git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/h264_mvpred.h

   1 /*
   2  * H.26L/H.264/AVC/JVT/14496-10/... motion vector predicion
   3  * Copyright (c) 2003 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   4  *
   5  * This file is part of Libav.
   6  *
   7  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * H.264 / AVC / MPEG4 part10 motion vector predicion.
  25  * @author Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
  26  */
  27
  28 #ifndef AVCODEC_H264_MVPRED_H
  29 #define AVCODEC_H264_MVPRED_H
  30
  31 #include "internal.h"
  32 #include "avcodec.h"
  33 #include "h264.h"
  34
  35 //#undef NDEBUG
  36 #include <assert.h>
  37
  38 static av_always_inline int fetch_diagonal_mv(H264Context *h, const int16_t **C, int i, int list, int part_width){
  39     const int topright_ref= h->ref_cache[list][ i - 8 + part_width ];
  40     MpegEncContext *s = &h->s;
  41
  42     /* there is no consistent mapping of mvs to neighboring locations that will
  43      * make mbaff happy, so we can't move all this logic to fill_caches */
  44     if(FRAME_MBAFF){
  45
  46 #define SET_DIAG_MV(MV_OP, REF_OP, XY, Y4)\
  47                 const int xy = XY, y4 = Y4;\
  48                 const int mb_type = mb_types[xy+(y4>>2)*s->mb_stride];\
  49                 if(!USES_LIST(mb_type,list))\
  50                     return LIST_NOT_USED;\
  51                 mv = s->current_picture_ptr->motion_val[list][h->mb2b_xy[xy]+3 + y4*h->b_stride];\
  52                 h->mv_cache[list][scan8[0]-2][0] = mv[0];\
  53                 h->mv_cache[list][scan8[0]-2][1] = mv[1] MV_OP;\
  54                 return s->current_picture_ptr->ref_index[list][4*xy+1 + (y4&~1)] REF_OP;
  55
  56         if(topright_ref == PART_NOT_AVAILABLE
  57            && i >= scan8[0]+8 && (i&7)==4
  58            && h->ref_cache[list][scan8[0]-1] != PART_NOT_AVAILABLE){
  59             const uint32_t *mb_types = s->current_picture_ptr->mb_type;
  60             const int16_t *mv;
  61             AV_ZERO32(h->mv_cache[list][scan8[0]-2]);
  62             *C = h->mv_cache[list][scan8[0]-2];
  63
  64             if(!MB_FIELD
  65                && IS_INTERLACED(h->left_type[0])){
  66                 SET_DIAG_MV(*2, >>1, h->left_mb_xy[0]+s->mb_stride, (s->mb_y&1)*2+(i>>5));
  67             }
  68             if(MB_FIELD
  69                && !IS_INTERLACED(h->left_type[0])){
  70                 // left shift will turn LIST_NOT_USED into PART_NOT_AVAILABLE, but that's OK.
  71                 SET_DIAG_MV(/2, <<1, h->left_mb_xy[i>=36], ((i>>2))&3);
  72             }
  73         }
  74 #undef SET_DIAG_MV
  75     }
  76
  77     if(topright_ref != PART_NOT_AVAILABLE){
  78         *C= h->mv_cache[list][ i - 8 + part_width ];
  79         return topright_ref;
  80     }else{
  81         tprintf(s->avctx, "topright MV not available\n");
  82
  83         *C= h->mv_cache[list][ i - 8 - 1 ];
  84         return h->ref_cache[list][ i - 8 - 1 ];
  85     }
  86 }
  87
  88 /**
  89  * gets the predicted MV.
  90  * @param n the block index
  91  * @param part_width the width of the partition (4, 8,16) -> (1, 2, 4)
  92  * @param mx the x component of the predicted motion vector
  93  * @param my the y component of the predicted motion vector
  94  */
  95 static av_always_inline void pred_motion(H264Context * const h, int n, int part_width, int list, int ref, int * const mx, int * const my){
  96     const int index8= scan8[n];
  97     const int top_ref=      h->ref_cache[list][ index8 - 8 ];
  98     const int left_ref=     h->ref_cache[list][ index8 - 1 ];
  99     const int16_t * const A= h->mv_cache[list][ index8 - 1 ];
 100     const int16_t * const B= h->mv_cache[list][ index8 - 8 ];
 101     const int16_t * C;
 102     int diagonal_ref, match_count;
 103
 104     assert(part_width==1 || part_width==2 || part_width==4);
 105
 106 /* mv_cache
 107   B . . A T T T T
 108   U . . L . . , .
 109   U . . L . . . .
 110   U . . L . . , .
 111   . . . L . . . .
