git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/dsputil.h

   1 /*
   2  * DSP utils
   3  * Copyright (c) 2000, 2001, 2002 Fabrice Bellard.
   4  *
   5  * This library is free software; you can redistribute it and/or
   6  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   7  * License as published by the Free Software Foundation; either
   8  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
   9  *
  10  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13  * Lesser General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  16  * License along with this library; if not, write to the Free Software
  17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  18  */
  19
  20 /**
  21  * @file dsputil.h
  22  * DSP utils.
  23  * note, many functions in here may use MMX which trashes the FPU state, it is
  24  * absolutely necessary to call emms_c() between dsp & float/double code
  25  */
  26
  27 #ifndef DSPUTIL_H
  28 #define DSPUTIL_H
  29
  30 #include "common.h"
  31 #include "avcodec.h"
  32
  33
  34 //#define DEBUG
  35 /* dct code */
  36 typedef short DCTELEM;
  37
  38 void fdct_ifast (DCTELEM *data);
  39 void fdct_ifast248 (DCTELEM *data);
  40 void ff_jpeg_fdct_islow (DCTELEM *data);
  41 void ff_fdct248_islow (DCTELEM *data);
  42
  43 void j_rev_dct (DCTELEM *data);
  44
  45 void ff_fdct_mmx(DCTELEM *block);
  46 void ff_fdct_mmx2(DCTELEM *block);
  47
  48 /* encoding scans */
  49 extern const uint8_t ff_alternate_horizontal_scan[64];
  50 extern const uint8_t ff_alternate_vertical_scan[64];
  51 extern const uint8_t ff_zigzag_direct[64];
  52 extern const uint8_t ff_zigzag248_direct[64];
  53
  54 /* pixel operations */
  55 #define MAX_NEG_CROP 384
  56
  57 /* temporary */
  58 extern uint32_t squareTbl[512];
  59 extern uint8_t cropTbl[256 + 2 * MAX_NEG_CROP];
  60
  61
  62 /* minimum alignment rules ;)
  63 if u notice errors in the align stuff, need more alignment for some asm code for some cpu
  64 or need to use a function with less aligned data then send a mail to the ffmpeg-dev list, ...
  65
  66 !warning these alignments might not match reallity, (missing attribute((align)) stuff somewhere possible)
  67 i (michael) didnt check them, these are just the alignents which i think could be reached easily ...
  68
  69 !future video codecs might need functions with less strict alignment
  70 */
  71
  72 /*
  73 void get_pixels_c(DCTELEM *block, const uint8_t *pixels, int line_size);
  74 void diff_pixels_c(DCTELEM *block, const uint8_t *s1, const uint8_t *s2, int stride);
  75 void put_pixels_clamped_c(const DCTELEM *block, uint8_t *pixels, int line_size);
  76 void add_pixels_clamped_c(const DCTELEM *block, uint8_t *pixels, int line_size);
  77 void clear_blocks_c(DCTELEM *blocks);
  78 */
  79
  80 /* add and put pixel (decoding) */
  81 // blocksizes for op_pixels_func are 8x4,8x8 16x8 16x16
  82 //h for op_pixels_func is limited to {width/2, width} but never larger than 16 and never smaller then 4
  83 typedef void (*op_pixels_func)(uint8_t *block/*align width (8 or 16)*/, const uint8_t *pixels/*align 1*/, int line_size, int h);
  84 typedef void (*tpel_mc_func)(uint8_t *block/*align width (8 or 16)*/, const uint8_t *pixels/*align 1*/, int line_size, int w, int h);
  85 typedef void (*qpel_mc_func)(uint8_t *dst/*align width (8 or 16)*/, uint8_t *src/*align 1*/, int stride);
