git.sesse.net Git - x264/blob - common/x86/mc-c.c

   1 /*****************************************************************************
   2  * mc-c.c: h264 encoder library (Motion Compensation)
   3  *****************************************************************************
   4  * Copyright (C) 2003-2008 x264 project
   5  *
   6  * Authors: Laurent Aimar <fenrir@via.ecp.fr>
   7  *          Loren Merritt <lorenm@u.washington.edu>
   8  *          Fiona Glaser <fiona@x264.com>
   9  *
  10  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  11  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  12  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  13  * (at your option) any later version.
  14  *
  15  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  16  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  17  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  18  * GNU General Public License for more details.
  19  *
  20  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  21  * along with this program; if not, write to the Free Software
  22  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02111, USA.
  23  *****************************************************************************/
  24
  25 #include <stdlib.h>
  26 #include <stdio.h>
  27 #include <string.h>
  28
  29 #include "common/common.h"
  30 #include "mc.h"
  31
  32 #define DECL_SUF( func, args )\
  33     void func##_mmxext args;\
  34     void func##_sse2 args;\
  35     void func##_ssse3 args;
  36
  37 DECL_SUF( x264_pixel_avg_16x16, ( uint8_t *, int, uint8_t *, int, uint8_t *, int, int ))
  38 DECL_SUF( x264_pixel_avg_16x8,  ( uint8_t *, int, uint8_t *, int, uint8_t *, int, int ))
  39 DECL_SUF( x264_pixel_avg_8x16,  ( uint8_t *, int, uint8_t *, int, uint8_t *, int, int ))
  40 DECL_SUF( x264_pixel_avg_8x8,   ( uint8_t *, int, uint8_t *, int, uint8_t *, int, int ))
  41 DECL_SUF( x264_pixel_avg_8x4,   ( uint8_t *, int, uint8_t *, int, uint8_t *, int, int ))
  42 DECL_SUF( x264_pixel_avg_4x8,   ( uint8_t *, int, uint8_t *, int, uint8_t *, int, int ))
  43 DECL_SUF( x264_pixel_avg_4x4,   ( uint8_t *, int, uint8_t *, int, uint8_t *, int, int ))
  44 DECL_SUF( x264_pixel_avg_4x2,   ( uint8_t *, int, uint8_t *, int, uint8_t *, int, int ))
  45 extern void x264_mc_copy_w4_mmx( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int );
  46 extern void x264_mc_copy_w8_mmx( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int );
  47 extern void x264_mc_copy_w16_mmx( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int );
  48 extern void x264_mc_copy_w16_sse2( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int );
  49 extern void x264_mc_copy_w16_sse3( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int );
  50 extern void x264_mc_copy_w16_aligned_sse2( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int );
  51 extern void x264_prefetch_fenc_mmxext( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int );
  52 extern void x264_prefetch_ref_mmxext( uint8_t *, int, int );
  53 extern void x264_mc_chroma_mmxext( uint8_t *src, int i_src_stride,
  54                                    uint8_t *dst, int i_dst_stride,
