hevc/intra_pred: drop unnecessary conditions in loops
[ffmpeg.git] / libavcodec / hevcpred_template.c
1 /*
2  * HEVC video decoder
3  *
4  * Copyright (C) 2012 - 2013 Guillaume Martres
5  *
6  * This file is part of Libav.
7  *
8  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
10  * License as published by the Free Software Foundation; either
11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
12  *
13  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
16  * Lesser General Public License for more details.
17  *
18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
19  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
21  */
22
23 #include "libavutil/pixdesc.h"
24
25 #include "hevc.h"
26
27 #include "bit_depth_template.c"
28
29 #define POS(x, y) src[(x) + stride * (y)]
30
31 static av_always_inline void FUNC(intra_pred)(HEVCContext *s, int x0, int y0,
32                                               int log2_size, int c_idx)
33 {
34 #define PU(x) \
35     ((x) >> s->sps->log2_min_pu_size)
36 #define MVF(x, y) \
37     (s->ref->tab_mvf[(x) + (y) * min_pu_width])
38 #define MVF_PU(x, y) \
39     MVF(PU(x0 + ((x) << hshift)), PU(y0 + ((y) << vshift)))
40 #define IS_INTRA(x, y) \
41     MVF_PU(x, y).is_intra
42 #define MIN_TB_ADDR_ZS(x, y) \
43     s->pps->min_tb_addr_zs[(y) * s->sps->min_tb_width + (x)]
44
45 #define EXTEND(ptr, val, len)         \
46 do {                                  \
47     pixel4 pix = PIXEL_SPLAT_X4(val); \
48     for (i = 0; i < (len); i += 4)    \
49         AV_WN4P(ptr + i, pix);        \
50 } while (0)
51
52 #define EXTEND_LEFT_CIP(ptr, start, length) \
53         for (i = (start); i > (start) - (length); i--) \
54             if (!IS_INTRA(i - 1, -1)) \
55                 ptr[i - 1] = ptr[i]
56 #define EXTEND_RIGHT_CIP(ptr, start, length) \
57         for (i = (start); i < (start) + (length); i++) \
58             if (!IS_INTRA(i, -1)) \
59                 ptr[i] = ptr[i - 1]
60 #define EXTEND_UP_CIP(ptr, start, length) \
61         for (i = (start); i > (start) - (length); i--) \
62             if (!IS_INTRA(-1, i - 1)) \
63                 ptr[i - 1] = ptr[i]
64 #define EXTEND_UP_CIP_0(ptr, start, length) \
65         for (i = (start); i > (start) - (length); i--) \
66             ptr[i - 1] = ptr[i]
67 #define EXTEND_DOWN_CIP(ptr, start, length) \
68         for (i = (start); i < (start) + (length); i++) \
69             if (!IS_INTRA(-1, i)) \
70                 ptr[i] = ptr[i - 1]
71     HEVCLocalContext *lc = &s->HEVClc;
72     int i;
73     int hshift = s->sps->hshift[c_idx];
74     int vshift = s->sps->vshift[c_idx];
75     int size = (1 << log2_size);
76     int size_in_luma = size << hshift;
77     int size_in_tbs = size_in_luma >> s->sps->log2_min_tb_size;
78     int x = x0 >> hshift;
79     int y = y0 >> vshift;
80     int x_tb = x0 >> s->sps->log2_min_tb_size;
81     int y_tb = y0 >> s->sps->log2_min_tb_size;
82     int cur_tb_addr = MIN_TB_ADDR_ZS(x_tb, y_tb);
83
84     ptrdiff_t stride = s->frame->linesize[c_idx] / sizeof(pixel);
85     pixel *src = (pixel*)s->frame->data[c_idx] + x + y * stride;
86
87     int min_pu_width = s->sps->min_pu_width;
88
89     enum IntraPredMode mode = c_idx ? lc->pu.intra_pred_mode_c :
90                               lc->tu.cur_intra_pred_mode;
91
92     pixel left_array[2 * MAX_TB_SIZE + 1];
93     pixel filtered_left_array[2 * MAX_TB_SIZE + 1];
94     pixel top_array[2 * MAX_TB_SIZE + 1];
95     pixel filtered_top_array[2 * MAX_TB_SIZE + 1];
96
97     pixel *left          = left_array + 1;
98     pixel *top           = top_array  + 1;
99     pixel *filtered_left = filtered_left_array + 1;
100     pixel *filtered_top  = filtered_top_array  + 1;
101
102     int cand_bottom_left = lc->na.cand_bottom_left && cur_tb_addr > MIN_TB_ADDR_ZS(x_tb - 1, y_tb + size_in_tbs);
103     int cand_left        = lc->na.cand_left;
