]> git.sesse.net Git - x264/blobdiff - common/macroblock.h
Much faster CAVLC residual coding
[x264] / common / macroblock.h
index ff9dd826b77057935801fe947da802941676dabe..708c449fdd49cdbf68b7e4f2484719da956241d5 100644 (file)
@@ -1,10 +1,11 @@
 /*****************************************************************************
  * macroblock.h: h264 encoder library
  *****************************************************************************
- * Copyright (C) 2003 Laurent Aimar
- * $Id: macroblock.h,v 1.1 2004/06/03 19:27:07 fenrir Exp $
+ * Copyright (C) 2005-2008 x264 project
  *
- * Authors: Laurent Aimar <fenrir@via.ecp.fr>
+ * Authors: Loren Merritt <lorenm@u.washington.edu>
+ *          Laurent Aimar <fenrir@via.ecp.fr>
+ *          Fiona Glaser <fiona@x264.com>
  *
  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  *
  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  * along with this program; if not, write to the Free Software
- * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111, USA.
+ * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02111, USA.
  *****************************************************************************/
 
-#ifndef _MACROBLOCK_H
-#define _MACROBLOCK_H 1
+#ifndef X264_MACROBLOCK_H
+#define X264_MACROBLOCK_H
 
 enum macroblock_position_e
 {
@@ -36,7 +37,7 @@ enum macroblock_position_e
     ALL_NEIGHBORS = 0xf,
 };
 
-static const int x264_pred_i4x4_neighbors[12] =
+static const uint8_t x264_pred_i4x4_neighbors[12] =
 {
     MB_TOP,                         // I_PRED_4x4_V
     MB_LEFT,                        // I_PRED_4x4_H
@@ -54,7 +55,7 @@ static const int x264_pred_i4x4_neighbors[12] =
 
 
 /* XXX mb_type isn't the one written in the bitstream -> only internal usage */
-#define IS_INTRA(type) ( (type) == I_4x4 || (type) == I_8x8 || (type) == I_16x16 )
+#define IS_INTRA(type) ( (type) == I_4x4 || (type) == I_8x8 || (type) == I_16x16 || (type) == I_PCM )
 #define IS_SKIP(type)  ( (type) == P_SKIP || (type) == B_SKIP )
 #define IS_DIRECT(type)  ( (type) == B_DIRECT )
 enum mb_class_e
@@ -83,14 +84,14 @@ enum mb_class_e
 
     X264_MBTYPE_MAX = 19
 };
-static const int x264_mb_type_fix[X264_MBTYPE_MAX] =
+static const uint8_t x264_mb_type_fix[X264_MBTYPE_MAX] =
 {
     I_4x4, I_4x4, I_16x16, I_PCM,
     P_L0, P_8x8, P_SKIP,
     B_DIRECT, B_L0_L0, B_L0_L1, B_L0_BI, B_L1_L0, B_L1_L1,
     B_L1_BI, B_BI_L0, B_BI_L1, B_BI_BI, B_8x8, B_SKIP
 };
-static const int x264_mb_type_list0_table[X264_MBTYPE_MAX][2] =
+static const uint8_t x264_mb_type_list0_table[X264_MBTYPE_MAX][2] =
 {
     {0,0}, {0,0}, {0,0}, {0,0}, /* INTRA */
     {1,1},                  /* P_L0 */
@@ -103,7 +104,7 @@ static const int x264_mb_type_list0_table[X264_MBTYPE_MAX][2] =
     {0,0},                  /* B_8x8 */
     {0,0}                   /* B_SKIP */
 };
-static const int x264_mb_type_list1_table[X264_MBTYPE_MAX][2] =
+static const uint8_t x264_mb_type_list1_table[X264_MBTYPE_MAX][2] =
 {
     {0,0}, {0,0}, {0,0}, {0,0}, /* INTRA */
     {0,0},                  /* P_L0 */
@@ -124,31 +125,32 @@ static const int x264_mb_type_list1_table[X264_MBTYPE_MAX][2] =
 enum mb_partition_e
 {
     /* sub partition type for P_8x8 and B_8x8 */
-    D_L0_4x4        = 0,
-    D_L0_8x4        = 1,
-    D_L0_4x8        = 2,
-    D_L0_8x8        = 3,
+    D_L0_4x4          = 0,
+    D_L0_8x4          = 1,
+    D_L0_4x8          = 2,
+    D_L0_8x8          = 3,
 
     /* sub partition type for B_8x8 only */
-    D_L1_4x4        = 4,
-    D_L1_8x4        = 5,
-    D_L1_4x8        = 6,
-    D_L1_8x8        = 7,
+    D_L1_4x4          = 4,
+    D_L1_8x4          = 5,
+    D_L1_4x8          = 6,
+    D_L1_8x8          = 7,
 
