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 //typedef int DCTELEM;
  38
  39 void fdct_ifast (DCTELEM *data);
  40 void ff_jpeg_fdct_islow (DCTELEM *data);
  41
  42 void j_rev_dct (DCTELEM *data);
  43
  44 void ff_fdct_mmx(DCTELEM *block);
  45
  46 /* encoding scans */
  47 extern const uint8_t ff_alternate_horizontal_scan[64];
  48 extern const uint8_t ff_alternate_vertical_scan[64];
  49 extern const uint8_t ff_zigzag_direct[64];
  50
  51 /* pixel operations */
  52 #define MAX_NEG_CROP 384
  53
  54 /* temporary */
  55 extern uint32_t squareTbl[512];
  56 extern uint8_t cropTbl[256 + 2 * MAX_NEG_CROP];
  57
  58
  59 /* minimum alignment rules ;)
  60 if u notice errors in the align stuff, need more alignment for some asm code for some cpu
  61 or need to use a function with less aligned data then send a mail to the ffmpeg-dev list, ...
  62
  63 !warning these alignments might not match reallity, (missing attribute((align)) stuff somewhere possible)
  64 i (michael) didnt check them, these are just the alignents which i think could be reached easily ...
  65
  66 !future video codecs might need functions with less strict alignment
  67 */
  68
  69 /*
  70 void get_pixels_c(DCTELEM *block, const uint8_t *pixels, int line_size);
  71 void diff_pixels_c(DCTELEM *block, const uint8_t *s1, const uint8_t *s2, int stride);
  72 void put_pixels_clamped_c(const DCTELEM *block, uint8_t *pixels, int line_size);
  73 void add_pixels_clamped_c(const DCTELEM *block, uint8_t *pixels, int line_size);
  74 void clear_blocks_c(DCTELEM *blocks);
  75 */
  76
  77 /* add and put pixel (decoding) */
  78 // blocksizes for op_pixels_func are 8x4,8x8 16x8 16x16
  79 typedef void (*op_pixels_func)(uint8_t *block/*align width (8 or 16)*/, const uint8_t *pixels/*align 1*/, int line_size, int h);
  80 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);
  81 typedef void (*qpel_mc_func)(uint8_t *dst/*align width (8 or 16)*/, uint8_t *src/*align 1*/, int stride);
  82 typedef void (*h264_chroma_mc_func)(uint8_t *dst/*align 8*/, uint8_t *src/*align 1*/, int srcStride, int h, int x, int y);
  83
  84 #define DEF_OLD_QPEL(name)\
  85 void ff_put_        ## name (uint8_t *dst/*align width (8 or 16)*/, uint8_t *src/*align 1*/, int stride);\
  86 void ff_put_no_rnd_ ## name (uint8_t *dst/*align width (8 or 16)*/, uint8_t *src/*align 1*/, int stride);\
  87 void ff_avg_        ## name (uint8_t *dst/*align width (8 or 16)*/, uint8_t *src/*align 1*/, int stride);
  88
  89 DEF_OLD_QPEL(qpel16_mc11_old_c)
  90 DEF_OLD_QPEL(qpel16_mc31_old_c)
  91 DEF_OLD_QPEL(qpel16_mc12_old_c)
  92 DEF_OLD_QPEL(qpel16_mc32_old_c)
  93 DEF_OLD_QPEL(qpel16_mc13_old_c)
  94 DEF_OLD_QPEL(qpel16_mc33_old_c)
  95 DEF_OLD_QPEL(qpel8_mc11_old_c)
  96 DEF_OLD_QPEL(qpel8_mc31_old_c)
  97 DEF_OLD_QPEL(qpel8_mc12_old_c)
  98 DEF_OLD_QPEL(qpel8_mc32_old_c)
  99 DEF_OLD_QPEL(qpel8_mc13_old_c)
 100 DEF_OLD_QPEL(qpel8_mc33_old_c)
 101
 102 #define CALL_2X_PIXELS(a, b, n)\
 103 static void a(uint8_t *block, const uint8_t *pixels, int line_size, int h){\
 104     b(block  , pixels  , line_size, h);\
 105     b(block+n, pixels+n, line_size, h);\
 106 }
 107
 108 /* motion estimation */
 109
 110 typedef int (*op_pixels_abs_func)(uint8_t *blk1/*align width (8 or 16)*/, uint8_t *blk2/*align 1*/, int line_size)/* __attribute__ ((const))*/;
 111
 112 typedef int (*me_cmp_func)(void /*MpegEncContext*/ *s, uint8_t *blk1/*align width (8 or 16)*/, uint8_t *blk2/*align 1*/, int line_size)/* __attribute__ ((const))*/;
 113
 114
 115 /**
 116  * DSPContext.