104     int cand_up_left     = lc->na.cand_up_left;
105     int cand_up          = lc->na.cand_up;
106     int cand_up_right    = lc->na.cand_up_right && cur_tb_addr > MIN_TB_ADDR_ZS(x_tb + size_in_tbs, y_tb - 1);
107
108     int bottom_left_size = (FFMIN(y0 + 2 * size_in_luma, s->sps->height) -
109                             (y0 + size_in_luma)) >> vshift;
110     int top_right_size   = (FFMIN(x0 + 2 * size_in_luma, s->sps->width) -
111                             (x0 + size_in_luma)) >> hshift;
112
113     if (s->pps->constrained_intra_pred_flag == 1) {
114         int size_in_luma_pu = PU(size_in_luma);
115         int on_pu_edge_x    = !(x0 & ((1 << s->sps->log2_min_pu_size) - 1));
116         int on_pu_edge_y    = !(y0 & ((1 << s->sps->log2_min_pu_size) - 1));
117         if (!size_in_luma_pu)
118             size_in_luma_pu++;
119         if (cand_bottom_left == 1 && on_pu_edge_x) {
120             int x_left_pu   = PU(x0 - 1);
121             int y_bottom_pu = PU(y0 + size_in_luma);
122             int max = FFMIN(size_in_luma_pu, s->sps->min_pu_height - y_bottom_pu);
123             cand_bottom_left = 0;
124             for (i = 0; i < max; i++)
125                 cand_bottom_left |= MVF(x_left_pu, y_bottom_pu + i).is_intra;
126         }
127         if (cand_left == 1 && on_pu_edge_x) {
128             int x_left_pu   = PU(x0 - 1);
129             int y_left_pu   = PU(y0);
130             int max = FFMIN(size_in_luma_pu, s->sps->min_pu_height - y_left_pu);
131             cand_left = 0;
132             for (i = 0; i < max; i++)
133                 cand_left |= MVF(x_left_pu, y_left_pu + i).is_intra;
134         }
135         if (cand_up_left == 1) {
136             int x_left_pu   = PU(x0 - 1);
137             int y_top_pu    = PU(y0 - 1);
138             cand_up_left = MVF(x_left_pu, y_top_pu).is_intra;
139         }
140         if (cand_up == 1 && on_pu_edge_y) {
141             int x_top_pu    = PU(x0);
142             int y_top_pu    = PU(y0 - 1);
143             int max = FFMIN(size_in_luma_pu, s->sps->min_pu_width - x_top_pu);
144             cand_up = 0;
145             for (i = 0; i < max; i++)
146                 cand_up |= MVF(x_top_pu + i, y_top_pu).is_intra;
147         }
148         if (cand_up_right == 1 && on_pu_edge_y) {
149             int y_top_pu    = PU(y0 - 1);
150             int x_right_pu  = PU(x0 + size_in_luma);
151             int max = FFMIN(size_in_luma_pu, s->sps->min_pu_width - x_right_pu);
152             cand_up_right = 0;
153             for (i = 0; i < max; i++)
154                 cand_up_right |= MVF(x_right_pu + i, y_top_pu).is_intra;
155         }
156         for (i = 0; i < 2 * MAX_TB_SIZE; i++) {
157             left[i] = 128;
158             top[i]  = 128;
159         }
160     }
161     if (cand_bottom_left) {
162         for (i = size + bottom_left_size; i < (size << 1); i++)
163             left[i] = POS(-1, size + bottom_left_size - 1);
164         for (i = size + bottom_left_size - 1; i >= size; i--)
165             left[i] = POS(-1, i);
166     }
167     if (cand_left)
168         for (i = size - 1; i >= 0; i--)
169             left[i] = POS(-1, i);
170     if (cand_up_left) {
171         left[-1] = POS(-1, -1);
172         top[-1]  = left[-1];
173     }
174     if (cand_up)
175         for (i = size - 1; i >= 0; i--)
176             top[i] = POS(i, -1);
177     if (cand_up_right) {
178         for (i = size + top_right_size; i < (size << 1); i++)
179             top[i] = POS(size + top_right_size - 1, -1);
180         for (i = size + top_right_size - 1; i >= size; i--)
181             top[i] = POS(i, -1);
182     }
183
184     if (s->pps->constrained_intra_pred_flag == 1) {
185         if (cand_bottom_left || cand_left || cand_up_left || cand_up || cand_up_right) {
186             int size_max_x = x0 + ((2 * size) << hshift) < s->sps->width ?
