4e860fa89017d61e58a03ba12b50ee54ae994a06
[ffmpeg.git] / libavcodec / ppc / fdct_altivec.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2003  James Klicman <james@klicman.org>
3  *
4  * This file is part of Libav.
5  *
6  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
8  * License as published by the Free Software Foundation; either
9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
14  * Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
19  */
20
21 #include "config.h"
22 #if HAVE_ALTIVEC_H
23 #include <altivec.h>
24 #endif
25
26 #include "libavutil/common.h"
27 #include "dsputil_altivec.h"
28
29 #define vs16(v)   ((vector signed short) (v))
30 #define vs32(v)     ((vector signed int) (v))
31 #define  vu8(v)  ((vector unsigned char) (v))
32 #define vu16(v) ((vector unsigned short) (v))
33 #define vu32(v)   ((vector unsigned int) (v))
34
35 #define C1     0.98078525066375732421875000 /* cos(1 * PI / 16) */
36 #define C2     0.92387950420379638671875000 /* cos(2 * PI / 16) */
37 #define C3     0.83146959543228149414062500 /* cos(3 * PI / 16) */
38 #define C4     0.70710676908493041992187500 /* cos(4 * PI / 16) */
39 #define C5     0.55557024478912353515625000 /* cos(5 * PI / 16) */
40 #define C6     0.38268342614173889160156250 /* cos(6 * PI / 16) */
41 #define C7     0.19509032368659973144531250 /* cos(7 * PI / 16) */
42 #define SQRT_2 1.41421353816986083984375000 /* sqrt(2)          */
43
44 #define W0 -(2 * C2)
45 #define W1  (2 * C6)
46 #define W2 (SQRT_2 * C6)
47 #define W3 (SQRT_2 * C3)
48 #define W4 (SQRT_2 * (-C1 + C3 + C5 - C7))
49 #define W5 (SQRT_2 *  (C1 + C3 - C5 + C7))
50 #define W6 (SQRT_2 *  (C1 + C3 + C5 - C7))
51 #define W7 (SQRT_2 *  (C1 + C3 - C5 - C7))
52 #define W8 (SQRT_2 *  (C7 - C3))
53 #define W9 (SQRT_2 * (-C1 - C3))
54 #define WA (SQRT_2 * (-C3 - C5))
55 #define WB (SQRT_2 *  (C5 - C3))
56
57 static vector float fdctconsts[3] = {
58     { W0, W1, W2, W3 },
59     { W4, W5, W6, W7 },
60     { W8, W9, WA, WB }
61 };
62
63 #define LD_W0 vec_splat(cnsts0, 0)
64 #define LD_W1 vec_splat(cnsts0, 1)
65 #define LD_W2 vec_splat(cnsts0, 2)
66 #define LD_W3 vec_splat(cnsts0, 3)
67 #define LD_W4 vec_splat(cnsts1, 0)
68 #define LD_W5 vec_splat(cnsts1, 1)
69 #define LD_W6 vec_splat(cnsts1, 2)
70 #define LD_W7 vec_splat(cnsts1, 3)
71 #define LD_W8 vec_splat(cnsts2, 0)
72 #define LD_W9 vec_splat(cnsts2, 1)
73 #define LD_WA vec_splat(cnsts2, 2)
74 #define LD_WB vec_splat(cnsts2, 3)
75
76 #define FDCTROW(b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7) /* {{{ */           \
77     x0 = vec_add(b0, b7);               /* x0 = b0 + b7; */         \
78     x7 = vec_sub(b0, b7);               /* x7 = b0 - b7; */         \
79     x1 = vec_add(b1, b6);               /* x1 = b1 + b6; */         \
80     x6 = vec_sub(b1, b6);               /* x6 = b1 - b6; */         \
81     x2 = vec_add(b2, b5);               /* x2 = b2 + b5; */         \
82     x5 = vec_sub(b2, b5);               /* x5 = b2 - b5; */         \
83     x3 = vec_add(b3, b4);               /* x3 = b3 + b4; */         \
84     x4 = vec_sub(b3, b4);               /* x4 = b3 - b4; */         \
85                                                                     \
86     b7 = vec_add(x0, x3);               /* b7 = x0 + x3; */         \