 117  */
 118 typedef struct DSPContext {
 119     /* pixel ops : interface with DCT */
 120     void (*get_pixels)(DCTELEM *block/*align 16*/, const uint8_t *pixels/*align 8*/, int line_size);
 121     void (*diff_pixels)(DCTELEM *block/*align 16*/, const uint8_t *s1/*align 8*/, const uint8_t *s2/*align 8*/, int stride);
 122     void (*put_pixels_clamped)(const DCTELEM *block/*align 16*/, uint8_t *pixels/*align 8*/, int line_size);
 123     void (*add_pixels_clamped)(const DCTELEM *block/*align 16*/, uint8_t *pixels/*align 8*/, int line_size);
 124     /**
 125      * translational global motion compensation.
 126      */
 127     void (*gmc1)(uint8_t *dst/*align 8*/, uint8_t *src/*align 1*/, int srcStride, int h, int x16, int y16, int rounder);
 128     /**
 129      * global motion compensation.
 130      */
 131     void (*gmc )(uint8_t *dst/*align 8*/, uint8_t *src/*align 1*/, int stride, int h, int ox, int oy,
 132                     int dxx, int dxy, int dyx, int dyy, int shift, int r, int width, int height);
 133     void (*clear_blocks)(DCTELEM *blocks/*align 16*/);
 134     int (*pix_sum)(uint8_t * pix, int line_size);
 135     int (*pix_norm1)(uint8_t * pix, int line_size);
 136     me_cmp_func sad[2]; /* identical to pix_absAxA except additional void * */
 137     me_cmp_func sse[2];
 138     me_cmp_func hadamard8_diff[2];
 139     me_cmp_func dct_sad[2];
 140     me_cmp_func quant_psnr[2];
 141     me_cmp_func bit[2];
 142     me_cmp_func rd[2];
 143     int (*hadamard8_abs )(uint8_t *src, int stride, int mean);
 144
 145     me_cmp_func me_pre_cmp[11];
 146     me_cmp_func me_cmp[11];
 147     me_cmp_func me_sub_cmp[11];
 148     me_cmp_func mb_cmp[11];
 149
 150     /* maybe create an array for 16/8/4/2 functions */
 151     /**
 152      * Halfpel motion compensation with rounding (a+b+1)>>1.
 153      * this is an array[4][4] of motion compensation funcions for 4
 154      * horizontal blocksizes (2,4,8,16) and the 4 halfpel positions<br>
 155      * *pixels_tab[ 0->16xH 1->8xH ][ xhalfpel + 2*yhalfpel ]
 156      * @param block destination where the result is stored
 157      * @param pixels source
 158      * @param line_size number of bytes in a horizontal line of block
 159      * @param h height
 160      */
 161     op_pixels_func put_pixels_tab[4][4];
 162
 163     /**
 164      * Halfpel motion compensation with rounding (a+b+1)>>1.
 165      * this is an array[2][4] of motion compensation funcions for 2
 166      * horizontal blocksizes (8,16) and the 4 halfpel positions<br>
 167      * *pixels_tab[ 0->16xH 1->8xH ][ xhalfpel + 2*yhalfpel ]
 168      * @param block destination into which the result is averaged (a+b+1)>>1
 169      * @param pixels source
 170      * @param line_size number of bytes in a horizontal line of block
 171      * @param h height
 172      */
 173     op_pixels_func avg_pixels_tab[2][4];
 174
 175     /**
 176      * Halfpel motion compensation with no rounding (a+b)>>1.
 177      * this is an array[2][4] of motion compensation funcions for 2
 178      * horizontal blocksizes (8,16) and the 4 halfpel positions<br>
 179      * *pixels_tab[ 0->16xH 1->8xH ][ xhalfpel + 2*yhalfpel ]
 180      * @param block destination where the result is stored
 181      * @param pixels source
 182      * @param line_size number of bytes in a horizontal line of block
 183      * @param h height
 184      */
 185     op_pixels_func put_no_rnd_pixels_tab[2][4];
 186
 187     /**
 188      * Halfpel motion compensation with no rounding (a+b)>>1.
