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 #include <stdio.h>
  25 #include <string.h>
  26
  27 #include "common.h"
  28 #include "clip1.h"
  29
  30 #ifdef HAVE_MMX
  31 #include "i386/mc.h"
  32 #endif
  33 #ifdef ARCH_PPC
  34 #include "ppc/mc.h"
  35 #endif
  36
  37
  38 static inline int x264_tapfilter( uint8_t *pix, int i_pix_next )
  39 {
  40     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];
  41 }
  42 static inline int x264_tapfilter1( uint8_t *pix )
  43 {
  44     return pix[-2] - 5*pix[-1] + 20*(pix[0] + pix[1]) - 5*pix[ 2] + pix[ 3];
  45 }
  46
  47 static inline void pixel_avg( uint8_t *dst,  int i_dst_stride,
  48                               uint8_t *src1, int i_src1_stride,
  49                               uint8_t *src2, int i_src2_stride,
  50                               int i_width, int i_height )
  51 {
  52     int x, y;
  53     for( y = 0; y < i_height; y++ )
  54     {
  55         for( x = 0; x < i_width; x++ )
  56         {
  57             dst[x] = ( src1[x] + src2[x] + 1 ) >> 1;
  58         }
  59         dst  += i_dst_stride;
  60         src1 += i_src1_stride;
  61         src2 += i_src2_stride;
  62     }
  63 }
  64
  65 static inline void pixel_avg_wxh( uint8_t *dst, int i_dst, uint8_t *src, int i_src, int width, int height )
  66 {
  67     int x, y;
  68     for( y = 0; y < height; y++ )
  69     {
  70         for( x = 0; x < width; x++ )
  71         {
  72             dst[x] = ( dst[x] + src[x] + 1 ) >> 1;
  73         }
  74         dst += i_dst;
  75         src += i_src;
  76     }
  77 }
  78
  79 #define PIXEL_AVG_C( name, width, height ) \
  80 static void name( uint8_t *pix1, int i_stride_pix1, \
  81                   uint8_t *pix2, int i_stride_pix2 ) \
  82 { \
  83     pixel_avg_wxh( pix1, i_stride_pix1, pix2, i_stride_pix2, width, height ); \
  84 }
  85 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_16x16, 16, 16 )
  86 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_16x8,  16, 8 )
  87 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_8x16,  8, 16 )
  88 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_8x8,   8, 8 )
  89 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_8x4,   8, 4 )
  90 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_4x8,   4, 8 )
  91 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_4x4,   4, 4 )
  92 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_4x2,   4, 2 )
  93 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_2x4,   2, 4 )
  94 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_2x2,   2, 2 )
  95
  96
  97 /* Implicit weighted bipred only:
  98  * assumes log2_denom = 5, offset = 0, weight1 + weight2 = 64 */
  99 #define op_scale2(x) dst[x] = x264_clip_uint8( (dst[x]*i_weight1 + src[x]*i_weight2 + (1<<5)) >> 6 )
 100 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 ){
 101     int y;
 102     const int i_weight2 = 64 - i_weight1;
 103     for(y=0; y<height; y++, dst += i_dst, src += i_src){
 104         op_scale2(0);
 105         op_scale2(1);
 106         if(width==2) continue;
 107         op_scale2(2);
 108         op_scale2(3);
 109         if(width==4) continue;
 110         op_scale2(4);
 111         op_scale2(5);
 112         op_scale2(6);
 113         op_scale2(7);
 114         if(width==8) continue;
 115         op_scale2(8);
 116         op_scale2(9);
 117         op_scale2(10);
 118         op_scale2(11);
 119         op_scale2(12);
 120         op_scale2(13);
 121         op_scale2(14);
 122         op_scale2(15);
 123     }
 124 }
 125
 126 #define PIXEL_AVG_WEIGHT_C( width, height ) \
 127 static void pixel_avg_weight_##width##x##height( \