  55                                    int dx, int dy, int i_width, int i_height );
  56 extern void x264_mc_chroma_sse2( uint8_t *src, int i_src_stride,
  57                                  uint8_t *dst, int i_dst_stride,
  58                                  int dx, int dy, int i_width, int i_height );
  59 extern void x264_mc_chroma_ssse3( uint8_t *src, int i_src_stride,
  60                                   uint8_t *dst, int i_dst_stride,
  61                                   int dx, int dy, int i_width, int i_height );
  62 extern void x264_plane_copy_mmxext( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int w, int h);
  63 extern void *x264_memcpy_aligned_mmx( void * dst, const void * src, size_t n );
  64 extern void *x264_memcpy_aligned_sse2( void * dst, const void * src, size_t n );
  65 extern void x264_memzero_aligned_mmx( void * dst, int n );
  66 extern void x264_memzero_aligned_sse2( void * dst, int n );
  67 extern void x264_integral_init4h_sse4( uint16_t *sum, uint8_t *pix, int stride );
  68 extern void x264_integral_init8h_sse4( uint16_t *sum, uint8_t *pix, int stride );
  69 extern void x264_integral_init4v_mmx( uint16_t *sum8, uint16_t *sum4, int stride );
  70 extern void x264_integral_init4v_sse2( uint16_t *sum8, uint16_t *sum4, int stride );
  71 extern void x264_integral_init8v_mmx( uint16_t *sum8, int stride );
  72 extern void x264_integral_init8v_sse2( uint16_t *sum8, int stride );
  73 #define LOWRES(cpu) \
  74 extern void x264_frame_init_lowres_core_##cpu( uint8_t *src0, uint8_t *dst0, uint8_t *dsth, uint8_t *dstv, uint8_t *dstc,\
  75                                                int src_stride, int dst_stride, int width, int height );
  76 LOWRES(mmxext)
  77 LOWRES(cache32_mmxext)
  78 LOWRES(sse2)
  79 LOWRES(ssse3)
  80
  81 #define PIXEL_AVG_W(width,cpu)\
  82 extern void x264_pixel_avg2_w##width##_##cpu( uint8_t *, int, uint8_t *, int, uint8_t *, int );
  83 /* This declares some functions that don't exist, but that isn't a problem. */
  84 #define PIXEL_AVG_WALL(cpu)\
  85 PIXEL_AVG_W(4,cpu); PIXEL_AVG_W(8,cpu); PIXEL_AVG_W(12,cpu); PIXEL_AVG_W(16,cpu); PIXEL_AVG_W(20,cpu);
  86
  87 PIXEL_AVG_WALL(mmxext)
  88 PIXEL_AVG_WALL(cache32_mmxext)
  89 PIXEL_AVG_WALL(cache64_mmxext)
  90 PIXEL_AVG_WALL(cache64_sse2)
  91 PIXEL_AVG_WALL(sse2)
  92 PIXEL_AVG_WALL(sse2_misalign)
  93
  94 #define PIXEL_AVG_WTAB(instr, name1, name2, name3, name4, name5)\
  95 static void (* const x264_pixel_avg_wtab_##instr[6])( uint8_t *, int, uint8_t *, int, uint8_t *, int ) =\
  96 {\
  97     NULL,\
  98     x264_pixel_avg2_w4_##name1,\
  99     x264_pixel_avg2_w8_##name2,\
 100     x264_pixel_avg2_w12_##name3,\
 101     x264_pixel_avg2_w16_##name4,\
 102     x264_pixel_avg2_w20_##name5,\
 103 };
 104
 105 /* w16 sse2 is faster than w12 mmx as long as the cacheline issue is resolved */
 106 #define x264_pixel_avg2_w12_cache64_sse2 x264_pixel_avg2_w16_cache64_sse2
 107 #define x264_pixel_avg2_w12_sse3         x264_pixel_avg2_w16_sse3
 108 #define x264_pixel_avg2_w12_sse2         x264_pixel_avg2_w16_sse2
 109
 110 PIXEL_AVG_WTAB(mmxext, mmxext, mmxext, mmxext, mmxext, mmxext)
 111 #ifdef ARCH_X86
