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

   1 /*****************************************************************************
   2  * mc.c: h264 encoder library (Motion Compensation)
   3  *****************************************************************************
   4  * Copyright (C) 2003 Laurent Aimar
   5  * $Id: mc.c,v 1.1 2004/06/03 19:27:07 fenrir Exp $
   6  *
   7  * Authors: Laurent Aimar <fenrir@via.ecp.fr>
   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., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111, USA.
  22  *****************************************************************************/
  23
  24 #ifdef HAVE_STDINT_H
  25 #include <stdint.h>
  26 #else
  27 #include <inttypes.h>
  28 #endif
  29 #include <stdlib.h>
  30 #include <stdio.h>
  31 #include <string.h>
  32 #include <stdarg.h>
  33
  34 #include "x264.h"
  35
  36 #include "mc.h"
  37 #include "clip1.h"
  38 #include "frame.h"
  39
  40 #ifdef HAVE_MMXEXT
  41 #include "i386/mc.h"
  42 #endif
  43 #ifdef ARCH_PPC
  44 #include "ppc/mc.h"
  45 #endif
  46
  47
  48 static inline int x264_tapfilter( uint8_t *pix, int i_pix_next )
  49 {
  50     return pix[-2*i_pix_next] - 5*pix[-1*i_pix_next] + 20*(pix[0] + pix[1*i_pix_next]) - 5*pix[ 2*i_pix_next] + pix[ 3*i_pix_next];
  51 }
  52 static inline int x264_tapfilter1( uint8_t *pix )
  53 {
  54     return pix[-2] - 5*pix[-1] + 20*(pix[0] + pix[1]) - 5*pix[ 2] + pix[ 3];
  55 }
  56
  57 static inline void pixel_avg( uint8_t *dst,  int i_dst_stride,
  58                               uint8_t *src1, int i_src1_stride,
  59                               uint8_t *src2, int i_src2_stride,
  60                               int i_width, int i_height )
  61 {
  62     int x, y;
  63     for( y = 0; y < i_height; y++ )
  64     {
  65         for( x = 0; x < i_width; x++ )
  66         {
  67             dst[x] = ( src1[x] + src2[x] + 1 ) >> 1;
  68         }
  69         dst  += i_dst_stride;
  70         src1 += i_src1_stride;
  71         src2 += i_src2_stride;
  72     }
  73 }
  74
  75 typedef void (*pf_mc_t)(uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height );
  76
  77 static void mc_copy( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
  78 {
  79     int y;
  80
  81     for( y = 0; y < i_height; y++ )
  82     {
  83         memcpy( dst, src, i_width );
  84
  85         src += i_src_stride;
  86         dst += i_dst_stride;
  87     }
  88 }
  89 static inline void mc_hh( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
  90 {
  91     int x, y;
  92
  93     for( y = 0; y < i_height; y++ )
  94     {
  95         for( x = 0; x < i_width; x++ )
  96         {
  97             dst[x] = x264_mc_clip1( ( x264_tapfilter1( &src[x] ) + 16 ) >> 5 );
  98         }
  99         src += i_src_stride;
 100         dst += i_dst_stride;
 101     }
 102 }
 103 static inline void mc_hv( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
 104 {
 105     int x, y;
 106
 107     for( y = 0; y < i_height; y++ )
 108     {
 109         for( x = 0; x < i_width; x++ )
 110         {
 111             dst[x] = x264_mc_clip1( ( x264_tapfilter( &src[x], i_src_stride ) + 16 ) >> 5 );
 112         }
 113         src += i_src_stride;
 114         dst += i_dst_stride;
 115     }
 116 }
 117 static inline void mc_hc( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
 118 {
 119     uint8_t *out;
 120     uint8_t *pix;
 121     int x, y;
 122
 123     for( x = 0; x < i_width; x++ )
 124     {
 125         int tap[6];
 126
 127         pix = &src[x];
 128         out = &dst[x];
 129
 130         tap[0] = x264_tapfilter1( &pix[-2*i_src_stride] );
 131         tap[1] = x264_tapfilter1( &pix[-1*i_src_stride] );
 132         tap[2] = x264_tapfilter1( &pix[ 0*i_src_stride] );
 133         tap[3] = x264_tapfilter1( &pix[ 1*i_src_stride] );