 189      * this is an array[2][4] of motion compensation funcions for 2
 190      * horizontal blocksizes (8,16) and the 4 halfpel positions<br>
 191      * *pixels_tab[ 0->16xH 1->8xH ][ xhalfpel + 2*yhalfpel ]
 192      * @param block destination into which the result is averaged (a+b)>>1
 193      * @param pixels source
 194      * @param line_size number of bytes in a horizontal line of block
 195      * @param h height
 196      */
 197     op_pixels_func avg_no_rnd_pixels_tab[2][4];
 198
 199     /**
 200      * Thirdpel motion compensation with rounding (a+b+1)>>1.
 201      * this is an array[12] of motion compensation funcions for the 9 thirdpel positions<br>
 202      * *pixels_tab[ xthirdpel + 4*ythirdpel ]
 203      * @param block destination where the result is stored
 204      * @param pixels source
 205      * @param line_size number of bytes in a horizontal line of block
 206      * @param h height
 207      */
 208     tpel_mc_func put_tpel_pixels_tab[11]; //FIXME individual func ptr per width?
 209
 210     qpel_mc_func put_qpel_pixels_tab[2][16];
 211     qpel_mc_func avg_qpel_pixels_tab[2][16];
 212     qpel_mc_func put_no_rnd_qpel_pixels_tab[2][16];
 213     qpel_mc_func avg_no_rnd_qpel_pixels_tab[2][16];
 214     qpel_mc_func put_mspel_pixels_tab[8];
 215
 216     /**
 217      * h264 Chram MC
 218      */
 219     h264_chroma_mc_func put_h264_chroma_pixels_tab[3];
 220     h264_chroma_mc_func avg_h264_chroma_pixels_tab[3];
 221
 222     qpel_mc_func put_h264_qpel_pixels_tab[3][16];
 223     qpel_mc_func avg_h264_qpel_pixels_tab[3][16];
 224
 225     op_pixels_abs_func pix_abs16x16;
 226     op_pixels_abs_func pix_abs16x16_x2;
 227     op_pixels_abs_func pix_abs16x16_y2;
 228     op_pixels_abs_func pix_abs16x16_xy2;
 229     op_pixels_abs_func pix_abs8x8;
 230     op_pixels_abs_func pix_abs8x8_x2;
 231     op_pixels_abs_func pix_abs8x8_y2;
 232     op_pixels_abs_func pix_abs8x8_xy2;
 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     void (*bswap_buf)(uint32_t *dst, uint32_t *src, int w);
 238
 239     /* (I)DCT */
 240     void (*fdct)(DCTELEM *block/* align 16*/);
 241
 242     /**
 243      * block -> idct -> clip to unsigned 8 bit -> dest.
 244      * (-1392, 0, 0, ...) -> idct -> (-174, -174, ...) -> put -> (0, 0, ...)
 245      * @param line_size size in bytes of a horizotal line of dest
 246      */
 247     void (*idct_put)(uint8_t *dest/*align 8*/, int line_size, DCTELEM *block/*align 16*/);
 248
 249     /**
 250      * block -> idct -> add dest -> clip to unsigned 8 bit -> dest.
 251      * @param line_size size in bytes of a horizotal line of dest
 252      */
 253     void (*idct_add)(uint8_t *dest/*align 8*/, int line_size, DCTELEM *block/*align 16*/);
 254
 255     /**
 256      * idct input permutation.
 257      * several optimized IDCTs need a permutated input (relative to the normal order of the reference
 258      * IDCT)
 259      * this permutation must be performed before the idct_put/add, note, normally this can be merged
 260      * with the zigzag/alternate scan<br>
 261      * an example to avoid confusion:
 262      * - (->decode coeffs -> zigzag reorder -> dequant -> reference idct ->...)
 263      * - (x -> referece dct -> reference idct -> x)
 264      * - (x -> referece dct -> simple_mmx_perm = idct_permutation -> simple_idct_mmx -> x)
 265      * - (->decode coeffs -> zigzag reorder -> simple_mmx_perm -> dequant -> simple_idct_mmx ->...)
 266      */
 267     uint8_t idct_permutation[64];
 268     int idct_permutation_type;
 269 #define FF_NO_IDCT_PERM 1
 270 #define FF_LIBMPEG2_IDCT_PERM 2
 271 #define FF_SIMPLE_IDCT_PERM 3
 272 #define FF_TRANSPOSE_IDCT_PERM 4
 273
 274 } DSPContext;
 275
 276 void dsputil_static_init(void);
 277 void dsputil_init(DSPContext* p, AVCodecContext *avctx);
 278
 279 /**
 280  * permute block according to permuatation.
