e7770220cdfb0b6bd16e3865003005a154fa91c5
[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 #include "libavutil/common.h"
26 #include "dsputil_altivec.h"
27
28 #define vs16(v) ((vector signed short)(v))
29 #define vs32(v) ((vector signed int)(v))
30 #define vu8(v)  ((vector unsigned char)(v))
31 #define vu16(v) ((vector unsigned short)(v))
32 #define vu32(v) ((vector unsigned int)(v))
33
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
45 #define W0 -(2 * C2)
46 #define W1 (2 * C6)
47 #define W2 (SQRT_2 * C6)
48 #define W3 (SQRT_2 * C3)
49 #define W4 (SQRT_2 * (-C1 + C3 + C5 - C7))
50 #define W5 (SQRT_2 * ( C1 + C3 - C5 + C7))
51 #define W6 (SQRT_2 * ( C1 + C3 + C5 - C7))
52 #define W7 (SQRT_2 * ( C1 + C3 - C5 - C7))
53 #define W8 (SQRT_2 * ( C7 - C3))
54 #define W9 (SQRT_2 * (-C1 - C3))
55 #define WA (SQRT_2 * (-C3 - C5))
56 #define WB (SQRT_2 * ( C5 - C3))
57
58
59 static vector float fdctconsts[3] = {
60     { W0, W1, W2, W3 },
61     { W4, W5, W6, W7 },
62     { W8, W9, WA, WB }
63 };
64
65 #define LD_W0 vec_splat(cnsts0, 0)
66 #define LD_W1 vec_splat(cnsts0, 1)
67 #define LD_W2 vec_splat(cnsts0, 2)
68 #define LD_W3 vec_splat(cnsts0, 3)
69 #define LD_W4 vec_splat(cnsts1, 0)
70 #define LD_W5 vec_splat(cnsts1, 1)
71 #define LD_W6 vec_splat(cnsts1, 2)
72 #define LD_W7 vec_splat(cnsts1, 3)
73 #define LD_W8 vec_splat(cnsts2, 0)
74 #define LD_W9 vec_splat(cnsts2, 1)
75 #define LD_WA vec_splat(cnsts2, 2)
76 #define LD_WB vec_splat(cnsts2, 3)
77
78
79 #define FDCTROW(b0,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7) /* {{{ */                  \
80     x0 = vec_add(b0, b7);               /* x0 = b0 + b7; */         \
81     x7 = vec_sub(b0, b7);               /* x7 = b0 - b7; */         \
82     x1 = vec_add(b1, b6);               /* x1 = b1 + b6; */         \
83     x6 = vec_sub(b1, b6);               /* x6 = b1 - b6; */         \
84     x2 = vec_add(b2, b5);               /* x2 = b2 + b5; */         \
85     x5 = vec_sub(b2, b5);               /* x5 = b2 - b5; */         \
86     x3 = vec_add(b3, b4);               /* x3 = b3 + b4; */         \
87     x4 = vec_sub(b3, b4);               /* x4 = b3 - b4; */         \
88                                                                     \
89     b7 = vec_add(x0, x3);               /* b7 = x0 + x3; */         \
90     b1 = vec_add(x1, x2);               /* b1 = x1 + x2; */         \
91     b0 = vec_add(b7, b1);               /* b0 = b7 + b1; */         \
92     b4 = vec_sub(b7, b1);               /* b4 = b7 - b1; */         \
93                                                                     \
94     b2 = vec_sub(x0, x3);               /* b2 = x0 - x3; */         \
95     b6 = vec_sub(x1, x2);               /* b6 = x1 - x2; */         \
96     b5 = vec_add(b6, b2);               /* b5 = b6 + b2; */         \
97     cnst = LD_W2;                                                   \
98     b5 = vec_madd(cnst, b5, mzero);     /* b5 = b5 * W2; */         \
99     cnst = LD_W1;                                                   \
100     b2 = vec_madd(cnst, b2, b5);        /* b2 = b5 + b2 * W1; */    \
101     cnst = LD_W0;                                                   \
102     b6 = vec_madd(cnst, b6, b5);        /* b6 = b5 + b6 * W0; */    \
103                                                                     \
104     x0 = vec_add(x4, x7);               /* x0 = x4 + x7; */         \
105     x1 = vec_add(x5, x6);               /* x1 = x5 + x6; */         \
106     x2 = vec_add(x4, x6);               /* x2 = x4 + x6; */         \
107     x3 = vec_add(x5, x7);               /* x3 = x5 + x7; */         \