87     b1 = vec_add(x1, x2);               /* b1 = x1 + x2; */         \
88     b0 = vec_add(b7, b1);               /* b0 = b7 + b1; */         \
89     b4 = vec_sub(b7, b1);               /* b4 = b7 - b1; */         \
90                                                                     \
91     b2   = vec_sub(x0, x3);             /* b2 = x0 - x3; */         \
92     b6   = vec_sub(x1, x2);             /* b6 = x1 - x2; */         \
93     b5   = vec_add(b6, b2);             /* b5 = b6 + b2; */         \
94     cnst = LD_W2;                                                   \
95     b5   = vec_madd(cnst, b5, mzero);   /* b5 = b5 * W2; */         \
96     cnst = LD_W1;                                                   \
97     b2   = vec_madd(cnst, b2, b5);      /* b2 = b5 + b2 * W1; */    \
98     cnst = LD_W0;                                                   \
99     b6   = vec_madd(cnst, b6, b5);      /* b6 = b5 + b6 * W0; */    \
100                                                                     \
101     x0   = vec_add(x4, x7);             /* x0 = x4 + x7; */         \
102     x1   = vec_add(x5, x6);             /* x1 = x5 + x6; */         \
103     x2   = vec_add(x4, x6);             /* x2 = x4 + x6; */         \
104     x3   = vec_add(x5, x7);             /* x3 = x5 + x7; */         \
105     x8   = vec_add(x2, x3);             /* x8 = x2 + x3; */         \
106     cnst = LD_W3;                                                   \
107     x8   = vec_madd(cnst, x8, mzero);   /* x8 = x8 * W3; */         \
108                                                                     \
109     cnst = LD_W8;                                                   \
110     x0   = vec_madd(cnst, x0, mzero);   /* x0 *= W8; */             \
111     cnst = LD_W9;                                                   \
112     x1   = vec_madd(cnst, x1, mzero);   /* x1 *= W9; */             \
113     cnst = LD_WA;                                                   \
114     x2   = vec_madd(cnst, x2, x8);      /* x2 = x2 * WA + x8; */    \
115     cnst = LD_WB;                                                   \
116     x3   = vec_madd(cnst, x3, x8);      /* x3 = x3 * WB + x8; */    \
117                                                                     \
118     cnst = LD_W4;                                                   \
119     b7   = vec_madd(cnst, x4, x0);      /* b7 = x4 * W4 + x0; */    \
120     cnst = LD_W5;                                                   \
121     b5   = vec_madd(cnst, x5, x1);      /* b5 = x5 * W5 + x1; */    \
122     cnst = LD_W6;                                                   \
123     b3   = vec_madd(cnst, x6, x1);      /* b3 = x6 * W6 + x1; */    \
124     cnst = LD_W7;                                                   \
125     b1   = vec_madd(cnst, x7, x0);      /* b1 = x7 * W7 + x0; */    \
126                                                                     \
127     b7 = vec_add(b7, x2);               /* b7 = b7 + x2; */         \
128     b5 = vec_add(b5, x3);               /* b5 = b5 + x3; */         \
129     b3 = vec_add(b3, x2);               /* b3 = b3 + x2; */         \
130     b1 = vec_add(b1, x3);               /* b1 = b1 + x3; */         \
131     /* }}} */
132