-    D_BI_4x4        = 8,
-    D_BI_8x4        = 9,
-    D_BI_4x8        = 10,
-    D_BI_8x8        = 11,
-    D_DIRECT_8x8    = 12,
+    D_BI_4x4          = 8,
+    D_BI_8x4          = 9,
+    D_BI_4x8          = 10,
+    D_BI_8x8          = 11,
+    D_DIRECT_8x8      = 12,
 
     /* partition */
-    D_8x8           = 13,
-    D_16x8          = 14,
-    D_8x16          = 15,
-    D_16x16         = 16,
+    D_8x8             = 13,
+    D_16x8            = 14,
+    D_8x16            = 15,
+    D_16x16           = 16,
+    X264_PARTTYPE_MAX = 17,
 };
 
-static const int x264_mb_partition_listX_table[2][17] =
+static const uint8_t x264_mb_partition_listX_table[2][17] =
 {{
     1, 1, 1, 1, /* D_L0_* */
     0, 0, 0, 0, /* D_L1_* */
@@ -163,7 +165,7 @@ static const int x264_mb_partition_listX_table[2][17] =
     0,          /* D_DIRECT_8x8 */
     0, 0, 0, 0  /* 8x8 .. 16x16 */
 }};
-static const int x264_mb_partition_count_table[17] =
+static const uint8_t x264_mb_partition_count_table[17] =
 {
     /* sub L0 */
     4, 2, 2, 1,
@@ -176,20 +178,20 @@ static const int x264_mb_partition_count_table[17] =
     /* Partition */
     4, 2, 2, 1
 };
-static const int x264_mb_partition_pixel_table[17] =
+static const uint8_t x264_mb_partition_pixel_table[17] =
 {
     6, 4, 5, 3, 6, 4, 5, 3, 6, 4, 5, 3, 3, 3, 1, 2, 0
 };
 
 /* zigzags are transposed with respect to the tables in the standard */
-static const int x264_zigzag_scan4[2][16] =
+static const uint8_t x264_zigzag_scan4[2][16] =
 {{ // frame
     0,  4,  1,  2,  5,  8, 12,  9,  6,  3,  7, 10, 13, 14, 11, 15
 },
 {  // field
     0,  1,  4,  2,  3,  5,  6,  7,  8,  9, 10, 11, 12, 13, 14, 15
 }};
-static const int x264_zigzag_scan8[2][64] =
+static const uint8_t x264_zigzag_scan8[2][64] =
 {{
     0,  8,  1,  2,  9, 16, 24, 17, 10,  3,  4, 11, 18, 25, 32, 40,
    33, 26, 19, 12,  5,  6, 13, 20, 27, 34, 41, 48, 56, 49, 42, 35,
@@ -218,15 +220,47 @@ static const uint8_t block_idx_xy[4][4] =
     { 4, 6, 12, 14 },
     { 5, 7, 13, 15 }
 };
+static const uint8_t block_idx_xy_1d[16] =
+{
+    0, 1, 4, 5, 2, 3, 6, 7, 8, 9, 12, 13, 10, 11, 14, 15
+};
+static const uint8_t block_idx_yx_1d[16] =
+{
+    0, 4, 1, 5, 8, 12, 9, 13, 2, 6, 3, 7, 10, 14, 11, 15
+};
+static const uint8_t block_idx_xy_fenc[16] =
+{
+    0*4 + 0*4*FENC_STRIDE, 1*4 + 0*4*FENC_STRIDE,
+    0*4 + 1*4*FENC_STRIDE, 1*4 + 1*4*FENC_STRIDE,
+    2*4 + 0*4*FENC_STRIDE, 3*4 + 0*4*FENC_STRIDE,
+    2*4 + 1*4*FENC_STRIDE, 3*4 + 1*4*FENC_STRIDE,
+    0*4 + 2*4*FENC_STRIDE, 1*4 + 2*4*FENC_STRIDE,
+    0*4 + 3*4*FENC_STRIDE, 1*4 + 3*4*FENC_STRIDE,
+    2*4 + 2*4*FENC_STRIDE, 3*4 + 2*4*FENC_STRIDE,
+    2*4 + 3*4*FENC_STRIDE, 3*4 + 3*4*FENC_STRIDE
+};
+static const uint16_t block_idx_xy_fdec[16] =
+{
+    0*4 + 0*4*FDEC_STRIDE, 1*4 + 0*4*FDEC_STRIDE,
+    0*4 + 1*4*FDEC_STRIDE, 1*4 + 1*4*FDEC_STRIDE,
+    2*4 + 0*4*FDEC_STRIDE, 3*4 + 0*4*FDEC_STRIDE,
+    2*4 + 1*4*FDEC_STRIDE, 3*4 + 1*4*FDEC_STRIDE,
+    0*4 + 2*4*FDEC_STRIDE, 1*4 + 2*4*FDEC_STRIDE,
+    0*4 + 3*4*FDEC_STRIDE, 1*4 + 3*4*FDEC_STRIDE,
+    2*4 + 2*4*FDEC_STRIDE, 3*4 + 2*4*FDEC_STRIDE,
+    2*4 + 3*4*FDEC_STRIDE, 3*4 + 3*4*FDEC_STRIDE
+};
 