108     x8 = vec_add(x2, x3);               /* x8 = x2 + x3; */         \
109     cnst = LD_W3;                                                   \
110     x8 = vec_madd(cnst, x8, mzero);     /* x8 = x8 * W3; */         \
111                                                                     \
112     cnst = LD_W8;                                                   \
113     x0 = vec_madd(cnst, x0, mzero);     /* x0 *= W8; */             \
114     cnst = LD_W9;                                                   \
115     x1 = vec_madd(cnst, x1, mzero);     /* x1 *= W9; */             \
116     cnst = LD_WA;                                                   \
117     x2 = vec_madd(cnst, x2, x8);        /* x2 = x2 * WA + x8; */    \
118     cnst = LD_WB;                                                   \
119     x3 = vec_madd(cnst, x3, x8);        /* x3 = x3 * WB + x8; */    \
120                                                                     \
121     cnst = LD_W4;                                                   \
122     b7 = vec_madd(cnst, x4, x0);        /* b7 = x4 * W4 + x0; */    \
123     cnst = LD_W5;                                                   \
124     b5 = vec_madd(cnst, x5, x1);        /* b5 = x5 * W5 + x1; */    \
125     cnst = LD_W6;                                                   \
126     b3 = vec_madd(cnst, x6, x1);        /* b3 = x6 * W6 + x1; */    \
127     cnst = LD_W7;                                                   \
128     b1 = vec_madd(cnst, x7, x0);        /* b1 = x7 * W7 + x0; */    \
129                                                                     \
130     b7 = vec_add(b7, x2);               /* b7 = b7 + x2; */         \
131     b5 = vec_add(b5, x3);               /* b5 = b5 + x3; */         \
132     b3 = vec_add(b3, x2);               /* b3 = b3 + x2; */         \
133     b1 = vec_add(b1, x3);               /* b1 = b1 + x3; */         \
134     /* }}} */
135
136 #define FDCTCOL(b0,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7) /* {{{ */                  \
137     x0 = vec_add(b0, b7);               /* x0 = b0 + b7; */         \
138     x7 = vec_sub(b0, b7);               /* x7 = b0 - b7; */         \
139     x1 = vec_add(b1, b6);               /* x1 = b1 + b6; */         \
140     x6 = vec_sub(b1, b6);               /* x6 = b1 - b6; */         \
141     x2 = vec_add(b2, b5);               /* x2 = b2 + b5; */         \
142     x5 = vec_sub(b2, b5);               /* x5 = b2 - b5; */         \
143     x3 = vec_add(b3, b4);               /* x3 = b3 + b4; */         \
144     x4 = vec_sub(b3, b4);               /* x4 = b3 - b4; */         \
145                                                                     \
146     b7 = vec_add(x0, x3);               /* b7 = x0 + x3; */         \
147     b1 = vec_add(x1, x2);               /* b1 = x1 + x2; */         \
148     b0 = vec_add(b7, b1);               /* b0 = b7 + b1; */         \
149     b4 = vec_sub(b7, b1);               /* b4 = b7 - b1; */         \
150                                                                     \
151     b2 = vec_sub(x0, x3);               /* b2 = x0 - x3; */         \
152     b6 = vec_sub(x1, x2);               /* b6 = x1 - x2; */         \
153     b5 = vec_add(b6, b2);               /* b5 = b6 + b2; */         \
154     cnst = LD_W2;                                                   \
155     b5 = vec_madd(cnst, b5, mzero);     /* b5 = b5 * W2; */         \
156     cnst = LD_W1;                                                   \
157     b2 = vec_madd(cnst, b2, b5);        /* b2 = b5 + b2 * W1; */    \
158     cnst = LD_W0;                                                   \