 128                 uint8_t *pix1, int i_stride_pix1, \
 129                 uint8_t *pix2, int i_stride_pix2, int i_weight1 ) \
 130 { \
 131     pixel_avg_weight_wxh( pix1, i_stride_pix1, pix2, i_stride_pix2, width, height, i_weight1 ); \
 132 }
 133
 134 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(16,16)
 135 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(16,8)
 136 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(8,16)
 137 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(8,8)
 138 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(8,4)
 139 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(4,8)
 140 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(4,4)
 141 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(4,2)
 142 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(2,4)
 143 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(2,2)
 144 #undef op_scale2
 145 #undef PIXEL_AVG_WEIGHT_C
 146
 147 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 );
 148
 149 static void mc_copy( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
 150 {
 151     int y;
 152
 153     for( y = 0; y < i_height; y++ )
 154     {
 155         memcpy( dst, src, i_width );
 156
 157         src += i_src_stride;
 158         dst += i_dst_stride;
 159     }
 160 }
 161 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 )
 162 {
 163     int x, y;
 164
 165     for( y = 0; y < i_height; y++ )
 166     {
 167         for( x = 0; x < i_width; x++ )
 168         {
 169             dst[x] = x264_mc_clip1( ( x264_tapfilter1( &src[x] ) + 16 ) >> 5 );
 170         }
 171         src += i_src_stride;
 172         dst += i_dst_stride;
 173     }
 174 }
 175 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 )
 176 {
 177     int x, y;
 178
 179     for( y = 0; y < i_height; y++ )
 180     {
 181         for( x = 0; x < i_width; x++ )
 182         {
 183             dst[x] = x264_mc_clip1( ( x264_tapfilter( &src[x], i_src_stride ) + 16 ) >> 5 );
 184         }
 185         src += i_src_stride;
 186         dst += i_dst_stride;
 187     }
 188 }
 189 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 )
 190 {
 191     uint8_t *out;
 192     uint8_t *pix;
 193     int x, y;
 194
 195     for( x = 0; x < i_width; x++ )
 196     {
 197         int tap[6];
 198
 199         pix = &src[x];
 200         out = &dst[x];
 201
 202         tap[0] = x264_tapfilter1( &pix[-2*i_src_stride] );
 203         tap[1] = x264_tapfilter1( &pix[-1*i_src_stride] );
 204         tap[2] = x264_tapfilter1( &pix[ 0*i_src_stride] );
 205         tap[3] = x264_tapfilter1( &pix[ 1*i_src_stride] );
 206         tap[4] = x264_tapfilter1( &pix[ 2*i_src_stride] );
 207
 208         for( y = 0; y < i_height; y++ )
 209         {
 210             tap[5] = x264_tapfilter1( &pix[ 3*i_src_stride] );
 211
 212             *out = x264_mc_clip1( ( tap[0] - 5*tap[1] + 20 * tap[2] + 20 * tap[3] -5*tap[4] + tap[5] + 512 ) >> 10 );
 213
 214             /* Next line */
 215             pix += i_src_stride;
 216             out += i_dst_stride;
 217             tap[0] = tap[1];
 218             tap[1] = tap[2];
 219             tap[2] = tap[3];
 220             tap[3] = tap[4];
 221             tap[4] = tap[5];
 222         }
 223     }
 224 }
 225
 226 static const int hpel_ref0[16] = {0,1,1,1,0,1,1,1,2,3,3,3,0,1,1,1};
 227 static const int hpel_ref1[16] = {0,0,0,0,2,2,3,2,2,2,3,2,2,2,3,2};
 228
 229 static void mc_luma( uint8_t *src[4], int i_src_stride,
 230                      uint8_t *dst,    int i_dst_stride,
 231                      int mvx, int mvy,
 232                      int i_width, int i_height )
 233 {
 234     int qpel_idx = ((mvy&3)<<2) + (mvx&3);
