel_avg_8x16_mmxext;
263     pf->avg[PIXEL_8x8]   = x264_pixel_avg_8x8_mmxext;
264     pf->avg[PIXEL_8x4]   = x264_pixel_avg_8x4_mmxext;
265     pf->avg[PIXEL_4x8]   = x264_pixel_avg_4x8_mmxext;
266     pf->avg[PIXEL_4x4]   = x264_pixel_avg_4x4_mmxext;
267     pf->avg[PIXEL_4x2]   = x264_pixel_avg_4x2_mmxext;
268
269     pf->avg_weight[PIXEL_16x16] = x264_pixel_avg_weight_16x16_mmxext;
270     pf->avg_weight[PIXEL_16x8]  = x264_pixel_avg_weight_16x8_mmxext;
271     pf->avg_weight[PIXEL_8x16]  = x264_pixel_avg_weight_8x16_mmxext;
272     pf->avg_weight[PIXEL_8x8]   = x264_pixel_avg_weight_8x8_mmxext;
273     pf->avg_weight[PIXEL_8x4]   = x264_pixel_avg_weight_8x4_mmxext;
274     pf->avg_weight[PIXEL_4x4]   = x264_pixel_avg_weight_4x4_mmxext;
275     // avg_weight_4x8 is rare and 4x2 is not used
276
277     pf->plane_copy = x264_plane_copy_mmxext;
278     pf->hpel_filter = x264_hpel_filter_mmxext;
279     pf->frame_init_lowres_core = x264_frame_init_lowres_core_mmxext;
280
281     pf->prefetch_fenc = x264_prefetch_fenc_mmxext;
282     pf->prefetch_ref  = x264_prefetch_ref_mmxext;
283
284 #ifdef ARCH_X86 // all x86_64 cpus with cacheline split issues use sse2 instead
285     if( cpu&X264_CPU_CACHELINE_32 )
286     {
287         pf->mc_luma = mc_luma_cache32_mmxext;
288         pf->get_ref = get_ref_cache32_mmxext;
289         pf->frame_init_lowres_core = x264_frame_init_lowres_core_cache32_mmxext;
290     }
291     else if( cpu&X264_CPU_CACHELINE_64 )
292     {
293         pf->mc_luma = mc_luma_cache64_mmxext;
294         pf->get_ref = get_ref_cache64_mmxext;
295         pf->frame_init_lowres_core = x264_frame_init_lowres_core_cache32_mmxext;
296     }
297 #endif
298
299     if( !(cpu&X264_CPU_SSE2) )
300         return;
301
302     pf->memcpy_aligned = x264_memcpy_aligned_sse2;
303     pf->memzero_aligned = x264_memzero_aligned_sse2;
304     pf->hpel_filter = x264_hpel_filter_sse2_amd;
305
306     if( cpu&X264_CPU_SSE2_IS_SLOW )
307         return;
308
309     pf->copy[PIXEL_16x16] = x264_mc_copy_w16_aligned_sse2;
310     pf->avg[PIXEL_16x16] = x264_pixel_avg_16x16_sse2;
311     pf->avg[PIXEL_16x8]  = x264_pixel_avg_16x8_sse2;
312     if( !(cpu&X264_CPU_STACK_MOD4) )
313     {
314         pf->avg_weight[PIXEL_16x16] = x264_pixel_avg_weight_16x16_sse2;
315         pf->avg_weight[PIXEL_16x8]  = x264_pixel_avg_weight_16x8_sse2;
316         pf->avg_weight[PIXEL_8x16]  = x264_pixel_avg_weight_8x16_sse2;
317         pf->avg_weight[PIXEL_8x8]   = x264_pixel_avg_weight_8x8_sse2;
318         pf->avg_weight[PIXEL_8x4]   = x264_pixel_avg_weight_8x4_sse2;
319     }
320     pf->hpel_filter = x264_hpel_filter_sse2;
321     pf->frame_init_lowres_core = x264_frame_init_lowres_core_sse2;
322     pf->mc_chroma = x264_mc_chroma_sse2;
323
324     if( cpu&X264_CPU_SSE2_IS_FAST )
325     {
326         pf->mc_luma = mc_luma_sse2;
327         pf->get_ref = get_ref_sse2;
328         if( cpu&X264_CPU_CACHELINE_64 )
329         {
330             pf->mc_luma = mc_luma_cache64_sse2;
331             pf->get_ref = get_ref_cache64_sse2;
332         }
333     }
334
335     if( !(cpu&X264_CPU_SSSE3) )
336         return;
337
338     pf->hpel_filter = x264_hpel_filter_ssse3;
339     pf->frame_init_lowres_core = x264_frame_init_lowres_core_ssse3;
340     pf->mc_chroma = x264_mc_chroma_ssse3;
341 }