187                                     2 * size : (s->sps->width - x0) >> hshift;
188             int size_max_y = y0 + ((2 * size) << vshift) < s->sps->height ?
189                                     2 * size : (s->sps->height - y0) >> vshift;
190             int j = size + (cand_bottom_left? bottom_left_size: 0) -1;
191             if (!cand_up_right) {
192                 size_max_x = x0 + ((size) << hshift) < s->sps->width ?
193                                                     size : (s->sps->width - x0) >> hshift;
194             }
195             if (!cand_bottom_left) {
196                 size_max_y = y0 + (( size) << vshift) < s->sps->height ?
197                                                      size : (s->sps->height - y0) >> vshift;
198             }
199             if (cand_bottom_left || cand_left || cand_up_left) {
200                 while (j > -1 && !IS_INTRA(-1, j))
201                     j--;
202                 if (!IS_INTRA(-1, j)) {
203                     j = 0;
204                     while (j < size_max_x && !IS_INTRA(j, -1))
205                         j++;
206                     EXTEND_LEFT_CIP(top, j, j + 1);
207                     left[-1] = top[-1];
208                     j        = 0;
209                 }
210             } else {
211                 j = 0;
212                 while (j < size_max_x && !IS_INTRA(j, -1))
213                     j++;
214                 if (j > 0)
215                     if (x0 > 0) {
216                         EXTEND_LEFT_CIP(top, j, j + 1);
217                     } else {
218                         EXTEND_LEFT_CIP(top, j, j);
219                         top[-1] = top[0];
220                     }
221                 left[-1] = top[-1];
222                 j        = 0;
223             }
224             if (cand_bottom_left || cand_left) {
225                 EXTEND_DOWN_CIP(left, j, size_max_y - j);
226             }
227             if (!cand_left)
228                 EXTEND(left, left[-1], size);
229             if (!cand_bottom_left)
230                 EXTEND(left + size, left[size - 1], size);
231             if (x0 != 0 && y0 != 0) {
232                 EXTEND_UP_CIP(left, size_max_y - 1, size_max_y);
233             } else if (x0 == 0) {
234                 EXTEND_UP_CIP_0(left, size_max_y - 1, size_max_y);
235             } else {
236                 EXTEND_UP_CIP(left, size_max_y - 1, size_max_y - 1);
237             }
238             top[-1] = left[-1];
239             if (y0 != 0) {
240                 EXTEND_RIGHT_CIP(top, 0, size_max_x);
241             }
242         }
243     }
244     // Infer the unavailable samples
245     if (!cand_bottom_left) {
246         if (cand_left) {
247             EXTEND(left + size, left[size - 1], size);
248         } else if (cand_up_left) {
249             EXTEND(left, left[-1], 2 * size);
250             cand_left = 1;
251         } else if (cand_up) {
252             left[-1] = top[0];
253             EXTEND(left, left[-1], 2 * size);
254             cand_up_left = 1;
255             cand_left    = 1;
256         } else if (cand_up_right) {
257             EXTEND(top, top[size], size);
258             left[-1] = top[size];
259             EXTEND(left, left[-1], 2 * size);
260             cand_up      = 1;
261             cand_up_left = 1;
262             cand_left    = 1;
263         } else { // No samples available
264             left[-1] = (1 << (BIT_DEPTH - 1));
265             EXTEND(top,  left[-1], 2 * size);
266             EXTEND(left, left[-1], 2 * size);