  86 typedef void (*h264_chroma_mc_func)(uint8_t *dst/*align 8*/, uint8_t *src/*align 1*/, int srcStride, int h, int x, int y);
  87
  88 #define DEF_OLD_QPEL(name)\
  89 void ff_put_        ## name (uint8_t *dst/*align width (8 or 16)*/, uint8_t *src/*align 1*/, int stride);\
  90 void ff_put_no_rnd_ ## name (uint8_t *dst/*align width (8 or 16)*/, uint8_t *src/*align 1*/, int stride);\
  91 void ff_avg_        ## name (uint8_t *dst/*align width (8 or 16)*/, uint8_t *src/*align 1*/, int stride);
  92
  93 DEF_OLD_QPEL(qpel16_mc11_old_c)
  94 DEF_OLD_QPEL(qpel16_mc31_old_c)
  95 DEF_OLD_QPEL(qpel16_mc12_old_c)
  96 DEF_OLD_QPEL(qpel16_mc32_old_c)
  97 DEF_OLD_QPEL(qpel16_mc13_old_c)
  98 DEF_OLD_QPEL(qpel16_mc33_old_c)
  99 DEF_OLD_QPEL(qpel8_mc11_old_c)
 100 DEF_OLD_QPEL(qpel8_mc31_old_c)
 101 DEF_OLD_QPEL(qpel8_mc12_old_c)
 102 DEF_OLD_QPEL(qpel8_mc32_old_c)
 103 DEF_OLD_QPEL(qpel8_mc13_old_c)
 104 DEF_OLD_QPEL(qpel8_mc33_old_c)
 105
 106 #define CALL_2X_PIXELS(a, b, n)\
 107 static void a(uint8_t *block, const uint8_t *pixels, int line_size, int h){\
 108     b(block  , pixels  , line_size, h);\
 109     b(block+n, pixels+n, line_size, h);\
 110 }
 111
 112 /* motion estimation */
 113 // h is limited to {width/2, width, 2*width} but never larger than 16 and never smaller then 2
 114 // allthough currently h<4 is not used as functions with width <8 are not used and neither implemented
 115 typedef int (*me_cmp_func)(void /*MpegEncContext*/ *s, uint8_t *blk1/*align width (8 or 16)*/, uint8_t *blk2/*align 1*/, int line_size, int h)/* __attribute__ ((const))*/;
 116
 117
 118 /**
 119  * DSPContext.
 120  */
 121 typedef struct DSPContext {
 122     /* pixel ops : interface with DCT */
 123     void (*get_pixels)(DCTELEM *block/*align 16*/, const uint8_t *pixels/*align 8*/, int line_size);
 124     void (*diff_pixels)(DCTELEM *block/*align 16*/, const uint8_t *s1/*align 8*/, const uint8_t *s2/*align 8*/, int stride);
 125     void (*put_pixels_clamped)(const DCTELEM *block/*align 16*/, uint8_t *pixels/*align 8*/, int line_size);
 126     void (*add_pixels_clamped)(const DCTELEM *block/*align 16*/, uint8_t *pixels/*align 8*/, int line_size);
 127     /**
 128      * translational global motion compensation.
 129      */
 130     void (*gmc1)(uint8_t *dst/*align 8*/, uint8_t *src/*align 1*/, int srcStride, int h, int x16, int y16, int rounder);
 131     /**
 132      * global motion compensation.
 133      */
 134     void (*gmc )(uint8_t *dst/*align 8*/, uint8_t *src/*align 1*/, int stride, int h, int ox, int oy,
 135                     int dxx, int dxy, int dyx, int dyy, int shift, int r, int width, int height);
 136     void (*clear_blocks)(DCTELEM *blocks/*align 16*/);
 137     int (*pix_sum)(uint8_t * pix, int line_size);
 138     int (*pix_norm1)(uint8_t * pix, int line_size);
 139 // 16x16 8x8 4x4 2x2 16x8 8x4 4x2 8x16 4x8 2x4
 140
 141     me_cmp_func sad[5]; /* identical to pix_absAxA except additional void * */
 142     me_cmp_func sse[5];
 143     me_cmp_func hadamard8_diff[5];
 144     me_cmp_func dct_sad[5];
 145     me_cmp_func quant_psnr[5];
 146     me_cmp_func bit[5];
 147     me_cmp_func rd[5];
 148     me_cmp_func vsad[5];
 149     me_cmp_func vsse[5];
 150
 151     me_cmp_func me_pre_cmp[5];
 152     me_cmp_func me_cmp[5];
 153     me_cmp_func me_sub_cmp[5];
 154     me_cmp_func mb_cmp[5];
 155     me_cmp_func ildct_cmp[5]; //only width 16 used
 156
 157     /**
 158      * Halfpel motion compensation with rounding (a+b+1)>>1.
