git.sesse.net Git - vlc/blob - modules/video_filter/gradfun.h

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2009 Loren Merritt <lorenm@u.washignton.edu>
   3  *
   4  * This file is part of MPlayer.
   5  *
   6  * MPlayer is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   9  * (at your option) any later version.
  10  *
  11  * MPlayer 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
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  17  * with MPlayer; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  18  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
  19  */
  20
  21 /*
  22  * Debanding algorithm (from gradfun2db by prunedtree):
  23  * Boxblur.
  24  * Foreach pixel, if it's within threshold of the blurred value, make it closer.
  25  * So now we have a smoothed and higher bitdepth version of all the shallow
  26  * gradients, while leaving detailed areas untouched.
  27  * Dither it back to 8bit.
  28  */
  29
  30 struct vf_priv_s {
  31     int thresh;
  32     int radius;
  33     uint16_t *buf;
  34     void (*filter_line)(uint8_t *dst, uint8_t *src, uint16_t *dc,
  35                         int width, int thresh, const uint16_t *dithers);
  36     void (*blur_line)(uint16_t *dc, uint16_t *buf, uint16_t *buf1,
  37                       uint8_t *src, int sstride, int width);
  38 };
  39
  40 static const uint16_t __attribute__((aligned(16))) pw_7f[8] = {127,127,127,127,127,127,127,127};
  41 static const uint16_t __attribute__((aligned(16))) pw_ff[8] = {255,255,255,255,255,255,255,255};
  42 static const uint16_t __attribute__((aligned(16))) dither[8][8] = {
  43     {  0, 96, 24,120,  6,102, 30,126 },
  44     { 64, 32, 88, 56, 70, 38, 94, 62 },
  45     { 16,112,  8,104, 22,118, 14,110 },
  46     { 80, 48, 72, 40, 86, 54, 78, 46 },
  47     {  4,100, 28,124,  2, 98, 26,122 },
  48     { 68, 36, 92, 60, 66, 34, 90, 58 },
  49     { 20,116, 12,108, 18,114, 10,106 },
  50     { 84, 52, 76, 44, 82, 50, 74, 42 },
  51 };
  52
  53 static void filter_line_c(uint8_t *dst, uint8_t *src, uint16_t *dc,
  54                           int width, int thresh, const uint16_t *dithers)
  55 {
  56     int x;
  57     for (x=0; x<width; x++, dc+=x&1) {
  58         int pix = src[x]<<7;
  59         int delta = dc[0] - pix;
  60         int m = abs(delta) * thresh >> 16;
  61         m = FFMAX(0, 127-m);
  62         m = m*m*delta >> 14;
  63         pix += m + dithers[x&7];
  64         dst[x] = av_clip_uint8(pix>>7);
  65     }
  66 }
  67
  68 static void blur_line_c(uint16_t *dc, uint16_t *buf, uint16_t *buf1,
  69                         uint8_t *src, int sstride, int width)
  70 {
  71     int x, v, old;
  72     for (x=0; x<width; x++) {
  73         v = buf1[x] + src[2*x] + src[2*x+1] + src[2*x+sstride] + src[2*x+1+sstride];
  74         old = buf[x];
  75         buf[x] = v;
  76         dc[x] = v - old;
  77     }
  78 }
  79
  80 #if HAVE_MMX2
  81 static void filter_line_mmx2(uint8_t *dst, uint8_t *src, uint16_t *dc,
  82                              int width, int thresh, const uint16_t *dithers)
  83 {
  84     intptr_t x;
  85     if (width&3) {
  86         x = width&~3;
  87         filter_line_c(dst+x, src+x, dc+x/2, width-x, thresh, dithers);
  88         width = x;
  89     }
  90     x = -width;
  91     __asm__ volatile(
  92         "movd          %4, %%mm5 \n"
