(commit by michael)
[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  * h263 dequantizer by Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
21  */
22
23 #include "../dsputil.h"
24 #include "../mpegvideo.h"
25
26 extern UINT8 zigzag_end[64];
27
28 #if 0
29
30 /* XXX: GL: I don't understand why this function needs optimization
31    (it is called only once per frame!), so I disabled it */
32
33 void MPV_frame_start(MpegEncContext *s)
34 {
35     if (s->pict_type == B_TYPE) {
36         __asm __volatile(
37             "movl       (%1), %%eax\n\t"
38             "movl       4(%1), %%edx\n\t"
39             "movl       8(%1), %%ecx\n\t"
40             "movl       %%eax, (%0)\n\t"
41             "movl       %%edx, 4(%0)\n\t"
42             "movl       %%ecx, 8(%0)\n\t"
43             :
44             :"r"(s->current_picture), "r"(s->aux_picture)
45             :"eax","edx","ecx","memory");
46     } else {
47             /* swap next and last */
48         __asm __volatile(
49             "movl       (%1), %%eax\n\t"
50             "movl       4(%1), %%edx\n\t"
51             "movl       8(%1), %%ecx\n\t"
52             "xchgl      (%0), %%eax\n\t"
53             "xchgl      4(%0), %%edx\n\t"
54             "xchgl      8(%0), %%ecx\n\t"
55             "movl       %%eax, (%1)\n\t"
56             "movl       %%edx, 4(%1)\n\t"
57             "movl       %%ecx, 8(%1)\n\t"
58             "movl       %%eax, (%2)\n\t"
59             "movl       %%edx, 4(%2)\n\t"
60             "movl       %%ecx, 8(%2)\n\t"
61             :
62             :"r"(s->last_picture), "r"(s->next_picture), "r"(s->current_picture)
63             :"eax","edx","ecx","memory");
64     }
65 }
66 #endif
67
68 static const unsigned long long int mm_wabs __attribute__ ((aligned(8))) = 0xffffffffffffffffULL;
69 static const unsigned long long int mm_wone __attribute__ ((aligned(8))) = 0x0001000100010001ULL;
70
71
72 static void dct_unquantize_h263_mmx(MpegEncContext *s,
73                                   DCTELEM *block, int n, int qscale)
74 {
75     int i, level, qmul, qadd, nCoeffs;
76     
77     qmul = s->qscale << 1;
78     qadd = (s->qscale - 1) | 1;
79
80     if (s->mb_intra) {
81         if (n < 4)
82             block[0] = block[0] * s->y_dc_scale;
83         else
84             block[0] = block[0] * s->c_dc_scale;
85
86         for(i=1; i<8; i++) {
87                 level = block[i];
88                 if (level) {
89                         if (level < 0) {
90                                 level = level * qmul - qadd;
91                         } else {
92                                 level = level * qmul + qadd;
93                         }
94                         block[i] = level;
95                 }
96         }
97         nCoeffs=64;
98     } else {
99         i = 0;
100         nCoeffs= zigzag_end[ s->block_last_index[n] ];
101     }
102 //printf("%d %d  ", qmul, qadd);
103 asm volatile(
104                 "movd %1, %%mm6                 \n\t" //qmul
105                 "packssdw %%mm6, %%mm6          \n\t"
106                 "packssdw %%mm6, %%mm6          \n\t"
107                 "movd %2, %%mm5                 \n\t" //qadd
108                 "pxor %%mm7, %%mm7              \n\t"
109                 "packssdw %%mm5, %%mm5          \n\t"
110                 "packssdw %%mm5, %%mm5          \n\t"
111                 "psubw %%mm5, %%mm7             \n\t"
112                 "pxor %%mm4, %%mm4              \n\t"
113                 ".balign 16\n\t"
114                 "1:                             \n\t"
115                 "movq (%0, %3), %%mm0           \n\t"
116                 "movq 8(%0, %3), %%mm1          \n\t"
117
118                 "pmullw %%mm6, %%mm0            \n\t"
119                 "pmullw %%mm6, %%mm1            \n\t"
120
121                 "movq (%0, %3), %%mm2           \n\t"
122                 "movq 8(%0, %3), %%mm3          \n\t"
123
124                 "pcmpgtw %%mm4, %%mm2           \n\t" // block[i] < 0 ? -1 : 0
125                 "pcmpgtw %%mm4, %%mm3           \n\t" // block[i] < 0 ? -1 : 0
126
127                 "pxor %%mm2, %%mm0              \n\t"
128                 "pxor %%mm3, %%mm1              \n\t"
129
130                 "paddw %%mm7, %%mm0             \n\t"
131                 "paddw %%mm7, %%mm1             \n\t"
132
133                 "pxor %%mm0, %%mm2              \n\t"
134                 "pxor %%mm1, %%mm3              \n\t"
135
136                 "pcmpeqw %%mm7, %%mm0           \n\t" // block[i] == 0 ? -1 : 0
137                 "pcmpeqw %%mm7, %%mm1           \n\t" // block[i] == 0 ? -1 : 0
138
139                 "pandn %%mm2, %%mm0             \n\t"
140                 "pandn %%mm3, %%mm1             \n\t"
141
142                 "movq %%mm0, (%0, %3)           \n\t"
143                 "movq %%mm1, 8(%0, %3)          \n\t"
144
145                 "addl $16, %3                   \n\t"
146                 "js 1b                          \n\t"
147                 ::"r" (block+nCoeffs), "g"(qmul), "g" (qadd), "r" (2*(i-nCoeffs))
148                 : "memory"
149         );
150 }
151
152
153 /*
154   NK:
155   Note: looking at PARANOID:
156   "enable all paranoid tests for rounding, overflows, etc..."