 159      * this is an array[4][4] of motion compensation funcions for 4
 160      * horizontal blocksizes (8,16) and the 4 halfpel positions<br>
 161      * *pixels_tab[ 0->16xH 1->8xH ][ xhalfpel + 2*yhalfpel ]
 162      * @param block destination where the result is stored
 163      * @param pixels source
 164      * @param line_size number of bytes in a horizontal line of block
 165      * @param h height
 166      */
 167     op_pixels_func put_pixels_tab[4][4];
 168
 169     /**
 170      * Halfpel motion compensation with rounding (a+b+1)>>1.
 171      * This is an array[4][4] of motion compensation functions for 4
 172      * horizontal blocksizes (8,16) and the 4 halfpel positions<br>
 173      * *pixels_tab[ 0->16xH 1->8xH ][ xhalfpel + 2*yhalfpel ]
 174      * @param block destination into which the result is averaged (a+b+1)>>1
 175      * @param pixels source
 176      * @param line_size number of bytes in a horizontal line of block
 177      * @param h height
 178      */
 179     op_pixels_func avg_pixels_tab[4][4];
 180
 181     /**
 182      * Halfpel motion compensation with no rounding (a+b)>>1.
 183      * this is an array[2][4] of motion compensation funcions for 2
 184      * horizontal blocksizes (8,16) and the 4 halfpel positions<br>
 185      * *pixels_tab[ 0->16xH 1->8xH ][ xhalfpel + 2*yhalfpel ]
 186      * @param block destination where the result is stored
 187      * @param pixels source
 188      * @param line_size number of bytes in a horizontal line of block
 189      * @param h height
 190      */
 191     op_pixels_func put_no_rnd_pixels_tab[2][4];
 192
 193     /**
 194      * Halfpel motion compensation with no rounding (a+b)>>1.
 195      * this is an array[2][4] of motion compensation funcions for 2
 196      * horizontal blocksizes (8,16) and the 4 halfpel positions<br>
 197      * *pixels_tab[ 0->16xH 1->8xH ][ xhalfpel + 2*yhalfpel ]
 198      * @param block destination into which the result is averaged (a+b)>>1
 199      * @param pixels source
 200      * @param line_size number of bytes in a horizontal line of block
 201      * @param h height
 202      */
 203     op_pixels_func avg_no_rnd_pixels_tab[2][4];
 204
 205     /**
 206      * Thirdpel motion compensation with rounding (a+b+1)>>1.
 207      * this is an array[12] of motion compensation funcions for the 9 thirdpel positions<br>
 208      * *pixels_tab[ xthirdpel + 4*ythirdpel ]
 209      * @param block destination where the result is stored
 210      * @param pixels source
 211      * @param line_size number of bytes in a horizontal line of block
 212      * @param h height
 213      */
 214     tpel_mc_func put_tpel_pixels_tab[11]; //FIXME individual func ptr per width?
 215     tpel_mc_func avg_tpel_pixels_tab[11]; //FIXME individual func ptr per width?
