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_mc_chroma_ssse3_cache64( uint8_t *src, int i_src_stride,
  63                                   uint8_t *dst, int i_dst_stride,
  64                                   int dx, int dy, int i_width, int i_height );
  65 extern void x264_plane_copy_mmxext( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int w, int h);
  66 extern void *x264_memcpy_aligned_mmx( void * dst, const void * src, size_t n );
  67 extern void *x264_memcpy_aligned_sse2( void * dst, const void * src, size_t n );
  68 extern void x264_memzero_aligned_mmx( void * dst, int n );
  69 extern void x264_memzero_aligned_sse2( void * dst, int n );
  70 extern void x264_integral_init4h_sse4( uint16_t *sum, uint8_t *pix, int stride );
  71 extern void x264_integral_init8h_sse4( uint16_t *sum, uint8_t *pix, int stride );
  72 extern void x264_integral_init4v_mmx( uint16_t *sum8, uint16_t *sum4, int stride );
  73 extern void x264_integral_init4v_sse2( uint16_t *sum8, uint16_t *sum4, int stride );
  74 extern void x264_integral_init8v_mmx( uint16_t *sum8, int stride );
  75 extern void x264_integral_init8v_sse2( uint16_t *sum8, int stride );
  76 extern void x264_integral_init4v_ssse3( uint16_t *sum8, uint16_t *sum4, int stride );
  77 #define LOWRES(cpu) \
  78 extern void x264_frame_init_lowres_core_##cpu( uint8_t *src0, uint8_t *dst0, uint8_t *dsth, uint8_t *dstv, uint8_t *dstc,\
  79                                                int src_stride, int dst_stride, int width, int height );
  80 LOWRES(mmxext)
  81 LOWRES(cache32_mmxext)
  82 LOWRES(sse2)
  83 LOWRES(ssse3)
  84
  85 #define PIXEL_AVG_W(width,cpu)\
  86 extern void x264_pixel_avg2_w##width##_##cpu( uint8_t *, int, uint8_t *, int, uint8_t *, int );
  87 /* This declares some functions that don't exist, but that isn't a problem. */
  88 #define PIXEL_AVG_WALL(cpu)\
  89 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);
  90
  91 PIXEL_AVG_WALL(mmxext)
  92 PIXEL_AVG_WALL(cache32_mmxext)
  93 PIXEL_AVG_WALL(cache64_mmxext)
  94 PIXEL_AVG_WALL(cache64_sse2)
  95 PIXEL_AVG_WALL(sse2)
  96 PIXEL_AVG_WALL(sse2_misalign)
  97
  98 #define PIXEL_AVG_WTAB(instr, name1, name2, name3, name4, name5)\
  99 static void (* const x264_pixel_avg_wtab_##instr[6])( uint8_t *, int, uint8_t *, int, uint8_t *, int ) =\
 100 {\
 101     NULL,\
 102     x264_pixel_avg2_w4_##name1,\
 103     x264_pixel_avg2_w8_##name2,\
 104     x264_pixel_avg2_w12_##name3,\
 105     x264_pixel_avg2_w16_##name4,\
 106     x264_pixel_avg2_w20_##name5,\
 107 };
 108
 109 /* w16 sse2 is faster than w12 mmx as long as the cacheline issue is resolved */
 110 #define x264_pixel_avg2_w12_cache64_sse2 x264_pixel_avg2_w16_cache64_sse2
 111 #define x264_pixel_avg2_w12_sse3         x264_pixel_avg2_w16_sse3
 112 #define x264_pixel_avg2_w12_sse2         x264_pixel_avg2_w16_sse2
 113
 114 PIXEL_AVG_WTAB(mmxext, mmxext, mmxext, mmxext, mmxext, mmxext)
 115 #ifdef ARCH_X86
 116 PIXEL_AVG_WTAB(cache32_mmxext, mmxext, cache32_mmxext, cache32_mmxext, cache32_mmxext, cache32_mmxext)
 117 PIXEL_AVG_WTAB(cache64_mmxext, mmxext, cache64_mmxext, cache64_mmxext, cache64_mmxext, cache64_mmxext)