 134         tap[4] = x264_tapfilter1( &pix[ 2*i_src_stride] );
 135
 136         for( y = 0; y < i_height; y++ )
 137         {
 138             tap[5] = x264_tapfilter1( &pix[ 3*i_src_stride] );
 139
 140             *out = x264_mc_clip1( ( tap[0] - 5*tap[1] + 20 * tap[2] + 20 * tap[3] -5*tap[4] + tap[5] + 512 ) >> 10 );
 141
 142             /* Next line */
 143             pix += i_src_stride;
 144             out += i_dst_stride;
 145             tap[0] = tap[1];
 146             tap[1] = tap[2];
 147             tap[2] = tap[3];
 148             tap[3] = tap[4];
 149             tap[4] = tap[5];
 150         }
 151     }
 152 }
 153
 154 #if 0
 155 /* mc I+H */
 156 static void mc_xy10( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
 157 {
 158     uint8_t tmp[16*16];
 159     mc_hh( src, i_src_stride, tmp, i_width, i_width, i_height );
 160     pixel_avg( dst, i_dst_stride, src, i_src_stride, tmp, i_width, i_width, i_height );
 161 }
 162 static void mc_xy30( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
 163 {
 164     uint8_t tmp[16*16];
 165     mc_hh( src, i_src_stride, tmp, i_width, i_width, i_height );
 166     pixel_avg( dst, i_dst_stride, src+1, i_src_stride, tmp, i_width, i_width, i_height );
 167 }
 168 /* mc I+V */
 169 static void mc_xy01( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
 170 {
 171     uint8_t tmp[16*16];
 172     mc_hv( src, i_src_stride, tmp, i_width, i_width, i_height );
 173     pixel_avg( dst, i_dst_stride, src, i_src_stride, tmp, i_width, i_width, i_height );
 174 }
 175 static void mc_xy03( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
 176 {
 177     uint8_t tmp[16*16];
 178     mc_hv( src, i_src_stride, tmp, i_width, i_width, i_height );
 179     pixel_avg( dst, i_dst_stride, src+i_src_stride, i_src_stride, tmp, i_width, i_width, i_height );
 180 }
 181 /* H+V */
 182 static void mc_xy11( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
 183 {
 184     uint8_t tmp1[16*16];
 185     uint8_t tmp2[16*16];
 186
 187     mc_hv( src, i_src_stride, tmp1, i_width, i_width, i_height );
 188     mc_hh( src, i_src_stride, tmp2, i_width, i_width, i_height );
 189     pixel_avg( dst, i_dst_stride, tmp1, i_width, tmp2, i_width, i_width, i_height );
 190 }
 191 static void mc_xy31( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
 192 {
 193     uint8_t tmp1[16*16];
 194     uint8_t tmp2[16*16];
 195
 196     mc_hv( src+1, i_src_stride, tmp1, i_width, i_width, i_height );
 197     mc_hh( src,   i_src_stride, tmp2, i_width, i_width, i_height );
 198     pixel_avg( dst, i_dst_stride, tmp1, i_width, tmp2, i_width, i_width, i_height );
 199 }
 200 static void mc_xy13( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
 201 {
 202     uint8_t tmp1[16*16];
 203     uint8_t tmp2[16*16];
 204
 205     mc_hv( src,              i_src_stride, tmp1, i_width, i_width, i_height );
 206     mc_hh( src+i_src_stride, i_src_stride, tmp2, i_width, i_width, i_height );
 207     pixel_avg( dst, i_dst_stride, tmp1, i_width, tmp2, i_width, i_width, i_height );
 208 }
 209 static void mc_xy33( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
 210 {
 211     uint8_t tmp1[16*16];
 212     uint8_t tmp2[16*16];
 213
 214     mc_hv( src+1,            i_src_stride, tmp1, i_width, i_width, i_height );
 215     mc_hh( src+i_src_stride, i_src_stride, tmp2, i_width, i_width, i_height );
 216     pixel_avg( dst, i_dst_stride, tmp1, i_width, tmp2, i_width, i_width, i_height );
 217 }
 218 static void mc_xy21( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
 219 {
 220     uint8_t tmp1[16*16];
 221     uint8_t tmp2[16*16];
 222
 223     mc_hc( src, i_src_stride, tmp1, i_width, i_width, i_height );
 224     mc_hh( src, i_src_stride, tmp2, i_width, i_width, i_height );