 216
 217     qpel_mc_func put_qpel_pixels_tab[2][16];
 218     qpel_mc_func avg_qpel_pixels_tab[2][16];
 219     qpel_mc_func put_no_rnd_qpel_pixels_tab[2][16];
 220     qpel_mc_func avg_no_rnd_qpel_pixels_tab[2][16];
 221     qpel_mc_func put_mspel_pixels_tab[8];
 222
 223     /**
 224      * h264 Chram MC
 225      */
 226     h264_chroma_mc_func put_h264_chroma_pixels_tab[3];
 227     h264_chroma_mc_func avg_h264_chroma_pixels_tab[3];
 228
 229     qpel_mc_func put_h264_qpel_pixels_tab[3][16];
 230     qpel_mc_func avg_h264_qpel_pixels_tab[3][16];
 231
 232     me_cmp_func pix_abs[2][4];
 233
 234     /* huffyuv specific */
 235     void (*add_bytes)(uint8_t *dst/*align 16*/, uint8_t *src/*align 16*/, int w);
 236     void (*diff_bytes)(uint8_t *dst/*align 16*/, uint8_t *src1/*align 16*/, uint8_t *src2/*align 1*/,int w);
 237     /**
 238      * subtract huffyuv's variant of median prediction
 239      * note, this might read from src1[-1], src2[-1]
 240      */
 241     void (*sub_hfyu_median_prediction)(uint8_t *dst, uint8_t *src1, uint8_t *src2, int w, int *left, int *left_top);
 242     void (*bswap_buf)(uint32_t *dst, uint32_t *src, int w);
 243
 244     void (*h263_v_loop_filter)(uint8_t *src, int stride, int qscale);
 245     void (*h263_h_loop_filter)(uint8_t *src, int stride, int qscale);
 246
 247     /* (I)DCT */
 248     void (*fdct)(DCTELEM *block/* align 16*/);
 249     void (*fdct248)(DCTELEM *block/* align 16*/);
 250
 251     /* IDCT really*/
 252     void (*idct)(DCTELEM *block/* align 16*/);
 253
 254     /**
 255      * block -> idct -> clip to unsigned 8 bit -> dest.
 256      * (-1392, 0, 0, ...) -> idct -> (-174, -174, ...) -> put -> (0, 0, ...)
 257      * @param line_size size in bytes of a horizotal line of dest
 258      */
 259     void (*idct_put)(uint8_t *dest/*align 8*/, int line_size, DCTELEM *block/*align 16*/);
 260
 261     /**
 262      * block -> idct -> add dest -> clip to unsigned 8 bit -> dest.
 263      * @param line_size size in bytes of a horizotal line of dest
 264      */
 265     void (*idct_add)(uint8_t *dest/*align 8*/, int line_size, DCTELEM *block/*align 16*/);
 266
 267     /**
 268      * idct input permutation.
 269      * several optimized IDCTs need a permutated input (relative to the normal order of the reference
 270      * IDCT)
 271      * this permutation must be performed before the idct_put/add, note, normally this can be merged
 272      * with the zigzag/alternate scan<br>
 273      * an example to avoid confusion:
 274      * - (->decode coeffs -> zigzag reorder -> dequant -> reference idct ->...)
 275      * - (x -> referece dct -> reference idct -> x)
 276      * - (x -> referece dct -> simple_mmx_perm = idct_permutation -> simple_idct_mmx -> x)
 277      * - (->decode coeffs -> zigzag reorder -> simple_mmx_perm -> dequant -> simple_idct_mmx ->...)
 278      */
 279     uint8_t idct_permutation[64];
 280     int idct_permutation_type;
 281 #define FF_NO_IDCT_PERM 1
 282 #define FF_LIBMPEG2_IDCT_PERM 2
 283 #define FF_SIMPLE_IDCT_PERM 3
 284 #define FF_TRANSPOSE_IDCT_PERM 4
 285
 286 } DSPContext;
 287
 288 void dsputil_static_init(void);
 289 void dsputil_init(DSPContext* p, AVCodecContext *avctx);
 290
 291 /**
 292  * permute block according to permuatation.
 293  * @param last last non zero element in scantable order
 294  */
 295 void ff_block_permute(DCTELEM *block, uint8_t *permutation, const uint8_t *scantable, int last);
 296
 297 void ff_set_cmp(DSPContext* c, me_cmp_func *cmp, int type);
 298
 299 #define BYTE_VEC32(c)   ((c)*0x01010101UL)
 300
 301 static inline uint32_t rnd_avg32(uint32_t a, uint32_t b)
 302 {
 303     return (a | b) - (((a ^ b) & ~BYTE_VEC32(0x01)) >> 1);
 304 }
 305
 306 static inline uint32_t no_rnd_avg32(uint32_t a, uint32_t b)
 307 {
 308     return (a & b) + (((a ^ b) & ~BYTE_VEC32(0x01)) >> 1);
 309 }
 310
 311 /**
 312  * Empty mmx state.
 313  * this must be called between any dsp function and float/double code.
