[cvs] / xvidcore / src / motion / gmc.c Repository:
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Diff of /xvidcore/src/motion/gmc.c

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revision 1.1, Sat Jun 28 15:54:10 2003 UTC revision 1.1.2.3, Sat Aug 9 14:41:20 2003 UTC
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1    /**************************************************************************
2     *
3     *      XVID MPEG-4 VIDEO CODEC
4     *      GMC interpolation module
5     *
6     *      This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7     *      it under the terms of the GNU General Public License as published by
8     *      the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
9     *      (at your option) any later version.
10     *
11     *      This program is distributed in the hope that it will be useful,
12     *      but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13     *      MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.    See the
14     *      GNU General Public License for more details.
15     *
16     *      You should have received a copy of the GNU General Public License
17     *      along with this program; if not, write to the Free Software
18     *      Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
19     *
20     *************************************************************************/
21    
22    #include "../portab.h"
23    #include "../global.h"
24    #include "../encoder.h"
25    #include "gmc.h"
26    
27    #include <stdio.h>
28    
29    /* These are mainly the new GMC routines by -Skal- (C) 2003 */
30    
31    //////////////////////////////////////////////////////////
32    // Pts = 2 or 3
33    
34    // Warning! *src is the global frame pointer (that is: adress
35    // of pixel 0,0), not the macroblock one.
36    // Conversely, *dst is the macroblock top-left adress.
37    
38    void Predict_16x16_C(const NEW_GMC_DATA * const This,
39                                             uint8_t *dst, const uint8_t *src,
40                                             int dststride, int srcstride, int x, int y, int rounding)
41    {
42            const int W = This->sW;
43            const int H     = This->sH;
44            const int rho = 3 - This->accuracy;
45            const int Rounder = ( (1<<7) - (rounding<<(2*rho)) ) << 16;
46    
47            const int dUx = This->dU[0];
48            const int dVx = This->dV[0];
49            const int dUy = This->dU[1];
50            const int dVy = This->dV[1];
51    
52            int Uo = This->Uo + 16*(dUy*y + dUx*x);
53            int Vo = This->Vo + 16*(dVy*y + dVx*x);
54    
55            int i, j;
56    
57            dst += 16;
58            for (j=16; j>0; --j) {
59                    int U = Uo, V = Vo;
60                    Uo += dUy; Vo += dVy;
61                    for (i=-16; i<0; ++i) {
62                            unsigned int f0, f1, ri = 16, rj = 16;
63                            int Offset;
64                            int u = ( U >> 16 ) << rho;
65                            int v = ( V >> 16 ) << rho;
66    
67                            U += dUx; V += dVx;
68    
69                            if (u > 0 && u <= W) { ri = MTab[u&15]; Offset = u>>4;  }
70                            else if (u > W) Offset = W>>4;
71                            else Offset = -1;
72    
73                            if (v > 0 && v <= H) { rj = MTab[v&15]; Offset += (v>>4)*srcstride; }
74                            else if (v > H) Offset += (H>>4)*srcstride;
75                            else Offset -= srcstride;
76    
77                            f0      = src[Offset + 0];
78                            f0 |= src[Offset + 1] << 16;
79                            f1      = src[Offset + srcstride + 0];
80                            f1 |= src[Offset + srcstride + 1] << 16;
81                            f0 = (ri*f0)>>16;
82                            f1 = (ri*f1) & 0x0fff0000;
83                            f0 |= f1;
84                            f0 = (rj*f0 + Rounder) >> 24;
85    
86                            dst[i] = (uint8_t)f0;
87                    }
88                    dst += dststride;
89            }
90    }
91    
92    void Predict_8x8_C(const NEW_GMC_DATA * const This,
93                                             uint8_t *uDst, const uint8_t *uSrc,
94                                             uint8_t *vDst, const uint8_t *vSrc,
95                                             int dststride, int srcstride, int x, int y, int rounding)
96    {
97            const int W      = This->sW >> 1;
98            const int H      = This->sH >> 1;