  93         "pxor       %%mm7, %%mm7 \n"
  94         "pshufw $0, %%mm5, %%mm5 \n"
  95         "movq          %6, %%mm6 \n"
  96         "movq          %5, %%mm4 \n"
  97         "1: \n"
  98         "movd     (%2,%0), %%mm0 \n"
  99         "movd     (%3,%0), %%mm1 \n"
 100         "punpcklbw  %%mm7, %%mm0 \n"
 101         "punpcklwd  %%mm1, %%mm1 \n"
 102         "psllw         $7, %%mm0 \n"
 103         "pxor       %%mm2, %%mm2 \n"
 104         "psubw      %%mm0, %%mm1 \n" // delta = dc - pix
 105         "psubw      %%mm1, %%mm2 \n"
 106         "pmaxsw     %%mm1, %%mm2 \n"
 107         "pmulhuw    %%mm5, %%mm2 \n" // m = abs(delta) * thresh >> 16
 108         "psubw      %%mm6, %%mm2 \n"
 109         "pminsw     %%mm7, %%mm2 \n" // m = -max(0, 127-m)
 110         "pmullw     %%mm2, %%mm2 \n"
 111         "paddw      %%mm4, %%mm0 \n" // pix += dither
 112         "pmulhw     %%mm2, %%mm1 \n"
 113         "psllw         $2, %%mm1 \n" // m = m*m*delta >> 14
 114         "paddw      %%mm1, %%mm0 \n" // pix += m
 115         "psraw         $7, %%mm0 \n"
 116         "packuswb   %%mm0, %%mm0 \n"
 117         "movd       %%mm0, (%1,%0) \n" // dst = clip(pix>>7)
 118         "add           $4, %0 \n"
 119         "jl 1b \n"
 120         "emms \n"
 121         :"+r"(x)
 122         :"r"(dst+width), "r"(src+width), "r"(dc+width/2),
 123          "rm"(thresh), "m"(*dithers), "m"(*pw_7f)
 124         :"memory"
 125     );
 126 }
 127 #endif
 128
 129 #if HAVE_SSSE3
 130 static void filter_line_ssse3(uint8_t *dst, uint8_t *src, uint16_t *dc,
 131                               int width, int thresh, const uint16_t *dithers)
 132 {
 133     intptr_t x;
 134     if (width&7) {
 135         // could be 10% faster if I somehow eliminated this
 136         x = width&~7;
 137         filter_line_c(dst+x, src+x, dc+x/2, width-x, thresh, dithers);
 138         width = x;
 139     }
 140     x = -width;
 141     __asm__ volatile(
 142         "movd           %4, %%xmm5 \n"
 143         "pxor       %%xmm7, %%xmm7 \n"
 144         "pshuflw $0,%%xmm5, %%xmm5 \n"
 145         "movdqa         %6, %%xmm6 \n"
 146         "punpcklqdq %%xmm5, %%xmm5 \n"
 147         "movdqa         %5, %%xmm4 \n"
 148         "1: \n"
 149         "movq      (%2,%0), %%xmm0 \n"
 150         "movq      (%3,%0), %%xmm1 \n"
 151         "punpcklbw  %%xmm7, %%xmm0 \n"
 152         "punpcklwd  %%xmm1, %%xmm1 \n"
 153         "psllw          $7, %%xmm0 \n"
 154         "psubw      %%xmm0, %%xmm1 \n" // delta = dc - pix
 155         "pabsw      %%xmm1, %%xmm2 \n"
 156         "pmulhuw    %%xmm5, %%xmm2 \n" // m = abs(delta) * thresh >> 16
 157         "psubw      %%xmm6, %%xmm2 \n"
 158         "pminsw     %%xmm7, %%xmm2 \n" // m = -max(0, 127-m)
 159         "pmullw     %%xmm2, %%xmm2 \n"
 160         "psllw          $1, %%xmm2 \n"
 161         "paddw      %%xmm4, %%xmm0 \n" // pix += dither
 162         "pmulhrsw   %%xmm2, %%xmm1 \n" // m = m*m*delta >> 14
 163         "paddw      %%xmm1, %%xmm0 \n" // pix += m
 164         "psraw          $7, %%xmm0 \n"
 165         "packuswb   %%xmm0, %%xmm0 \n"
 166         "movq       %%xmm0, (%1,%0) \n" // dst = clip(pix>>7)
 167         "add            $8, %0 \n"
 168         "jl 1b \n"
 169         :"+&r"(x)
 170         :"r"(dst+width), "r"(src+width), "r"(dc+width/2),
 171          "rm"(thresh), "m"(*dithers), "m"(*pw_7f)
