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 "common.h"
  25 #include "clip1.h"
  26
  27 #ifdef HAVE_MMX
  28 #include "i386/mc.h"
  29 #endif
  30 #ifdef ARCH_PPC
  31 #include "ppc/mc.h"
  32 #endif
  33
  34
  35 static inline int x264_tapfilter( uint8_t *pix, int i_pix_next )
  36 {
  37     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];
  38 }
  39 static inline int x264_tapfilter1( uint8_t *pix )
  40 {
  41     return pix[-2] - 5*pix[-1] + 20*(pix[0] + pix[1]) - 5*pix[ 2] + pix[ 3];
  42 }
  43
  44 static inline void pixel_avg( uint8_t *dst,  int i_dst_stride,
  45                               uint8_t *src1, int i_src1_stride,
  46                               uint8_t *src2, int i_src2_stride,
  47                               int i_width, int i_height )
  48 {
  49     int x, y;
  50     for( y = 0; y < i_height; y++ )
  51     {
  52         for( x = 0; x < i_width; x++ )
  53         {
  54             dst[x] = ( src1[x] + src2[x] + 1 ) >> 1;
  55         }
  56         dst  += i_dst_stride;
  57         src1 += i_src1_stride;
  58         src2 += i_src2_stride;
  59     }
  60 }
  61
  62 static inline void pixel_avg_wxh( uint8_t *dst, int i_dst, uint8_t *src, int i_src, int width, int height )
  63 {
  64     int x, y;
  65     for( y = 0; y < height; y++ )
  66     {
  67         for( x = 0; x < width; x++ )
  68         {
  69             dst[x] = ( dst[x] + src[x] + 1 ) >> 1;
  70         }
  71         dst += i_dst;
  72         src += i_src;
  73     }
  74 }
  75
  76 #define PIXEL_AVG_C( name, width, height ) \
  77 static void name( uint8_t *pix1, int i_stride_pix1, \
  78                   uint8_t *pix2, int i_stride_pix2 ) \
  79 { \
  80     pixel_avg_wxh( pix1, i_stride_pix1, pix2, i_stride_pix2, width, height ); \
  81 }
  82 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_16x16, 16, 16 )
  83 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_16x8,  16, 8 )
  84 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_8x16,  8, 16 )
  85 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_8x8,   8, 8 )
  86 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_8x4,   8, 4 )
  87 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_4x8,   4, 8 )
  88 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_4x4,   4, 4 )
  89 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_4x2,   4, 2 )
  90 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_2x4,   2, 4 )
  91 PIXEL_AVG_C( pixel_avg_2x2,   2, 2 )
  92
  93
  94 /* Implicit weighted bipred only:
  95  * assumes log2_denom = 5, offset = 0, weight1 + weight2 = 64 */
  96 #define op_scale2(x) dst[x] = x264_clip_uint8( (dst[x]*i_weight1 + src[x]*i_weight2 + (1<<5)) >> 6 )
  97 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 ){
  98     int y;
  99     const int i_weight2 = 64 - i_weight1;
 100     for(y=0; y<height; y++, dst += i_dst, src += i_src){
 101         op_scale2(0);
 102         op_scale2(1);
 103         if(width==2) continue;
 104         op_scale2(2);
 105         op_scale2(3);
 106         if(width==4) continue;
 107         op_scale2(4);
 108         op_scale2(5);
 109         op_scale2(6);
 110         op_scale2(7);
 111         if(width==8) continue;
 112         op_scale2(8);
 113         op_scale2(9);
 114         op_scale2(10);
 115         op_scale2(11);
 116         op_scale2(12);
 117         op_scale2(13);
 118         op_scale2(14);
 119         op_scale2(15);
 120     }
 121 }
 122
 123 #define PIXEL_AVG_WEIGHT_C( width, height ) \
 124 static void pixel_avg_weight_##width##x##height( \
 125                 uint8_t *pix1, int i_stride_pix1, \
 126                 uint8_t *pix2, int i_stride_pix2, int i_weight1 ) \