267         }
268     }
269
270     if (!cand_left)
271         EXTEND(left, left[size], size);
272     if (!cand_up_left) {
273         left[-1] = left[0];
274     }
275     if (!cand_up)
276         EXTEND(top, left[-1], size);
277     if (!cand_up_right)
278         EXTEND(top + size, top[size - 1], size);
279
280     top[-1] = left[-1];
281
282     // Filtering process
283     if (c_idx == 0 && mode != INTRA_DC && size != 4) {
284         int intra_hor_ver_dist_thresh[] = { 7, 1, 0 };
285         int min_dist_vert_hor = FFMIN(FFABS((int)mode - 26),
286                                       FFABS((int)mode - 10));
287         if (min_dist_vert_hor > intra_hor_ver_dist_thresh[log2_size - 3]) {
288             int threshold = 1 << (BIT_DEPTH - 5);
289             if (s->sps->sps_strong_intra_smoothing_enable_flag &&
290                 log2_size == 5 &&
291                 FFABS(top[-1]  + top[63]  - 2 * top[31])  < threshold &&
292                 FFABS(left[-1] + left[63] - 2 * left[31]) < threshold) {
293                 // We can't just overwrite values in top because it could be
294                 // a pointer into src
295                 filtered_top[-1] = top[-1];
296                 filtered_top[63] = top[63];
297                 for (i = 0; i < 63; i++)
298                     filtered_top[i] = ((64 - (i + 1)) * top[-1] +
299                                              (i + 1)  * top[63] + 32) >> 6;
300                 for (i = 0; i < 63; i++)
301                     left[i] = ((64 - (i + 1)) * left[-1] +
302                                      (i + 1)  * left[63] + 32) >> 6;
303                 top = filtered_top;
304             } else {
305                 filtered_left[2 * size - 1] = left[2 * size - 1];
306                 filtered_top[2 * size - 1]  = top[2 * size - 1];
307                 for (i = 2 * size - 2; i >= 0; i--)
308                     filtered_left[i] = (left[i + 1] + 2 * left[i] +
309                                         left[i - 1] + 2) >> 2;
310                 filtered_top[-1]  =
311                 filtered_left[-1] = (left[0] + 2 * left[-1] + top[0] + 2) >> 2;
312                 for (i = 2 * size - 2; i >= 0; i--)
313                     filtered_top[i] = (top[i + 1] + 2 * top[i] +
314                                        top[i - 1] + 2) >> 2;
315                 left = filtered_left;
316                 top  = filtered_top;
317             }
318         }
319     }
320
321     switch (mode) {
322     case INTRA_PLANAR:
323         s->hpc.pred_planar[log2_size - 2]((uint8_t *)src, (uint8_t *)top,
324                                           (uint8_t *)left, stride);
325         break;
326     case INTRA_DC:
327         s->hpc.pred_dc((uint8_t *)src, (uint8_t *)top,
328                        (uint8_t *)left, stride, log2_size, c_idx);
329         break;
330     default:
331         s->hpc.pred_angular[log2_size - 2]((uint8_t *)src, (uint8_t *)top,
332                                            (uint8_t *)left, stride, c_idx,
333                                            mode);
334         break;
335     }
336 }
337
338 #define INTRA_PRED(size)                                                            \
339 static void FUNC(intra_pred_ ## size)(HEVCContext *s, int x0, int y0, int c_idx)    \
340 {                                                                                   \
341     FUNC(intra_pred)(s, x0, y0, size, c_idx);                                       \
342 }
343
344 INTRA_PRED(2)
345 INTRA_PRED(3)