133 #define FDCTCOL(b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7) /* {{{ */           \
134     x0 = vec_add(b0, b7);               /* x0 = b0 + b7; */         \
135     x7 = vec_sub(b0, b7);               /* x7 = b0 - b7; */         \
136     x1 = vec_add(b1, b6);               /* x1 = b1 + b6; */         \
137     x6 = vec_sub(b1, b6);               /* x6 = b1 - b6; */         \
138     x2 = vec_add(b2, b5);               /* x2 = b2 + b5; */         \
139     x5 = vec_sub(b2, b5);               /* x5 = b2 - b5; */         \
140     x3 = vec_add(b3, b4);               /* x3 = b3 + b4; */         \
141     x4 = vec_sub(b3, b4);               /* x4 = b3 - b4; */         \
142                                                                     \
143     b7 = vec_add(x0, x3);               /* b7 = x0 + x3; */         \
144     b1 = vec_add(x1, x2);               /* b1 = x1 + x2; */         \
145     b0 = vec_add(b7, b1);               /* b0 = b7 + b1; */         \
146     b4 = vec_sub(b7, b1);               /* b4 = b7 - b1; */         \
147                                                                     \
148     b2   = vec_sub(x0, x3);             /* b2 = x0 - x3; */         \
149     b6   = vec_sub(x1, x2);             /* b6 = x1 - x2; */         \
150     b5   = vec_add(b6, b2);             /* b5 = b6 + b2; */         \
151     cnst = LD_W2;                                                   \
152     b5   = vec_madd(cnst, b5, mzero);   /* b5 = b5 * W2; */         \
153     cnst = LD_W1;                                                   \
154     b2   = vec_madd(cnst, b2, b5);      /* b2 = b5 + b2 * W1; */    \
155     cnst = LD_W0;                                                   \
156     b6   = vec_madd(cnst, b6, b5);      /* b6 = b5 + b6 * W0; */    \
157                                                                     \
158     x0   = vec_add(x4, x7);             /* x0 = x4 + x7; */         \
159     x1   = vec_add(x5, x6);             /* x1 = x5 + x6; */         \
160     x2   = vec_add(x4, x6);             /* x2 = x4 + x6; */         \
161     x3   = vec_add(x5, x7);             /* x3 = x5 + x7; */         \
162     x8   = vec_add(x2, x3);             /* x8 = x2 + x3; */         \
163     cnst = LD_W3;                                                   \
164     x8   = vec_madd(cnst, x8, mzero);   /* x8 = x8 * W3; */         \
165                                                                     \
166     cnst = LD_W8;                                                   \
167     x0   = vec_madd(cnst, x0, mzero);   /* x0 *= W8; */             \
168     cnst = LD_W9;                                                   \
169     x1   = vec_madd(cnst, x1, mzero);   /* x1 *= W9; */             \
170     cnst = LD_WA;                                                   \
171     x2   = vec_madd(cnst, x2, x8);      /* x2 = x2 * WA + x8; */    \
172     cnst = LD_WB;                                                   \
173     x3   = vec_madd(cnst, x3, x8);      /* x3 = x3 * WB + x8; */    \
174                                                                     \
175     cnst = LD_W4;                                                   \
176     b7   = vec_madd(cnst, x4, x0);      /* b7 = x4 * W4 + x0; */    \