 314  * for example sin(); dsp->idct_put(); emms_c(); cos()
 315  */
 316 #define emms_c()
 317
 318 /* should be defined by architectures supporting
 319    one or more MultiMedia extension */
 320 int mm_support(void);
 321
 322 #if defined(HAVE_MMX)
 323
 324 #undef emms_c
 325
 326 #define MM_MMX    0x0001 /* standard MMX */
 327 #define MM_3DNOW  0x0004 /* AMD 3DNOW */
 328 #define MM_MMXEXT 0x0002 /* SSE integer functions or AMD MMX ext */
 329 #define MM_SSE    0x0008 /* SSE functions */
 330 #define MM_SSE2   0x0010 /* PIV SSE2 functions */
 331
 332 extern int mm_flags;
 333
 334 void add_pixels_clamped_mmx(const DCTELEM *block, uint8_t *pixels, int line_size);
 335 void put_pixels_clamped_mmx(const DCTELEM *block, uint8_t *pixels, int line_size);
 336
 337 static inline void emms(void)
 338 {
 339     __asm __volatile ("emms;":::"memory");
 340 }
 341
 342
 343 #define emms_c() \
 344 {\
 345     if (mm_flags & MM_MMX)\
 346         emms();\
 347 }
 348
 349 #define __align8 __attribute__ ((aligned (8)))
 350
 351 void dsputil_init_mmx(DSPContext* c, AVCodecContext *avctx);
 352 void dsputil_init_pix_mmx(DSPContext* c, AVCodecContext *avctx);
 353
 354 #elif defined(ARCH_ARMV4L)
 355
 356 /* This is to use 4 bytes read to the IDCT pointers for some 'zero'
 357    line ptimizations */
 358 #define __align8 __attribute__ ((aligned (4)))
 359
 360 void dsputil_init_armv4l(DSPContext* c, AVCodecContext *avctx);
 361
 362 #elif defined(HAVE_MLIB)
 363
 364 /* SPARC/VIS IDCT needs 8-byte aligned DCT blocks */
 365 #define __align8 __attribute__ ((aligned (8)))
 366
 367 void dsputil_init_mlib(DSPContext* c, AVCodecContext *avctx);
 368
 369 #elif defined(ARCH_ALPHA)
 370
 371 #define __align8 __attribute__ ((aligned (8)))
 372
 373 void dsputil_init_alpha(DSPContext* c, AVCodecContext *avctx);
 374
 375 #elif defined(ARCH_POWERPC)
 376
 377 #define MM_ALTIVEC    0x0001 /* standard AltiVec */
 378
 379 extern int mm_flags;
 380
 381 #if defined(HAVE_ALTIVEC) && !defined(CONFIG_DARWIN)
 382 #define pixel altivec_pixel
 383 #include <altivec.h>
 384 #undef pixel
 385 #endif
 386
 387 #define __align8 __attribute__ ((aligned (16)))
 388
 389 void dsputil_init_ppc(DSPContext* c, AVCodecContext *avctx);
 390
 391 #elif defined(HAVE_MMI)
 392
 393 #define __align8 __attribute__ ((aligned (16)))
 394
 395 void dsputil_init_mmi(DSPContext* c, AVCodecContext *avctx);
 396
 397 #elif defined(ARCH_SH4)
 398
 399 #define __align8 __attribute__ ((aligned (8)))
 400
 401 void dsputil_init_sh4(DSPContext* c, AVCodecContext *avctx);
 402
 403 #else
 404
 405 #define __align8
 406
 407 #endif
 408
 409 #ifdef __GNUC__
 410
 411 struct unaligned_64 { uint64_t l; } __attribute__((packed));
 412 struct unaligned_32 { uint32_t l; } __attribute__((packed));
 413 struct unaligned_16 { uint16_t l; } __attribute__((packed));
 414
 415 #define LD16(a) (((const struct unaligned_16 *) (a))->l)
 416 #define LD32(a) (((const struct unaligned_32 *) (a))->l)
 417 #define LD64(a) (((const struct unaligned_64 *) (a))->l)
 418
 419 #define ST32(a, b) (((struct unaligned_32 *) (a))->l) = (b)
 420
 421 #else /* __GNUC__ */
 422
 423 #define LD16(a) (*((uint16_t*)(a)))
 424 #define LD32(a) (*((uint32_t*)(a)))
