git.sesse.net Git - x264/blob - common/mc.c

   1 /*****************************************************************************
   2  * mc.c: h264 encoder library (Motion Compensation)
   3  *****************************************************************************
   4  * Copyright (C) 2003-2008 x264 project
   5  *
   6  * Authors: Laurent Aimar <fenrir@via.ecp.fr>
   7  *          Loren Merritt <lorenm@u.washington.edu>
   8  *
   9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  10  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  11  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  12  * (at your option) any later version.
  13  *
  14  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  17  * GNU General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  20  * along with this program; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02111, USA.
  22  *****************************************************************************/
  23
  24 #include "common.h"
  25
  26 #ifdef HAVE_MMX
  27 #include "x86/mc.h"
  28 #endif
  29 #ifdef ARCH_PPC
  30 #include "ppc/mc.h"
  31 #endif
  32
  33
  34 static inline void pixel_avg( uint8_t *dst,  int i_dst_stride,
  35                               uint8_t *src1, int i_src1_stride,
  36                               uint8_t *src2, int i_src2_stride,
  37                               int i_width, int i_height )
  38 {
  39     int x, y;
  40     for( y = 0; y < i_height; y++ )
  41     {
  42         for( x = 0; x < i_width; x++ )
  43         {
  44             dst[x] = ( src1[x] + src2[x] + 1 ) >> 1;
  45         }
  46         dst  += i_dst_stride;
  47         src1 += i_src1_stride;
  48         src2 += i_src2_stride;
  49     }
  50 }
  51
  52 static inline void pixel_avg_wxh( uint8_t *dst, int i_dst, uint8_t *src, int i_src, int width, int height )
  53 {
  54     int x, y;
  55     for( y = 0; y < height; y++ )
  56     {
  57         for( x = 0; x < width; x++ )
  58         {
  59             dst[x] = ( dst[x] + src[x] + 1 ) >> 1;
  60         }
  61         dst += i_dst;
  62         src += i_src;
  63     }
  64 }
  65
  66 #define PIXEL_AVG_C( name, width, height ) \
  67 static void name( uint8_t *pix1, int i_stride_pix1, \
  68                   uint8_t *pix2, int i_stride_pix2 ) \
  69 { \
  70     pixel_avg_wxh( pix1, i_stride_pix1, pix2, i_stride_pix2, width, height ); \
  71 }
  72 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_16x16, 16, 16 )
  73 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_16x8,  16, 8 )
  74 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_8x16,  8, 16 )
  75 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_8x8,   8, 8 )
  76 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_8x4,   8, 4 )
  77 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_4x8,   4, 8 )
  78 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_4x4,   4, 4 )
  79 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_4x2,   4, 2 )
  80 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_2x4,   2, 4 )
  81 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_2x2,   2, 2 )
  82
  83
  84 /* Implicit weighted bipred only:
  85  * assumes log2_denom = 5, offset = 0, weight1 + weight2 = 64 */
  86 #define op_scale2(x) dst[x] = x264_clip_uint8( (dst[x]*i_weight1 + src[x]*i_weight2 + (1<<5)) >> 6 )