 127 { \
 128     pixel_avg_weight_wxh( pix1, i_stride_pix1, pix2, i_stride_pix2, width, height, i_weight1 ); \
 129 }
 130
 131 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(16,16)
 132 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(16,8)
 133 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(8,16)
 134 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(8,8)
 135 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(8,4)
 136 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(4,8)
 137 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(4,4)
 138 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(4,2)
 139 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(2,4)
 140 PIXEL_AVG_WEIGHT_C(2,2)
 141 #undef op_scale2
 142 #undef PIXEL_AVG_WEIGHT_C
 143
 144 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 );
 145
 146 static void mc_copy( uint8_t *src, int i_src_stride, uint8_t *dst, int i_dst_stride, int i_width, int i_height )
 147 {
 148     int y;
 149
 150     for( y = 0; y < i_height; y++ )
 151     {
 152         memcpy( dst, src, i_width );
 153
 154         src += i_src_stride;
 155         dst += i_dst_stride;
 156     }
 157 }
 158 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 )
 159 {
 160     int x, y;
 161
 162     for( y = 0; y < i_height; y++ )
 163     {
 164         for( x = 0; x < i_width; x++ )
 165         {
 166             dst[x] = x264_mc_clip1( ( x264_tapfilter1( &src[x] ) + 16 ) >> 5 );
 167         }
 168         src += i_src_stride;
 169         dst += i_dst_stride;
 170     }
 171 }
 172 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 )
 173 {
 174     int x, y;
 175
 176     for( y = 0; y < i_height; y++ )
 177     {
 178         for( x = 0; x < i_width; x++ )
 179         {
 180             dst[x] = x264_mc_clip1( ( x264_tapfilter( &src[x], i_src_stride ) + 16 ) >> 5 );
 181         }
 182         src += i_src_stride;
 183         dst += i_dst_stride;
 184     }
 185 }
 186 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 )
 187 {
 188     uint8_t *out;
 189     uint8_t *pix;
 190     int x, y;
 191
 192     for( x = 0; x < i_width; x++ )
 193     {
 194         int tap[6];
 195
 196         pix = &src[x];
 197         out = &dst[x];
 198
 199         tap[0] = x264_tapfilter1( &pix[-2*i_src_stride] );
 200         tap[1] = x264_tapfilter1( &pix[-1*i_src_stride] );
 201         tap[2] = x264_tapfilter1( &pix[ 0*i_src_stride] );
 202         tap[3] = x264_tapfilter1( &pix[ 1*i_src_stride] );
 203         tap[4] = x264_tapfilter1( &pix[ 2*i_src_stride] );
 204
 205         for( y = 0; y < i_height; y++ )
 206         {
 207             tap[5] = x264_tapfilter1( &pix[ 3*i_src_stride] );
 208
 209             *out = x264_mc_clip1( ( tap[0] - 5*tap[1] + 20 * tap[2] + 20 * tap[3] -5*tap[4] + tap[5] + 512 ) >> 10 );
 210
 211             /* Next line */
 212             pix += i_src_stride;
 213             out += i_dst_stride;
 214             tap[0] = tap[1];
 215             tap[1] = tap[2];
 216             tap[2] = tap[3];
 217             tap[3] = tap[4];
 218             tap[4] = tap[5];
 219         }
 220     }
 221 }
 222
 223 static const int hpel_ref0[16] = {0,1,1,1,0,1,1,1,2,3,3,3,0,1,1,1};
 224 static const int hpel_ref1[16] = {0,0,0,0,2,2,3,2,2,2,3,2,2,2,3,2};
 225
 226 static void mc_luma( uint8_t *src[4], int i_src_stride,
 227                      uint8_t *dst,    int i_dst_stride,
 228                      int mvx, int mvy,
 229                      int i_width, int i_height )
 230 {
 231     int qpel_idx = ((mvy&3)<<2) + (mvx&3);
 232     int offset = (mvy>>2)*i_src_stride + (mvx>>2);
 233     uint8_t *src1 = src[hpel_ref0[qpel_idx]] + offset + ((mvy&3) == 3) * i_src_stride;