159     b6 = vec_madd(cnst, b6, b5);        /* b6 = b5 + b6 * W0; */    \
160                                                                     \
161     x0 = vec_add(x4, x7);               /* x0 = x4 + x7; */         \
162     x1 = vec_add(x5, x6);               /* x1 = x5 + x6; */         \
163     x2 = vec_add(x4, x6);               /* x2 = x4 + x6; */         \
164     x3 = vec_add(x5, x7);               /* x3 = x5 + x7; */         \
165     x8 = vec_add(x2, x3);               /* x8 = x2 + x3; */         \
166     cnst = LD_W3;                                                   \
167     x8 = vec_madd(cnst, x8, mzero);     /* x8 = x8 * W3; */         \
168                                                                     \
169     cnst = LD_W8;                                                   \
170     x0 = vec_madd(cnst, x0, mzero);     /* x0 *= W8; */             \
171     cnst = LD_W9;                                                   \
172     x1 = vec_madd(cnst, x1, mzero);     /* x1 *= W9; */             \
173     cnst = LD_WA;                                                   \
174     x2 = vec_madd(cnst, x2, x8);        /* x2 = x2 * WA + x8; */    \
175     cnst = LD_WB;                                                   \
176     x3 = vec_madd(cnst, x3, x8);        /* x3 = x3 * WB + x8; */    \
177                                                                     \
178     cnst = LD_W4;                                                   \
179     b7 = vec_madd(cnst, x4, x0);        /* b7 = x4 * W4 + x0; */    \
180     cnst = LD_W5;                                                   \
181     b5 = vec_madd(cnst, x5, x1);        /* b5 = x5 * W5 + x1; */    \
182     cnst = LD_W6;                                                   \
183     b3 = vec_madd(cnst, x6, x1);        /* b3 = x6 * W6 + x1; */    \
184     cnst = LD_W7;                                                   \
185     b1 = vec_madd(cnst, x7, x0);        /* b1 = x7 * W7 + x0; */    \
186                                                                     \
187     b7 = vec_add(b7, x2);               /* b7 += x2; */             \
188     b5 = vec_add(b5, x3);               /* b5 += x3; */             \
189     b3 = vec_add(b3, x2);               /* b3 += x2; */             \
190     b1 = vec_add(b1, x3);               /* b1 += x3; */             \
191     /* }}} */
192
193
194
195 /* two dimensional discrete cosine transform */
196
197 void ff_fdct_altivec(int16_t *block)
198 {
199     vector signed short *bp;
200     vector float *cp;
201     vector float b00, b10, b20, b30, b40, b50, b60, b70;
202     vector float b01, b11, b21, b31, b41, b51, b61, b71;
203     vector float mzero, cnst, cnsts0, cnsts1, cnsts2;
204     vector float x0, x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7, x8;
205
206     /* setup constants {{{ */
207     /* mzero = -0.0 */
208     mzero = ((vector float)vec_splat_u32(-1));
209     mzero = ((vector float)vec_sl(vu32(mzero), vu32(mzero)));
210     cp = fdctconsts;
211     cnsts0 = vec_ld(0, cp); cp++;
212     cnsts1 = vec_ld(0, cp); cp++;
213     cnsts2 = vec_ld(0, cp);
214     /* }}} */
215
216
217     /* 8x8 matrix transpose (vector short[8]) {{{ */
218 #define MERGE_S16(hl,a,b) vec_merge##hl(vs16(a), vs16(b))
219
220     bp = (vector signed short*)block;
221     b00 = ((vector float)vec_ld(0,    bp));
222     b40 = ((vector float)vec_ld(16*4, bp));
223     b01 = ((vector float)MERGE_S16(h, b00, b40));
224     b11 = ((vector float)MERGE_S16(l, b00, b40));
225     bp++;
226     b10 = ((vector float)vec_ld(0,    bp));
