b34d4eb038253f522825483791ef2523400366ed
[ffmpeg.git] / libavcodec / i386 / mpegvideo_mmx.c
1 /*
2  * The simplest mpeg encoder (well, it was the simplest!)
3  * Copyright (c) 2000,2001 Gerard Lantau.
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
7  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
8  * (at your option) any later version.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13  * GNU General Public License for more details.
14  *
15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
16  * along with this program; if not, write to the Free Software
17  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
18  *
19  * Optimized for ia32 cpus by Nick Kurshev <nickols_k@mail.ru>
20  */
21
22 #include "../dsputil.h"
23 #include "../mpegvideo.h"
24
25 #if 0
26
27 /* XXX: GL: I don't understand why this function needs optimization
28    (it is called only once per frame!), so I disabled it */
29
30 void MPV_frame_start(MpegEncContext *s)
31 {
32     if (s->pict_type == B_TYPE) {
33         __asm __volatile(
34             "movl       (%1), %%eax\n\t"
35             "movl       4(%1), %%edx\n\t"
36             "movl       8(%1), %%ecx\n\t"
37             "movl       %%eax, (%0)\n\t"
38             "movl       %%edx, 4(%0)\n\t"
39             "movl       %%ecx, 8(%0)\n\t"
40             :
41             :"r"(s->current_picture), "r"(s->aux_picture)
42             :"eax","edx","ecx","memory");
43     } else {
44             /* swap next and last */
45         __asm __volatile(
46             "movl       (%1), %%eax\n\t"
47             "movl       4(%1), %%edx\n\t"
48             "movl       8(%1), %%ecx\n\t"
49             "xchgl      (%0), %%eax\n\t"
50             "xchgl      4(%0), %%edx\n\t"
51             "xchgl      8(%0), %%ecx\n\t"
52             "movl       %%eax, (%1)\n\t"
53             "movl       %%edx, 4(%1)\n\t"
54             "movl       %%ecx, 8(%1)\n\t"
55             "movl       %%eax, (%2)\n\t"
56             "movl       %%edx, 4(%2)\n\t"
57             "movl       %%ecx, 8(%2)\n\t"
58             :
59             :"r"(s->last_picture), "r"(s->next_picture), "r"(s->current_picture)
60             :"eax","edx","ecx","memory");
61     }
62 }
63 #endif
64
65 static const unsigned long long int mm_wabs __attribute__ ((aligned(8))) = 0xffffffffffffffffULL;
66 static const unsigned long long int mm_wone __attribute__ ((aligned(8))) = 0x0001000100010001ULL;
67
68
69 static void dct_unquantize_h263_mmx(MpegEncContext *s,
70                                   DCTELEM *block, int n, int qscale)
71 {
72     int i, level, qmul, qadd;
73
74     qmul = s->qscale << 1;
75     qadd = (s->qscale - 1) | 1;
76
77     if (s->mb_intra) {
78         if (n < 4)
79             block[0] = block[0] * s->y_dc_scale;
80         else
81             block[0] = block[0] * s->c_dc_scale;
82
83         for(i=1; i<8; i++) {
84                 level = block[i];
85                 if (level) {
86                         if (level < 0) {
87                                 level = level * qmul - qadd;
88                         } else {
89                                 level = level * qmul + qadd;
90                         }
91                         block[i] = level;
92                 }
93         }
94     } else {
95         i = 0;
96     }
97
98 asm volatile(
99                 "movd %1, %%mm6                 \n\t" //qmul
100                 "packssdw %%mm6, %%mm6          \n\t"
101                 "packssdw %%mm6, %%mm6          \n\t"
102                 "movd %2, %%mm5                 \n\t" //qadd
103                 "pxor %%mm7, %%mm7              \n\t"
104                 "packssdw %%mm5, %%mm5          \n\t"
105                 "packssdw %%mm5, %%mm5          \n\t"
106                 "psubw %%mm5, %%mm7             \n\t"
107                 "pxor %%mm4, %%mm4              \n\t"
108                 ".balign 16\n\t"
109                 "1:                             \n\t"
110                 "movq (%0, %3), %%mm0           \n\t"
111                 "movq 8(%0, %3), %%mm1          \n\t"
112
113                 "pmullw %%mm6, %%mm0            \n\t"
114                 "pmullw %%mm6, %%mm1            \n\t"
115
116                 "movq (%0, %3), %%mm2           \n\t"
117                 "movq 8(%0, %3), %%mm3          \n\t"
118
119                 "pcmpgtw %%mm4, %%mm2           \n\t" // block[i] < 0 ? -1 : 0
120                 "pcmpgtw %%mm4, %%mm3           \n\t" // block[i] < 0 ? -1 : 0
121
122                 "pxor %%mm2, %%mm0              \n\t"
123                 "pxor %%mm3, %%mm1              \n\t"
124
125                 "paddw %%mm7, %%mm0             \n\t"
126                 "paddw %%mm7, %%mm1             \n\t"
127
128                 "pxor %%mm0, %%mm2              \n\t"
129                 "pxor %%mm1, %%mm3              \n\t"
130
131                 "pcmpeqw %%mm7, %%mm0           \n\t" // block[i] == 0 ? -1 : 0
132                 "pcmpeqw %%mm7, %%mm1           \n\t" // block[i] == 0 ? -1 : 0
133
134                 "pandn %%mm2, %%mm0             \n\t"
135                 "pandn %%mm3, %%mm1             \n\t"
136
137                 "movq %%mm0, (%0, %3)           \n\t"
138                 "movq %%mm1, 8(%0, %3)          \n\t"
139
140                 "addl $16, %3                   \n\t"
141                 "cmpl $128, %3                  \n\t"
142                 "jb 1b                          \n\t"
143                 ::"r" (block), "g"(qmul), "g" (qadd), "r" (2*i)
144                 : "memory"
145         );
146 }
147
148
149 /*
150   NK:
151   Note: looking at PARANOID:
152   "enable all paranoid tests for rounding, overflows, etc..."