 234
 235     if( qpel_idx & 5 ) /* qpel interpolation needed */
 236     {
 237         uint8_t *src2 = src[hpel_ref1[qpel_idx]] + offset + ((mvx&3) == 3);
 238         pixel_avg( dst, i_dst_stride, src1, i_src_stride,
 239                    src2, i_src_stride, i_width, i_height );
 240     }
 241     else
 242     {
 243         mc_copy( src1, i_src_stride, dst, i_dst_stride, i_width, i_height );
 244     }
 245 }
 246
 247 static uint8_t *get_ref( uint8_t *src[4], int i_src_stride,
 248                          uint8_t *dst,   int *i_dst_stride,
 249                          int mvx, int mvy,
 250                          int i_width, int i_height )
 251 {
 252     int qpel_idx = ((mvy&3)<<2) + (mvx&3);
 253     int offset = (mvy>>2)*i_src_stride + (mvx>>2);
 254     uint8_t *src1 = src[hpel_ref0[qpel_idx]] + offset + ((mvy&3) == 3) * i_src_stride;
 255
 256     if( qpel_idx & 5 ) /* qpel interpolation needed */
 257     {
 258         uint8_t *src2 = src[hpel_ref1[qpel_idx]] + offset + ((mvx&3) == 3);
 259         pixel_avg( dst, *i_dst_stride, src1, i_src_stride,
 260                    src2, i_src_stride, i_width, i_height );
 261         return dst;
 262     }
 263     else
 264     {
 265         *i_dst_stride = i_src_stride;
 266         return src1;
 267     }
 268 }
 269
 270 /* full chroma mc (ie until 1/8 pixel)*/
 271 static void motion_compensation_chroma( uint8_t *src, int i_src_stride,
 272                                         uint8_t *dst, int i_dst_stride,
 273                                         int mvx, int mvy,
 274                                         int i_width, int i_height )
 275 {
 276     uint8_t *srcp;
 277     int x, y;
 278
 279     const int d8x = mvx&0x07;
 280     const int d8y = mvy&0x07;
 281
 282     const int cA = (8-d8x)*(8-d8y);
 283     const int cB = d8x    *(8-d8y);
 284     const int cC = (8-d8x)*d8y;
 285     const int cD = d8x    *d8y;
 286
 287     src  += (mvy >> 3) * i_src_stride + (mvx >> 3);
 288     srcp = &src[i_src_stride];
 289
 290     for( y = 0; y < i_height; y++ )
 291     {
 292         for( x = 0; x < i_width; x++ )
 293         {
 294             dst[x] = ( cA*src[x]  + cB*src[x+1] +
 295                        cC*srcp[x] + cD*srcp[x+1] + 32 ) >> 6;
 296         }
 297         dst  += i_dst_stride;
 298
 299         src   = srcp;
 300         srcp += i_src_stride;
 301     }
 302 }
 303
 304 #define MC_COPY(W) \
 305 static void mc_copy_w##W( uint8_t *dst, int i_dst, uint8_t *src, int i_src, int i_height ) \
 306 { \
 307     mc_copy( src, i_src, dst, i_dst, W, i_height ); \
 308 }
 309 MC_COPY( 16 )
 310 MC_COPY( 8 )
 311 MC_COPY( 4 )
 312
 313 static void plane_copy( uint8_t *dst, int i_dst,
 314                         uint8_t *src, int i_src, int w, int h)
 315 {
 316     while( h-- )
 317     {
 318         memcpy( dst, src, w );
 319         dst += i_dst;
 320         src += i_src;
 321     }
 322 }
 323
 324 void prefetch_fenc_null( uint8_t *pix_y, int stride_y,
 325                          uint8_t *pix_uv, int stride_uv, int mb_x )
 326 {}
 327
 328 void prefetch_ref_null( uint8_t *pix, int stride, int parity )
 329 {}
 330
 331 void x264_mc_init( int cpu, x264_mc_functions_t *pf )
 332 {
 333     pf->mc_luma   = mc_luma;
 334     pf->get_ref   = get_ref;
 335     pf->mc_chroma = motion_compensation_chroma;
 336
 337     pf->avg[PIXEL_16x16]= pixel_avg_16x16;
 338     pf->avg[PIXEL_16x8] = pixel_avg_16x8;
 339     pf->avg[PIXEL_8x16] = pixel_avg_8x16;
 340     pf->avg[PIXEL_8x8]  = pixel_avg_8x8;
 341     pf->avg[PIXEL_8x4]  = pixel_avg_8x4;
 342     pf->avg[PIXEL_4x8]  = pixel_avg_4x8;
 343     pf->avg[PIXEL_4x4]  = pixel_avg_4x4;