177     cnst = LD_W5;                                                   \
178     b5   = vec_madd(cnst, x5, x1);      /* b5 = x5 * W5 + x1; */    \
179     cnst = LD_W6;                                                   \
180     b3   = vec_madd(cnst, x6, x1);      /* b3 = x6 * W6 + x1; */    \
181     cnst = LD_W7;                                                   \
182     b1   = vec_madd(cnst, x7, x0);      /* b1 = x7 * W7 + x0; */    \
183                                                                     \
184     b7 = vec_add(b7, x2);               /* b7 += x2; */             \
185     b5 = vec_add(b5, x3);               /* b5 += x3; */             \
186     b3 = vec_add(b3, x2);               /* b3 += x2; */             \
187     b1 = vec_add(b1, x3);               /* b1 += x3; */             \
188     /* }}} */
189
190 /* two dimensional discrete cosine transform */
191 void ff_fdct_altivec(int16_t *block)
192 {
193     vector signed short *bp;
194     vector float *cp = fdctconsts;
195     vector float b00, b10, b20, b30, b40, b50, b60, b70;
196     vector float b01, b11, b21, b31, b41, b51, b61, b71;
197     vector float mzero, cnst, cnsts0, cnsts1, cnsts2;
198     vector float x0, x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7, x8;
199
200     /* setup constants {{{ */
201     /* mzero = -0.0 */
202     mzero  = ((vector float) vec_splat_u32(-1));
203     mzero  = ((vector float) vec_sl(vu32(mzero), vu32(mzero)));
204     cnsts0 = vec_ld(0, cp);
205     cp++;
206     cnsts1 = vec_ld(0, cp);
207     cp++;
208     cnsts2 = vec_ld(0, cp);
209     /* }}} */
210
211     /* 8x8 matrix transpose (vector short[8]) {{{ */
212 #define MERGE_S16(hl, a, b) vec_merge ## hl(vs16(a), vs16(b))
213
214     bp  = (vector signed short *) block;
215     b00 = ((vector float) vec_ld(0,      bp));
216     b40 = ((vector float) vec_ld(16 * 4, bp));
217     b01 = ((vector float) MERGE_S16(h, b00, b40));
218     b11 = ((vector float) MERGE_S16(l, b00, b40));
219     bp++;
220     b10 = ((vector float) vec_ld(0,      bp));
221     b50 = ((vector float) vec_ld(16 * 4, bp));
222     b21 = ((vector float) MERGE_S16(h, b10, b50));
223     b31 = ((vector float) MERGE_S16(l, b10, b50));
224     bp++;
225     b20 = ((vector float) vec_ld(0,      bp));
226     b60 = ((vector float) vec_ld(16 * 4, bp));
227     b41 = ((vector float) MERGE_S16(h, b20, b60));
228     b51 = ((vector float) MERGE_S16(l, b20, b60));
229     bp++;
230     b30 = ((vector float) vec_ld(0,      bp));
231     b70 = ((vector float) vec_ld(16 * 4, bp));
232     b61 = ((vector float) MERGE_S16(h, b30, b70));
233     b71 = ((vector float) MERGE_S16(l, b30, b70));
234
235     x0 = ((vector float) MERGE_S16(h, b01, b41));
236     x1 = ((vector float) MERGE_S16(l, b01, b41));
237     x2 = ((vector float) MERGE_S16(h, b11, b51));
238     x3 = ((vector float) MERGE_S16(l, b11, b51));
239     x4 = ((vector float) MERGE_S16(h, b21, b61));
240     x5 = ((vector float) MERGE_S16(l, b21, b61));
241     x6 = ((vector float) MERGE_S16(h, b31, b71));
242     x7 = ((vector float) MERGE_S16(l, b31, b71));
243
244     b00 = ((vector float) MERGE_S16(h, x0, x4));
245     b10 = ((vector float) MERGE_S16(l, x0, x4));
246     b20 = ((vector float) MERGE_S16(h, x1, x5));
247     b30 = ((vector float) MERGE_S16(l, x1, x5));
