some asm functions require aligned stack. disable these when compiling with msvc...
[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
69 #define PIXEL_AVG_W(width,cpu)\
70 extern void x264_pixel_avg2_w##width##_##cpu( uint8_t *, int, uint8_t *, int, uint8_t *, int );
71 /* This declares some functions that don't exist, but that isn't a problem. */
72 #define PIXEL_AVG_WALL(cpu)\
73 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);
74
75 PIXEL_AVG_WALL(mmxext)
76 PIXEL_AVG_WALL(cache32_mmxext)
77 PIXEL_AVG_WALL(cache64_mmxext)
78 PIXEL_AVG_WALL(cache64_sse2)
79 PIXEL_AVG_WALL(sse2)
80
81 #define AVG_WEIGHT(W,H,name) \
82 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 ) \
83 { \
84     x264_pixel_avg_weight_w ## W ## _##name( dst, i_dst, src, i_src, i_weight_dst, H ); \
85 }
86
87 AVG_WEIGHT(16,16,mmxext)
88 AVG_WEIGHT(16,8,mmxext)
89 AVG_WEIGHT(8,16,mmxext)
90 AVG_WEIGHT(8,8,mmxext)
91 AVG_WEIGHT(8,4,mmxext)
92 AVG_WEIGHT(16,16,sse2)
93 AVG_WEIGHT(16,8,sse2)
94 AVG_WEIGHT(8,16,sse2)
95 AVG_WEIGHT(8,8,sse2)
96 AVG_WEIGHT(8,4,sse2)
97
98 #define PIXEL_AVG_WTAB(instr, name1, name2, name3, name4, name5)\
99 static void (* const x264_pixel_avg_wtab_##instr[6])( uint8_t *, int, uint8_t *, int, uint8_t *, int ) =\
100 {\
101     NULL,\
102     x264_pixel_avg2_w4_##name1,\
103     x264_pixel_avg2_w8_##name2,\
104     x264_pixel_avg2_w12_##name3,\
105     x264_pixel_avg2_w16_##name4,\
106     x264_pixel_avg2_w20_##name5,\
107 };
108
109 /* w16 sse2 is faster than w12 mmx as long as the cacheline issue is resolved */
110 #define x264_pixel_avg2_w12_cache64_sse2 x264_pixel_avg2_w16_cache64_sse2
111 #define x264_pixel_avg2_w12_sse3         x264_pixel_avg2_w16_sse3
112
113 PIXEL_AVG_WTAB(mmxext, mmxext, mmxext, mmxext, mmxext, mmxext)
114 #ifdef ARCH_X86
115 PIXEL_AVG_WTAB(cache32_mmxext, mmxext, cache32_mmxext, cache32_mmxext, cache32_mmxext, cache32_mmxext)
116 #endif
117 PIXEL_AVG_WTAB(cache64_mmxext, mmxext, cache64_mmxext, cache64_mmxext, cache64_mmxext, cache64_mmxext)
118 PIXEL_AVG_WTAB(sse2, mmxext, mmxext, mmxext, sse2, sse2)
119 PIXEL_AVG_WTAB(cache64_sse2, mmxext, cache64_mmxext, cache64_sse2, cache64_sse2, cache64_sse2)
120
121 #define MC_COPY_WTAB(instr, name1, name2, name3)\
122 static void (* const x264_mc_copy_wtab_##instr[5])( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int ) =\
123 {\
124     NULL,\
125     x264_mc_copy_w4_##name1,\
126     x264_mc_copy_w8_##name2,\
127     NULL,\
128     x264_mc_copy_w16_##name3,\
129 };
130
131 MC_COPY_WTAB(mmx,mmx,mmx,mmx)
132 MC_COPY_WTAB(sse2,mmx,mmx,sse2)
133
134 static const int hpel_ref0[16] = {0,1,1,1,0,1,1,1,2,3,3,3,0,1,1,1};
135 static const int hpel_ref1[16] = {0,0,0,0,2,2,3,2,2,2,3,2,2,2,3,2};
136
137 #define MC_LUMA(name,instr1,instr2)\
138 void mc_luma_##name( uint8_t *dst,    int i_dst_stride,\
139                   uint8_t *src[4], int i_src_stride,\
140                   int mvx, int mvy,\
141                   int i_width, int i_height )\
142 {\
143     int qpel_idx = ((mvy&3)<<2) + (mvx&3);\
144     int offset = (mvy>>2)*i_src_stride + (mvx>>2);\
145     uint8_t *src1 = src[hpel_ref0[qpel_idx]] + offset + ((mvy&3) == 3) * i_src_stride;\
146     if( qpel_idx & 5 ) /* qpel interpolation needed */\
147     {\
148         uint8_t *src2 = src[hpel_ref1[qpel_idx]] + offset + ((mvx&3) == 3);\