 172         :"memory"
 173     );
 174 }
 175 #endif // HAVE_SSSE3
 176
 177 #if HAVE_SSE2 && HAVE_6REGS
 178 #define BLURV(load)\
 179     intptr_t x = -2*width;\
 180     __asm__ volatile(\
 181         "movdqa %6, %%xmm7 \n"\
 182         "1: \n"\
 183         load"   (%4,%0), %%xmm0 \n"\
 184         load"   (%5,%0), %%xmm1 \n"\
 185         "movdqa  %%xmm0, %%xmm2 \n"\
 186         "movdqa  %%xmm1, %%xmm3 \n"\
 187         "psrlw       $8, %%xmm0 \n"\
 188         "psrlw       $8, %%xmm1 \n"\
 189         "pand    %%xmm7, %%xmm2 \n"\
 190         "pand    %%xmm7, %%xmm3 \n"\
 191         "paddw   %%xmm1, %%xmm0 \n"\
 192         "paddw   %%xmm3, %%xmm2 \n"\
 193         "paddw   %%xmm2, %%xmm0 \n"\
 194         "paddw  (%2,%0), %%xmm0 \n"\
 195         "movdqa (%1,%0), %%xmm1 \n"\
 196         "movdqa  %%xmm0, (%1,%0) \n"\
 197         "psubw   %%xmm1, %%xmm0 \n"\
 198         "movdqa  %%xmm0, (%3,%0) \n"\
 199         "add        $16, %0 \n"\
 200         "jl 1b \n"\
 201         :"+&r"(x)\
 202         :"r"(buf+width),\
 203          "r"(buf1+width),\
 204          "r"(dc+width),\
 205          "r"(src+width*2),\
 206          "r"(src+width*2+sstride),\
 207          "m"(*pw_ff)\
 208         :"memory"\
 209     );
 210
 211 static void blur_line_sse2(uint16_t *dc, uint16_t *buf, uint16_t *buf1,
 212                            uint8_t *src, int sstride, int width)
 213 {
 214     if (((intptr_t)src|sstride)&15) {
 215         BLURV("movdqu");
 216     } else {
 217         BLURV("movdqa");
 218     }
 219 }
 220 #endif // HAVE_6REGS && HAVE_SSE2
 221
 222 static void filter_plane(struct vf_priv_s *ctx, uint8_t *dst, uint8_t *src,
 223                          int width, int height, int dstride, int sstride, int r)
 224 {
 225     int bstride = ((width+15)&~15)/2;
 226     int y;
 227     uint32_t dc_factor = (1<<21)/(r*r);
 228     uint16_t *dc = ctx->buf+16;
 229     uint16_t *buf = ctx->buf+bstride+32;
 230     int thresh = ctx->thresh;
 231
 232     memset(dc, 0, (bstride+16)*sizeof(*buf));
 233     for (y=0; y<r; y++)
 234         ctx->blur_line(dc, buf+y*bstride, buf+(y-1)*bstride, src+2*y*sstride, sstride, width/2);
 235     for (;;) {
 236         if (y < height-r) {
 237             int mod = ((y+r)/2)%r;
 238             uint16_t *buf0 = buf+mod*bstride;
 239             uint16_t *buf1 = buf+(mod?mod-1:r-1)*bstride;
 240             int x, v;
 241             ctx->blur_line(dc, buf0, buf1, src+(y+r)*sstride, sstride, width/2);
 242             for (x=v=0; x<r; x++)
 243                 v += dc[x];
 244             for (; x<width/2; x++) {
 245                 v += dc[x] - dc[x-r];
 246                 dc[x-r] = v * dc_factor >> 16;
 247             }
 248             for (; x<(width+r+1)/2; x++)
 249                 dc[x-r] = v * dc_factor >> 16;
 250             for (x=-r/2; x<0; x++)
 251                 dc[x] = dc[0];
 252         }
 253         if (y == r) {
 254             for (y=0; y<r; y++)
 255                 ctx->filter_line(dst+y*dstride, src+y*sstride, dc-r/2, width, thresh, dither[y&7]);
 256         }
 257         ctx->filter_line(dst+y*dstride, src+y*sstride, dc-r/2, width, thresh, dither[y&7]);
 258         if (++y >= height) break;
 259         ctx->filter_line(dst+y*dstride, src+y*sstride, dc-r/2, width, thresh, dither[y&7]);
 260         if (++y >= height) break;
 261     }
 262 }
 263