157
158 #ifdef PARANOID
159                 if (level < -2048 || level > 2047)
160                     fprintf(stderr, "unquant error %d %d\n", i, level);
161 #endif
162   We can suppose that result of two multiplications can't be greate of 0xFFFF
163   i.e. is 16-bit, so we use here only PMULLW instruction and can avoid
164   a complex multiplication.
165 =====================================================
166  Full formula for multiplication of 2 integer numbers
167  which are represent as high:low words:
168  input: value1 = high1:low1
169         value2 = high2:low2
170  output: value3 = value1*value2
171  value3=high3:low3 (on overflow: modulus 2^32 wrap-around)
172  this mean that for 0x123456 * 0x123456 correct result is 0x766cb0ce4
173  but this algorithm will compute only 0x66cb0ce4
174  this limited by 16-bit size of operands
175  ---------------------------------
176  tlow1 = high1*low2
177  tlow2 = high2*low1
178  tlow1 = tlow1 + tlow2
179  high3:low3 = low1*low2
180  high3 += tlow1
181 */
182 static void dct_unquantize_mpeg1_mmx(MpegEncContext *s,
183                                      DCTELEM *block, int n, int qscale)
184 {
185     int i, level, nCoeffs;
186     const UINT16 *quant_matrix;
187     
188     if(s->alternate_scan) nCoeffs= 64;
189     else nCoeffs= nCoeffs= zigzag_end[ s->block_last_index[n] ];
190
191     if (s->mb_intra) {
192         if (n < 4) 
193             block[0] = block[0] * s->y_dc_scale;
194         else
195             block[0] = block[0] * s->c_dc_scale;
196         /* isnt used anymore (we have a h263 unquantizer since some time)
197         if (s->out_format == FMT_H263) {
198             i = 1;
199             goto unquant_even;
200         }*/
201         /* XXX: only mpeg1 */
202         quant_matrix = s->intra_matrix;
203         i=1;
204         /* Align on 4 elements boundary */
205         while(i&3)
206         {
207             level = block[i];
208             if (level) {
209                 if (level < 0) level = -level;
210                     level = (int)(level * qscale * quant_matrix[i]) >> 3;
211                     level = (level - 1) | 1;
212                 if (block[i] < 0) level = -level;
213                 block[i] = level;
214             }
215             i++;
216         }
217         __asm __volatile(
218         "movd   %0, %%mm6\n\t"       /* mm6 = qscale | 0  */
219         "punpckldq %%mm6, %%mm6\n\t" /* mm6 = qscale | qscale */
220         "movq   %2, %%mm4\n\t"
221         "movq   %%mm6, %%mm7\n\t"
222         "movq   %1, %%mm5\n\t"
223         "packssdw %%mm6, %%mm7\n\t" /* mm7 = qscale | qscale | qscale | qscale */
224         "pxor   %%mm6, %%mm6\n\t"
225         ::"g"(qscale),"m"(mm_wone),"m"(mm_wabs):"memory");
226         for(;i<nCoeffs;i+=4) {
227                 __asm __volatile(
228                         "movq   %1, %%mm0\n\t"
229                         "movq   %%mm7, %%mm1\n\t"
230                         "movq   %%mm0, %%mm2\n\t"
231                         "movq   %%mm0, %%mm3\n\t"
232                         "pcmpgtw %%mm6, %%mm2\n\t"
233                         "pmullw %2, %%mm1\n\t"
234                         "pandn  %%mm4, %%mm2\n\t"
235                         "por    %%mm5, %%mm2\n\t"
236                         "pmullw %%mm2, %%mm0\n\t" /* mm0 = abs(block[i]). */
237
238                         "pcmpeqw %%mm6, %%mm3\n\t"
239                         "pmullw %%mm0, %%mm1\n\t"
240                         "psraw  $3, %%mm1\n\t"
241                         "psubw  %%mm5, %%mm1\n\t"   /* block[i] --; */
242                         "pandn  %%mm4, %%mm3\n\t"  /* fake of pcmpneqw : mm0 != 0 then mm1 = -1 */
243                         "por    %%mm5, %%mm1\n\t"   /* block[i] |= 1 */
244                         "pmullw %%mm2, %%mm1\n\t"   /* change signs again */
245
246                         "pand   %%mm3, %%mm1\n\t" /* nullify if was zero */
247                         "movq   %%mm1, %0"
248                         :"=m"(block[i])
249                         :"m"(block[i]), "m"(quant_matrix[i])
250                         :"memory");
251         }
252     } else {