-static const int i_chroma_qp_table[52] =
+static const uint8_t i_chroma_qp_table[52+12*2] =
 {
+     0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
      0,  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  8,  9,
     10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19,
     20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29,
     29, 30, 31, 32, 32, 33, 34, 34, 35, 35,
     36, 36, 37, 37, 37, 38, 38, 38, 39, 39,
-    39, 39
+    39, 39,
+    39, 39, 39, 39, 39, 39, 39, 39, 39, 39, 39, 39,
 };
 
 enum cabac_ctx_block_cat_e
@@ -248,19 +282,21 @@ void x264_macroblock_cache_end( x264_t *h );
 
 void x264_macroblock_bipred_init( x264_t *h );
 
+void x264_prefetch_fenc( x264_t *h, x264_frame_t *fenc, int i_mb_x, int i_mb_y );
+
 /* x264_mb_predict_mv_16x16:
  *      set mvp with predicted mv for D_16x16 block
  *      h->mb. need only valid values from other blocks */
-void x264_mb_predict_mv_16x16( x264_t *h, int i_list, int i_ref, int mvp[2] );
+void x264_mb_predict_mv_16x16( x264_t *h, int i_list, int i_ref, int16_t mvp[2] );
 /* x264_mb_predict_mv_pskip:
  *      set mvp with predicted mv for P_SKIP
  *      h->mb. need only valid values from other blocks */
-void x264_mb_predict_mv_pskip( x264_t *h, int mv[2] );
+void x264_mb_predict_mv_pskip( x264_t *h, int16_t mv[2] );
 /* x264_mb_predict_mv:
  *      set mvp with predicted mv for all blocks except SKIP and DIRECT
  *      h->mb. need valid ref/partition/sub of current block to be valid
  *      and valid mv/ref from other blocks. */
-void x264_mb_predict_mv( x264_t *h, int i_list, int idx, int i_width, int mvp[2] );
+void x264_mb_predict_mv( x264_t *h, int i_list, int idx, int i_width, int16_t mvp[2] );
 /* x264_mb_predict_mv_direct16x16:
  *      set h->mb.cache.mv and h->mb.cache.ref for B_SKIP or B_DIRECT
  *      h->mb. need only valid values from other blocks.
@@ -276,75 +312,183 @@ void x264_mb_load_mv_direct8x8( x264_t *h, int idx );
  *      set mvc with D_16x16 prediction.
  *      uses all neighbors, even those that didn't end up using this ref.
  *      h->mb. need only valid values from other blocks */
-void x264_mb_predict_mv_ref16x16( x264_t *h, int i_list, int i_ref, int mvc[8][2], int *i_mvc );
-
-
-int  x264_mb_predict_intra4x4_mode( x264_t *h, int idx );
-int  x264_mb_predict_non_zero_code( x264_t *h, int idx );
-
-/* x264_mb_transform_8x8_allowed:
- *      check whether any partition is smaller than 8x8 (or at least
- *      might be, according to just partition type.)
- *      doesn't check for intra or cbp */
-int  x264_mb_transform_8x8_allowed( x264_t *h );
-
-void x264_mb_encode_i4x4( x264_t *h, int idx, int i_qscale );
-void x264_mb_encode_i8x8( x264_t *h, int idx, int i_qscale );
+void x264_mb_predict_mv_ref16x16( x264_t *h, int i_list, int i_ref, int16_t mvc[8][2], int *i_mvc );
 
 void x264_mb_mc( x264_t *h );
 void x264_mb_mc_8x8( x264_t *h, int i8 );
 