  87 static inline void pixel_avg_weight_wxh( uint8_t *dst, int i_dst, uint8_t *src, int i_src, int width, int height, int i_weight1 ){
  88     int y;
  89     const int i_weight2 = 64 - i_weight1;
  90     for(y=0; y<height; y++, dst += i_dst, src += i_src){
  91         op_scale2(0);
  92         op_scale2(1);
  93         if(width==2) continue;
  94         op_scale2(2);
  95         op_scale2(3);
  96         if(width==4) continue;
  97         op_scale2(4);
  98         op_scale2(5);
  99         op_scale2(6);
 100         op_scale2(7);
 101         if(width==8) continue;
 102         op_scale2(8);
 103         op_scale2(9);
 104         op_scale2(10);
 105         op_scale2(11);
 106         op_scale2(12);
 107         op_scale2(13);
 108         op_scale2(14);
 109         op_scale2(15);
 110     }
 111 }
 112
 113 #define PIXEL_AVG_WEIGHT_C( width, height ) \
 114 static void pixel_avg_weight_##width##x##height( \
 115                 uint8_t *pix1, int i_stride_pix1, \
 116                 uint8_t *pix2, int i_stride_pix2, int i_weight1 ) \
 117 { \
 118     pixel_avg_weight_wxh( pix1, i_stride_pix1, pix2, i_stride_pix2, width, height, i_weight1 ); \
 119 }
 120
 121 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(16,16)
 122 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(16,8)
 123 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(8,16)
 124 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(8,8)
 125 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(8,4)
 126 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(4,8)
 127 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(4,4)
 128 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(4,2)
 129 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(2,4)
 130 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(2,2)
 131 #undef op_scale2
 132 #undef PIXEL_AVG_WEIGHT_C
 133
 134 static void mc_copy( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
 135 {
 136     int y;
 137
 138     for( y = 0; y < i_height; y++ )
 139     {
 140         memcpy( dst, src, i_width );
 141
 142         src += i_src_stride;
 143         dst += i_dst_stride;
 144     }
 145 }
 146
 147 #define TAPFILTER(pix, d) ((pix)[x-2*d] + (pix)[x+3*d] - 5*((pix)[x-d] + (pix)[x+2*d]) + 20*((pix)[x] + (pix)[x+d]))
 148 static void hpel_filter( uint8_t *dsth, uint8_t *dstv, uint8_t *dstc, uint8_t *src,
 149                          int stride, int width, int height )
 150 {
 151     int16_t *buf = x264_malloc((width+5)*sizeof(int16_t));
 152     int x, y;
 153     for( y=0; y<height; y++ )
 154     {
 155         for( x=-2; x<width+3; x++ )
 156         {
 157             int v = TAPFILTER(src,stride);
 158             dstv[x] = x264_clip_uint8((v + 16) >> 5);
 159             buf[x+2] = v;
 160         }
 161         for( x=0; x<width; x++ )
 162             dstc[x] = x264_clip_uint8((TAPFILTER(buf+2,1) + 512) >> 10);
 163         for( x=0; x<width; x++ )
 164             dsth[x] = x264_clip_uint8((TAPFILTER(src,1) + 16) >> 5);
 165         dsth += stride;
 166         dstv += stride;
 167         dstc += stride;
 168         src += stride;
 169     }
 170     x264_free(buf);
 171 }
 172
 173 static const int hpel_ref0[16] = {0,1,1,1,0,1,1,1,2,3,3,3,0,1,1,1};
 174 static const int hpel_ref1[16] = {0,0,0,0,2,2,3,2,2,2,3,2,2,2,3,2};
 175