253         i = 0;
254     unquant_even:
255         quant_matrix = s->non_intra_matrix;
256         /* Align on 4 elements boundary */
257         while(i&7)
258         {
259             level = block[i];
260             if (level) {
261                 if (level < 0) level = -level;
262                     level = (((level << 1) + 1) * qscale *
263                              ((int) quant_matrix[i])) >> 4;
264                     level = (level - 1) | 1;
265                 if(block[i] < 0) level = -level;
266                 block[i] = level;
267             }
268             i++;
269         }
270 asm volatile(
271                 "pcmpeqw %%mm7, %%mm7           \n\t"
272                 "psrlw $15, %%mm7               \n\t"
273                 "movd %2, %%mm6                 \n\t"
274                 "packssdw %%mm6, %%mm6          \n\t"
275                 "packssdw %%mm6, %%mm6          \n\t"
276                 ".balign 16\n\t"
277                 "1:                             \n\t"
278                 "movq (%0, %3), %%mm0           \n\t"
279                 "movq 8(%0, %3), %%mm1          \n\t"
280                 "movq (%1, %3), %%mm4           \n\t"
281                 "movq 8(%1, %3), %%mm5          \n\t"
282                 "pmullw %%mm6, %%mm4            \n\t" // q=qscale*quant_matrix[i]
283                 "pmullw %%mm6, %%mm5            \n\t" // q=qscale*quant_matrix[i]
284                 "pxor %%mm2, %%mm2              \n\t"
285                 "pxor %%mm3, %%mm3              \n\t"
286                 "pcmpgtw %%mm0, %%mm2           \n\t" // block[i] < 0 ? -1 : 0
287                 "pcmpgtw %%mm1, %%mm3           \n\t" // block[i] < 0 ? -1 : 0
288                 "pxor %%mm2, %%mm0              \n\t"
289                 "pxor %%mm3, %%mm1              \n\t"
290                 "psubw %%mm2, %%mm0             \n\t" // abs(block[i])
291                 "psubw %%mm3, %%mm1             \n\t" // abs(block[i])
292                 "paddw %%mm0, %%mm0             \n\t" // abs(block[i])*2
293                 "paddw %%mm1, %%mm1             \n\t" // abs(block[i])*2
294                 "paddw %%mm7, %%mm0             \n\t" // abs(block[i])*2 + 1
295                 "paddw %%mm7, %%mm1             \n\t" // abs(block[i])*2 + 1
296                 "pmullw %%mm4, %%mm0            \n\t" // (abs(block[i])*2 + 1)*q
297                 "pmullw %%mm5, %%mm1            \n\t" // (abs(block[i])*2 + 1)*q
298                 "pxor %%mm4, %%mm4              \n\t"
299                 "pxor %%mm5, %%mm5              \n\t" // FIXME slow
300                 "pcmpeqw (%0, %3), %%mm4        \n\t" // block[i] == 0 ? -1 : 0
301                 "pcmpeqw 8(%0, %3), %%mm5       \n\t" // block[i] == 0 ? -1 : 0
302                 "psraw $4, %%mm0                \n\t"
303                 "psraw $4, %%mm1                \n\t"
304                 "psubw %%mm7, %%mm0             \n\t"
305                 "psubw %%mm7, %%mm1             \n\t"
306                 "por %%mm7, %%mm0               \n\t"
307                 "por %%mm7, %%mm1               \n\t"
308                 "pxor %%mm2, %%mm0              \n\t"
309                 "pxor %%mm3, %%mm1              \n\t"
310                 "psubw %%mm2, %%mm0             \n\t"
311                 "psubw %%mm3, %%mm1             \n\t"
312                 "pandn %%mm0, %%mm4             \n\t"
313                 "pandn %%mm1, %%mm5             \n\t"
314                 "movq %%mm4, (%0, %3)           \n\t"
315                 "movq %%mm5, 8(%0, %3)          \n\t"
316
317                 "addl $16, %3                   \n\t"
318                 "js 1b                          \n\t"
319                 ::"r" (block+nCoeffs), "r"(quant_matrix+nCoeffs), "g" (qscale), "r" (2*(i-nCoeffs))
320                 : "memory"
321         );
322     }
323 }
324
325 void MPV_common_init_mmx(MpegEncContext *s)
326 {
327     if (mm_flags & MM_MMX) {
328         if (s->out_format == FMT_H263)
329                 s->dct_unquantize = dct_unquantize_h263_mmx;
330         else
331                 s->dct_unquantize = dct_unquantize_mpeg1_mmx;
332     }
333 }