153
154 #ifdef PARANOID
155                 if (level < -2048 || level > 2047)
156                     fprintf(stderr, "unquant error %d %d\n", i, level);
157 #endif
158   We can suppose that result of two multiplications can't be greate of 0xFFFF
159   i.e. is 16-bit, so we use here only PMULLW instruction and can avoid
160   a complex multiplication.
161 =====================================================
162  Full formula for multiplication of 2 integer numbers
163  which are represent as high:low words:
164  input: value1 = high1:low1
165         value2 = high2:low2
166  output: value3 = value1*value2
167  value3=high3:low3 (on overflow: modulus 2^32 wrap-around)
168  this mean that for 0x123456 * 0x123456 correct result is 0x766cb0ce4
169  but this algorithm will compute only 0x66cb0ce4
170  this limited by 16-bit size of operands
171  ---------------------------------
172  tlow1 = high1*low2
173  tlow2 = high2*low1
174  tlow1 = tlow1 + tlow2
175  high3:low3 = low1*low2
176  high3 += tlow1
177 */
178 static void dct_unquantize_mpeg1_mmx(MpegEncContext *s,
179                                      DCTELEM *block, int n, int qscale)
180 {
181     int i, level;
182     const UINT16 *quant_matrix;
183     if (s->mb_intra) {
184         if (n < 4) 
185             block[0] = block[0] * s->y_dc_scale;
186         else
187             block[0] = block[0] * s->c_dc_scale;
188         if (s->out_format == FMT_H263) {
189             i = 1;
190             goto unquant_even;
191         }
192         /* XXX: only mpeg1 */
193         quant_matrix = s->intra_matrix;
194         i=1;
195         /* Align on 4 elements boundary */
196         while(i&3)
197         {
198             level = block[i];
199             if (level) {
200                 if (level < 0) level = -level;
201                     level = (int)(level * qscale * quant_matrix[i]) >> 3;
202                     level = (level - 1) | 1;
203                 if (block[i] < 0) level = -level;
204                 block[i] = level;
205             }
206             i++;
207         }
208         __asm __volatile(
209         "movd   %0, %%mm6\n\t"       /* mm6 = qscale | 0  */
210         "punpckldq %%mm6, %%mm6\n\t" /* mm6 = qscale | qscale */
211         "movq   %2, %%mm4\n\t"
212         "movq   %%mm6, %%mm7\n\t"
213         "movq   %1, %%mm5\n\t"
214         "packssdw %%mm6, %%mm7\n\t" /* mm7 = qscale | qscale | qscale | qscale */
215         "pxor   %%mm6, %%mm6\n\t"
216         ::"g"(qscale),"m"(mm_wone),"m"(mm_wabs):"memory");
217         for(;i<64;i+=4) {
218                 __asm __volatile(
219                         "movq   %1, %%mm0\n\t"
220                         "movq   %%mm7, %%mm1\n\t"
221                         "movq   %%mm0, %%mm2\n\t"
222                         "movq   %%mm0, %%mm3\n\t"
223                         "pcmpgtw %%mm6, %%mm2\n\t"
224                         "pmullw %2, %%mm1\n\t"
225                         "pandn  %%mm4, %%mm2\n\t"
226                         "por    %%mm5, %%mm2\n\t"
227                         "pmullw %%mm2, %%mm0\n\t" /* mm0 = abs(block[i]). */
228
229                         "pcmpeqw %%mm6, %%mm3\n\t"
230                         "pmullw %%mm0, %%mm1\n\t"
231                         "psraw  $3, %%mm1\n\t"
232                         "psubw  %%mm5, %%mm1\n\t"   /* block[i] --; */
233                         "pandn  %%mm4, %%mm3\n\t"  /* fake of pcmpneqw : mm0 != 0 then mm1 = -1 */
234                         "por    %%mm5, %%mm1\n\t"   /* block[i] |= 1 */
235                         "pmullw %%mm2, %%mm1\n\t"   /* change signs again */
236
237                         "pand   %%mm3, %%mm1\n\t" /* nullify if was zero */
238                         "movq   %%mm1, %0"
239                         :"=m"(block[i])
240                         :"m"(block[i]), "m"(quant_matrix[i])
241                         :"memory");
242         }
243     } else {
244         i = 0;
245     unquant_even:
246         quant_matrix = s->non_intra_matrix;
247         /* Align on 4 elements boundary */