227     b50 = ((vector float)vec_ld(16*4, bp));
228     b21 = ((vector float)MERGE_S16(h, b10, b50));
229     b31 = ((vector float)MERGE_S16(l, b10, b50));
230     bp++;
231     b20 = ((vector float)vec_ld(0,    bp));
232     b60 = ((vector float)vec_ld(16*4, bp));
233     b41 = ((vector float)MERGE_S16(h, b20, b60));
234     b51 = ((vector float)MERGE_S16(l, b20, b60));
235     bp++;
236     b30 = ((vector float)vec_ld(0,    bp));
237     b70 = ((vector float)vec_ld(16*4, bp));
238     b61 = ((vector float)MERGE_S16(h, b30, b70));
239     b71 = ((vector float)MERGE_S16(l, b30, b70));
240
241     x0 = ((vector float)MERGE_S16(h, b01, b41));
242     x1 = ((vector float)MERGE_S16(l, b01, b41));
243     x2 = ((vector float)MERGE_S16(h, b11, b51));
244     x3 = ((vector float)MERGE_S16(l, b11, b51));
245     x4 = ((vector float)MERGE_S16(h, b21, b61));
246     x5 = ((vector float)MERGE_S16(l, b21, b61));
247     x6 = ((vector float)MERGE_S16(h, b31, b71));
248     x7 = ((vector float)MERGE_S16(l, b31, b71));
249
250     b00 = ((vector float)MERGE_S16(h, x0, x4));
251     b10 = ((vector float)MERGE_S16(l, x0, x4));
252     b20 = ((vector float)MERGE_S16(h, x1, x5));
253     b30 = ((vector float)MERGE_S16(l, x1, x5));
254     b40 = ((vector float)MERGE_S16(h, x2, x6));
255     b50 = ((vector float)MERGE_S16(l, x2, x6));
256     b60 = ((vector float)MERGE_S16(h, x3, x7));
257     b70 = ((vector float)MERGE_S16(l, x3, x7));
258
259 #undef MERGE_S16
260     /* }}} */
261
262     /* Some of the initial calculations can be done as vector short
263      * before conversion to vector float.  The following code section
264      * takes advantage of this. */
265
266     /* fdct rows {{{ */
267     x0 = ((vector float)vec_add(vs16(b00), vs16(b70)));
268     x7 = ((vector float)vec_sub(vs16(b00), vs16(b70)));
269     x1 = ((vector float)vec_add(vs16(b10), vs16(b60)));
270     x6 = ((vector float)vec_sub(vs16(b10), vs16(b60)));
271     x2 = ((vector float)vec_add(vs16(b20), vs16(b50)));
272     x5 = ((vector float)vec_sub(vs16(b20), vs16(b50)));
273     x3 = ((vector float)vec_add(vs16(b30), vs16(b40)));
274     x4 = ((vector float)vec_sub(vs16(b30), vs16(b40)));
275
276     b70 = ((vector float)vec_add(vs16(x0), vs16(x3)));
277     b10 = ((vector float)vec_add(vs16(x1), vs16(x2)));
278
279     b00 = ((vector float)vec_add(vs16(b70), vs16(b10)));
280     b40 = ((vector float)vec_sub(vs16(b70), vs16(b10)));
281
282 #define CTF0(n) \
283     b##n##1 = ((vector float)vec_unpackl(vs16(b##n##0))); \
284     b##n##0 = ((vector float)vec_unpackh(vs16(b##n##0))); \
285     b##n##1 = vec_ctf(vs32(b##n##1), 0); \
286     b##n##0 = vec_ctf(vs32(b##n##0), 0);
287
288     CTF0(0);
289     CTF0(4);
290
291     b20 = ((vector float)vec_sub(vs16(x0), vs16(x3)));
292     b60 = ((vector float)vec_sub(vs16(x1), vs16(x2)));
293
294     CTF0(2);
295     CTF0(6);
296
297 #undef CTF0
298
299     x0 = vec_add(b60, b20);
300     x1 = vec_add(b61, b21);
301
302     cnst = LD_W2;
303     x0 = vec_madd(cnst, x0, mzero);
304     x1 = vec_madd(cnst, x1, mzero);
305     cnst = LD_W1;
306     b20 = vec_madd(cnst, b20, x0);
307     b21 = vec_madd(cnst, b21, x1);
308     cnst = LD_W0;
309     b60 = vec_madd(cnst, b60, x0);
310     b61 = vec_madd(cnst, b61, x1);
311
312 #define CTFX(x,b) \
313     b##0 = ((vector float)vec_unpackh(vs16(x))); \
314     b##1 = ((vector float)vec_unpackl(vs16(x))); \
315     b##0 = vec_ctf(vs32(b##0), 0); \
316     b##1 = vec_ctf(vs32(b##1), 0); \
317
318     CTFX(x4, b7);
319     CTFX(x5, b5);
320     CTFX(x6, b3);
321     CTFX(x7, b1);
322
323 #undef CTFX
324
325
326     x0 = vec_add(b70, b10);
327     x1 = vec_add(b50, b30);