 112 */
 113
 114     diagonal_ref= fetch_diagonal_mv(h, &C, index8, list, part_width);
 115     match_count= (diagonal_ref==ref) + (top_ref==ref) + (left_ref==ref);
 116     tprintf(h->s.avctx, "pred_motion match_count=%d\n", match_count);
 117     if(match_count > 1){ //most common
 118         *mx= mid_pred(A[0], B[0], C[0]);
 119         *my= mid_pred(A[1], B[1], C[1]);
 120     }else if(match_count==1){
 121         if(left_ref==ref){
 122             *mx= A[0];
 123             *my= A[1];
 124         }else if(top_ref==ref){
 125             *mx= B[0];
 126             *my= B[1];
 127         }else{
 128             *mx= C[0];
 129             *my= C[1];
 130         }
 131     }else{
 132         if(top_ref == PART_NOT_AVAILABLE && diagonal_ref == PART_NOT_AVAILABLE && left_ref != PART_NOT_AVAILABLE){
 133             *mx= A[0];
 134             *my= A[1];
 135         }else{
 136             *mx= mid_pred(A[0], B[0], C[0]);
 137             *my= mid_pred(A[1], B[1], C[1]);
 138         }
 139     }
 140
 141     tprintf(h->s.avctx, "pred_motion (%2d %2d %2d) (%2d %2d %2d) (%2d %2d %2d) -> (%2d %2d %2d) at %2d %2d %d list %d\n", top_ref, B[0], B[1],                    diagonal_ref, C[0], C[1], left_ref, A[0], A[1], ref, *mx, *my, h->s.mb_x, h->s.mb_y, n, list);
 142 }
 143
 144 /**
 145  * gets the directionally predicted 16x8 MV.
 146  * @param n the block index
 147  * @param mx the x component of the predicted motion vector
 148  * @param my the y component of the predicted motion vector
 149  */
 150 static av_always_inline void pred_16x8_motion(H264Context * const h, int n, int list, int ref, int * const mx, int * const my){
 151     if(n==0){
 152         const int top_ref=      h->ref_cache[list][ scan8[0] - 8 ];
 153         const int16_t * const B= h->mv_cache[list][ scan8[0] - 8 ];
 154
 155         tprintf(h->s.avctx, "pred_16x8: (%2d %2d %2d) at %2d %2d %d list %d\n", top_ref, B[0], B[1], h->s.mb_x, h->s.mb_y, n, list);
 156
 157         if(top_ref == ref){
 158             *mx= B[0];
 159             *my= B[1];
 160             return;
 161         }
 162     }else{
 163         const int left_ref=     h->ref_cache[list][ scan8[8] - 1 ];
 164         const int16_t * const A= h->mv_cache[list][ scan8[8] - 1 ];
 165
 166         tprintf(h->s.avctx, "pred_16x8: (%2d %2d %2d) at %2d %2d %d list %d\n", left_ref, A[0], A[1], h->s.mb_x, h->s.mb_y, n, list);
 167
 168         if(left_ref == ref){
 169             *mx= A[0];
 170             *my= A[1];
 171             return;
 172         }
 173     }
 174
 175     //RARE
 176     pred_motion(h, n, 4, list, ref, mx, my);
 177 }
 178
 179 /**
 180  * gets the directionally predicted 8x16 MV.
 181  * @param n the block index
 182  * @param mx the x component of the predicted motion vector
 183  * @param my the y component of the predicted motion vector
 184  */
 185 static av_always_inline void pred_8x16_motion(H264Context * const h, int n, int list, int ref, int * const mx, int * const my){
 186     if(n==0){
 187         const int left_ref=      h->ref_cache[list][ scan8[0] - 1 ];
 188         const int16_t * const A=  h->mv_cache[list][ scan8[0] - 1 ];
 189
 190         tprintf(h->s.avctx, "pred_8x16: (%2d %2d %2d) at %2d %2d %d list %d\n", left_ref, A[0], A[1], h->s.mb_x, h->s.mb_y, n, list);
 191
 192         if(left_ref == ref){
 193             *mx= A[0];
 194             *my= A[1];
 195             return;
 196         }
 197     }else{
 198         const int16_t * C;
 199         int diagonal_ref;
 200
 201         diagonal_ref= fetch_diagonal_mv(h, &C, scan8[4], list, 2);
 202
 203         tprintf(h->s.avctx, "pred_8x16: (%2d %2d %2d) at %2d %2d %d list %d\n", diagonal_ref, C[0], C[1], h->s.mb_x, h->s.mb_y, n, list);
 204
 205         if(diagonal_ref == ref){
 206             *mx= C[0];
 207             *my= C[1];
 208             return;
 209         }
 210     }
 211
 212     //RARE
 213     pred_motion(h, n, 2, list, ref, mx, my);
 214 }
 215
 216 #define FIX_MV_MBAFF(type, refn, mvn, idx)\
 217     if(FRAME_MBAFF){\
 218         if(MB_FIELD){\
 219             if(!IS_INTERLACED(type)){\
 220                 refn <<= 1;\
 221                 AV_COPY32(mvbuf[idx], mvn);\
 222                 mvbuf[idx][1] /= 2;\
 223                 mvn = mvbuf[idx];\
 224             }\
 225         }else{\
 226             if(IS_INTERLACED(type)){\
 227                 refn >>= 1;\
 228                 AV_COPY32(mvbuf[idx], mvn);\
 229                 mvbuf[idx][1] <<= 1;\
 230                 mvn = mvbuf[idx];\
 231             }\
 232         }\
 233     }
 234
 235 static av_always_inline void pred_pskip_motion(H264Context * const h){
 236     DECLARE_ALIGNED(4, static const int16_t, zeromv)[2] = {0};
 237     DECLARE_ALIGNED(4, int16_t, mvbuf)[3][2];
 238     MpegEncContext * const s = &h->s;
 239     int8_t *ref = s->current_picture.ref_index[0];
 240     int16_t (*mv)[2] = s->current_picture.motion_val[0];
 241     int top_ref, left_ref, diagonal_ref, match_count, mx, my;
 242     const int16_t *A, *B, *C;
 243     int b_stride = h->b_stride;
 244
 245     fill_rectangle(&h->ref_cache[0][scan8[0]], 4, 4, 8, 0, 1);
 246
 247     /* To avoid doing an entire fill_decode_caches, we inline the relevant parts here.