 425 #define LD64(a) (*((uint64_t*)(a)))
 426
 427 #define ST32(a, b) *((uint32_t*)(a)) = (b)
 428
 429 #endif /* !__GNUC__ */
 430
 431 /* PSNR */
 432 void get_psnr(uint8_t *orig_image[3], uint8_t *coded_image[3],
 433               int orig_linesize[3], int coded_linesize,
 434               AVCodecContext *avctx);
 435
 436 /* FFT computation */
 437
 438 /* NOTE: soon integer code will be added, so you must use the
 439    FFTSample type */
 440 typedef float FFTSample;
 441
 442 typedef struct FFTComplex {
 443     FFTSample re, im;
 444 } FFTComplex;
 445
 446 typedef struct FFTContext {
 447     int nbits;
 448     int inverse;
 449     uint16_t *revtab;
 450     FFTComplex *exptab;
 451     FFTComplex *exptab1; /* only used by SSE code */
 452     void (*fft_calc)(struct FFTContext *s, FFTComplex *z);
 453 } FFTContext;
 454
 455 int fft_init(FFTContext *s, int nbits, int inverse);
 456 void fft_permute(FFTContext *s, FFTComplex *z);
 457 void fft_calc_c(FFTContext *s, FFTComplex *z);
 458 void fft_calc_sse(FFTContext *s, FFTComplex *z);
 459 void fft_calc_altivec(FFTContext *s, FFTComplex *z);
 460
 461 static inline void fft_calc(FFTContext *s, FFTComplex *z)
 462 {
 463     s->fft_calc(s, z);
 464 }
 465 void fft_end(FFTContext *s);
 466
 467 /* MDCT computation */
 468
 469 typedef struct MDCTContext {
 470     int n;  /* size of MDCT (i.e. number of input data * 2) */
 471     int nbits; /* n = 2^nbits */
 472     /* pre/post rotation tables */
 473     FFTSample *tcos;
 474     FFTSample *tsin;
 475     FFTContext fft;
 476 } MDCTContext;
 477
 478 int ff_mdct_init(MDCTContext *s, int nbits, int inverse);
 479 void ff_imdct_calc(MDCTContext *s, FFTSample *output,
 480                 const FFTSample *input, FFTSample *tmp);
 481 void ff_mdct_calc(MDCTContext *s, FFTSample *out,
 482                const FFTSample *input, FFTSample *tmp);
 483 void ff_mdct_end(MDCTContext *s);
 484
 485 #define WARPER8_16(name8, name16)\
 486 static int name16(void /*MpegEncContext*/ *s, uint8_t *dst, uint8_t *src, int stride, int h){\
 487     return name8(s, dst           , src           , stride, h)\
 488           +name8(s, dst+8         , src+8         , stride, h);\
 489 }
 490
 491 #define WARPER8_16_SQ(name8, name16)\
 492 static int name16(void /*MpegEncContext*/ *s, uint8_t *dst, uint8_t *src, int stride, int h){\
 493     int score=0;\
 494     score +=name8(s, dst           , src           , stride, 8);\
 495     score +=name8(s, dst+8         , src+8         , stride, 8);\
 496     if(h==16){\
 497         dst += 8*stride;\
 498         src += 8*stride;\
 499         score +=name8(s, dst           , src           , stride, 8);\
 500         score +=name8(s, dst+8         , src+8         , stride, 8);\
 501     }\
 502     return score;\
 503 }
 504
 505 #ifndef HAVE_LRINTF
 506 /* XXX: add ISOC specific test to avoid specific BSD testing. */
 507 /* better than nothing implementation. */
 508 /* btw, rintf() is existing on fbsd too -- alex */
 509 static inline long int lrintf(float x)
 510 {
 511 #ifdef CONFIG_WIN32
 512     /* XXX: incorrect, but make it compile */
 513     return (int)(x);
 514 #else
 515     return (int)(rint(x));
 516 #endif
 517 }
 518 #endif
 519
 520 #endif