248         while(i&7)
249         {
250             level = block[i];
251             if (level) {
252                 if (level < 0) level = -level;
253                     level = (((level << 1) + 1) * qscale *
254                              ((int) quant_matrix[i])) >> 4;
255                     level = (level - 1) | 1;
256                 if(block[i] < 0) level = -level;
257                 block[i] = level;
258             }
259             i++;
260         }
261
262 asm volatile(
263                 "pcmpeqw %%mm7, %%mm7           \n\t"
264                 "psrlw $15, %%mm7               \n\t"
265                 "movd %2, %%mm6                 \n\t"
266                 "packssdw %%mm6, %%mm6          \n\t"
267                 "packssdw %%mm6, %%mm6          \n\t"
268                 ".balign 16\n\t"
269                 "1:                             \n\t"
270                 "movq (%0, %3), %%mm0           \n\t"
271                 "movq 8(%0, %3), %%mm1          \n\t"
272                 "movq (%1, %3), %%mm4           \n\t"
273                 "movq 8(%1, %3), %%mm5          \n\t"
274                 "pmullw %%mm6, %%mm4            \n\t" // q=qscale*quant_matrix[i]
275                 "pmullw %%mm6, %%mm5            \n\t" // q=qscale*quant_matrix[i]
276                 "pxor %%mm2, %%mm2              \n\t"
277                 "pxor %%mm3, %%mm3              \n\t"
278                 "pcmpgtw %%mm0, %%mm2           \n\t" // block[i] < 0 ? -1 : 0
279                 "pcmpgtw %%mm1, %%mm3           \n\t" // block[i] < 0 ? -1 : 0
280                 "pxor %%mm2, %%mm0              \n\t"
281                 "pxor %%mm3, %%mm1              \n\t"
282                 "psubw %%mm2, %%mm0             \n\t" // abs(block[i])
283                 "psubw %%mm3, %%mm1             \n\t" // abs(block[i])
284                 "paddw %%mm0, %%mm0             \n\t" // abs(block[i])*2
285                 "paddw %%mm1, %%mm1             \n\t" // abs(block[i])*2
286                 "paddw %%mm7, %%mm0             \n\t" // abs(block[i])*2 + 1
287                 "paddw %%mm7, %%mm1             \n\t" // abs(block[i])*2 + 1
288                 "pmullw %%mm4, %%mm0            \n\t" // (abs(block[i])*2 + 1)*q
289                 "pmullw %%mm5, %%mm1            \n\t" // (abs(block[i])*2 + 1)*q
290                 "pxor %%mm4, %%mm4              \n\t"
291                 "pxor %%mm5, %%mm5              \n\t" // FIXME slow
292                 "pcmpeqw (%0, %3), %%mm4        \n\t" // block[i] == 0 ? -1 : 0
293                 "pcmpeqw 8(%0, %3), %%mm5       \n\t" // block[i] == 0 ? -1 : 0
294                 "psraw $4, %%mm0                \n\t"
295                 "psraw $4, %%mm1                \n\t"
296                 "psubw %%mm7, %%mm0             \n\t"
297                 "psubw %%mm7, %%mm1             \n\t"
298                 "por %%mm7, %%mm0               \n\t"
299                 "por %%mm7, %%mm1               \n\t"
300                 "pxor %%mm2, %%mm0              \n\t"
301                 "pxor %%mm3, %%mm1              \n\t"
302                 "psubw %%mm2, %%mm0             \n\t"
303                 "psubw %%mm3, %%mm1             \n\t"
304                 "pandn %%mm0, %%mm4             \n\t"
305                 "pandn %%mm1, %%mm5             \n\t"
306                 "movq %%mm4, (%0, %3)           \n\t"
307                 "movq %%mm5, 8(%0, %3)          \n\t"
308
309                 "addl $16, %3                   \n\t"
310                 "cmpl $128, %3                  \n\t"
311                 "jb 1b                          \n\t"
312                 ::"r" (block), "r"(quant_matrix), "g" (qscale), "r" (2*i)
313                 : "memory"
314         );
315     }
316 }
317
318 void MPV_common_init_mmx(MpegEncContext *s)
319 {
320     if (mm_flags & MM_MMX) {
321         if (s->out_format == FMT_H263)
322                 s->dct_unquantize = dct_unquantize_h263_mmx;
323         else
324                 s->dct_unquantize = dct_unquantize_mpeg1_mmx;
325     }
326 }