99            const int rho = 3-This->accuracy;
100            const int32_t Rounder = ( 128 - (rounding<<(2*rho)) ) << 16;
101    
102            const int32_t dUx = This->dU[0];
103            const int32_t dVx = This->dV[0];
104            const int32_t dUy = This->dU[1];
105            const int32_t dVy = This->dV[1];
106    
107            int32_t Uo = This->Uco + 8*(dUy*y + dUx*x);
108            int32_t Vo = This->Vco + 8*(dVy*y + dVx*x);
109    
110            int i, j;
111    
112            uDst += 8;
113            vDst += 8;
114            for (j=8; j>0; --j) {
115                    int32_t U = Uo, V = Vo;
116                    Uo += dUy; Vo += dVy;
117    
118                    for (i=-8; i<0; ++i) {
119                            int Offset;
120                            uint32_t f0, f1, ri, rj;
121                            int32_t u, v;
122    
123                            u = ( U >> 16 ) << rho;
124                            v = ( V >> 16 ) << rho;
125                            U += dUx; V += dVx;
126    
127                            if (u > 0 && u <= W) {
128                                    ri = MTab[u&15];
129                                    Offset = u>>4;
130                            } else {
131                                    ri = 16;
132                                    if (u>W) Offset = W>>4;
133                                    else Offset = -1;
134                            }
135    
136                            if (v > 0 && v <= H) {
137                                    rj = MTab[v&15];
138                                    Offset += (v>>4)*srcstride;
139                            } else {
140                                    rj = 16;
141                                    if (v>H) Offset += (H>>4)*srcstride;
142                                    else Offset -= srcstride;
143                            }
144    
145                            f0      = uSrc[Offset + 0];
146                            f0 |= uSrc[Offset + 1] << 16;
147                            f1      = uSrc[Offset + srcstride + 0];
148                            f1 |= uSrc[Offset + srcstride + 1] << 16;
149                            f0 = (ri*f0)>>16;
150                            f1 = (ri*f1) & 0x0fff0000;
151                            f0 |= f1;
152                            f0 = (rj*f0 + Rounder) >> 24;
153    
154                            uDst[i] = (uint8_t)f0;
155    
156                            f0      = vSrc[Offset + 0];
157                            f0 |= vSrc[Offset + 1] << 16;
158                            f1      = vSrc[Offset + srcstride + 0];
159                            f1 |= vSrc[Offset + srcstride + 1] << 16;
160                            f0 = (ri*f0)>>16;
161                            f1 = (ri*f1) & 0x0fff0000;
162                            f0 |= f1;
163                            f0 = (rj*f0 + Rounder) >> 24;
164    
165                            vDst[i] = (uint8_t)f0;
166                    }
167                    uDst += dststride;
168                    vDst += dststride;
169            }
170    }
171    
172    void get_average_mv_C(const NEW_GMC_DATA * const Dsp, VECTOR * const mv,
173                                                    int x, int y, int qpel)
174    {
175            int i, j;
176            int vx = 0, vy = 0;
177            int32_t uo = Dsp->Uo + 16*(Dsp->dU[1]*y + Dsp->dU[0]*x);
178            int32_t vo = Dsp->Vo + 16*(Dsp->dV[1]*y + Dsp->dV[0]*x);
179            for (j=16; j>0; --j)
180            {
181            int32_t U, V;
182            U = uo; uo += Dsp->dU[1];
183            V = vo; vo += Dsp->dV[1];
184            for (i=16; i>0; --i)
185            {
186                    int32_t u,v;
187                    u = U >> 16; U += Dsp->dU[0]; vx += u;
188                    v = V >> 16; V += Dsp->dV[0]; vy += v;
189            }
190            }
191            vx -= (256*x+120) << (5+Dsp->accuracy); // 120 = 15*16/2
192            vy -= (256*y+120) << (5+Dsp->accuracy);
193    
194            mv->x = RSHIFT( vx, 8+Dsp->accuracy - qpel );
195            mv->y = RSHIFT( vy, 8+Dsp->accuracy - qpel );
196    }
197    
198    //////////////////////////////////////////////////////////
199    // simplified version for 1 warp point
200    
201    void Predict_1pt_16x16_C(const NEW_GMC_DATA * const This,
202                                                     uint8_t *Dst, const uint8_t *Src,
203                                                     int dststride, int srcstride, int x, int y, int rounding)
204    {
205            const int W      = This->sW;