 225     pixel_avg( dst, i_dst_stride, tmp1, i_width, tmp2, i_width, i_width, i_height );
 226 }
 227 static void mc_xy12( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
 228 {
 229     uint8_t tmp1[16*16];
 230     uint8_t tmp2[16*16];
 231
 232     mc_hc( src, i_src_stride, tmp1, i_width, i_width, i_height );
 233     mc_hv( src, i_src_stride, tmp2, i_width, i_width, i_height );
 234     pixel_avg( dst, i_dst_stride, tmp1, i_width, tmp2, i_width, i_width, i_height );
 235 }
 236 static void mc_xy32( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
 237 {
 238     uint8_t tmp1[16*16];
 239     uint8_t tmp2[16*16];
 240
 241     mc_hc( src,   i_src_stride, tmp1, i_width, i_width, i_height );
 242     mc_hv( src+1, i_src_stride, tmp2, i_width, i_width, i_height );
 243     pixel_avg( dst, i_dst_stride, tmp1, i_width, tmp2, i_width, i_width, i_height );
 244 }
 245 static void mc_xy23( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
 246 {
 247     uint8_t tmp1[16*16];
 248     uint8_t tmp2[16*16];
 249
 250     mc_hc( src,              i_src_stride, tmp1, i_width, i_width, i_height );
 251     mc_hh( src+i_src_stride, i_src_stride, tmp2, i_width, i_width, i_height );
 252     pixel_avg( dst, i_dst_stride, tmp1, i_width, tmp2, i_width, i_width, i_height );
 253 }
 254
 255 static void motion_compensation_luma( uint8_t *src, int i_src_stride,
 256                                       uint8_t *dst, int i_dst_stride,
 257                                       int mvx,int mvy,
 258                                       int i_width, int i_height )
 259 {
 260     static pf_mc_t pf_mc[4][4] =    /*XXX [dqy][dqx] */
 261     {
 262         { mc_copy,  mc_xy10,    mc_hh,      mc_xy30 },
 263         { mc_xy01,  mc_xy11,    mc_xy21,    mc_xy31 },
 264         { mc_hv,    mc_xy12,    mc_hc,      mc_xy32 },
 265         { mc_xy03,  mc_xy13,    mc_xy23,    mc_xy33 },
 266     };
 267
 268     src += (mvy >> 2) * i_src_stride + (mvx >> 2);
 269     pf_mc[mvy&0x03][mvx&0x03]( src, i_src_stride, dst, i_dst_stride, i_width, i_height );
 270 }
 271 #endif
 272
 273 static void mc_luma( uint8_t *src[4], int i_src_stride,
 274                      uint8_t *dst,    int i_dst_stride,
 275                      int mvx,int mvy,
 276                      int i_width, int i_height )
 277 {
 278     uint8_t *src1, *src2;
 279
 280     int correction = (mvx&1) && (mvy&1) && ((mvx&2) ^ (mvy&2));
 281     int hpel1x = mvx>>1;
 282     int hpel1y = (mvy+1-correction)>>1;
 283     int filter1 = (hpel1x & 1) + ( (hpel1y & 1) << 1 );
 284
 285     src1 = src[filter1] + (hpel1y >> 1) * i_src_stride + (hpel1x >> 1);
 286
 287     if ( (mvx|mvy) & 1 ) /* qpel interpolation needed */
 288     {
 289         int hpel2x = (mvx+1)>>1;
 290         int hpel2y = (mvy+correction)>>1;
 291         int filter2 = (hpel2x & 1) + ( (hpel2y & 1) <<1 );
 292
 293         src2 = src[filter2] + (hpel2y >> 1) * i_src_stride + (hpel2x >> 1);
 294
 295         pixel_avg( dst, i_dst_stride, src1, i_src_stride,
 296                    src2, i_src_stride, i_width, i_height );
 297     }
 298     else
 299     {
 300         mc_copy( src1, i_src_stride, dst, i_dst_stride, i_width, i_height );
 301     }
 302 }
 303
 304 static uint8_t *get_ref( uint8_t *src[4], int i_src_stride,
 305                          uint8_t *dst,    int * i_dst_stride,
 306                          int mvx,int mvy,
 307                          int i_width, int i_height )
 308 {
 309     uint8_t *src1, *src2;
 310
 311     int correction = (mvx&1) && (mvy&1) && ((mvx&2) ^ (mvy&2));
 312     int hpel1x = mvx>>1;
 313     int hpel1y = (mvy+1-correction)>>1;
 314     int filter1 = (hpel1x & 1) + ( (hpel1y & 1) << 1 );
 315
 316     src1 = src[filter1] + (hpel1y >> 1) * i_src_stride + (hpel1x >> 1);
 317
 318     if ( (mvx|mvy) & 1 ) /* qpel interpolation needed */