 176 static void mc_luma( uint8_t *dst,    int i_dst_stride,
 177                      uint8_t *src[4], int i_src_stride,
 178                      int mvx, int mvy,
 179                      int i_width, int i_height )
 180 {
 181     int qpel_idx = ((mvy&3)<<2) + (mvx&3);
 182     int offset = (mvy>>2)*i_src_stride + (mvx>>2);
 183     uint8_t *src1 = src[hpel_ref0[qpel_idx]] + offset + ((mvy&3) == 3) * i_src_stride;
 184
 185     if( qpel_idx & 5 ) /* qpel interpolation needed */
 186     {
 187         uint8_t *src2 = src[hpel_ref1[qpel_idx]] + offset + ((mvx&3) == 3);
 188         pixel_avg( dst, i_dst_stride, src1, i_src_stride,
 189                    src2, i_src_stride, i_width, i_height );
 190     }
 191     else
 192     {
 193         mc_copy( src1, i_src_stride, dst, i_dst_stride, i_width, i_height );
 194     }
 195 }
 196
 197 static uint8_t *get_ref( uint8_t *dst,   int *i_dst_stride,
 198                          uint8_t *src[4], int i_src_stride,
 199                          int mvx, int mvy,
 200                          int i_width, int i_height )
 201 {
 202     int qpel_idx = ((mvy&3)<<2) + (mvx&3);
 203     int offset = (mvy>>2)*i_src_stride + (mvx>>2);
 204     uint8_t *src1 = src[hpel_ref0[qpel_idx]] + offset + ((mvy&3) == 3) * i_src_stride;
 205
 206     if( qpel_idx & 5 ) /* qpel interpolation needed */
 207     {
 208         uint8_t *src2 = src[hpel_ref1[qpel_idx]] + offset + ((mvx&3) == 3);
 209         pixel_avg( dst, *i_dst_stride, src1, i_src_stride,
 210                    src2, i_src_stride, i_width, i_height );
 211         return dst;
 212     }
 213     else
 214     {
 215         *i_dst_stride = i_src_stride;
 216         return src1;
 217     }
 218 }
 219
 220 /* full chroma mc (ie until 1/8 pixel)*/
 221 static void mc_chroma( uint8_t *dst, int i_dst_stride,
 222                        uint8_t *src, int i_src_stride,
 223                        int mvx, int mvy,
 224                        int i_width, int i_height )
 225 {
 226     uint8_t *srcp;
 227     int x, y;
 228
 229     const int d8x = mvx&0x07;
 230     const int d8y = mvy&0x07;
 231
 232     const int cA = (8-d8x)*(8-d8y);
 233     const int cB = d8x    *(8-d8y);
 234     const int cC = (8-d8x)*d8y;
 235     const int cD = d8x    *d8y;
 236
 237     src  += (mvy >> 3) * i_src_stride + (mvx >> 3);
 238     srcp = &src[i_src_stride];
 239
 240     for( y = 0; y < i_height; y++ )
 241     {
 242         for( x = 0; x < i_width; x++ )
 243         {
 244             dst[x] = ( cA*src[x]  + cB*src[x+1] +
 245                        cC*srcp[x] + cD*srcp[x+1] + 32 ) >> 6;
 246         }
 247         dst  += i_dst_stride;
 248
 249         src   = srcp;
 250         srcp += i_src_stride;
 251     }
 252 }
 253
 254 #define MC_COPY(W) \
 255 static void mc_copy_w##W( uint8_t *dst, int i_dst, uint8_t *src, int i_src, int i_height ) \
 256 { \
 257     mc_copy( src, i_src, dst, i_dst, W, i_height ); \
 258 }
 259 MC_COPY( 16 )
 260 MC_COPY( 8 )
 261 MC_COPY( 4 )
 262
 263 static void plane_copy( uint8_t *dst, int i_dst,
 264                         uint8_t *src, int i_src, int w, int h)
 265 {
 266     while( h-- )
 267     {
 268         memcpy( dst, src, w );
 269         dst += i_dst;
 270         src += i_src;
 271     }
 272 }
 273
 274 static void prefetch_fenc_null( uint8_t *pix_y, int stride_y,
