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

   1 /*****************************************************************************
   2  * quant.c: h264 encoder library
   3  *****************************************************************************
   4  * Copyright (C) 2005-2008 x264 project
   5  *
   6  * Authors: Loren Merritt <lorenm@u.washington.edu>
   7  *          Christian Heine <sennindemokrit@gmx.net>
   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., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02111, USA.
  22  *****************************************************************************/
  23
  24 #include "common.h"
  25
  26 #ifdef HAVE_MMX
  27 #include "x86/quant.h"
  28 #endif
  29 #ifdef ARCH_PPC
  30 #   include "ppc/quant.h"
  31 #endif
  32
  33 #define QUANT_ONE( coef, mf, f ) \
  34 { \
  35     if( (coef) > 0 ) \
  36         (coef) = (f + (coef)) * (mf) >> 16; \
  37     else \
  38         (coef) = - ((f - (coef)) * (mf) >> 16); \
  39 }
  40
  41 static void quant_8x8( int16_t dct[8][8], uint16_t mf[64], uint16_t bias[64] )
  42 {
  43     int i;
  44     for( i = 0; i < 64; i++ )
  45         QUANT_ONE( dct[0][i], mf[i], bias[i] );
  46 }
  47
  48 static void quant_4x4( int16_t dct[4][4], uint16_t mf[16], uint16_t bias[16] )
  49 {
  50     int i;
  51     for( i = 0; i < 16; i++ )
  52         QUANT_ONE( dct[0][i], mf[i], bias[i] );
  53 }
  54
  55 static void quant_4x4_dc( int16_t dct[4][4], int mf, int bias )
  56 {
  57     int i;
  58     for( i = 0; i < 16; i++ )
  59         QUANT_ONE( dct[0][i], mf, bias );
  60 }
  61
  62 static void quant_2x2_dc( int16_t dct[2][2], int mf, int bias )
  63 {
  64     QUANT_ONE( dct[0][0], mf, bias );
  65     QUANT_ONE( dct[0][1], mf, bias );
  66     QUANT_ONE( dct[0][2], mf, bias );
  67     QUANT_ONE( dct[0][3], mf, bias );
  68 }
  69
  70 #define DEQUANT_SHL( x ) \
  71     dct[y][x] = ( dct[y][x] * dequant_mf[i_mf][y][x] ) << i_qbits
  72
  73 #define DEQUANT_SHR( x ) \
  74     dct[y][x] = ( dct[y][x] * dequant_mf[i_mf][y][x] + f ) >> (-i_qbits)
  75
  76 static void dequant_4x4( int16_t dct[4][4], int dequant_mf[6][4][4], int i_qp )
  77 {
  78     const int i_mf = i_qp%6;
  79     const int i_qbits = i_qp/6 - 4;
  80     int y;
  81
  82     if( i_qbits >= 0 )
  83     {
  84         for( y = 0; y < 4; y++ )
  85         {
  86             DEQUANT_SHL( 0 );
  87             DEQUANT_SHL( 1 );
  88             DEQUANT_SHL( 2 );
  89             DEQUANT_SHL( 3 );
  90         }
  91     }
  92     else
  93     {
  94         const int f = 1 << (-i_qbits-1);
  95         for( y = 0; y < 4; y++ )
  96         {
  97             DEQUANT_SHR( 0 );
  98             DEQUANT_SHR( 1 );
  99             DEQUANT_SHR( 2 );
 100             DEQUANT_SHR( 3 );
 101         }
 102     }
 103 }
 104
 105 static void dequant_8x8( int16_t dct[8][8], int dequant_mf[6][8][8], int i_qp )
 106 {
 107     const int i_mf = i_qp%6;
 108     const int i_qbits = i_qp/6 - 6;
 109     int y;
 110
 111     if( i_qbits >= 0 )
 112     {
 113         for( y = 0; y < 8; y++ )
 114         {
 115             DEQUANT_SHL( 0 );
 116             DEQUANT_SHL( 1 );
 117             DEQUANT_SHL( 2 );
 118             DEQUANT_SHL( 3 );
 119             DEQUANT_SHL( 4 );
 120             DEQUANT_SHL( 5 );
 121             DEQUANT_SHL( 6 );
 122             DEQUANT_SHL( 7 );
 123         }
 124     }
 125     else
 126     {
 127         const int f = 1 << (-i_qbits-1);
 128         for( y = 0; y < 8; y++ )
 129         {
 130             DEQUANT_SHR( 0 );
 131             DEQUANT_SHR( 1 );
 132             DEQUANT_SHR( 2 );
 133             DEQUANT_SHR( 3 );
 134             DEQUANT_SHR( 4 );
 135             DEQUANT_SHR( 5 );
 136             DEQUANT_SHR( 6 );
 137             DEQUANT_SHR( 7 );