 319     {
 320         int hpel2x = (mvx+1)>>1;
 321         int hpel2y = (mvy+correction)>>1;
 322         int filter2 = (hpel2x & 1) + ( (hpel2y & 1) <<1 );
 323
 324         src2 = src[filter2] + (hpel2y >> 1) * i_src_stride + (hpel2x >> 1);
 325
 326         pixel_avg( dst, *i_dst_stride, src1, i_src_stride,
 327                    src2, i_src_stride, i_width, i_height );
 328
 329         return dst;
 330     }
 331     else
 332     {
 333         *i_dst_stride = i_src_stride;
 334         return src1;
 335     }
 336 }
 337
 338 /* full chroma mc (ie until 1/8 pixel)*/
 339 static void motion_compensation_chroma( uint8_t *src, int i_src_stride,
 340                                         uint8_t *dst, int i_dst_stride,
 341                                         int mvx, int mvy,
 342                                         int i_width, int i_height )
 343 {
 344     uint8_t *srcp;
 345     int x, y;
 346
 347     const int d8x = mvx&0x07;
 348     const int d8y = mvy&0x07;
 349
 350     const int cA = (8-d8x)*(8-d8y);
 351     const int cB = d8x    *(8-d8y);
 352     const int cC = (8-d8x)*d8y;
 353     const int cD = d8x    *d8y;
 354
 355     src  += (mvy >> 3) * i_src_stride + (mvx >> 3);
 356     srcp = &src[i_src_stride];
 357
 358     for( y = 0; y < i_height; y++ )
 359     {
 360         for( x = 0; x < i_width; x++ )
 361         {
 362             dst[x] = ( cA*src[x]  + cB*src[x+1] +
 363                        cC*srcp[x] + cD*srcp[x+1] + 32 ) >> 6;
 364         }
 365         dst  += i_dst_stride;
 366
 367         src   = srcp;
 368         srcp += i_src_stride;
 369     }
 370 }
 371
 372 #ifdef HAVE_MMXEXT
 373 static void motion_compensation_chroma_sse( uint8_t *src, int i_src_stride,
 374                                         uint8_t *dst, int i_dst_stride,
 375                                         int mvx, int mvy,
 376                                         int i_width, int i_height )
 377 {
 378     if (i_width == 2) {
 379         motion_compensation_chroma(src, i_src_stride, dst, i_dst_stride,
 380                                    mvx, mvy, i_width, i_height);
 381     } else {
 382         const int d8x = mvx&0x07;
 383         const int d8y = mvy&0x07;
 384
 385         src  += (mvy >> 3) * i_src_stride + (mvx >> 3);
 386
 387         x264_mc_chroma_sse(src, i_src_stride, dst, i_dst_stride,
 388                               d8x, d8y, i_height, i_width);
 389     }
 390 }
 391 #endif
 392
 393 void x264_mc_init( int cpu, x264_mc_functions_t *pf )
 394 {
 395     pf->mc_luma   = mc_luma;
 396     pf->get_ref   = get_ref;
 397     pf->mc_chroma = motion_compensation_chroma;
 398
 399 #ifdef HAVE_MMXEXT
 400     if( cpu&X264_CPU_MMXEXT ) {
 401         x264_mc_mmxext_init( pf );
 402         pf->mc_chroma = motion_compensation_chroma_sse;
 403     }
 404 #endif
 405 #ifdef HAVE_SSE2
 406     if( cpu&X264_CPU_SSE2 )
 407         x264_mc_sse2_init( pf );
 408 #endif
 409 #ifdef ARCH_PPC
 410     if( cpu&X264_CPU_ALTIVEC )
 411         x264_mc_altivec_init( pf );
 412 #endif
 413 }
 414
 415 #if 0
 416 void get_funcs_mmx(pf_mc_t*, pf_mc_t*, pf_mc_t*);
 417 void get_funcs_sse2(pf_mc_t*, pf_mc_t*, pf_mc_t*);
 418 #endif
 419
 420 extern void x264_horizontal_filter_mmxext( uint8_t *dst, int i_dst_stride,
 421                                            uint8_t *src, int i_src_stride,
 422                                            int i_width, int i_height );
 423 extern void x264_center_filter_mmxext( uint8_t *dst1, int i_dst1_stride,
 424                                        uint8_t *dst2, int i_dst2_stride,
 425                                        uint8_t *src, int i_src_stride,
 426                                        int i_width, int i_height );
 427
 428 void x264_frame_filter( int cpu, x264_frame_t *frame )
 429 {