 118 #endif
 119 PIXEL_AVG_WTAB(sse2, mmxext, mmxext, sse2, sse2, sse2)
 120 PIXEL_AVG_WTAB(sse2_misalign, mmxext, mmxext, sse2, sse2, sse2_misalign)
 121 PIXEL_AVG_WTAB(cache64_sse2, mmxext, cache64_mmxext, cache64_sse2, cache64_sse2, cache64_sse2)
 122
 123 #define MC_COPY_WTAB(instr, name1, name2, name3)\
 124 static void (* const x264_mc_copy_wtab_##instr[5])( uint8_t *, int, uint8_t *, int, int ) =\
 125 {\
 126     NULL,\
 127     x264_mc_copy_w4_##name1,\
 128     x264_mc_copy_w8_##name2,\
 129     NULL,\
 130     x264_mc_copy_w16_##name3,\
 131 };
 132
 133 MC_COPY_WTAB(mmx,mmx,mmx,mmx)
 134 MC_COPY_WTAB(sse2,mmx,mmx,sse2)
 135
 136 static const int hpel_ref0[16] = {0,1,1,1,0,1,1,1,2,3,3,3,0,1,1,1};
 137 static const int hpel_ref1[16] = {0,0,0,0,2,2,3,2,2,2,3,2,2,2,3,2};
 138
 139 #define MC_LUMA(name,instr1,instr2)\
 140 static void mc_luma_##name( uint8_t *dst,    int i_dst_stride,\
 141                   uint8_t *src[4], int i_src_stride,\
 142                   int mvx, int mvy,\
 143                   int i_width, int i_height )\
 144 {\
 145     int qpel_idx = ((mvy&3)<<2) + (mvx&3);\
 146     int offset = (mvy>>2)*i_src_stride + (mvx>>2);\
 147     uint8_t *src1 = src[hpel_ref0[qpel_idx]] + offset + ((mvy&3) == 3) * i_src_stride;\
 148     if( qpel_idx & 5 ) /* qpel interpolation needed */\
 149     {\
 150         uint8_t *src2 = src[hpel_ref1[qpel_idx]] + offset + ((mvx&3) == 3);\
 151         x264_pixel_avg_wtab_##instr1[i_width>>2](\
 152                 dst, i_dst_stride, src1, i_src_stride,\
 153                 src2, i_height );\
 154     }\
 155     else\
 156     {\
 157         x264_mc_copy_wtab_##instr2[i_width>>2](\
 158                 dst, i_dst_stride, src1, i_src_stride, i_height );\
 159     }\
 160 }
 161
 162 MC_LUMA(mmxext,mmxext,mmx)
 163 #ifdef ARCH_X86
 164 MC_LUMA(cache32_mmxext,cache32_mmxext,mmx)
 165 MC_LUMA(cache64_mmxext,cache64_mmxext,mmx)
 166 #endif
 167 MC_LUMA(sse2,sse2,sse2)
 168 MC_LUMA(cache64_sse2,cache64_sse2,sse2)
 169
 170 #define GET_REF(name)\
 171 static uint8_t *get_ref_##name( uint8_t *dst,   int *i_dst_stride,\
 172                          uint8_t *src[4], int i_src_stride,\
 173                          int mvx, int mvy,\
 174                          int i_width, int i_height )\
 175 {\
 176     int qpel_idx = ((mvy&3)<<2) + (mvx&3);\
 177     int offset = (mvy>>2)*i_src_stride + (mvx>>2);\
 178     uint8_t *src1 = src[hpel_ref0[qpel_idx]] + offset + ((mvy&3) == 3) * i_src_stride;\
 179     if( qpel_idx & 5 ) /* qpel interpolation needed */\
 180     {\
 181         uint8_t *src2 = src[hpel_ref1[qpel_idx]] + offset + ((mvx&3) == 3);\
 182         x264_pixel_avg_wtab_##name[i_width>>2](\
 183                 dst, *i_dst_stride, src1, i_src_stride,\
 184                 src2, i_height );\
 185         return dst;\
 186     }\
 187     else\
 188     {\
 189         *i_dst_stride = i_src_stride;\
 190         return src1;\
 191     }\
 192 }
 193
 194 GET_REF(mmxext)
 195 #ifdef ARCH_X86
 196 GET_REF(cache32_mmxext)
 197 GET_REF(cache64_mmxext)
 198 #endif
 199 GET_REF(sse2)
 200 GET_REF(sse2_misalign)
 201 GET_REF(cache64_sse2)