-
-static inline void x264_macroblock_cache_ref( x264_t *h, int x, int y, int width, int height, int i_list, int ref )
+static ALWAYS_INLINE uint32_t pack16to32( int a, int b )
 {
-    int dy, dx;
-    for( dy = 0; dy < height; dy++ )
+#ifdef WORDS_BIGENDIAN
+   return b + (a<<16);
+#else
+   return a + (b<<16);
+#endif
+}
+static ALWAYS_INLINE uint32_t pack8to16( int a, int b )
+{
+#ifdef WORDS_BIGENDIAN
+   return b + (a<<8);
+#else
+   return a + (b<<8);
+#endif
+}
+static ALWAYS_INLINE uint32_t pack8to32( int a, int b, int c, int d )
+{
+#ifdef WORDS_BIGENDIAN
+   return d + (c<<8) + (b<<16) + (a<<24);
+#else
+   return a + (b<<8) + (c<<16) + (d<<24);
+#endif
+}
+static ALWAYS_INLINE uint32_t pack16to32_mask( int a, int b )
+{
+#ifdef WORDS_BIGENDIAN
+   return (b&0xFFFF) + (a<<16);
+#else
+   return (a&0xFFFF) + (b<<16);
+#endif
+}
+static ALWAYS_INLINE void x264_macroblock_cache_rect1( void *dst, int width, int height, uint8_t val )
+{
+    int dy;
+    if( width == 4 )
     {
-        for( dx = 0; dx < width; dx++ )
-        {
-            h->mb.cache.ref[i_list][X264_SCAN8_0+x+dx+8*(y+dy)] = ref;
-        }
+        uint32_t val2 = val * 0x01010101;
+        for( dy = 0; dy < height; dy++ )
+            ((uint32_t*)dst)[2*dy] = val2;
+    }
+    else // 2
+    {
+        uint32_t val2 = val * 0x0101;
+        for( dy = 0; dy < height; dy++ )
+            ((uint16_t*)dst)[4*dy] = val2;
     }
 }
-static inline void x264_macroblock_cache_mv( x264_t *h, int x, int y, int width, int height, int i_list, int mvx, int mvy )
+static ALWAYS_INLINE void x264_macroblock_cache_rect4( void *dst, int width, int height, uint32_t val )
 {
     int dy, dx;
-    for( dy = 0; dy < height; dy++ )
+    if( width == 1 || WORD_SIZE < 8 )
+    {
+        for( dy = 0; dy < height; dy++ )
+            for( dx = 0; dx < width; dx++ )
+                ((uint32_t*)dst)[dx+8*dy] = val;
+    }
+    else
     {
-        for( dx = 0; dx < width; dx++ )
-        {
-            h->mb.cache.mv[i_list][X264_SCAN8_0+x+dx+8*(y+dy)][0] = mvx;
-            h->mb.cache.mv[i_list][X264_SCAN8_0+x+dx+8*(y+dy)][1] = mvy;
-        }
+        uint64_t val64 = val + ((uint64_t)val<<32);
+        for( dy = 0; dy < height; dy++ )
+            for( dx = 0; dx < width/2; dx++ )
+                ((uint64_t*)dst)[dx+4*dy] = val64;
     }
 }
-static inline void x264_macroblock_cache_mvd( x264_t *h, int x, int y, int width, int height, int i_list, int mdx, int mdy )
+#define x264_macroblock_cache_mv_ptr(a,x,y,w,h,l,mv) x264_macroblock_cache_mv(a,x,y,w,h,l,*(uint32_t*)mv)
+static ALWAYS_INLINE void x264_macroblock_cache_mv( x264_t *h, int x, int y, int width, int height, int i_list, uint32_t mv )
 {
-    int dy, dx;
-    for( dy = 0; dy < height; dy++ )
+    x264_macroblock_cache_rect4( &h->mb.cache.mv[i_list][X264_SCAN8_0+x+8*y], width, height, mv );
+}
+static ALWAYS_INLINE void x264_macroblock_cache_mvd( x264_t *h, int x, int y, int width, int height, int i_list, uint32_t mv )
+{
+    x264_macroblock_cache_rect4( &h->mb.cache.mvd[i_list][X264_SCAN8_0+x+8*y], width, height, mv );
+}
+static ALWAYS_INLINE void x264_macroblock_cache_ref( x264_t *h, int x, int y, int width, int height, int i_list, uint8_t ref )
+{
+    x264_macroblock_cache_rect1( &h->mb.cache.ref[i_list][X264_SCAN8_0+x+8*y], width, height, ref );
+}
+static ALWAYS_INLINE void x264_macroblock_cache_skip( x264_t *h, int x, int y, int width, int height, int b_skip )
+{
+    x264_macroblock_cache_rect1( &h->mb.cache.skip[X264_SCAN8_0+x+8*y], width, height, b_skip );
+}