 235     int offset = (mvy>>2)*i_src_stride + (mvx>>2);
 236     uint8_t *src1 = src[hpel_ref0[qpel_idx]] + offset + ((mvy&3) == 3) * i_src_stride;
 237
 238     if( qpel_idx & 5 ) /* qpel interpolation needed */
 239     {
 240         uint8_t *src2 = src[hpel_ref1[qpel_idx]] + offset + ((mvx&3) == 3);
 241         pixel_avg( dst, i_dst_stride, src1, i_src_stride,
 242                    src2, i_src_stride, i_width, i_height );
 243     }
 244     else
 245     {
 246         mc_copy( src1, i_src_stride, dst, i_dst_stride, i_width, i_height );
 247     }
 248 }
 249
 250 static uint8_t *get_ref( uint8_t *src[4], int i_src_stride,
 251                          uint8_t *dst,   int *i_dst_stride,
 252                          int mvx, int mvy,
 253                          int i_width, int i_height )
 254 {
 255     int qpel_idx = ((mvy&3)<<2) + (mvx&3);
 256     int offset = (mvy>>2)*i_src_stride + (mvx>>2);
 257     uint8_t *src1 = src[hpel_ref0[qpel_idx]] + offset + ((mvy&3) == 3) * i_src_stride;
 258
 259     if( qpel_idx & 5 ) /* qpel interpolation needed */
 260     {
 261         uint8_t *src2 = src[hpel_ref1[qpel_idx]] + offset + ((mvx&3) == 3);
 262         pixel_avg( dst, *i_dst_stride, src1, i_src_stride,
 263                    src2, i_src_stride, i_width, i_height );
 264         return dst;
 265     }
 266     else
 267     {
 268         *i_dst_stride = i_src_stride;
 269         return src1;
 270     }
 271 }
 272
 273 /* full chroma mc (ie until 1/8 pixel)*/
 274 static void motion_compensation_chroma( uint8_t *src, int i_src_stride,
 275                                         uint8_t *dst, int i_dst_stride,
 276                                         int mvx, int mvy,
 277                                         int i_width, int i_height )
 278 {
 279     uint8_t *srcp;
 280     int x, y;
 281
 282     const int d8x = mvx&0x07;
 283     const int d8y = mvy&0x07;
 284
 285     const int cA = (8-d8x)*(8-d8y);
 286     const int cB = d8x    *(8-d8y);
 287     const int cC = (8-d8x)*d8y;
 288     const int cD = d8x    *d8y;
 289
 290     src  += (mvy >> 3) * i_src_stride + (mvx >> 3);
 291     srcp = &src[i_src_stride];
 292
 293     for( y = 0; y < i_height; y++ )
 294     {
 295         for( x = 0; x < i_width; x++ )
 296         {
 297             dst[x] = ( cA*src[x]  + cB*src[x+1] +
 298                        cC*srcp[x] + cD*srcp[x+1] + 32 ) >> 6;
 299         }
 300         dst  += i_dst_stride;
 301
 302         src   = srcp;
 303         srcp += i_src_stride;
 304     }
 305 }
 306
 307 #define MC_COPY(W) \
 308 static void mc_copy_w##W( uint8_t *dst, int i_dst, uint8_t *src, int i_src, int i_height ) \
 309 { \
 310     mc_copy( src, i_src, dst, i_dst, W, i_height ); \
 311 }
 312 MC_COPY( 16 )
 313 MC_COPY( 8 )
 314 MC_COPY( 4 )
 315
 316 static void plane_copy( uint8_t *dst, int i_dst,
 317                         uint8_t *src, int i_src, int w, int h)
 318 {
 319     while( h-- )
 320     {
 321         memcpy( dst, src, w );
 322         dst += i_dst;
 323         src += i_src;
 324     }
 325 }
 326
 327 void prefetch_fenc_null( uint8_t *pix_y, int stride_y,
 328                          uint8_t *pix_uv, int stride_uv, int mb_x )
 329 {}
 330
 331 void prefetch_ref_null( uint8_t *pix, int stride, int parity )
 332 {}
 333
 334 void x264_mc_init( int cpu, x264_mc_functions_t *pf )
 335 {
 336     pf->mc_luma   = mc_luma;
 337     pf->get_ref   = get_ref;
 338     pf->mc_chroma = motion_compensation_chroma;
 339
 340     pf->avg[PIXEL_16x16]= pixel_avg_16x16;
 341     pf->avg[PIXEL_16x8] = pixel_avg_16x8;
 342     pf->avg[PIXEL_8x16] = pixel_avg_8x16;
 343     pf->avg[PIXEL_8x8]  = pixel_avg_8x8;
 344     pf->avg[PIXEL_8x4]  = pixel_avg_8x4;