 138         }
 139     }
 140 }
 141
 142 void x264_mb_dequant_2x2_dc( int16_t dct[2][2], int dequant_mf[6][4][4], int i_qp )
 143 {
 144     const int i_qbits = i_qp/6 - 5;
 145
 146     if( i_qbits >= 0 )
 147     {
 148         const int i_dmf = dequant_mf[i_qp%6][0][0] << i_qbits;
 149         dct[0][0] *= i_dmf;
 150         dct[0][1] *= i_dmf;
 151         dct[1][0] *= i_dmf;
 152         dct[1][1] *= i_dmf;
 153     }
 154     else
 155     {
 156         const int i_dmf = dequant_mf[i_qp%6][0][0];
 157         // chroma DC is truncated, not rounded
 158         dct[0][0] = ( dct[0][0] * i_dmf ) >> (-i_qbits);
 159         dct[0][1] = ( dct[0][1] * i_dmf ) >> (-i_qbits);
 160         dct[1][0] = ( dct[1][0] * i_dmf ) >> (-i_qbits);
 161         dct[1][1] = ( dct[1][1] * i_dmf ) >> (-i_qbits);
 162     }
 163 }
 164
 165 void x264_mb_dequant_4x4_dc( int16_t dct[4][4], int dequant_mf[6][4][4], int i_qp )
 166 {
 167     const int i_qbits = i_qp/6 - 6;
 168     int y;
 169
 170     if( i_qbits >= 0 )
 171     {
 172         const int i_dmf = dequant_mf[i_qp%6][0][0] << i_qbits;
 173
 174         for( y = 0; y < 4; y++ )
 175         {
 176             dct[y][0] *= i_dmf;
 177             dct[y][1] *= i_dmf;
 178             dct[y][2] *= i_dmf;
 179             dct[y][3] *= i_dmf;
 180         }
 181     }
 182     else
 183     {
 184         const int i_dmf = dequant_mf[i_qp%6][0][0];
 185         const int f = 1 << (-i_qbits-1);
 186
 187         for( y = 0; y < 4; y++ )
 188         {
 189             dct[y][0] = ( dct[y][0] * i_dmf + f ) >> (-i_qbits);
 190             dct[y][1] = ( dct[y][1] * i_dmf + f ) >> (-i_qbits);
 191             dct[y][2] = ( dct[y][2] * i_dmf + f ) >> (-i_qbits);
 192             dct[y][3] = ( dct[y][3] * i_dmf + f ) >> (-i_qbits);
 193         }
 194     }
 195 }
 196
 197 static void x264_denoise_dct( int16_t *dct, uint32_t *sum, uint16_t *offset, int size )
 198 {
 199     int i;
 200     for( i=1; i<size; i++ )
 201     {
 202         int level = dct[i];
 203         int sign = level>>15;
 204         level = (level+sign)^sign;
 205         sum[i] += level;
 206         level -= offset[i];
 207         dct[i] = level<0 ? 0 : (level^sign)-sign;
 208     }
 209 }
 210
 211 /* (ref: JVT-B118)
 212  * x264_mb_decimate_score: given dct coeffs it returns a score to see if we could empty this dct coeffs
 213  * to 0 (low score means set it to null)
 214  * Used in inter macroblock (luma and chroma)
 215  *  luma: for a 8x8 block: if score < 4 -> null
 216  *        for the complete mb: if score < 6 -> null
 217  *  chroma: for the complete mb: if score < 7 -> null
 218  */
 219
 220 const uint8_t x264_decimate_table4[16] = {
 221     3,2,2,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 };
 222 const uint8_t x264_decimate_table8[64] = {
 223     3,3,3,3,2,2,2,2,2,2,2,2,1,1,1,1,
 224     1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,
 225     0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
 226     0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 };
 227
 228 static int ALWAYS_INLINE x264_decimate_score_internal( int16_t *dct, int i_max )
 229 {
 230     const uint8_t *ds_table = (i_max == 64) ? x264_decimate_table8 : x264_decimate_table4;
 231     int i_score = 0;
 232     int idx = i_max - 1;
 233
 234     /* Yes, dct[idx-1] is guaranteed to be 32-bit aligned.  idx>=0 instead of 1 works correctly for the same reason */
 235     while( idx >= 0 && *(uint32_t*)&dct[idx-1] == 0 )
 236         idx -= 2;
 237     if( idx >= 0 && dct[idx] == 0 )
 238         idx--;
 239     while( idx >= 0 )
 240     {
 241         int i_run;
 242
 243         if( (unsigned)(dct[idx--] + 1) > 2 )
 244             return 9;
 245
 246         i_run = 0;
 247         while( idx >= 0 && dct[idx] == 0 )
 248         {
 249             idx--;