 344     pf->avg[PIXEL_4x2]  = pixel_avg_4x2;
 345     pf->avg[PIXEL_2x4]  = pixel_avg_2x4;
 346     pf->avg[PIXEL_2x2]  = pixel_avg_2x2;
 347
 348     pf->avg_weight[PIXEL_16x16]= pixel_avg_weight_16x16;
 349     pf->avg_weight[PIXEL_16x8] = pixel_avg_weight_16x8;
 350     pf->avg_weight[PIXEL_8x16] = pixel_avg_weight_8x16;
 351     pf->avg_weight[PIXEL_8x8]  = pixel_avg_weight_8x8;
 352     pf->avg_weight[PIXEL_8x4]  = pixel_avg_weight_8x4;
 353     pf->avg_weight[PIXEL_4x8]  = pixel_avg_weight_4x8;
 354     pf->avg_weight[PIXEL_4x4]  = pixel_avg_weight_4x4;
 355     pf->avg_weight[PIXEL_4x2]  = pixel_avg_weight_4x2;
 356     pf->avg_weight[PIXEL_2x4]  = pixel_avg_weight_2x4;
 357     pf->avg_weight[PIXEL_2x2]  = pixel_avg_weight_2x2;
 358
 359     pf->copy[PIXEL_16x16] = mc_copy_w16;
 360     pf->copy[PIXEL_8x8]   = mc_copy_w8;
 361     pf->copy[PIXEL_4x4]   = mc_copy_w4;
 362
 363     pf->plane_copy = plane_copy;
 364
 365     pf->prefetch_fenc = prefetch_fenc_null;
 366     pf->prefetch_ref  = prefetch_ref_null;
 367
 368 #ifdef HAVE_MMX
 369     if( cpu&X264_CPU_MMXEXT ) {
 370         x264_mc_mmxext_init( pf );
 371         pf->mc_chroma = x264_mc_chroma_mmxext;
 372     }
 373     if( cpu&X264_CPU_SSE2 )
 374         x264_mc_sse2_init( pf );
 375 #endif
 376 #ifdef ARCH_PPC
 377     if( cpu&X264_CPU_ALTIVEC )
 378         x264_mc_altivec_init( pf );
 379 #endif
 380 }
 381
 382 extern void x264_hpel_filter_mmxext( uint8_t *dsth, uint8_t *dstv, uint8_t *dstc, uint8_t *src,
 383                                      int i_stride, int i_width, int i_height );
 384
 385 void x264_frame_filter( x264_t *h, x264_frame_t *frame, int mb_y, int b_end )
 386 {
 387     const int b_interlaced = h->sh.b_mbaff;
 388     const int x_inc = 16, y_inc = 16;
 389     const int stride = frame->i_stride[0] << b_interlaced;
 390     const int width = stride + frame->i_width[0] - frame->i_stride[0];
 391     int start = (mb_y*16 >> b_interlaced) - 8;
 392     int height = ((b_end ? frame->i_lines[0] : mb_y*16) >> b_interlaced) + 8;
 393     int x, y;
 394
 395     if( mb_y & b_interlaced )
 396         return;
 397     mb_y >>= b_interlaced;
 398
 399 #ifdef HAVE_MMX
 400     if( h->param.cpu & X264_CPU_MMXEXT )
 401     {
 402         // buffer = 4 for deblock + 3 for 6tap, rounded to 8
 403         int offs = start*stride - 8;
 404         x264_hpel_filter_mmxext(
 405             frame->filtered[1] + offs,
 406             frame->filtered[2] + offs,
 407             frame->filtered[3] + offs,
 408             frame->plane[0] + offs,
 409             stride, width + 16, height - start );
 410     }
 411     else
 412 #endif
 413     {
 414         for( y = start; y < height; y += y_inc )
 415         {
 416             uint8_t *p_in = frame->plane[0] + y * stride - 8;
 417             uint8_t *p_h  = frame->filtered[1] + y * stride - 8;
 418             uint8_t *p_v  = frame->filtered[2] + y * stride - 8;
 419             uint8_t *p_c  = frame->filtered[3] + y * stride - 8;
 420             for( x = -8; x < width + 8; x += x_inc )
 421             {
 422                 mc_hh( p_in, stride, p_h, stride, x_inc, y_inc );
 423                 mc_hv( p_in, stride, p_v, stride, x_inc, y_inc );
 424                 mc_hc( p_in, stride, p_c, stride, x_inc, y_inc );
 425
 426                 p_h += x_inc;
 427                 p_v += x_inc;
 428                 p_c += x_inc;
 429                 p_in += x_inc;
 430             }
 431         }
 432     }
 433
 434     /* generate integral image:
 435      * frame->integral contains 2 planes. in the upper plane, each element is
 436      * the sum of an 8x8 pixel region with top-left corner on that point.