248     b40 = ((vector float) MERGE_S16(h, x2, x6));
249     b50 = ((vector float) MERGE_S16(l, x2, x6));
250     b60 = ((vector float) MERGE_S16(h, x3, x7));
251     b70 = ((vector float) MERGE_S16(l, x3, x7));
252
253 #undef MERGE_S16
254     /* }}} */
255
256     /* Some of the initial calculations can be done as vector short
257      * before conversion to vector float.  The following code section
258      * takes advantage of this. */
259
260     /* fdct rows {{{ */
261     x0 = ((vector float) vec_add(vs16(b00), vs16(b70)));
262     x7 = ((vector float) vec_sub(vs16(b00), vs16(b70)));
263     x1 = ((vector float) vec_add(vs16(b10), vs16(b60)));
264     x6 = ((vector float) vec_sub(vs16(b10), vs16(b60)));
265     x2 = ((vector float) vec_add(vs16(b20), vs16(b50)));
266     x5 = ((vector float) vec_sub(vs16(b20), vs16(b50)));
267     x3 = ((vector float) vec_add(vs16(b30), vs16(b40)));
268     x4 = ((vector float) vec_sub(vs16(b30), vs16(b40)));
269
270     b70 = ((vector float) vec_add(vs16(x0), vs16(x3)));
271     b10 = ((vector float) vec_add(vs16(x1), vs16(x2)));
272
273     b00 = ((vector float) vec_add(vs16(b70), vs16(b10)));
274     b40 = ((vector float) vec_sub(vs16(b70), vs16(b10)));
275
276 #define CTF0(n)                                                    \
277     b ## n ## 1 = ((vector float) vec_unpackl(vs16(b ## n ## 0))); \
278     b ## n ## 0 = ((vector float) vec_unpackh(vs16(b ## n ## 0))); \
279     b ## n ## 1 = vec_ctf(vs32(b ## n ## 1), 0);                   \
280     b ## n ## 0 = vec_ctf(vs32(b ## n ## 0), 0);
281
282     CTF0(0);
283     CTF0(4);
284
285     b20 = ((vector float) vec_sub(vs16(x0), vs16(x3)));
286     b60 = ((vector float) vec_sub(vs16(x1), vs16(x2)));
287
288     CTF0(2);
289     CTF0(6);
290
291 #undef CTF0
292
293     x0 = vec_add(b60, b20);
294     x1 = vec_add(b61, b21);
295
296     cnst = LD_W2;
297     x0   = vec_madd(cnst, x0, mzero);
298     x1   = vec_madd(cnst, x1, mzero);
299     cnst = LD_W1;
300     b20  = vec_madd(cnst, b20, x0);
301     b21  = vec_madd(cnst, b21, x1);
302     cnst = LD_W0;
303     b60  = vec_madd(cnst, b60, x0);
304     b61  = vec_madd(cnst, b61, x1);
305
306 #define CTFX(x, b)                                  \
307     b ## 0 = ((vector float) vec_unpackh(vs16(x))); \
308     b ## 1 = ((vector float) vec_unpackl(vs16(x))); \
309     b ## 0 = vec_ctf(vs32(b ## 0), 0);              \
310     b ## 1 = vec_ctf(vs32(b ## 1), 0);              \
311
312     CTFX(x4, b7);
313     CTFX(x5, b5);
314     CTFX(x6, b3);
315     CTFX(x7, b1);
316
317 #undef CTFX
318
319     x0   = vec_add(b70, b10);
320     x1   = vec_add(b50, b30);
321     x2   = vec_add(b70, b30);
322     x3   = vec_add(b50, b10);
323     x8   = vec_add(x2, x3);
324     cnst = LD_W3;
325     x8   = vec_madd(cnst, x8, mzero);
326
327     cnst = LD_W8;
328     x0   = vec_madd(cnst, x0, mzero);
329     cnst = LD_W9;
330     x1   = vec_madd(cnst, x1, mzero);
331     cnst = LD_WA;
332     x2   = vec_madd(cnst, x2, x8);
333     cnst = LD_WB;
334     x3   = vec_madd(cnst, x3, x8);
335
336     cnst = LD_W4;
337     b70  = vec_madd(cnst, b70, x0);
338     cnst = LD_W5;
339     b50  = vec_madd(cnst, b50, x1);
340     cnst = LD_W6;
341     b30  = vec_madd(cnst, b30, x1);
342     cnst = LD_W7;