 250             i_run++;
 251         }
 252         i_score += ds_table[i_run];
 253     }
 254
 255     return i_score;
 256 }
 257
 258 static int x264_decimate_score15( int16_t *dct )
 259 {
 260     return x264_decimate_score_internal( dct+1, 15 );
 261 }
 262 static int x264_decimate_score16( int16_t *dct )
 263 {
 264     return x264_decimate_score_internal( dct, 16 );
 265 }
 266 static int x264_decimate_score64( int16_t *dct )
 267 {
 268     return x264_decimate_score_internal( dct, 64 );
 269 }
 270
 271 void x264_quant_init( x264_t *h, int cpu, x264_quant_function_t *pf )
 272 {
 273     pf->quant_8x8 = quant_8x8;
 274     pf->quant_4x4 = quant_4x4;
 275     pf->quant_4x4_dc = quant_4x4_dc;
 276     pf->quant_2x2_dc = quant_2x2_dc;
 277
 278     pf->dequant_4x4 = dequant_4x4;
 279     pf->dequant_8x8 = dequant_8x8;
 280
 281     pf->denoise_dct = x264_denoise_dct;
 282     pf->decimate_score15 = x264_decimate_score15;
 283     pf->decimate_score16 = x264_decimate_score16;
 284     pf->decimate_score64 = x264_decimate_score64;
 285
 286 #ifdef HAVE_MMX
 287     if( cpu&X264_CPU_MMX )
 288     {
 289 #ifdef ARCH_X86
 290         pf->quant_4x4 = x264_quant_4x4_mmx;
 291         pf->quant_8x8 = x264_quant_8x8_mmx;
 292         pf->dequant_4x4 = x264_dequant_4x4_mmx;
 293         pf->dequant_8x8 = x264_dequant_8x8_mmx;
 294         if( h->param.i_cqm_preset == X264_CQM_FLAT )
 295         {
 296             pf->dequant_4x4 = x264_dequant_4x4_flat16_mmx;
 297             pf->dequant_8x8 = x264_dequant_8x8_flat16_mmx;
 298         }
 299         pf->denoise_dct = x264_denoise_dct_mmx;
 300 #endif
 301     }
 302
 303     if( cpu&X264_CPU_MMXEXT )
 304     {
 305         pf->quant_2x2_dc = x264_quant_2x2_dc_mmxext;
 306 #ifdef ARCH_X86
 307         pf->quant_4x4_dc = x264_quant_4x4_dc_mmxext;
 308         pf->decimate_score15 = x264_decimate_score15_mmxext;
 309         pf->decimate_score16 = x264_decimate_score16_mmxext;
 310         pf->decimate_score64 = x264_decimate_score64_mmxext;
 311 #endif
 312     }
 313
 314     if( cpu&X264_CPU_SSE2 )
 315     {
 316         pf->quant_4x4_dc = x264_quant_4x4_dc_sse2;
 317         pf->quant_4x4 = x264_quant_4x4_sse2;
 318         pf->quant_8x8 = x264_quant_8x8_sse2;
 319         pf->dequant_4x4 = x264_dequant_4x4_sse2;
 320         pf->dequant_8x8 = x264_dequant_8x8_sse2;
 321         if( h->param.i_cqm_preset == X264_CQM_FLAT )
 322         {
 323             pf->dequant_4x4 = x264_dequant_4x4_flat16_sse2;
 324             pf->dequant_8x8 = x264_dequant_8x8_flat16_sse2;
 325         }
 326         pf->denoise_dct = x264_denoise_dct_sse2;
 327         pf->decimate_score15 = x264_decimate_score15_sse2;
 328         pf->decimate_score16 = x264_decimate_score16_sse2;
 329         pf->decimate_score64 = x264_decimate_score64_sse2;
 330     }
 331
 332     if( cpu&X264_CPU_SSSE3 )
 333     {
 334         pf->quant_2x2_dc = x264_quant_2x2_dc_ssse3;
 335         pf->quant_4x4_dc = x264_quant_4x4_dc_ssse3;
 336         pf->quant_4x4 = x264_quant_4x4_ssse3;
 337         pf->quant_8x8 = x264_quant_8x8_ssse3;
 338         pf->denoise_dct = x264_denoise_dct_ssse3;
 339         pf->decimate_score15 = x264_decimate_score15_ssse3;
 340         pf->decimate_score16 = x264_decimate_score16_ssse3;
 341         pf->decimate_score64 = x264_decimate_score64_ssse3;
 342     }
 343 #endif // HAVE_MMX
 344
 345 #ifdef ARCH_PPC
 346     if( cpu&X264_CPU_ALTIVEC ) {
 347         pf->quant_2x2_dc = x264_quant_2x2_dc_altivec;
 348         pf->quant_4x4_dc = x264_quant_4x4_dc_altivec;
 349         pf->quant_4x4 = x264_quant_4x4_altivec;
 350         pf->quant_8x8 = x264_quant_8x8_altivec;
 351
 352         pf->dequant_4x4 = x264_dequant_4x4_altivec;
 353         pf->dequant_8x8 = x264_dequant_8x8_altivec;
 354     }
 355 #endif
 356 }