]> git.sesse.net Git - narabu/blobdiff - rans.shader
Make rans.shader write uint32s, shedding the GL_NV_gpu_shader5 demand.
[narabu] / rans.shader
index 8e9c4226a80a0b8595f4072490f93c072cac710d..3e19c83eae83e4f31f6c0c47bd4f0bc4263a7cc5 100644 (file)
@@ -1,5 +1,4 @@
 #version 440
-#extension GL_NV_gpu_shader5 : enable
 
 layout(local_size_x = 1) in;
 
@@ -7,7 +6,7 @@ const uint prob_bits = 12;
 const uint prob_scale = 1 << prob_bits;
 const uint RANS_BYTE_L = (1u << 23);
 const uint BLOCKS_PER_STREAM = 320;
-const uint STREAM_BUF_SIZE = 1024;  // 1 kB per stream ought to be enough for everyone :-)
+const uint STREAM_BUF_SIZE = 256;  // In uint32s. 1 kB per stream ought to be enough for everyone :-)
 const uint NUM_SYMS = 256;
 const uint ESCAPE_LIMIT = NUM_SYMS - 1;
 
@@ -24,27 +23,31 @@ const uint luma_mapping[8] = {
        MAPPING(3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3),
 };
 
-layout(std430, binding = 9) buffer layoutName
+layout(std430, binding = 10) buffer outputBuf
 {
-       uint dist[4 * 256];
-       uvec2 ransdist[4 * 256];
+       uint rans_output[];
 };
 
-layout(std430, binding = 10) buffer outputBuf
+layout(std430, binding = 11) buffer outputBuf2
 {
-       uint8_t rans_output[];
+       uint rans_bytes_written[];
 };
 
-layout(std430, binding = 11) buffer outputBuf2
+layout(std140, binding = 13) uniform DistBlock
 {
-       uint rans_start_offset[];
+       uvec4 ransdist[4 * 256];
+       uint sign_biases[4];
 };
 
 struct RansEncoder {
-       uint stream_num;   // const
-       uint lut_base;     // const
+       uint stream_num;         // const
+       uint lut_base;           // const
+       uint sign_bias;          // const
+       uint rans_start_offset;  // const
        uint rans_offset;
        uint rans;
+       uint bit_buffer;
+       uint bytes_in_buffer;
 };
 
 layout(r16ui) uniform restrict readonly uimage2D dc_ac7_tex;
@@ -53,38 +56,76 @@ layout(r16ui) uniform restrict readonly uimage2D ac2_ac5_tex;
 layout(r8i) uniform restrict readonly iimage2D ac3_tex;
 layout(r8i) uniform restrict readonly iimage2D ac4_tex;
 
+void RansPutByte(uint x, inout RansEncoder enc)
+{
+       enc.bit_buffer = (enc.bit_buffer << 8) | x;
+       if (++enc.bytes_in_buffer == 4) {
+               rans_output[--enc.rans_offset] = enc.bit_buffer;
+               enc.bytes_in_buffer = 0;
+       }
+}
+
 void RansEncInit(uint streamgroup_num, uint coeff_row, uint coeff_col, uint dist_num, out RansEncoder enc)
 {
        enc.stream_num = streamgroup_num * 64 + coeff_row * 8 + coeff_col;
        enc.lut_base = dist_num * 256;
+       enc.sign_bias = sign_biases[dist_num];
        enc.rans_offset = enc.stream_num * STREAM_BUF_SIZE + STREAM_BUF_SIZE;  // Starts at the end.
+       enc.rans_start_offset = enc.rans_offset;
        enc.rans = RANS_BYTE_L;
+       enc.bit_buffer = 0;
+       enc.bytes_in_buffer = 0;
 }
 
-void RansEncRenorm(inout uint rans, inout uint rans_offset, uint freq, uint prob_bits)
+void RansEncRenorm(inout RansEncoder enc, uint freq, uint prob_bits)
 {
        uint x_max = ((RANS_BYTE_L >> prob_bits) << 8) * freq; // this turns into a shift.
-       if (rans >= x_max) {
-               do {
-                       rans_output[--rans_offset] = uint8_t(rans & 0xff);
-                       rans >>= 8;
-               } while (rans >= x_max);
+       while (enc.rans >= x_max) {
+               RansPutByte(enc.rans & 0xffu, enc);
+               enc.rans >>= 8;
        }
 }
 
-void RansEncPut(inout uint rans, inout uint rans_offset, uint start, uint freq, uint prob_bits)
+void RansEncPut(inout RansEncoder enc, uint start, uint freq, uint prob_bits)
+{
+       RansEncRenorm(enc, freq, prob_bits);
+       enc.rans = ((enc.rans / freq) << prob_bits) + (enc.rans % freq) + start;
+}
+
+void RansEncPutSymbol(inout RansEncoder enc, uvec4 sym)
 {
-       RansEncRenorm(rans, rans_offset, freq, prob_bits);
-       rans = ((rans / freq) << prob_bits) + (rans % freq) + start;
+       uint x_max = sym.x;
+       uint rcp_freq = sym.y;
+       uint bias = sym.z;
+       uint rcp_shift = (sym.w & 0xffffu);
+       uint cmpl_freq = (sym.w >> 16);
+
+       // renormalize
+       while (enc.rans >= x_max) {
+               RansPutByte(enc.rans & 0xffu, enc);
+               enc.rans >>= 8;
+       }
+
+       uint q, unused;
+       umulExtended(enc.rans, rcp_freq, q, unused);
+       enc.rans += bias + (q >> rcp_shift) * cmpl_freq;
 }
 