+static ALWAYS_INLINE void x264_macroblock_cache_intra8x8_pred( x264_t *h, int x, int y, int i_mode )
+{
+    int8_t *cache = &h->mb.cache.intra4x4_pred_mode[X264_SCAN8_0+x+8*y];
+    cache[0] = cache[1] = cache[8] = cache[9] = i_mode;
+}
+#define array_non_zero(a) array_non_zero_int(a, sizeof(a))
+#define array_non_zero_int array_non_zero_int_c
+static ALWAYS_INLINE int array_non_zero_int_c( void *v, int i_count )
+{
+    uint64_t *x = v;
+    if(i_count == 8)
+        return !!x[0];
+    else if(i_count == 16)
+        return !!(x[0]|x[1]);
+    else if(i_count == 32)
+        return !!(x[0]|x[1]|x[2]|x[3]);
+    else
     {
-        for( dx = 0; dx < width; dx++ )
-        {
-            h->mb.cache.mvd[i_list][X264_SCAN8_0+x+dx+8*(y+dy)][0] = mdx;
-            h->mb.cache.mvd[i_list][X264_SCAN8_0+x+dx+8*(y+dy)][1] = mdy;
-        }
+        int i;
+        i_count /= sizeof(uint64_t);
+        for( i = 0; i < i_count; i++ )
+            if( x[i] ) return 1;
+        return 0;
     }
 }
-static inline void x264_macroblock_cache_skip( x264_t *h, int x, int y, int width, int height, int b_skip )
+static inline int x264_mb_predict_intra4x4_mode( x264_t *h, int idx )
 {
-    int dy, dx;
-    for( dy = 0; dy < height; dy++ )
+    const int ma = h->mb.cache.intra4x4_pred_mode[x264_scan8[idx] - 1];
+    const int mb = h->mb.cache.intra4x4_pred_mode[x264_scan8[idx] - 8];
+    const int m  = X264_MIN( x264_mb_pred_mode4x4_fix(ma),
+                             x264_mb_pred_mode4x4_fix(mb) );
+
+    if( m < 0 )
+        return I_PRED_4x4_DC;
+
+    return m;
+}
+static inline int x264_mb_predict_non_zero_code( x264_t *h, int idx )
+{
+    const int za = h->mb.cache.non_zero_count[x264_scan8[idx] - 1];
+    const int zb = h->mb.cache.non_zero_count[x264_scan8[idx] - 8];
+
+    int i_ret = za + zb;
+
+    if( i_ret < 0x80 )
     {
-        for( dx = 0; dx < width; dx++ )
-        {
-            h->mb.cache.skip[X264_SCAN8_0+x+dx+8*(y+dy)] = b_skip;
-        }
+        i_ret = ( i_ret + 1 ) >> 1;
     }
+    return i_ret & 0x7f;
 }
-static inline void x264_macroblock_cache_intra8x8_pred( x264_t *h, int x, int y, int i_mode )
+/* x264_mb_transform_8x8_allowed:
+ *      check whether any partition is smaller than 8x8 (or at least
+ *      might be, according to just partition type.)
+ *      doesn't check for cbp */
+static inline int x264_mb_transform_8x8_allowed( x264_t *h )
 {
-    int *cache = &h->mb.cache.intra4x4_pred_mode[X264_SCAN8_0+x+8*y];
-    cache[0] = cache[1] = cache[8] = cache[9] = i_mode;
+    // intra and skip are disallowed
+    // large partitions are allowed
+    // direct and 8x8 are conditional
+    static const uint8_t partition_tab[X264_MBTYPE_MAX] = {
+        0,0,0,0,1,2,0,2,1,1,1,1,1,1,1,1,1,2,0,
+    };
+    int p, i;
+
+    if( !h->pps->b_transform_8x8_mode )
+        return 0;
+    p = partition_tab[h->mb.i_type];
+    if( p < 2 )
+        return p;
+    else if( h->mb.i_type == B_DIRECT )
+        return h->sps->b_direct8x8_inference;
+    else if( h->mb.i_type == P_8x8 )
+    {
+        if( !(h->param.analyse.inter & X264_ANALYSE_PSUB8x8) )
+            return 1;
+        for( i=0; i<4; i++ )
+            if( h->mb.i_sub_partition[i] != D_L0_8x8 )
+                return 0;
+        return 1;
+    }
+    else // B_8x8
+    {
+        // x264 currently doesn't use sub-8x8 B partitions, so don't check for them
+        if( h->sps->b_direct8x8_inference )
+            return 1;
+        for( i=0; i<4; i++ )
+            if( h->mb.i_sub_partition[i] == D_DIRECT_8x8 )
+                return 0;
+        return 1;
+    }
 }
 
 #endif