 112 PIXEL_AVG_WTAB(cache32_mmxext, mmxext, cache32_mmxext, cache32_mmxext, cache32_mmxext, cache32_mmxext)
 113 PIXEL_AVG_WTAB(cache64_mmxext, mmxext, cache64_mmxext, cache64_mmxext, cache64_mmxext, cache64_mmxext)
 114 #endif
 115 PIXEL_AVG_WTAB(sse2, mmxext, mmxext, sse2, sse2, sse2)
 116 PIXEL_AVG_WTAB(sse2_misalign, mmxext, mmxext, sse2, sse2, sse2_misalign)
 117 PIXEL_AVG_WTAB(cache64_sse2, mmxext, cache64_mmxext, cache64_sse2, cache64_sse2, cache64_sse2)
 118
 119 #define MC_COPY_WTAB(instr, name1, name2, name3)\
 120 static void (* const x264_mc_copy_wtab_##instr[5])( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int ) =\
 121 {\
 122     NULL,\
 123     x264_mc_copy_w4_##name1,\
 124     x264_mc_copy_w8_##name2,\
 125     NULL,\
 126     x264_mc_copy_w16_##name3,\
 127 };
 128
 129 MC_COPY_WTAB(mmx,mmx,mmx,mmx)
 130 MC_COPY_WTAB(sse2,mmx,mmx,sse2)
 131
 132 static const int hpel_ref0[16] = {0,1,1,1,0,1,1,1,2,3,3,3,0,1,1,1};
 133 static const int hpel_ref1[16] = {0,0,0,0,2,2,3,2,2,2,3,2,2,2,3,2};
 134
 135 #define MC_LUMA(name,instr1,instr2)\
 136 static void mc_luma_##name( uint8_t *dst,    int i_dst_stride,\
 137                   uint8_t *src[4], int i_src_stride,\
 138                   int mvx, int mvy,\
 139                   int i_width, int i_height )\
 140 {\
 141     int qpel_idx = ((mvy&3)<<2) + (mvx&3);\
 142     int offset = (mvy>>2)*i_src_stride + (mvx>>2);\
 143     uint8_t *src1 = src[hpel_ref0[qpel_idx]] + offset + ((mvy&3) == 3) * i_src_stride;\
 144     if( qpel_idx & 5 ) /* qpel interpolation needed */\
 145     {\
 146         uint8_t *src2 = src[hpel_ref1[qpel_idx]] + offset + ((mvx&3) == 3);\
 147         x264_pixel_avg_wtab_##instr1[i_width>>2](\
 148                 dst, i_dst_stride, src1, i_src_stride,\
 149                 src2, i_height );\
 150     }\
 151     else\
 152     {\
 153         x264_mc_copy_wtab_##instr2[i_width>>2](\
 154                 dst, i_dst_stride, src1, i_src_stride, i_height );\
 155     }\
 156 }
 157
 158 MC_LUMA(mmxext,mmxext,mmx)
 159 #ifdef ARCH_X86
 160 MC_LUMA(cache32_mmxext,cache32_mmxext,mmx)
 161 MC_LUMA(cache64_mmxext,cache64_mmxext,mmx)
 162 #endif
 163 MC_LUMA(sse2,sse2,sse2)
 164 MC_LUMA(cache64_sse2,cache64_sse2,sse2)
 165
 166 #define GET_REF(name)\
 167 static uint8_t *get_ref_##name( uint8_t *dst,   int *i_dst_stride,\
 168                          uint8_t *src[4], int i_src_stride,\
 169                          int mvx, int mvy,\
 170                          int i_width, int i_height )\
 171 {\
 172     int qpel_idx = ((mvy&3)<<2) + (mvx&3);\
 173     int offset = (mvy>>2)*i_src_stride + (mvx>>2);\
 174     uint8_t *src1 = src[hpel_ref0[qpel_idx]] + offset + ((mvy&3) == 3) * i_src_stride;\
 175     if( qpel_idx & 5 ) /* qpel interpolation needed */\
 176     {\
 177         uint8_t *src2 = src[hpel_ref1[qpel_idx]] + offset + ((mvx&3) == 3);\
 178         x264_pixel_avg_wtab_##name[i_width>>2](\
 179                 dst, *i_dst_stride, src1, i_src_stride,\
 180                 src2, i_height );\
 181         return dst;\
 182     }\
 183     else\
 184     {\
 185         *i_dst_stride = i_src_stride;\
 186         return src1;\
 187     }\
 188 }
 189
 190 GET_REF(mmxext)