-void RansEncFlush(uint rans, inout uint rans_offset)
+uint RansEncFlush(inout RansEncoder enc)
 {
-       rans_offset -= 4;
-       rans_output[rans_offset + 0] = uint8_t(rans >> 0);
-       rans_output[rans_offset + 1] = uint8_t(rans >> 8);
-       rans_output[rans_offset + 2] = uint8_t(rans >> 16);
-       rans_output[rans_offset + 3] = uint8_t(rans >> 24);
+       RansPutByte(enc.rans >> 24, enc);
+       RansPutByte(enc.rans >> 16, enc);
+       RansPutByte(enc.rans >> 8, enc);
+       RansPutByte(enc.rans >> 0, enc);
+
+       uint num_bytes_written = (enc.rans_start_offset - enc.rans_offset) * 4 + enc.bytes_in_buffer;
+
+       // Make sure there's nothing left in the buffer.
+       RansPutByte(0, enc);
+       RansPutByte(0, enc);
+       RansPutByte(0, enc);
+
+       return num_bytes_written;
 }
 
 int sign_extend(uint coeff, uint bits)
@@ -92,28 +133,30 @@ int sign_extend(uint coeff, uint bits)
        return int(coeff << (32 - bits)) >> (32 - bits);
 }
 
-void encode_coeff(int signed_k, uint sign_bias, inout RansEncoder enc)
+void encode_coeff(int signed_k, inout RansEncoder enc)
 {
        uint k = abs(signed_k);
 
        if (k >= ESCAPE_LIMIT) {
-               // ... boring stuff here
-               RansEncPut(enc.rans, enc.rans_offset, k, 1, prob_bits);
+               // Put the coefficient as a 1/(2^12) symbol _before_
+               // the 255 coefficient, since the decoder will read the
+               // 255 coefficient first.
+               RansEncPut(enc, k, 1, prob_bits);
                k = ESCAPE_LIMIT;
        }
 
-       uvec2 sym = ransdist[enc.lut_base + ((k - 1) & (NUM_SYMS - 1))];
-       RansEncPut(enc.rans, enc.rans_offset, sym.x, sym.y, prob_bits + 1);
+       uvec4 sym = ransdist[enc.lut_base + ((k - 1) & (NUM_SYMS - 1))];
+       RansEncPutSymbol(enc, sym);
        
        if (signed_k < 0) {
-               enc.rans += sign_bias;
+               enc.rans += enc.sign_bias;
        }
 }
 
 void encode_end(inout RansEncoder enc)
 {
-       RansEncFlush(enc.rans, enc.rans_offset);
-       rans_start_offset[enc.stream_num] = enc.rans_offset;
+       uint bytes_written = RansEncFlush(enc);
+       rans_bytes_written[enc.stream_num] = bytes_written;
 }
 
 void encode_9_7(uint streamgroup_num, uint coeff_row, layout(r16ui) restrict readonly uimage2D tex, uint col1, uint col2, uint dist1, uint dist2)
@@ -122,17 +165,14 @@ void encode_9_7(uint streamgroup_num, uint coeff_row, layout(r16ui) restrict rea
        RansEncInit(streamgroup_num, coeff_row, col1, dist1, enc1);
        RansEncInit(streamgroup_num, coeff_row, col2, dist2, enc2);
 
-       uint sign_bias1 = ransdist[enc1.lut_base + 255].x + ransdist[enc1.lut_base + 255].y;
-       uint sign_bias2 = ransdist[enc2.lut_base + 255].x + ransdist[enc2.lut_base + 255].y;
-
-       for (uint subblock_idx = BLOCKS_PER_STREAM; subblock_idx --> 0; ) {
+       for (uint subblock_idx = 0; subblock_idx < BLOCKS_PER_STREAM; ++subblock_idx) {
                // TODO: Use SSBOs instead of a texture?
                uint x = (streamgroup_num * BLOCKS_PER_STREAM + subblock_idx) % 160;
                uint y = (streamgroup_num * BLOCKS_PER_STREAM + subblock_idx) / 160;
                uint f = imageLoad(tex, ivec2(x, y * 8 + coeff_row)).x;
 
-               encode_coeff(sign_extend(f & 0x1ffu, 9), sign_bias1, enc1);
-               encode_coeff(sign_extend(f >> 9, 7), sign_bias2, enc2);
+               encode_coeff(sign_extend(f & 0x1ffu, 9), enc1);
+               encode_coeff(sign_extend(f >> 9, 7), enc2);
        }
 
        encode_end(enc1);
@@ -144,15 +184,13 @@ void encode_8(uint streamgroup_num, uint coeff_row, layout(r8i) restrict readonl
        RansEncoder enc;
        RansEncInit(streamgroup_num, coeff_row, col, dist, enc);
 
-       uint sign_bias = ransdist[enc.lut_base + 255].x + ransdist[enc.lut_base + 255].y;
-
-       for (uint subblock_idx = BLOCKS_PER_STREAM; subblock_idx --> 0; ) {
+       for (uint subblock_idx = 0; subblock_idx < BLOCKS_PER_STREAM; ++subblock_idx) {
                // TODO: Use SSBOs instead of a texture?
                uint x = (streamgroup_num * BLOCKS_PER_STREAM + subblock_idx) % 160;
                uint y = (streamgroup_num * BLOCKS_PER_STREAM + subblock_idx) / 160;
                int f = imageLoad(tex, ivec2(x, y * 8 + coeff_row)).x;
 
-               encode_coeff(f, sign_bias, enc);
+               encode_coeff(f, enc);
        }
 
        encode_end(enc);