 275                                 uint8_t *pix_uv, int stride_uv, int mb_x )
 276 {}
 277
 278 static void prefetch_ref_null( uint8_t *pix, int stride, int parity )
 279 {}
 280
 281 static void memzero_aligned( void * dst, int n )
 282 {
 283     memset( dst, 0, n );
 284 }
 285
 286 void x264_frame_init_lowres( x264_t *h, x264_frame_t *frame )
 287 {
 288     uint8_t *src = frame->plane[0];
 289     int i_stride = frame->i_stride[0];
 290     int i_height = frame->i_lines[0];
 291     int i_width  = frame->i_width[0];
 292     int x, y;
 293
 294     // duplicate last row and column so that their interpolation doesn't have to be special-cased
 295     for( y=0; y<i_height; y++ )
 296         src[i_width+y*i_stride] = src[i_width-1+y*i_stride];
 297     h->mc.memcpy_aligned( src+i_stride*i_height, src+i_stride*(i_height-1), i_width );
 298     h->mc.frame_init_lowres_core( src, frame->lowres[0], frame->lowres[1], frame->lowres[2], frame->lowres[3],
 299                                   i_stride, frame->i_stride_lowres, frame->i_width_lowres, frame->i_lines_lowres );
 300     x264_frame_expand_border_lowres( frame );
 301
 302     for( y=0; y<16; y++ )
 303         for( x=0; x<16; x++ )
 304             frame->i_cost_est[y][x] = -1;
 305 }
 306
 307 static void frame_init_lowres_core( uint8_t *src0, uint8_t *dst0, uint8_t *dsth, uint8_t *dstv, uint8_t *dstc,
 308                                     int src_stride, int dst_stride, int width, int height )
 309 {
 310     int x,y;
 311     for( y=0; y<height; y++ )
 312     {
 313         uint8_t *src1 = src0+src_stride;
 314         uint8_t *src2 = src1+src_stride;
 315         for( x=0; x<width; x++ )
 316         {
 317             // slower than naive bilinear, but matches asm
 318 #define FILTER(a,b,c,d) ((((a+b+1)>>1)+((c+d+1)>>1)+1)>>1)
 319             dst0[x] = FILTER(src0[2*x  ], src1[2*x  ], src0[2*x+1], src1[2*x+1]);
 320             dsth[x] = FILTER(src0[2*x+1], src1[2*x+1], src0[2*x+2], src1[2*x+2]);
 321             dstv[x] = FILTER(src1[2*x  ], src2[2*x  ], src1[2*x+1], src2[2*x+1]);
 322             dstc[x] = FILTER(src1[2*x+1], src2[2*x+1], src1[2*x+2], src2[2*x+2]);
 323 #undef FILTER
 324         }
 325         src0 += src_stride*2;
 326         dst0 += dst_stride;
 327         dsth += dst_stride;
 328         dstv += dst_stride;
 329         dstc += dst_stride;
 330     }
 331 }
 332
 333 void x264_mc_init( int cpu, x264_mc_functions_t *pf )
 334 {
 335     pf->mc_luma   = mc_luma;
 336     pf->get_ref   = get_ref;
 337     pf->mc_chroma = mc_chroma;
 338
 339     pf->avg[PIXEL_16x16]= pixel_avg_16x16;
 340     pf->avg[PIXEL_16x8] = pixel_avg_16x8;
 341     pf->avg[PIXEL_8x16] = pixel_avg_8x16;
 342     pf->avg[PIXEL_8x8]  = pixel_avg_8x8;
 343     pf->avg[PIXEL_8x4]  = pixel_avg_8x4;
 344     pf->avg[PIXEL_4x8]  = pixel_avg_4x8;
 345     pf->avg[PIXEL_4x4]  = pixel_avg_4x4;
 346     pf->avg[PIXEL_4x2]  = pixel_avg_4x2;
 347     pf->avg[PIXEL_2x4]  = pixel_avg_2x4;
 348     pf->avg[PIXEL_2x2]  = pixel_avg_2x2;
 349
 350     pf->avg_weight[PIXEL_16x16]= pixel_avg_weight_16x16;
 351     pf->avg_weight[PIXEL_16x8] = pixel_avg_weight_16x8;
 352     pf->avg_weight[PIXEL_8x16] = pixel_avg_weight_8x16;
 353     pf->avg_weight[PIXEL_8x8]  = pixel_avg_weight_8x8;
 354     pf->avg_weight[PIXEL_8x4]  = pixel_avg_weight_8x4;
 355     pf->avg_weight[PIXEL_4x8]  = pixel_avg_weight_4x8;