 202
 203 #define HPEL(align, cpu, cpuv, cpuc, cpuh)\
 204 void x264_hpel_filter_v_##cpuv( uint8_t *dst, uint8_t *src, int16_t *buf, int stride, int width);\
 205 void x264_hpel_filter_c_##cpuc( uint8_t *dst, int16_t *buf, int width );\
 206 void x264_hpel_filter_h_##cpuh( uint8_t *dst, uint8_t *src, int width );\
 207 void x264_sfence( void );\
 208 static void x264_hpel_filter_##cpu( uint8_t *dsth, uint8_t *dstv, uint8_t *dstc, uint8_t *src,\
 209                              int stride, int width, int height, int16_t *buf )\
 210 {\
 211     int realign = (intptr_t)src & (align-1);\
 212     src -= realign;\
 213     dstv -= realign;\
 214     dstc -= realign;\
 215     dsth -= realign;\
 216     width += realign;\
 217     while( height-- )\
 218     {\
 219         x264_hpel_filter_v_##cpuv( dstv, src, buf+8, stride, width );\
 220         x264_hpel_filter_c_##cpuc( dstc, buf+8, width );\
 221         x264_hpel_filter_h_##cpuh( dsth, src, width );\
 222         dsth += stride;\
 223         dstv += stride;\
 224         dstc += stride;\
 225         src  += stride;\
 226     }\
 227     x264_sfence();\
 228 }
 229
 230 HPEL(8, mmxext, mmxext, mmxext, mmxext)
 231 HPEL(16, sse2_amd, mmxext, mmxext, sse2)
 232 #ifdef ARCH_X86_64
 233 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 );
 234 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 );
 235 #else
 236 HPEL(16, sse2, sse2, sse2, sse2)
 237 HPEL(16, ssse3, ssse3, ssse3, ssse3)
 238
 239 #endif
 240 HPEL(16, sse2_misalign, sse2, sse2_misalign, sse2)
 241
 242 void x264_mc_init_mmx( int cpu, x264_mc_functions_t *pf )
 243 {
 244     if( !(cpu&X264_CPU_MMX) )
 245         return;
 246
 247     pf->copy_16x16_unaligned = x264_mc_copy_w16_mmx;
 248     pf->copy[PIXEL_16x16] = x264_mc_copy_w16_mmx;
 249     pf->copy[PIXEL_8x8]   = x264_mc_copy_w8_mmx;
 250     pf->copy[PIXEL_4x4]   = x264_mc_copy_w4_mmx;
 251     pf->memcpy_aligned = x264_memcpy_aligned_mmx;
 252     pf->memzero_aligned = x264_memzero_aligned_mmx;
 253     pf->integral_init4v = x264_integral_init4v_mmx;
 254     pf->integral_init8v = x264_integral_init8v_mmx;
 255
 256     if( !(cpu&X264_CPU_MMXEXT) )
 257         return;
 258
 259     pf->mc_luma = mc_luma_mmxext;
 260     pf->get_ref = get_ref_mmxext;
 261     pf->mc_chroma = x264_mc_chroma_mmxext;
 262
 263     pf->avg[PIXEL_16x16] = x264_pixel_avg_16x16_mmxext;
 264     pf->avg[PIXEL_16x8]  = x264_pixel_avg_16x8_mmxext;
 265     pf->avg[PIXEL_8x16]  = x264_pixel_avg_8x16_mmxext;
 266     pf->avg[PIXEL_8x8]   = x264_pixel_avg_8x8_mmxext;
 267     pf->avg[PIXEL_8x4]   = x264_pixel_avg_8x4_mmxext;
 268     pf->avg[PIXEL_4x8]   = x264_pixel_avg_4x8_mmxext;
 269     pf->avg[PIXEL_4x4]   = x264_pixel_avg_4x4_mmxext;
 270     pf->avg[PIXEL_4x2]   = x264_pixel_avg_4x2_mmxext;
 271
 272     pf->plane_copy = x264_plane_copy_mmxext;
 273     pf->hpel_filter = x264_hpel_filter_mmxext;
 274     pf->frame_init_lowres_core = x264_frame_init_lowres_core_mmxext;
 275
 276     pf->prefetch_fenc = x264_prefetch_fenc_mmxext;
 277     pf->prefetch_ref  = x264_prefetch_ref_mmxext;
 278