343     b10  = vec_madd(cnst, b10, x0);
344
345     b70 = vec_add(b70, x2);
346     b50 = vec_add(b50, x3);
347     b30 = vec_add(b30, x2);
348     b10 = vec_add(b10, x3);
349
350     x0   = vec_add(b71, b11);
351     x1   = vec_add(b51, b31);
352     x2   = vec_add(b71, b31);
353     x3   = vec_add(b51, b11);
354     x8   = vec_add(x2, x3);
355     cnst = LD_W3;
356     x8   = vec_madd(cnst, x8, mzero);
357
358     cnst = LD_W8;
359     x0   = vec_madd(cnst, x0, mzero);
360     cnst = LD_W9;
361     x1   = vec_madd(cnst, x1, mzero);
362     cnst = LD_WA;
363     x2   = vec_madd(cnst, x2, x8);
364     cnst = LD_WB;
365     x3   = vec_madd(cnst, x3, x8);
366
367     cnst = LD_W4;
368     b71  = vec_madd(cnst, b71, x0);
369     cnst = LD_W5;
370     b51  = vec_madd(cnst, b51, x1);
371     cnst = LD_W6;
372     b31  = vec_madd(cnst, b31, x1);
373     cnst = LD_W7;
374     b11  = vec_madd(cnst, b11, x0);
375
376     b71 = vec_add(b71, x2);
377     b51 = vec_add(b51, x3);
378     b31 = vec_add(b31, x2);
379     b11 = vec_add(b11, x3);
380     /* }}} */
381
382     /* 8x8 matrix transpose (vector float[8][2]) {{{ */
383     x0 = vec_mergel(b00, b20);
384     x1 = vec_mergeh(b00, b20);
385     x2 = vec_mergel(b10, b30);
386     x3 = vec_mergeh(b10, b30);
387
388     b00 = vec_mergeh(x1, x3);
389     b10 = vec_mergel(x1, x3);
390     b20 = vec_mergeh(x0, x2);
391     b30 = vec_mergel(x0, x2);
392
393     x4 = vec_mergel(b41, b61);
394     x5 = vec_mergeh(b41, b61);
395     x6 = vec_mergel(b51, b71);
396     x7 = vec_mergeh(b51, b71);
397
398     b41 = vec_mergeh(x5, x7);
399     b51 = vec_mergel(x5, x7);
400     b61 = vec_mergeh(x4, x6);
401     b71 = vec_mergel(x4, x6);
402
403     x0 = vec_mergel(b01, b21);
404     x1 = vec_mergeh(b01, b21);
405     x2 = vec_mergel(b11, b31);
406     x3 = vec_mergeh(b11, b31);
407
408     x4 = vec_mergel(b40, b60);
409     x5 = vec_mergeh(b40, b60);
410     x6 = vec_mergel(b50, b70);
411     x7 = vec_mergeh(b50, b70);
412
413     b40 = vec_mergeh(x1, x3);
414     b50 = vec_mergel(x1, x3);
415     b60 = vec_mergeh(x0, x2);
416     b70 = vec_mergel(x0, x2);
417
418     b01 = vec_mergeh(x5, x7);
419     b11 = vec_mergel(x5, x7);
420     b21 = vec_mergeh(x4, x6);
421     b31 = vec_mergel(x4, x6);
422     /* }}} */
423
424     FDCTCOL(b00, b10, b20, b30, b40, b50, b60, b70);
425     FDCTCOL(b01, b11, b21, b31, b41, b51, b61, b71);
426
427     /* round, convert back to short {{{ */
428 #define CTS(n)                                                  \
429     b ## n ## 0 = vec_round(b ## n ## 0);                       \
430     b ## n ## 1 = vec_round(b ## n ## 1);                       \
431     b ## n ## 0 = ((vector float) vec_cts(b ## n ## 0, 0));     \
432     b ## n ## 1 = ((vector float) vec_cts(b ## n ## 1, 0));     \
433     b ## n ## 0 = ((vector float) vec_pack(vs32(b ## n ## 0),   \
434                                            vs32(b ## n ## 1))); \
435     vec_st(vs16(b ## n ## 0), 0, bp);
436
437     bp = (vector signed short *) block;
438     CTS(0);
439     bp++;
440     CTS(1);
441     bp++;
442     CTS(2);
443     bp++;
444     CTS(3);
445     bp++;
446     CTS(4);
447     bp++;
448     CTS(5);
449     bp++;
450     CTS(6);
451     bp++;
452     CTS(7);
453
454 #undef CTS
455     /* }}} */
456 }