 437      * in the lower plane, 4x4 sums (needed only with --partitions p4x4). */
 438
 439     if( frame->integral )
 440     {
 441         if( start < 0 )
 442         {
 443             memset( frame->integral - 32 * stride - 32, 0, stride * sizeof(uint16_t) );
 444             start = -32;
 445         }
 446         if( b_end )
 447             height += 24;
 448         for( y = start; y < height; y++ )
 449         {
 450             uint8_t  *ref  = frame->plane[0] + y * stride - 32;
 451             uint16_t *line = frame->integral + (y+1) * stride - 31;
 452             uint16_t v = line[0] = 0;
 453             for( x = 0; x < stride-1; x++ )
 454                 line[x] = v += ref[x] + line[x-stride] - line[x-stride-1];
 455             line -= 8*stride;
 456             if( y >= 8-31 )
 457             {
 458                 uint16_t *sum4 = line + frame->i_stride[0] * (frame->i_lines[0] + 64);
 459                 for( x = 1; x < stride-8; x++, line++, sum4++ )
 460                 {
 461                     sum4[0] =  line[4+4*stride] - line[4] - line[4*stride] + line[0];
 462                     line[0] += line[8+8*stride] - line[8] - line[8*stride];
 463                 }
 464             }
 465         }
 466     }
 467 }
 468
 469 void x264_frame_init_lowres( x264_t *h, x264_frame_t *frame )
 470 {
 471     // FIXME: tapfilter?
 472     const int i_stride = frame->i_stride[0];
 473     const int i_stride2 = frame->i_stride_lowres;
 474     const int i_width2 = frame->i_width_lowres;
 475     int x, y, i;
 476     for( y = 0; y < frame->i_lines_lowres - 1; y++ )
 477     {
 478         uint8_t *src0 = &frame->plane[0][2*y*i_stride];
 479         uint8_t *src1 = src0+i_stride;
 480         uint8_t *src2 = src1+i_stride;
 481         uint8_t *dst0 = &frame->lowres[0][y*i_stride2];
 482         uint8_t *dsth = &frame->lowres[1][y*i_stride2];
 483         uint8_t *dstv = &frame->lowres[2][y*i_stride2];
 484         uint8_t *dstc = &frame->lowres[3][y*i_stride2];
 485         for( x = 0; x < i_width2 - 1; x++ )
 486         {
 487             dst0[x] = (src0[2*x  ] + src0[2*x+1] + src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + 2) >> 2;
 488             dsth[x] = (src0[2*x+1] + src0[2*x+2] + src1[2*x+1] + src1[2*x+2] + 2) >> 2;
 489             dstv[x] = (src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + src2[2*x  ] + src2[2*x+1] + 2) >> 2;
 490             dstc[x] = (src1[2*x+1] + src1[2*x+2] + src2[2*x+1] + src2[2*x+2] + 2) >> 2;
 491         }
 492         dst0[x] = (src0[2*x  ] + src0[2*x+1] + src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + 2) >> 2;
 493         dstv[x] = (src1[2*x  ] + src1[2*x+1] + src2[2*x  ] + src2[2*x+1] + 2) >> 2;
 494         dsth[x] = (src0[2*x+1] + src1[2*x+1] + 1) >> 1;
 495         dstc[x] = (src1[2*x+1] + src2[2*x+1] + 1) >> 1;
 496     }
 497     for( i = 0; i < 4; i++ )
 498         memcpy( &frame->lowres[i][y*i_stride2], &frame->lowres[i][(y-1)*i_stride2], i_width2 );
 499
 500     for( y = 0; y < 16; y++ )
 501         for( x = 0; x < 16; x++ )
 502             frame->i_cost_est[x][y] = -1;
 503
 504     x264_frame_expand_border_lowres( frame );
 505 }
 506