 281  * @param last last non zero element in scantable order
 282  */
 283 void ff_block_permute(DCTELEM *block, uint8_t *permutation, const uint8_t *scantable, int last);
 284
 285 #define BYTE_VEC32(c)   ((c)*0x01010101UL)
 286
 287 static inline uint32_t rnd_avg32(uint32_t a, uint32_t b)
 288 {
 289     return (a | b) - (((a ^ b) & ~BYTE_VEC32(0x01)) >> 1);
 290 }
 291
 292 static inline uint32_t no_rnd_avg32(uint32_t a, uint32_t b)
 293 {
 294     return (a & b) + (((a ^ b) & ~BYTE_VEC32(0x01)) >> 1);
 295 }
 296
 297 /**
 298  * Empty mmx state.
 299  * this must be called between any dsp function and float/double code.
 300  * for example sin(); dsp->idct_put(); emms_c(); cos()
 301  */
 302 #define emms_c()
 303
 304 /* should be defined by architectures supporting
 305    one or more MultiMedia extension */
 306 int mm_support(void);
 307
 308 #if defined(HAVE_MMX)
 309
 310 #undef emms_c
 311
 312 #define MM_MMX    0x0001 /* standard MMX */
 313 #define MM_3DNOW  0x0004 /* AMD 3DNOW */
 314 #define MM_MMXEXT 0x0002 /* SSE integer functions or AMD MMX ext */
 315 #define MM_SSE    0x0008 /* SSE functions */
 316 #define MM_SSE2   0x0010 /* PIV SSE2 functions */
 317
 318 extern int mm_flags;
 319
 320 void add_pixels_clamped_mmx(const DCTELEM *block, uint8_t *pixels, int line_size);
 321 void put_pixels_clamped_mmx(const DCTELEM *block, uint8_t *pixels, int line_size);
 322
 323 static inline void emms(void)
 324 {
 325     __asm __volatile ("emms;":::"memory");
 326 }
 327
 328
 329 #define emms_c() \
 330 {\
 331     if (mm_flags & MM_MMX)\
 332         emms();\
 333 }
 334
 335 #define __align8 __attribute__ ((aligned (8)))
 336
 337 void dsputil_init_mmx(DSPContext* c, AVCodecContext *avctx);
 338 void dsputil_init_pix_mmx(DSPContext* c, AVCodecContext *avctx);
 339
 340 #elif defined(ARCH_ARMV4L)
 341
 342 /* This is to use 4 bytes read to the IDCT pointers for some 'zero'
 343    line ptimizations */
 344 #define __align8 __attribute__ ((aligned (4)))
 345
 346 void dsputil_init_armv4l(DSPContext* c, AVCodecContext *avctx);
 347
 348 #elif defined(HAVE_MLIB)
 349
 350 /* SPARC/VIS IDCT needs 8-byte aligned DCT blocks */
 351 #define __align8 __attribute__ ((aligned (8)))
 352
 353 void dsputil_init_mlib(DSPContext* c, AVCodecContext *avctx);
 354
 355 #elif defined(ARCH_ALPHA)
 356
 357 #define __align8 __attribute__ ((aligned (8)))
 358
 359 void dsputil_init_alpha(DSPContext* c, AVCodecContext *avctx);
 360
 361 #elif defined(ARCH_POWERPC)
 362
 363 #define MM_ALTIVEC    0x0001 /* standard AltiVec */
 364
 365 extern int mm_flags;
 366
 367 #if defined(HAVE_ALTIVEC) && !defined(CONFIG_DARWIN)
 368 #include <altivec.h>
 369 #endif
 370
 371 #define __align8 __attribute__ ((aligned (16)))
 372
 373 void dsputil_init_ppc(DSPContext* c, AVCodecContext *avctx);
 374
 375 #elif defined(HAVE_MMI)
 376
 377 #define __align8 __attribute__ ((aligned (16)))
 378
 379 void dsputil_init_mmi(DSPContext* c, AVCodecContext *avctx);
 380
 381 #elif defined(ARCH_SH4)
 382
 383 #define __align8 __attribute__ ((aligned (8)))
 384
 385 void dsputil_init_sh4(DSPContext* c, AVCodecContext *avctx);
 386
 387 #else
 388
 389 #define __align8
 390
 391 #endif
 392
 393 #ifdef __GNUC__
 394
 395 struct unaligned_64 { uint64_t l; } __attribute__((packed));