206            const int H      = This->sH;
207            const int rho = 3-This->accuracy;
208            const int32_t Rounder = ( 128 - (rounding<<(2*rho)) ) << 16;
209    
210    
211            int32_t uo = This->Uo + (x<<8);  // ((16*x)<<4)
212            int32_t vo = This->Vo + (y<<8);
213            const uint32_t ri = MTab[uo & 15];
214            const uint32_t rj = MTab[vo & 15];
215            int i, j;
216    
217            int32_t Offset;
218            if ((uint32_t)vo<=(uint32_t)H) Offset   = (vo>>4)*srcstride;
219            else if (vo>H)                           Offset = ( H>>4)*srcstride;
220            else                                                     Offset =-16*srcstride;
221            if ((uint32_t)uo<=(uint32_t)W) Offset += (uo>>4);
222            else if (uo>W)                           Offset += ( W>>4);
223            else                                                     Offset -= 16;
224    
225            Dst += 16;
226    
227            for(j=16; j>0; --j, Offset+=srcstride-16)
228            {
229            for(i=-16; i<0; ++i, ++Offset)
230            {
231                    uint32_t f0, f1;
232                    f0      = Src[ Offset           +0 ];
233                    f0 |= Src[ Offset               +1 ] << 16;
234                    f1      = Src[ Offset+srcstride +0 ];
235                    f1 |= Src[ Offset+srcstride +1 ] << 16;
236                    f0 = (ri*f0)>>16;
237                    f1 = (ri*f1) & 0x0fff0000;
238                    f0 |= f1;
239                    f0 = ( rj*f0 + Rounder ) >> 24;
240                    Dst[i] = (uint8_t)f0;
241            }
242            Dst += dststride;
243            }
244    }
245    
246    void Predict_1pt_8x8_C(const NEW_GMC_DATA * const This,
247                                                     uint8_t *uDst, const uint8_t *uSrc,
248                                                     uint8_t *vDst, const uint8_t *vSrc,
249                                                     int dststride, int srcstride, int x, int y, int rounding)
250    {
251            const int W      = This->sW >> 1;
252            const int H      = This->sH >> 1;
253            const int rho = 3-This->accuracy;
254            const int32_t Rounder = ( 128 - (rounding<<(2*rho)) ) << 16;
255    
256            int32_t uo = This->Uco + (x<<7);
257            int32_t vo = This->Vco + (y<<7);
258            const uint32_t rri = MTab[uo & 15];
259            const uint32_t rrj = MTab[vo & 15];
260            int i, j;
261    
262            int32_t Offset;
263            if ((uint32_t)vo<=(uint32_t)H) Offset = (vo>>4)*srcstride;
264            else if (vo>H) Offset = ( H>>4)*srcstride;
265            else Offset =-8*srcstride;
266            if ((uint32_t)uo<=(uint32_t)W) Offset += (uo>>4);
267            else if (uo>W) Offset += (W>>4);
268            else Offset -= 8;
269    
270            uDst += 8;
271            vDst += 8;
272            for(j=8; j>0; --j, Offset+=srcstride-8)
273            {
274            for(i=-8; i<0; ++i, Offset++)
275            {
276                    uint32_t f0, f1;
277                    f0      = uSrc[ Offset + 0 ];
278                    f0 |= uSrc[ Offset + 1 ] << 16;
279                    f1      = uSrc[ Offset + srcstride + 0 ];
280                    f1 |= uSrc[ Offset + srcstride + 1 ] << 16;
281                    f0 = (rri*f0)>>16;
282                    f1 = (rri*f1) & 0x0fff0000;
283                    f0 |= f1;
284                    f0 = ( rrj*f0 + Rounder ) >> 24;
285                    uDst[i] = (uint8_t)f0;
286    
287                    f0      = vSrc[ Offset + 0 ];
288                    f0 |= vSrc[ Offset + 1 ] << 16;
289                    f1      = vSrc[ Offset + srcstride + 0 ];
290                    f1 |= vSrc[ Offset + srcstride + 1 ] << 16;
291                    f0 = (rri*f0)>>16;
292                    f1 = (rri*f1) & 0x0fff0000;
293                    f0 |= f1;
294                    f0 = ( rrj*f0 + Rounder ) >> 24;
295                    vDst[i] = (uint8_t)f0;
296            }
297            uDst += dststride;
298            vDst += dststride;
299            }
300    }
301    
302    void get_average_mv_1pt_C(const NEW_GMC_DATA * const Dsp, VECTOR * const mv,
303                                                            int x, int y, int qpel)
304    {
305            mv->x = RSHIFT(Dsp->Uo<<qpel, 3);
306            mv->y = RSHIFT(Dsp->Vo<<qpel, 3);
307    }
308    
309    //////////////////////////////////////////////////////////
310    
311    
312            // Warning! It's Accuracy being passed, not 'resolution'!