 356     pf->avg_weight[PIXEL_4x4]  = pixel_avg_weight_4x4;
 357     pf->avg_weight[PIXEL_4x2]  = pixel_avg_weight_4x2;
 358     pf->avg_weight[PIXEL_2x4]  = pixel_avg_weight_2x4;
 359     pf->avg_weight[PIXEL_2x2]  = pixel_avg_weight_2x2;
 360
 361     pf->copy[PIXEL_16x16] = mc_copy_w16;
 362     pf->copy[PIXEL_8x8]   = mc_copy_w8;
 363     pf->copy[PIXEL_4x4]   = mc_copy_w4;
 364
 365     pf->plane_copy = plane_copy;
 366     pf->hpel_filter = hpel_filter;
 367
 368     pf->prefetch_fenc = prefetch_fenc_null;
 369     pf->prefetch_ref  = prefetch_ref_null;
 370     pf->memcpy_aligned = memcpy;
 371     pf->memzero_aligned = memzero_aligned;
 372     pf->frame_init_lowres_core = frame_init_lowres_core;
 373
 374 #ifdef HAVE_MMX
 375     x264_mc_init_mmx( cpu, pf );
 376 #endif
 377 #ifdef ARCH_PPC
 378     if( cpu&X264_CPU_ALTIVEC )
 379         x264_mc_altivec_init( pf );
 380 #endif
 381 }
 382
 383 void x264_frame_filter( x264_t *h, x264_frame_t *frame, int mb_y, int b_end )
 384 {
 385     const int b_interlaced = h->sh.b_mbaff;
 386     const int stride = frame->i_stride[0] << b_interlaced;
 387     const int width = frame->i_width[0];
 388     int start = (mb_y*16 >> b_interlaced) - 8; // buffer = 4 for deblock + 3 for 6tap, rounded to 8
 389     int height = ((b_end ? frame->i_lines[0] : mb_y*16) >> b_interlaced) + 8;
 390     int offs = start*stride - 8; // buffer = 3 for 6tap, aligned to 8 for simd
 391     int x, y;
 392
 393     if( mb_y & b_interlaced )
 394         return;
 395
 396     for( y=0; y<=b_interlaced; y++, offs+=frame->i_stride[0] )
 397     {
 398         h->mc.hpel_filter(
 399             frame->filtered[1] + offs,
 400             frame->filtered[2] + offs,
 401             frame->filtered[3] + offs,
 402             frame->plane[0] + offs,
 403             stride, width + 16, height - start );
 404     }
 405
 406     /* generate integral image:
 407      * frame->integral contains 2 planes. in the upper plane, each element is
 408      * the sum of an 8x8 pixel region with top-left corner on that point.
 409      * in the lower plane, 4x4 sums (needed only with --partitions p4x4). */
 410
 411     if( frame->integral )
 412     {
 413         if( start < 0 )
 414         {
 415             memset( frame->integral - PADV * stride - PADH, 0, stride * sizeof(uint16_t) );
 416             start = -PADV;
 417         }
 418         if( b_end )
 419             height += PADV-8;
 420         for( y = start; y < height; y++ )
 421         {
 422             uint8_t  *ref  = frame->plane[0] + y * stride - PADH;
 423             uint16_t *line = frame->integral + (y+1) * stride - PADH + 1;
 424             uint16_t v = line[0] = 0;
 425             for( x = 1; x < stride-1; x++ )
 426                 line[x] = v += ref[x] + line[x-stride] - line[x-stride-1];
 427             line -= 8*stride;
 428             if( y >= 9-PADV )
 429             {
 430                 uint16_t *sum4 = line + stride * (frame->i_lines[0] + PADV*2);
 431                 for( x = 1; x < stride-8; x++, line++, sum4++ )
 432                 {
 433                     sum4[0] =  line[4+4*stride] - line[4] - line[4*stride] + line[0];
 434                     line[0] += line[8+8*stride] - line[8] - line[8*stride];
 435                 }
 436             }
 437         }
 438     }
 439 }