149         x264_pixel_avg_wtab_##instr1[i_width>>2](\
150                 dst, i_dst_stride, src1, i_src_stride,\
151                 src2, i_height );\
152     }\
153     else\
154     {\
155         x264_mc_copy_wtab_##instr2[i_width>>2](\
156                 dst, i_dst_stride, src1, i_src_stride, i_height );\
157     }\
158 }
159
160 MC_LUMA(mmxext,mmxext,mmx)
161 #ifdef ARCH_X86
162 MC_LUMA(cache32_mmxext,cache32_mmxext,mmx)
163 MC_LUMA(cache64_mmxext,cache64_mmxext,mmx)
164 #endif
165 MC_LUMA(sse2,sse2,sse2)
166 MC_LUMA(cache64_sse2,cache64_sse2,sse2)
167
168 #define GET_REF(name)\
169 uint8_t *get_ref_##name( uint8_t *dst,   int *i_dst_stride,\
170                          uint8_t *src[4], int i_src_stride,\
171                          int mvx, int mvy,\
172                          int i_width, int i_height )\
173 {\
174     int qpel_idx = ((mvy&3)<<2) + (mvx&3);\
175     int offset = (mvy>>2)*i_src_stride + (mvx>>2);\
176     uint8_t *src1 = src[hpel_ref0[qpel_idx]] + offset + ((mvy&3) == 3) * i_src_stride;\
177     if( qpel_idx & 5 ) /* qpel interpolation needed */\
178     {\
179         uint8_t *src2 = src[hpel_ref1[qpel_idx]] + offset + ((mvx&3) == 3);\
180         x264_pixel_avg_wtab_##name[i_width>>2](\
181                 dst, *i_dst_stride, src1, i_src_stride,\
182                 src2, i_height );\
183         return dst;\
184     }\
185     else\
186     {\
187         *i_dst_stride = i_src_stride;\
188         return src1;\
189     }\
190 }
191
192 GET_REF(mmxext)
193 #ifdef ARCH_X86
194 GET_REF(cache32_mmxext)
195 GET_REF(cache64_mmxext)
196 #endif
197 GET_REF(sse2)
198 GET_REF(cache64_sse2)
199
200 #define HPEL(align, cpu, cpuv, cpuc, cpuh)\
201 void x264_hpel_filter_v_##cpuv( uint8_t *dst, uint8_t *src, int16_t *buf, int stride, int width);\
202 void x264_hpel_filter_c_##cpuc( uint8_t *dst, int16_t *buf, int width );\
203 void x264_hpel_filter_h_##cpuh( uint8_t *dst, uint8_t *src, int width );\
204 void x264_sfence( void );\
205 void x264_hpel_filter_##cpu( uint8_t *dsth, uint8_t *dstv, uint8_t *dstc, uint8_t *src,\
206                              int stride, int width, int height )\
207 {\
208     int16_t *buf;\
209     int realign = (long)src & (align-1);\
210     src -= realign;\
211     dstv -= realign;\
212     dstc -= realign;\
213     dsth -= realign;\
214     width += realign;\
215     buf = x264_malloc((width+16)*sizeof(int16_t));\
216     while( height-- )\
217     {\
218         x264_hpel_filter_v_##cpuv( dstv, src, buf+8, stride, width );\
219         x264_hpel_filter_c_##cpuc( dstc, buf+8, width );\
220         x264_hpel_filter_h_##cpuh( dsth, src, width );\
221         dsth += stride;\
222         dstv += stride;\
223         dstc += stride;\
224         src  += stride;\
225     }\
226     x264_sfence();\
227     x264_free(buf);\
228 }
229
230 HPEL(8, mmxext, mmxext, mmxext, mmxext)
231 HPEL(16, sse2_amd, mmxext, mmxext, sse2)
232 HPEL(16, sse2, sse2, sse2, sse2)
233 HPEL(16, ssse3, sse2, ssse3, sse2)
234
235 void x264_mc_init_mmx( int cpu, x264_mc_functions_t *pf )
236 {
237     if( !(cpu&X264_CPU_MMX) )
238         return;
239
240     pf->copy[PIXEL_16x16] = x264_mc_copy_w16_mmx;
241     pf->copy[PIXEL_8x8]   = x264_mc_copy_w8_mmx;
242     pf->copy[PIXEL_4x4]   = x264_mc_copy_w4_mmx;
243     pf->memcpy_aligned = x264_memcpy_aligned_mmx;