328     x2 = vec_add(b70, b30);
329     x3 = vec_add(b50, b10);
330     x8 = vec_add(x2, x3);
331     cnst = LD_W3;
332     x8 = vec_madd(cnst, x8, mzero);
333
334     cnst = LD_W8;
335     x0 = vec_madd(cnst, x0, mzero);
336     cnst = LD_W9;
337     x1 = vec_madd(cnst, x1, mzero);
338     cnst = LD_WA;
339     x2 = vec_madd(cnst, x2, x8);
340     cnst = LD_WB;
341     x3 = vec_madd(cnst, x3, x8);
342
343     cnst = LD_W4;
344     b70 = vec_madd(cnst, b70, x0);
345     cnst = LD_W5;
346     b50 = vec_madd(cnst, b50, x1);
347     cnst = LD_W6;
348     b30 = vec_madd(cnst, b30, x1);
349     cnst = LD_W7;
350     b10 = vec_madd(cnst, b10, x0);
351
352     b70 = vec_add(b70, x2);
353     b50 = vec_add(b50, x3);
354     b30 = vec_add(b30, x2);
355     b10 = vec_add(b10, x3);
356
357
358     x0 = vec_add(b71, b11);
359     x1 = vec_add(b51, b31);
360     x2 = vec_add(b71, b31);
361     x3 = vec_add(b51, b11);
362     x8 = vec_add(x2, x3);
363     cnst = LD_W3;
364     x8 = vec_madd(cnst, x8, mzero);
365
366     cnst = LD_W8;
367     x0 = vec_madd(cnst, x0, mzero);
368     cnst = LD_W9;
369     x1 = vec_madd(cnst, x1, mzero);
370     cnst = LD_WA;
371     x2 = vec_madd(cnst, x2, x8);
372     cnst = LD_WB;
373     x3 = vec_madd(cnst, x3, x8);
374
375     cnst = LD_W4;
376     b71 = vec_madd(cnst, b71, x0);
377     cnst = LD_W5;
378     b51 = vec_madd(cnst, b51, x1);
379     cnst = LD_W6;
380     b31 = vec_madd(cnst, b31, x1);
381     cnst = LD_W7;
382     b11 = vec_madd(cnst, b11, x0);
383
384     b71 = vec_add(b71, x2);
385     b51 = vec_add(b51, x3);
386     b31 = vec_add(b31, x2);
387     b11 = vec_add(b11, x3);
388     /* }}} */
389
390
391     /* 8x8 matrix transpose (vector float[8][2]) {{{ */
392     x0 = vec_mergel(b00, b20);
393     x1 = vec_mergeh(b00, b20);
394     x2 = vec_mergel(b10, b30);
395     x3 = vec_mergeh(b10, b30);
396
397     b00 = vec_mergeh(x1, x3);
398     b10 = vec_mergel(x1, x3);
399     b20 = vec_mergeh(x0, x2);
400     b30 = vec_mergel(x0, x2);
401
402     x4 = vec_mergel(b41, b61);
403     x5 = vec_mergeh(b41, b61);
404     x6 = vec_mergel(b51, b71);
405     x7 = vec_mergeh(b51, b71);
406
407     b41 = vec_mergeh(x5, x7);
408     b51 = vec_mergel(x5, x7);
409     b61 = vec_mergeh(x4, x6);
410     b71 = vec_mergel(x4, x6);
411
412     x0 = vec_mergel(b01, b21);
413     x1 = vec_mergeh(b01, b21);
414     x2 = vec_mergel(b11, b31);
415     x3 = vec_mergeh(b11, b31);
416
417     x4 = vec_mergel(b40, b60);
418     x5 = vec_mergeh(b40, b60);
419     x6 = vec_mergel(b50, b70);
420     x7 = vec_mergeh(b50, b70);
421
422     b40 = vec_mergeh(x1, x3);
423     b50 = vec_mergel(x1, x3);
424     b60 = vec_mergeh(x0, x2);
425     b70 = vec_mergel(x0, x2);
426
427     b01 = vec_mergeh(x5, x7);
428     b11 = vec_mergel(x5, x7);
429     b21 = vec_mergeh(x4, x6);
430     b31 = vec_mergel(x4, x6);
431     /* }}} */
432
433
434     FDCTCOL(b00, b10, b20, b30, b40, b50, b60, b70);
435     FDCTCOL(b01, b11, b21, b31, b41, b51, b61, b71);
436
437
438     /* round, convert back to short {{{ */
439 #define CTS(n) \
440     b##n##0 = vec_round(b##n##0); \
441     b##n##1 = vec_round(b##n##1); \
442     b##n##0 = ((vector float)vec_cts(b##n##0, 0)); \
443     b##n##1 = ((vector float)vec_cts(b##n##1, 0)); \
444     b##n##0 = ((vector float)vec_pack(vs32(b##n##0), vs32(b##n##1))); \
445     vec_st(vs16(b##n##0), 0, bp);
446
447     bp = (vector signed short*)block;
448     CTS(0); bp++;
449     CTS(1); bp++;
450     CTS(2); bp++;
451     CTS(3); bp++;
452     CTS(4); bp++;
453     CTS(5); bp++;
454     CTS(6); bp++;
455     CTS(7);
456
457 #undef CTS
458     /* }}} */
459 }