 430     const int x_inc = 16, y_inc = 16;
 431     const int stride = frame->i_stride[0];
 432     int x, y;
 433
 434     pf_mc_t int_h = mc_hh;
 435     pf_mc_t int_v = mc_hv;
 436     pf_mc_t int_hv = mc_hc;
 437
 438 #if 0
 439 #ifdef HAVE_MMXEXT
 440     if( cpu&X264_CPU_MMXEXT )
 441         get_funcs_mmx(&int_h, &int_v, &int_hv);
 442 #endif
 443
 444 #ifdef HAVE_SSE2
 445     if( cpu&X264_CPU_SSE2 )
 446         get_funcs_sse2(&int_h, &int_v, &int_hv);
 447 #endif
 448 #endif
 449
 450 #ifdef HAVE_MMXEXT
 451     if ( cpu & X264_CPU_MMXEXT )
 452     {
 453         x264_horizontal_filter_mmxext(frame->filtered[1] - 8 * stride - 8, stride,
 454             frame->plane[0] - 8 * stride - 8, stride,
 455             stride - 48, frame->i_lines[0] + 16);
 456         x264_center_filter_mmxext(frame->filtered[2] - 8 * stride - 8, stride,
 457             frame->filtered[3] - 8 * stride - 8, stride,
 458             frame->plane[0] - 8 * stride - 8, stride,
 459             stride - 48, frame->i_lines[0] + 16);
 460     }
 461     else
 462 #endif
 463     {
 464         for( y = -8; y < frame->i_lines[0]+8; y += y_inc )
 465         {
 466             uint8_t *p_in = frame->plane[0] + y * stride - 8;
 467             uint8_t *p_h  = frame->filtered[1] + y * stride - 8;
 468             uint8_t *p_v  = frame->filtered[2] + y * stride - 8;
 469             uint8_t *p_hv = frame->filtered[3] + y * stride - 8;
 470             for( x = -8; x < stride - 64 + 8; x += x_inc )
 471             {
 472                 int_h(  p_in, stride, p_h,  stride, x_inc, y_inc );
 473                 int_v(  p_in, stride, p_v,  stride, x_inc, y_inc );
 474                 int_hv( p_in, stride, p_hv, stride, x_inc, y_inc );
 475
 476                 p_h += x_inc;
 477                 p_v += x_inc;
 478                 p_hv += x_inc;
 479                 p_in += x_inc;
 480             }
 481         }
 482     }
 483 }
 484
 485 void x264_frame_init_lowres( int cpu, x264_frame_t *frame )
 486 {
 487     // FIXME: tapfilter?
 488     const int i_stride = frame->i_stride[0];
 489     const int i_stride2 = frame->i_stride_lowres;
 490     const int i_width2 = i_stride2 - 64;
 491     int x, y, i;
 492     for( y = 0; y < frame->i_lines_lowres - 1; y++ )
 493     {
 494         uint8_t *src0 = &frame->plane[0][2*y*i_stride];
 495         uint8_t *src1 = src0+i_stride;
 496         uint8_t *src2 = src1+i_stride;
 497         uint8_t *dst0 = &frame->lowres[0][y*i_stride2];
 498         uint8_t *dsth = &frame->lowres[1][y*i_stride2];
 499         uint8_t *dstv = &frame->lowres[2][y*i_stride2];
 500         uint8_t *dstc = &frame->lowres[3][y*i_stride2];
 501         for( x = 0; x < i_width2 - 1; x++ )
 502         {
 503             dst0[x] = (src0[2*x  ] + src0[2*x+1] + src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + 2) >> 2;
 504             dsth[x] = (src0[2*x+1] + src0[2*x+2] + src1[2*x+1] + src1[2*x+2] + 2) >> 2;
 505             dstv[x] = (src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + src2[2*x  ] + src2[2*x+1] + 2) >> 2;
 506             dstc[x] = (src1[2*x+1] + src1[2*x+2] + src2[2*x+1] + src2[2*x+2] + 2) >> 2;
 507         }
 508         dst0[x] = (src0[2*x  ] + src0[2*x+1] + src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + 2) >> 2;
 509         dstv[x] = (src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + src2[2*x  ] + src2[2*x+1] + 2) >> 2;
 510         dsth[x] = (src0[2*x+1] + src1[2*x+1] + 1) >> 1;
 511         dstc[x] = (src1[2*x+1] + src2[2*x+1] + 1) >> 1;
 512     }
 513     for( i = 0; i < 4; i++ )
 514         memcpy( &frame->lowres[i][y*i_stride2], &frame->lowres[i][(y-1)*i_stride2], i_width2 );
 515
 516     for( y = 0; y < 16; y++ )
 517         for( x = 0; x < 16; x++ )
 518             frame->i_cost_est[x][y] = -1;
 519 }
 520