 345     pf->avg[PIXEL_4x8]  = pixel_avg_4x8;
 346     pf->avg[PIXEL_4x4]  = pixel_avg_4x4;
 347     pf->avg[PIXEL_4x2]  = pixel_avg_4x2;
 348     pf->avg[PIXEL_2x4]  = pixel_avg_2x4;
 349     pf->avg[PIXEL_2x2]  = pixel_avg_2x2;
 350
 351     pf->avg_weight[PIXEL_16x16]= pixel_avg_weight_16x16;
 352     pf->avg_weight[PIXEL_16x8] = pixel_avg_weight_16x8;
 353     pf->avg_weight[PIXEL_8x16] = pixel_avg_weight_8x16;
 354     pf->avg_weight[PIXEL_8x8]  = pixel_avg_weight_8x8;
 355     pf->avg_weight[PIXEL_8x4]  = pixel_avg_weight_8x4;
 356     pf->avg_weight[PIXEL_4x8]  = pixel_avg_weight_4x8;
 357     pf->avg_weight[PIXEL_4x4]  = pixel_avg_weight_4x4;
 358     pf->avg_weight[PIXEL_4x2]  = pixel_avg_weight_4x2;
 359     pf->avg_weight[PIXEL_2x4]  = pixel_avg_weight_2x4;
 360     pf->avg_weight[PIXEL_2x2]  = pixel_avg_weight_2x2;
 361
 362     pf->copy[PIXEL_16x16] = mc_copy_w16;
 363     pf->copy[PIXEL_8x8]   = mc_copy_w8;
 364     pf->copy[PIXEL_4x4]   = mc_copy_w4;
 365
 366     pf->plane_copy = plane_copy;
 367
 368     pf->prefetch_fenc = prefetch_fenc_null;
 369     pf->prefetch_ref  = prefetch_ref_null;
 370
 371 #ifdef HAVE_MMX
 372     if( cpu&X264_CPU_MMXEXT ) {
 373         x264_mc_mmxext_init( pf );
 374         pf->mc_chroma = x264_mc_chroma_mmxext;
 375     }
 376     if( cpu&X264_CPU_SSE2 )
 377         x264_mc_sse2_init( pf );
 378 #endif
 379 #ifdef ARCH_PPC
 380     if( cpu&X264_CPU_ALTIVEC )
 381         x264_mc_altivec_init( pf );
 382 #endif
 383 }
 384
 385 extern void x264_hpel_filter_mmxext( uint8_t *dsth, uint8_t *dstv, uint8_t *dstc, uint8_t *src,
 386                                      int i_stride, int i_width, int i_height );
 387
 388 void x264_frame_filter( int cpu, x264_frame_t *frame, int b_interlaced, int mb_y, int b_end )
 389 {
 390     const int x_inc = 16, y_inc = 16;
 391     const int stride = frame->i_stride[0] << b_interlaced;
 392     const int start = (mb_y*16 >> b_interlaced) - 8;
 393     const int height = ((b_end ? frame->i_lines[0] : mb_y*16) >> b_interlaced) + 8;
 394     int x, y;
 395
 396     if( mb_y & b_interlaced )
 397         return;
 398     mb_y >>= b_interlaced;
 399
 400 #ifdef HAVE_MMX
 401     if ( cpu & X264_CPU_MMXEXT )
 402     {
 403         // buffer = 4 for deblock + 3 for 6tap, rounded to 8
 404         int offs = start*stride - 8;
 405         x264_hpel_filter_mmxext(
 406             frame->filtered[1] + offs,
 407             frame->filtered[2] + offs,
 408             frame->filtered[3] + offs,
 409             frame->plane[0] + offs,
 410             stride, stride - 48, height - start );
 411     }
 412     else
 413 #endif
 414     {
 415         for( y = start; y < height; y += y_inc )
 416         {
 417             uint8_t *p_in = frame->plane[0] + y * stride - 8;
 418             uint8_t *p_h  = frame->filtered[1] + y * stride - 8;
 419             uint8_t *p_v  = frame->filtered[2] + y * stride - 8;
 420             uint8_t *p_c  = frame->filtered[3] + y * stride - 8;
 421             for( x = -8; x < stride - 64 + 8; x += x_inc )
 422             {
 423                 mc_hh( p_in, stride, p_h, stride, x_inc, y_inc );
 424                 mc_hv( p_in, stride, p_v, stride, x_inc, y_inc );
 425                 mc_hc( p_in, stride, p_c, stride, x_inc, y_inc );
 426
 427                 p_h += x_inc;
 428                 p_v += x_inc;
 429                 p_c += x_inc;
 430                 p_in += x_inc;
 431             }
 432         }
 433     }
 434
 435     /* generate integral image:
 436      * frame->integral contains 2 planes. in the upper plane, each element is
 437      * the sum of an 8x8 pixel region with top-left corner on that point.