 191 #ifdef ARCH_X86
 192 GET_REF(cache32_mmxext)
 193 GET_REF(cache64_mmxext)
 194 #endif
 195 GET_REF(sse2)
 196 GET_REF(sse2_misalign)
 197 GET_REF(cache64_sse2)
 198
 199 #define HPEL(align, cpu, cpuv, cpuc, cpuh)\
 200 void x264_hpel_filter_v_##cpuv( uint8_t *dst, uint8_t *src, int16_t *buf, int stride, int width);\
 201 void x264_hpel_filter_c_##cpuc( uint8_t *dst, int16_t *buf, int width );\
 202 void x264_hpel_filter_h_##cpuh( uint8_t *dst, uint8_t *src, int width );\
 203 void x264_sfence( void );\
 204 static void x264_hpel_filter_##cpu( uint8_t *dsth, uint8_t *dstv, uint8_t *dstc, uint8_t *src,\
 205                              int stride, int width, int height, int16_t *buf )\
 206 {\
 207     int realign = (long)src & (align-1);\
 208     src -= realign;\
 209     dstv -= realign;\
 210     dstc -= realign;\
 211     dsth -= realign;\
 212     width += realign;\
 213     while( height-- )\
 214     {\
 215         x264_hpel_filter_v_##cpuv( dstv, src, buf+8, stride, width );\
 216         x264_hpel_filter_c_##cpuc( dstc, buf+8, width );\
 217         x264_hpel_filter_h_##cpuh( dsth, src, width );\
 218         dsth += stride;\
 219         dstv += stride;\
 220         dstc += stride;\
 221         src  += stride;\
 222     }\
 223     x264_sfence();\
 224 }
 225
 226 HPEL(8, mmxext, mmxext, mmxext, mmxext)
 227 HPEL(16, sse2_amd, mmxext, mmxext, sse2)
 228 #ifdef ARCH_X86_64
 229 void x264_hpel_filter_sse2( uint8_t *dsth, uint8_t *dstv, uint8_t *dstc, uint8_t *src, int stride, int width, int height, int16_t *buf );
 230 void x264_hpel_filter_ssse3( uint8_t *dsth, uint8_t *dstv, uint8_t *dstc, uint8_t *src, int stride, int width, int height, int16_t *buf );
 231 #else
 232 HPEL(16, sse2, sse2, sse2, sse2)
 233 HPEL(16, ssse3, sse2, ssse3, ssse3)
 234 #endif
 235 HPEL(16, sse2_misalign, sse2, sse2_misalign, sse2)
 236
 237 void x264_mc_init_mmx( int cpu, x264_mc_functions_t *pf )
 238 {
 239     if( !(cpu&X264_CPU_MMX) )
 240         return;
 241
 242     pf->copy_16x16_unaligned = x264_mc_copy_w16_mmx;
 243     pf->copy[PIXEL_16x16] = x264_mc_copy_w16_mmx;
 244     pf->copy[PIXEL_8x8]   = x264_mc_copy_w8_mmx;
 245     pf->copy[PIXEL_4x4]   = x264_mc_copy_w4_mmx;
 246     pf->memcpy_aligned = x264_memcpy_aligned_mmx;
 247     pf->memzero_aligned = x264_memzero_aligned_mmx;
 248     pf->integral_init4v = x264_integral_init4v_mmx;
 249     pf->integral_init8v = x264_integral_init8v_mmx;
 250
 251     if( !(cpu&X264_CPU_MMXEXT) )
 252         return;
 253
 254     pf->mc_luma = mc_luma_mmxext;
 255     pf->get_ref = get_ref_mmxext;
 256     pf->mc_chroma = x264_mc_chroma_mmxext;
 257
 258     pf->avg[PIXEL_16x16] = x264_pixel_avg_16x16_mmxext;
 259     pf->avg[PIXEL_16x8]  = x264_pixel_avg_16x8_mmxext;
 260     pf->avg[PIXEL_8x16]  = x264_pixel_avg_8x16_mmxext;
 261     pf->avg[PIXEL_8x8]   = x264_pixel_avg_8x8_mmxext;
 262     pf->avg[PIXEL_8x4]   = x264_pixel_avg_8x4_mmxext;
 263     pf->avg[PIXEL_4x8]   = x264_pixel_avg_4x8_mmxext;
 264     pf->avg[PIXEL_4x4]   = x264_pixel_avg_4x4_mmxext;
 265     pf->avg[PIXEL_4x2]   = x264_pixel_avg_4x2_mmxext;
 266
 267     pf->plane_copy = x264_plane_copy_mmxext;
 268     pf->hpel_filter = x264_hpel_filter_mmxext;