346 INTRA_PRED(4)
347 INTRA_PRED(5)
348
349 #undef INTRA_PRED
350
351 static av_always_inline void FUNC(pred_planar)(uint8_t *_src, const uint8_t *_top,
352                                   const uint8_t *_left, ptrdiff_t stride,
353                                   int trafo_size)
354 {
355     int x, y;
356     pixel *src        = (pixel *)_src;
357     const pixel *top  = (const pixel *)_top;
358     const pixel *left = (const pixel *)_left;
359     int size = 1 << trafo_size;
360     for (y = 0; y < size; y++)
361         for (x = 0; x < size; x++)
362             POS(x, y) = ((size - 1 - x) * left[y] + (x + 1) * top[size]  +
363                          (size - 1 - y) * top[x]  + (y + 1) * left[size] + size) >> (trafo_size + 1);
364 }
365
366 #define PRED_PLANAR(size)\
367 static void FUNC(pred_planar_ ## size)(uint8_t *src, const uint8_t *top,        \
368                                        const uint8_t *left, ptrdiff_t stride)   \
369 {                                                                               \
370     FUNC(pred_planar)(src, top, left, stride, size + 2);                        \
371 }
372
373 PRED_PLANAR(0)
374 PRED_PLANAR(1)
375 PRED_PLANAR(2)
376 PRED_PLANAR(3)
377
378 #undef PRED_PLANAR
379
380 static void FUNC(pred_dc)(uint8_t *_src, const uint8_t *_top,
381                           const uint8_t *_left,
382                           ptrdiff_t stride, int log2_size, int c_idx)
383 {
384     int i, j, x, y;
385     int size          = (1 << log2_size);
386     pixel *src        = (pixel *)_src;
387     const pixel *top  = (const pixel *)_top;
388     const pixel *left = (const pixel *)_left;
389     int dc            = size;
390     pixel4 a;
391     for (i = 0; i < size; i++)
392         dc += left[i] + top[i];
393
394     dc >>= log2_size + 1;
395
396     a = PIXEL_SPLAT_X4(dc);
397
398     for (i = 0; i < size; i++)
399         for (j = 0; j < size / 4; j++)
400             AV_WN4PA(&POS(j * 4, i), a);
401
402     if (c_idx == 0 && size < 32) {
403         POS(0, 0) = (left[0] + 2 * dc + top[0] + 2) >> 2;
404         for (x = 1; x < size; x++)
405             POS(x, 0) = (top[x] + 3 * dc + 2) >> 2;
406         for (y = 1; y < size; y++)
407             POS(0, y) = (left[y] + 3 * dc + 2) >> 2;
408     }
409 }
410
411 static av_always_inline void FUNC(pred_angular)(uint8_t *_src,
412                                                 const uint8_t *_top,
413                                                 const uint8_t *_left,
414                                                 ptrdiff_t stride, int c_idx,
415                                                 int mode, int size)
416 {
417     int x, y;
418     pixel *src        = (pixel *)_src;
419     const pixel *top  = (const pixel *)_top;
420     const pixel *left = (const pixel *)_left;
421
422     static const int intra_pred_angle[] = {
423          32,  26,  21,  17, 13,  9,  5, 2, 0, -2, -5, -9, -13, -17, -21, -26, -32,
424         -26, -21, -17, -13, -9, -5, -2, 0, 2,  5,  9, 13,  17,  21,  26,  32
425     };
426     static const int inv_angle[] = {
427         -4096, -1638, -910, -630, -482, -390, -315, -256, -315, -390, -482,
428         -630, -910, -1638, -4096
429     };
430
431     int angle = intra_pred_angle[mode - 2];
432     pixel ref_array[3 * MAX_TB_SIZE + 1];
433     pixel *ref_tmp = ref_array + size;
434     const pixel *ref;
435     int last = (size * angle) >> 5;
436
437     if (mode >= 18) {
438         ref = top - 1;
439         if (angle < 0 && last < -1) {