313    
314    void generate_GMCparameters( int nb_pts, const int accuracy,
315                                                                     const WARPPOINTS *const pts,
316                                                                     const int width, const int height,
317                                                                     NEW_GMC_DATA *const gmc)
318    {
319            gmc->sW = width << 4;
320            gmc->sH = height << 4;
321            gmc->accuracy = accuracy;
322            gmc->num_wp = nb_pts;
323    
324            // reduce the number of points, if possible
325            if (nb_pts<3 || (pts->duv[2].x==-pts->duv[1].y && pts->duv[2].y==pts->duv[1].x)) {
326            if (nb_pts<2 || (pts->duv[1].x==0 && pts->duv[1].y==0)) {
327                    if (nb_pts<1 || (pts->duv[0].x==0 && pts->duv[0].y==0)) {
328                    nb_pts = 0;
329                    }
330                    else nb_pts = 1;
331            }
332            else nb_pts = 2;
333            }
334            else nb_pts = 3;
335    
336            // now, nb_pts stores the actual number of points required for interpolation
337    
338            if (nb_pts<=1)
339            {
340            if (nb_pts==1) {
341                    // store as 4b fixed point
342                    gmc->Uo = pts->duv[0].x << accuracy;
343                    gmc->Vo = pts->duv[0].y << accuracy;
344                    gmc->Uco = ((pts->duv[0].x>>1) | (pts->duv[0].x&1)) << accuracy;         // DIV2RND()
345                    gmc->Vco = ((pts->duv[0].y>>1) | (pts->duv[0].y&1)) << accuracy;         // DIV2RND()
346            }
347            else {  // zero points?!
348                    gmc->Uo = gmc->Vo       = 0;
349                    gmc->Uco = gmc->Vco = 0;
350            }
351    
352            gmc->predict_16x16      = Predict_1pt_16x16_C;
353            gmc->predict_8x8        = Predict_1pt_8x8_C;
354            gmc->get_average_mv = get_average_mv_1pt_C;
355            }
356            else {          // 2 or 3 points
357            const int rho    = 3 - accuracy;        // = {3,2,1,0} for Acc={0,1,2,3}
358            int Alpha = log2bin(width-1);
359            int Ws = 1 << Alpha;
360    
361            gmc->dU[0] = 16*Ws + RDIV( 8*Ws*pts->duv[1].x, width );  // dU/dx
362            gmc->dV[0] =             RDIV( 8*Ws*pts->duv[1].y, width );      // dV/dx
363    
364    /*       disabled, because possibly buggy? */
365    
366    /* if (nb_pts==2) {
367                    gmc->dU[1] = -gmc->dV[0];       // -Sin
368                    gmc->dV[1] =    gmc->dU[0] ;    //      Cos
369            }
370            else */
371            {
372                    const int Beta = log2bin(height-1);
373                    const int Hs = 1<<Beta;
374                    gmc->dU[1] =             RDIV( 8*Hs*pts->duv[2].x, height );     // dU/dy
375                    gmc->dV[1] = 16*Hs + RDIV( 8*Hs*pts->duv[2].y, height );         // dV/dy
376                    if (Beta>Alpha) {
377                    gmc->dU[0] <<= (Beta-Alpha);
378                    gmc->dV[0] <<= (Beta-Alpha);
379                    Alpha = Beta;
380                    Ws = Hs;
381                    }
382                    else {
383                    gmc->dU[1] <<= Alpha - Beta;
384                    gmc->dV[1] <<= Alpha - Beta;
385                    }
386            }
387                    // upscale to 16b fixed-point
388            gmc->dU[0] <<= (16-Alpha - rho);
389            gmc->dU[1] <<= (16-Alpha - rho);
390            gmc->dV[0] <<= (16-Alpha - rho);