 269     pf->frame_init_lowres_core = x264_frame_init_lowres_core_mmxext;
 270
 271     pf->prefetch_fenc = x264_prefetch_fenc_mmxext;
 272     pf->prefetch_ref  = x264_prefetch_ref_mmxext;
 273
 274 #ifdef ARCH_X86 // all x86_64 cpus with cacheline split issues use sse2 instead
 275     if( cpu&X264_CPU_CACHELINE_32 )
 276     {
 277         pf->mc_luma = mc_luma_cache32_mmxext;
 278         pf->get_ref = get_ref_cache32_mmxext;
 279         pf->frame_init_lowres_core = x264_frame_init_lowres_core_cache32_mmxext;
 280     }
 281     else if( cpu&X264_CPU_CACHELINE_64 )
 282     {
 283         pf->mc_luma = mc_luma_cache64_mmxext;
 284         pf->get_ref = get_ref_cache64_mmxext;
 285         pf->frame_init_lowres_core = x264_frame_init_lowres_core_cache32_mmxext;
 286     }
 287 #endif
 288
 289     if( !(cpu&X264_CPU_SSE2) )
 290         return;
 291
 292     pf->memcpy_aligned = x264_memcpy_aligned_sse2;
 293     pf->memzero_aligned = x264_memzero_aligned_sse2;
 294     pf->integral_init4v = x264_integral_init4v_sse2;
 295     pf->integral_init8v = x264_integral_init8v_sse2;
 296     pf->hpel_filter = x264_hpel_filter_sse2_amd;
 297
 298     if( cpu&X264_CPU_SSE2_IS_SLOW )
 299         return;
 300
 301     pf->copy[PIXEL_16x16] = x264_mc_copy_w16_aligned_sse2;
 302     pf->avg[PIXEL_16x16] = x264_pixel_avg_16x16_sse2;
 303     pf->avg[PIXEL_16x8]  = x264_pixel_avg_16x8_sse2;
 304     pf->avg[PIXEL_8x16] = x264_pixel_avg_8x16_sse2;
 305     pf->avg[PIXEL_8x8]  = x264_pixel_avg_8x8_sse2;
 306     pf->avg[PIXEL_8x4]  = x264_pixel_avg_8x4_sse2;
 307     pf->hpel_filter = x264_hpel_filter_sse2;
 308     if( cpu&X264_CPU_SSE_MISALIGN )
 309         pf->hpel_filter = x264_hpel_filter_sse2_misalign;
 310     pf->frame_init_lowres_core = x264_frame_init_lowres_core_sse2;
 311     pf->mc_chroma = x264_mc_chroma_sse2;
 312
 313     if( cpu&X264_CPU_SSE2_IS_FAST )
 314     {
 315         pf->mc_luma = mc_luma_sse2;
 316         pf->get_ref = get_ref_sse2;
 317         if( cpu&X264_CPU_CACHELINE_64 )
 318         {
 319             pf->mc_luma = mc_luma_cache64_sse2;
 320             pf->get_ref = get_ref_cache64_sse2;
 321         }
 322         if( cpu&X264_CPU_SSE_MISALIGN )
 323             pf->get_ref = get_ref_sse2_misalign;
 324     }
 325
 326     if( !(cpu&X264_CPU_SSSE3) )
 327         return;
 328
 329     pf->avg[PIXEL_16x16] = x264_pixel_avg_16x16_ssse3;
 330     pf->avg[PIXEL_16x8]  = x264_pixel_avg_16x8_ssse3;
 331     pf->avg[PIXEL_8x16]  = x264_pixel_avg_8x16_ssse3;
 332     pf->avg[PIXEL_8x8]   = x264_pixel_avg_8x8_ssse3;
 333     pf->avg[PIXEL_8x4]   = x264_pixel_avg_8x4_ssse3;
 334     pf->avg[PIXEL_4x8]   = x264_pixel_avg_4x8_ssse3;
 335     pf->avg[PIXEL_4x4]   = x264_pixel_avg_4x4_ssse3;
 336     pf->avg[PIXEL_4x2]   = x264_pixel_avg_4x2_ssse3;
 337
 338     pf->hpel_filter = x264_hpel_filter_ssse3;
 339     pf->frame_init_lowres_core = x264_frame_init_lowres_core_ssse3;
 340     pf->mc_chroma = x264_mc_chroma_ssse3;
 341
 342     if( !(cpu&X264_CPU_SSE4) )
 343         return;
 344
 345     pf->integral_init4h = x264_integral_init4h_sse4;
 346     pf->integral_init8h = x264_integral_init8h_sse4;
 347 }