 396 struct unaligned_32 { uint32_t l; } __attribute__((packed));
 397 struct unaligned_16 { uint16_t l; } __attribute__((packed));
 398
 399 #define LD16(a) (((const struct unaligned_16 *) (a))->l)
 400 #define LD32(a) (((const struct unaligned_32 *) (a))->l)
 401 #define LD64(a) (((const struct unaligned_64 *) (a))->l)
 402
 403 #define ST32(a, b) (((struct unaligned_32 *) (a))->l) = (b)
 404
 405 #else /* __GNUC__ */
 406
 407 #define LD16(a) (*((uint16_t*)(a)))
 408 #define LD32(a) (*((uint32_t*)(a)))
 409 #define LD64(a) (*((uint64_t*)(a)))
 410
 411 #define ST32(a, b) *((uint32_t*)(a)) = (b)
 412
 413 #endif /* !__GNUC__ */
 414
 415 /* PSNR */
 416 void get_psnr(uint8_t *orig_image[3], uint8_t *coded_image[3],
 417               int orig_linesize[3], int coded_linesize,
 418               AVCodecContext *avctx);
 419
 420 /* FFT computation */
 421
 422 /* NOTE: soon integer code will be added, so you must use the
 423    FFTSample type */
 424 typedef float FFTSample;
 425
 426 typedef struct FFTComplex {
 427     FFTSample re, im;
 428 } FFTComplex;
 429
 430 typedef struct FFTContext {
 431     int nbits;
 432     int inverse;
 433     uint16_t *revtab;
 434     FFTComplex *exptab;
 435     FFTComplex *exptab1; /* only used by SSE code */
 436     void (*fft_calc)(struct FFTContext *s, FFTComplex *z);
 437 } FFTContext;
 438
 439 int fft_init(FFTContext *s, int nbits, int inverse);
 440 void fft_permute(FFTContext *s, FFTComplex *z);
 441 void fft_calc_c(FFTContext *s, FFTComplex *z);
 442 void fft_calc_sse(FFTContext *s, FFTComplex *z);
 443 void fft_calc_altivec(FFTContext *s, FFTComplex *z);
 444
 445 static inline void fft_calc(FFTContext *s, FFTComplex *z)
 446 {
 447     s->fft_calc(s, z);
 448 }
 449 void fft_end(FFTContext *s);
 450
 451 /* MDCT computation */
 452
 453 typedef struct MDCTContext {
 454     int n;  /* size of MDCT (i.e. number of input data * 2) */
 455     int nbits; /* n = 2^nbits */
 456     /* pre/post rotation tables */
 457     FFTSample *tcos;
 458     FFTSample *tsin;
 459     FFTContext fft;
 460 } MDCTContext;
 461
 462 int ff_mdct_init(MDCTContext *s, int nbits, int inverse);
 463 void ff_imdct_calc(MDCTContext *s, FFTSample *output,
 464                 const FFTSample *input, FFTSample *tmp);
 465 void ff_mdct_calc(MDCTContext *s, FFTSample *out,
 466                const FFTSample *input, FFTSample *tmp);
 467 void ff_mdct_end(MDCTContext *s);
 468
 469 #define WARPER88_1616(name8, name16)\
 470 static int name16(void /*MpegEncContext*/ *s, uint8_t *dst, uint8_t *src, int stride){\
 471     return name8(s, dst           , src           , stride)\
 472           +name8(s, dst+8         , src+8         , stride)\
 473           +name8(s, dst  +8*stride, src  +8*stride, stride)\
 474           +name8(s, dst+8+8*stride, src+8+8*stride, stride);\
 475 }
 476
 477 #ifndef HAVE_LRINTF
 478 /* XXX: add ISOC specific test to avoid specific BSD testing. */
 479 /* better than nothing implementation. */
 480 /* btw, rintf() is existing on fbsd too -- alex */
 481 static inline long int lrintf(float x)
 482 {
 483 #ifdef CONFIG_WIN32
 484     /* XXX: incorrect, but make it compile */
 485     return (int)(x);
 486 #else
 487     return (int)(rint(x));
 488 #endif
 489 }
 490 #endif
 491
 492 #endif