 279 #ifdef ARCH_X86 // all x86_64 cpus with cacheline split issues use sse2 instead
 280     if( cpu&X264_CPU_CACHELINE_32 )
 281     {
 282         pf->mc_luma = mc_luma_cache32_mmxext;
 283         pf->get_ref = get_ref_cache32_mmxext;
 284         pf->frame_init_lowres_core = x264_frame_init_lowres_core_cache32_mmxext;
 285     }
 286     else if( cpu&X264_CPU_CACHELINE_64 )
 287     {
 288         pf->mc_luma = mc_luma_cache64_mmxext;
 289         pf->get_ref = get_ref_cache64_mmxext;
 290         pf->frame_init_lowres_core = x264_frame_init_lowres_core_cache32_mmxext;
 291     }
 292 #endif
 293
 294     if( !(cpu&X264_CPU_SSE2) )
 295         return;
 296
 297     pf->memcpy_aligned = x264_memcpy_aligned_sse2;
 298     pf->memzero_aligned = x264_memzero_aligned_sse2;
 299     pf->integral_init4v = x264_integral_init4v_sse2;
 300     pf->integral_init8v = x264_integral_init8v_sse2;
 301     pf->hpel_filter = x264_hpel_filter_sse2_amd;
 302
 303     if( cpu&X264_CPU_SSE2_IS_SLOW )
 304         return;
 305
 306     pf->copy[PIXEL_16x16] = x264_mc_copy_w16_aligned_sse2;
 307     pf->avg[PIXEL_16x16] = x264_pixel_avg_16x16_sse2;
 308     pf->avg[PIXEL_16x8]  = x264_pixel_avg_16x8_sse2;
 309     pf->avg[PIXEL_8x16] = x264_pixel_avg_8x16_sse2;
 310     pf->avg[PIXEL_8x8]  = x264_pixel_avg_8x8_sse2;
 311     pf->avg[PIXEL_8x4]  = x264_pixel_avg_8x4_sse2;
 312     pf->hpel_filter = x264_hpel_filter_sse2;
 313     if( cpu&X264_CPU_SSE_MISALIGN )
 314         pf->hpel_filter = x264_hpel_filter_sse2_misalign;
 315     pf->frame_init_lowres_core = x264_frame_init_lowres_core_sse2;
 316     pf->mc_chroma = x264_mc_chroma_sse2;
 317
 318     if( cpu&X264_CPU_SSE2_IS_FAST )
 319     {
 320         pf->mc_luma = mc_luma_sse2;
 321         pf->get_ref = get_ref_sse2;
 322         if( cpu&X264_CPU_CACHELINE_64 )
 323         {
 324             pf->mc_luma = mc_luma_cache64_sse2;
 325             pf->get_ref = get_ref_cache64_sse2;
 326         }
 327         if( cpu&X264_CPU_SSE_MISALIGN )
 328             pf->get_ref = get_ref_sse2_misalign;
 329     }
 330
 331     if( !(cpu&X264_CPU_SSSE3) )
 332         return;
 333
 334     pf->avg[PIXEL_16x16] = x264_pixel_avg_16x16_ssse3;
 335     pf->avg[PIXEL_16x8]  = x264_pixel_avg_16x8_ssse3;
 336     pf->avg[PIXEL_8x16]  = x264_pixel_avg_8x16_ssse3;
 337     pf->avg[PIXEL_8x8]   = x264_pixel_avg_8x8_ssse3;
 338     pf->avg[PIXEL_8x4]   = x264_pixel_avg_8x4_ssse3;
 339     pf->avg[PIXEL_4x8]   = x264_pixel_avg_4x8_ssse3;
 340     pf->avg[PIXEL_4x4]   = x264_pixel_avg_4x4_ssse3;
 341     pf->avg[PIXEL_4x2]   = x264_pixel_avg_4x2_ssse3;
 342
 343     pf->hpel_filter = x264_hpel_filter_ssse3;
 344     pf->frame_init_lowres_core = x264_frame_init_lowres_core_ssse3;
 345     pf->mc_chroma = x264_mc_chroma_ssse3;
 346     if( cpu&X264_CPU_CACHELINE_64 )
 347         pf->mc_chroma = x264_mc_chroma_ssse3_cache64;
 348
 349     if( cpu&X264_CPU_SHUFFLE_IS_FAST )
 350         pf->integral_init4v = x264_integral_init4v_ssse3;
 351
 352     if( !(cpu&X264_CPU_SSE4) )
 353         return;
 354
 355     pf->integral_init4h = x264_integral_init4h_sse4;
 356     pf->integral_init8h = x264_integral_init8h_sse4;
 357 }