 248      * FIXME: this is a partial duplicate of the logic in fill_decode_caches, but it's
 249      * faster this way.  Is there a way to avoid this duplication?
 250      */
 251     if(USES_LIST(h->left_type[LTOP], 0)){
 252         left_ref = ref[4*h->left_mb_xy[LTOP] + 1 + (h->left_block[0]&~1)];
 253         A = mv[h->mb2b_xy[h->left_mb_xy[LTOP]] + 3 + b_stride*h->left_block[0]];
 254         FIX_MV_MBAFF(h->left_type[LTOP], left_ref, A, 0);
 255         if(!(left_ref | AV_RN32A(A))){
 256             goto zeromv;
 257         }
 258     }else if(h->left_type[LTOP]){
 259         left_ref = LIST_NOT_USED;
 260         A = zeromv;
 261     }else{
 262         goto zeromv;
 263     }
 264
 265     if(USES_LIST(h->top_type, 0)){
 266         top_ref = ref[4*h->top_mb_xy + 2];
 267         B = mv[h->mb2b_xy[h->top_mb_xy] + 3*b_stride];
 268         FIX_MV_MBAFF(h->top_type, top_ref, B, 1);
 269         if(!(top_ref | AV_RN32A(B))){
 270             goto zeromv;
 271         }
 272     }else if(h->top_type){
 273         top_ref = LIST_NOT_USED;
 274         B = zeromv;
 275     }else{
 276         goto zeromv;
 277     }
 278
 279     tprintf(h->s.avctx, "pred_pskip: (%d) (%d) at %2d %2d\n", top_ref, left_ref, h->s.mb_x, h->s.mb_y);
 280
 281     if(USES_LIST(h->topright_type, 0)){
 282         diagonal_ref = ref[4*h->topright_mb_xy + 2];
 283         C = mv[h->mb2b_xy[h->topright_mb_xy] + 3*b_stride];
 284         FIX_MV_MBAFF(h->topright_type, diagonal_ref, C, 2);
 285     }else if(h->topright_type){
 286         diagonal_ref = LIST_NOT_USED;
 287         C = zeromv;
 288     }else{
 289         if(USES_LIST(h->topleft_type, 0)){
 290             diagonal_ref = ref[4*h->topleft_mb_xy + 1 + (h->topleft_partition & 2)];
 291             C = mv[h->mb2b_xy[h->topleft_mb_xy] + 3 + b_stride + (h->topleft_partition & 2*b_stride)];
 292             FIX_MV_MBAFF(h->topleft_type, diagonal_ref, C, 2);
 293         }else if(h->topleft_type){
 294             diagonal_ref = LIST_NOT_USED;
 295             C = zeromv;
 296         }else{
 297             diagonal_ref = PART_NOT_AVAILABLE;
 298             C = zeromv;
 299         }
 300     }
 301
 302     match_count= !diagonal_ref + !top_ref + !left_ref;
 303     tprintf(h->s.avctx, "pred_pskip_motion match_count=%d\n", match_count);
 304     if(match_count > 1){
 305         mx = mid_pred(A[0], B[0], C[0]);
 306         my = mid_pred(A[1], B[1], C[1]);
 307     }else if(match_count==1){
 308         if(!left_ref){
 309             mx = A[0];
 310             my = A[1];
 311         }else if(!top_ref){
 312             mx = B[0];
 313             my = B[1];
 314         }else{
 315             mx = C[0];
 316             my = C[1];
 317         }
 318     }else{
 319         mx = mid_pred(A[0], B[0], C[0]);
 320         my = mid_pred(A[1], B[1], C[1]);
 321     }
 322
 323     fill_rectangle( h->mv_cache[0][scan8[0]], 4, 4, 8, pack16to32(mx,my), 4);
 324     return;
 325 zeromv:
 326     fill_rectangle( h->mv_cache[0][scan8[0]], 4, 4, 8, 0, 4);
 327     return;
 328 }
 329
 330 #endif /* AVCODEC_H264_MVPRED_H */