440             for (x = 0; x <= size; x++)
441                 ref_tmp[x] = top[x - 1];
442             for (x = last; x <= -1; x++)
443                 ref_tmp[x] = left[-1 + ((x * inv_angle[mode - 11] + 128) >> 8)];
444             ref = ref_tmp;
445         }
446
447         for (y = 0; y < size; y++) {
448             int idx  = ((y + 1) * angle) >> 5;
449             int fact = ((y + 1) * angle) & 31;
450             if (fact) {
451                 for (x = 0; x < size; x++) {
452                     POS(x, y) = ((32 - fact) * ref[x + idx + 1] +
453                                        fact  * ref[x + idx + 2] + 16) >> 5;
454                 }
455             } else {
456                 for (x = 0; x < size; x++)
457                     POS(x, y) = ref[x + idx + 1];
458             }
459         }
460         if (mode == 26 && c_idx == 0 && size < 32) {
461             for (y = 0; y < size; y++)
462                 POS(0, y) = av_clip_pixel(top[0] + ((left[y] - left[-1]) >> 1));
463         }
464     } else {
465         ref = left - 1;
466         if (angle < 0 && last < -1) {
467             for (x = 0; x <= size; x++)
468                 ref_tmp[x] = left[x - 1];
469             for (x = last; x <= -1; x++)
470                 ref_tmp[x] = top[-1 + ((x * inv_angle[mode - 11] + 128) >> 8)];
471             ref = ref_tmp;
472         }
473
474         for (x = 0; x < size; x++) {
475             int idx  = ((x + 1) * angle) >> 5;
476             int fact = ((x + 1) * angle) & 31;
477             if (fact) {
478                 for (y = 0; y < size; y++) {
479                     POS(x, y) = ((32 - fact) * ref[y + idx + 1] +
480                                        fact  * ref[y + idx + 2] + 16) >> 5;
481                 }
482             } else {
483                 for (y = 0; y < size; y++)
484                     POS(x, y) = ref[y + idx + 1];
485             }
486         }
487         if (mode == 10 && c_idx == 0 && size < 32) {
488             for (x = 0; x < size; x++)
489                 POS(x, 0) = av_clip_pixel(left[0] + ((top[x] - top[-1]) >> 1));
490         }
491     }
492 }
493
494 static void FUNC(pred_angular_0)(uint8_t *src, const uint8_t *top,
495                                  const uint8_t *left,
496                                  ptrdiff_t stride, int c_idx, int mode)
497 {
498     FUNC(pred_angular)(src, top, left, stride, c_idx, mode, 1 << 2);
499 }
500
501 static void FUNC(pred_angular_1)(uint8_t *src, const uint8_t *top,
502                                  const uint8_t *left,
503                                  ptrdiff_t stride, int c_idx, int mode)
504 {
505     FUNC(pred_angular)(src, top, left, stride, c_idx, mode, 1 << 3);
506 }
507
508 static void FUNC(pred_angular_2)(uint8_t *src, const uint8_t *top,
509                                  const uint8_t *left,
510                                  ptrdiff_t stride, int c_idx, int mode)
511 {
512     FUNC(pred_angular)(src, top, left, stride, c_idx, mode, 1 << 4);
513 }
514
515 static void FUNC(pred_angular_3)(uint8_t *src, const uint8_t *top,
516                                  const uint8_t *left,
517                                  ptrdiff_t stride, int c_idx, int mode)
518 {
519     FUNC(pred_angular)(src, top, left, stride, c_idx, mode, 1 << 5);
520 }
521
522 #undef EXTEND_LEFT_CIP
523 #undef EXTEND_RIGHT_CIP
524 #undef EXTEND_UP_CIP
525 #undef EXTEND_DOWN_CIP
526 #undef IS_INTRA
527 #undef MVF_PU
528 #undef MVF
529 #undef PU
530 #undef EXTEND
531 #undef MIN_TB_ADDR_ZS
532 #undef POS