391            gmc->dV[1] <<= (16-Alpha - rho);
392    
393            gmc->Uo = ( pts->duv[0].x        <<(16+ accuracy)) + (1<<15);
394            gmc->Vo = ( pts->duv[0].y        <<(16+ accuracy)) + (1<<15);
395            gmc->Uco = ((pts->duv[0].x-1)<<(17+ accuracy)) + (1<<17);
396            gmc->Vco = ((pts->duv[0].y-1)<<(17+ accuracy)) + (1<<17);
397            gmc->Uco = (gmc->Uco + gmc->dU[0] + gmc->dU[1])>>2;
398            gmc->Vco = (gmc->Vco + gmc->dV[0] + gmc->dV[1])>>2;
399    
400            gmc->predict_16x16      = Predict_16x16_C;
401            gmc->predict_8x8        = Predict_8x8_C;
402            gmc->get_average_mv = get_average_mv_C;
403            }
404    }
405    
406    //////////////////////////////////////////////////////////
407    
408    /* quick and dirty routine to generate the full warped image (pGMC != NULL)
409            or just all average Motion Vectors (pGMC == NULL) */
410    
411    void
412    generate_GMCimage(      const NEW_GMC_DATA *const gmc_data, // [input] precalculated data
413                                            const IMAGE *const pRef,                // [input]
414                                            const int mb_width,
415                                            const int mb_height,
416                                            const int stride,
417                                            const int stride2,
418                                            const int fcode,                                // [input] some parameters...
419                                                    const int32_t quarterpel,               // [input] for rounding avgMV
420                                            const int reduced_resolution,   // [input] ignored
421                                            const int32_t rounding,                 // [input] for rounding image data
422                                            MACROBLOCK *const pMBs,                 // [output] average motion vectors
423                                            IMAGE *const pGMC)                              // [output] full warped image
424    {
425    
426            unsigned int mj,mi;
427            VECTOR avgMV;
428    
429            for (mj = 0; mj < (unsigned int)mb_height; mj++)
430                    for (mi = 0; mi < (unsigned int)mb_width; mi++) {
431                            const int mbnum = mj*mb_width+mi;
432                            if (pGMC)
433                            {
434                                    gmc_data->predict_16x16(gmc_data,
435                                                            pGMC->y + mj*16*stride + mi*16, pRef->y,
436                                                            stride, stride, mi, mj, rounding);
437    
438                                    gmc_data->predict_8x8(gmc_data,
439                                            pGMC->u + mj*8*stride2 + mi*8, pRef->u,
440                                            pGMC->v + mj*8*stride2 + mi*8, pRef->v,
441                                            stride2, stride2, mi, mj, rounding);
442                            }
443                            gmc_data->get_average_mv(gmc_data, &avgMV, mi, mj, quarterpel);
444    
445                            pMBs[mbnum].amv.x = gmc_sanitize(avgMV.x, quarterpel, fcode);
446                            pMBs[mbnum].amv.y = gmc_sanitize(avgMV.y, quarterpel, fcode);
447    
448                            pMBs[mbnum].mcsel = 0; /* until mode decision */
449            }
450    }
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