244     pf->memzero_aligned = x264_memzero_aligned_mmx;
245
246     if( !(cpu&X264_CPU_MMXEXT) )
247         return;
248
249     pf->mc_luma = mc_luma_mmxext;
250     pf->get_ref = get_ref_mmxext;
251     pf->mc_chroma = x264_mc_chroma_mmxext;
252
253     pf->avg[PIXEL_16x16] = x264_pixel_avg_16x16_mmxext;
254     pf->avg[PIXEL_16x8]  = x264_pixel_avg_16x8_mmxext;
255     pf->avg[PIXEL_8x16]  = x264_pixel_avg_8x16_mmxext;
256     pf->avg[PIXEL_8x8]   = x264_pixel_avg_8x8_mmxext;
257     pf->avg[PIXEL_8x4]   = x264_pixel_avg_8x4_mmxext;
258     pf->avg[PIXEL_4x8]   = x264_pixel_avg_4x8_mmxext;
259     pf->avg[PIXEL_4x4]   = x264_pixel_avg_4x4_mmxext;
260     pf->avg[PIXEL_4x2]   = x264_pixel_avg_4x2_mmxext;
261
262     pf->avg_weight[PIXEL_16x16] = x264_pixel_avg_weight_16x16_mmxext;
263     pf->avg_weight[PIXEL_16x8]  = x264_pixel_avg_weight_16x8_mmxext;
264     pf->avg_weight[PIXEL_8x16]  = x264_pixel_avg_weight_8x16_mmxext;
265     pf->avg_weight[PIXEL_8x8]   = x264_pixel_avg_weight_8x8_mmxext;
266     pf->avg_weight[PIXEL_8x4]   = x264_pixel_avg_weight_8x4_mmxext;
267     pf->avg_weight[PIXEL_4x4]   = x264_pixel_avg_weight_4x4_mmxext;
268     // avg_weight_4x8 is rare and 4x2 is not used
269
270     pf->plane_copy = x264_plane_copy_mmxext;
271     pf->hpel_filter = x264_hpel_filter_mmxext;
272
273     pf->prefetch_fenc = x264_prefetch_fenc_mmxext;
274     pf->prefetch_ref  = x264_prefetch_ref_mmxext;
275
276 #ifdef ARCH_X86 // all x86_64 cpus with cacheline split issues use sse2 instead
277     if( cpu&X264_CPU_CACHELINE_32 )
278     {
279         pf->mc_luma = mc_luma_cache32_mmxext;
280         pf->get_ref = get_ref_cache32_mmxext;
281     }
282     else if( cpu&X264_CPU_CACHELINE_64 )
283     {
284         pf->mc_luma = mc_luma_cache64_mmxext;
285         pf->get_ref = get_ref_cache64_mmxext;
286     }
287 #endif
288
289     if( !(cpu&X264_CPU_SSE2) )
290         return;
291
292     pf->memcpy_aligned = x264_memcpy_aligned_sse2;
293     pf->memzero_aligned = x264_memzero_aligned_sse2;
294     pf->hpel_filter = x264_hpel_filter_sse2_amd;
295
296     if( cpu&X264_CPU_SSE2_IS_SLOW )
297         return;
298
299     pf->copy[PIXEL_16x16] = x264_mc_copy_w16_aligned_sse2;
300     pf->avg[PIXEL_16x16] = x264_pixel_avg_16x16_sse2;
301     pf->avg[PIXEL_16x8]  = x264_pixel_avg_16x8_sse2;
302     if( !(cpu&X264_CPU_STACK_MOD4) )
303     {
304         pf->avg_weight[PIXEL_16x16] = x264_pixel_avg_weight_16x16_sse2;
305         pf->avg_weight[PIXEL_16x8]  = x264_pixel_avg_weight_16x8_sse2;
306         pf->avg_weight[PIXEL_8x16]  = x264_pixel_avg_weight_8x16_sse2;
307         pf->avg_weight[PIXEL_8x8]   = x264_pixel_avg_weight_8x8_sse2;
308         pf->avg_weight[PIXEL_8x4]   = x264_pixel_avg_weight_8x4_sse2;
309     }
310     pf->hpel_filter = x264_hpel_filter_sse2;
311     pf->mc_chroma = x264_mc_chroma_sse2;
312
313     if( cpu&X264_CPU_SSE2_IS_FAST )
314     {
315         pf->mc_luma = mc_luma_sse2;
316         pf->get_ref = get_ref_sse2;
317         if( cpu&X264_CPU_CACHELINE_64 )
318         {
319             pf->mc_luma = mc_luma_cache64_sse2;
320             pf->get_ref = get_ref_cache64_sse2;
321         }
322     }
323
324     if( !(cpu&X264_CPU_SSSE3) )
325         return;
326
327     pf->hpel_filter = x264_hpel_filter_ssse3;
328     pf->mc_chroma = x264_mc_chroma_ssse3;
329 }