 438      * in the lower plane, 4x4 sums (needed only with --analyse p4x4). */
 439
 440     if( frame->integral && b_end )
 441     {
 442         //FIXME slice
 443         memset( frame->integral - 32 * stride - 32, 0, stride * sizeof(uint16_t) );
 444         for( y = -32; y < frame->i_lines[0] + 31; y++ )
 445         {
 446             uint8_t  *ref  = frame->plane[0] + y * stride - 32;
 447             uint16_t *line = frame->integral + (y+1) * stride - 31;
 448             uint16_t v = line[0] = 0;
 449             for( x = 0; x < stride-1; x++ )
 450                 line[x] = v += ref[x] + line[x-stride] - line[x-stride-1];
 451         }
 452         for( y = -31; y < frame->i_lines[0] + 24; y++ )
 453         {
 454             uint16_t *line = frame->integral + y * stride - 31;
 455             uint16_t *sum4 = line + frame->i_stride[0] * (frame->i_lines[0] + 64);
 456             for( x = -31; x < stride - 40; x++, line++, sum4++ )
 457             {
 458                 sum4[0] =  line[4+4*stride] - line[4] - line[4*stride] + line[0];
 459                 line[0] += line[8+8*stride] - line[8] - line[8*stride];
 460             }
 461         }
 462     }
 463 }
 464
 465 void x264_frame_init_lowres( int cpu, x264_frame_t *frame )
 466 {
 467     // FIXME: tapfilter?
 468     const int i_stride = frame->i_stride[0];
 469     const int i_stride2 = frame->i_stride_lowres;
 470     const int i_width2 = i_stride2 - 64;
 471     int x, y, i;
 472     for( y = 0; y < frame->i_lines_lowres - 1; y++ )
 473     {
 474         uint8_t *src0 = &frame->plane[0][2*y*i_stride];
 475         uint8_t *src1 = src0+i_stride;
 476         uint8_t *src2 = src1+i_stride;
 477         uint8_t *dst0 = &frame->lowres[0][y*i_stride2];
 478         uint8_t *dsth = &frame->lowres[1][y*i_stride2];
 479         uint8_t *dstv = &frame->lowres[2][y*i_stride2];
 480         uint8_t *dstc = &frame->lowres[3][y*i_stride2];
 481         for( x = 0; x < i_width2 - 1; x++ )
 482         {
 483             dst0[x] = (src0[2*x  ] + src0[2*x+1] + src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + 2) >> 2;
 484             dsth[x] = (src0[2*x+1] + src0[2*x+2] + src1[2*x+1] + src1[2*x+2] + 2) >> 2;
 485             dstv[x] = (src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + src2[2*x  ] + src2[2*x+1] + 2) >> 2;
 486             dstc[x] = (src1[2*x+1] + src1[2*x+2] + src2[2*x+1] + src2[2*x+2] + 2) >> 2;
 487         }
 488         dst0[x] = (src0[2*x  ] + src0[2*x+1] + src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + 2) >> 2;
 489         dstv[x] = (src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + src2[2*x  ] + src2[2*x+1] + 2) >> 2;
 490         dsth[x] = (src0[2*x+1] + src1[2*x+1] + 1) >> 1;
 491         dstc[x] = (src1[2*x+1] + src2[2*x+1] + 1) >> 1;
 492     }
 493     for( i = 0; i < 4; i++ )
 494         memcpy( &frame->lowres[i][y*i_stride2], &frame->lowres[i][(y-1)*i_stride2], i_width2 );
 495
 496     for( y = 0; y < 16; y++ )
 497         for( x = 0; x < 16; x++ )
 498             frame->i_cost_est[x][y] = -1;
 499
 500     x264_frame_expand_border_lowres( frame );
 501 }
 502