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Diff of /xvidcore/src/motion/motion_est.h

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revision 1.3.2.18, Thu Aug 28 11:06:16 2003 UTC revision 1.6, Tue Apr 8 11:12:07 2003 UTC
# Line 1  Line 1 
1  /*****************************************************************************  /**************************************************************************
2   *   *
3   *  XVID MPEG-4 VIDEO CODEC   *  XVID MPEG-4 VIDEO CODEC
4   *  - Motion Estimation related header -   *  -  Motion estimation header  -
5   *   *
6   *  Copyright(C) 2002 Christoph Lampert <gruel@web.de>   *  This program is an implementation of a part of one or more MPEG-4
7   *               2002 Michael Militzer <michael@xvid.org>   *  Video tools as specified in ISO/IEC 14496-2 standard.  Those intending
8   *               2002-2003 Radoslaw Czyz <xvid@syskin.cjb.net>   *  to use this software module in hardware or software products are
9     *  advised that its use may infringe existing patents or copyrights, and
10     *  any such use would be at such party's own risk.  The original
11     *  developer of this software module and his/her company, and subsequent
12     *  editors and their companies, will have no liability for use of this
13     *  software or modifications or derivatives thereof.
14   *   *
15   *  This program is free software ; you can redistribute it and/or modify   *  This program is free software ; you can redistribute it and/or modify
16   *  it under the terms of the GNU General Public License as published by   *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
# Line 23  Line 28 
28   *   *
29   * $Id$   * $Id$
30   *   *
31   ****************************************************************************/   ***************************************************************************/
32    
33  #ifndef _MOTION_EST_H_  #ifndef _MOTION_EST_H_
34  #define _MOTION_EST_H_  #define _MOTION_EST_H_
# Line 34  Line 39 
39    
40  /* hard coded motion search parameters for motion_est and smp_motion_est */  /* hard coded motion search parameters for motion_est and smp_motion_est */
41    
42  /* very large value */  // very large value
43  #define MV_MAX_ERROR    (4096 * 256)  #define MV_MAX_ERROR    (4096 * 256)
44    
45  /* INTER bias for INTER/INTRA decision; mpeg4 spec suggests 2*nb */  /* INTER bias for INTER/INTRA decision; mpeg4 spec suggests 2*nb */
# Line 45  Line 50 
50  #define NEIGH_TEND_8X8          40.0  #define NEIGH_TEND_8X8          40.0
51  #define NEIGH_8X8_BIAS          30  #define NEIGH_8X8_BIAS          30
52    
 #define BITS_MULT                       16  
   
53  /* Parameters which control inter/inter4v decision */  /* Parameters which control inter/inter4v decision */
54  #define IMV16X16                        2  #define IMV16X16                        2
55    
# Line 86  Line 89 
89          (int)(21.2656*NEIGH_TEND_8X8 + 0.5), (int)(24.8580*NEIGH_TEND_8X8 + 0.5),          (int)(21.2656*NEIGH_TEND_8X8 + 0.5), (int)(24.8580*NEIGH_TEND_8X8 + 0.5),
90          (int)(29.6436*NEIGH_TEND_8X8 + 0.5), (int)(36.4949*NEIGH_TEND_8X8 + 0.5)        };          (int)(29.6436*NEIGH_TEND_8X8 + 0.5), (int)(36.4949*NEIGH_TEND_8X8 + 0.5)        };
91    
92  /* mv.length table */  // mv.length table
93  static const int mvtab[64] = {  static const int mvtab[64] = {
94                  1, 2, 3, 4, 6, 7, 7, 7,                  1, 2, 3, 4, 6, 7, 7, 7,
95                  9, 9, 9, 10, 10, 10, 10, 10,                  9, 9, 9, 10, 10, 10, 10, 10,
# Line 104  Line 107 
107    
108  typedef struct  typedef struct
109  {  {
110          /* general fields */  // general fields
111          int max_dx, min_dx, max_dy, min_dy;          int max_dx, min_dx, max_dy, min_dy;
112          uint32_t rounding;          uint32_t rounding;
113          VECTOR predMV;          VECTOR predMV;
114          VECTOR * currentMV;          VECTOR * currentMV;
115          VECTOR * currentQMV;          VECTOR * currentQMV;
116          int32_t * iMinSAD;          int32_t * iMinSAD;
117          const uint8_t * RefP[6]; /* N, V, H, HV, cU, cV */          const uint8_t * RefP[6]; // N, V, H, HV, cU, cV
118          const uint8_t * CurU;          const uint8_t * CurU;
119          const uint8_t * CurV;          const uint8_t * CurV;
120          uint8_t * RefQ;          uint8_t * RefQ;
# Line 121  Line 124 
124          uint32_t iEdgedWidth;          uint32_t iEdgedWidth;
125          uint32_t iFcode;          uint32_t iFcode;
126          int * temp;          int * temp;
         int * dir;  
127          int qpel, qpel_precision;          int qpel, qpel_precision;
128          int chroma;          int chroma;
129          int rrv;          int rrv;
130    //fields for interpolate and direct modes
131          /* fields for interpolate and direct modes */          const uint8_t * b_RefP[6]; // N, V, H, HV, cU, cV
         const uint8_t * b_RefP[6]; /* N, V, H, HV, cU, cV */  
132          VECTOR bpredMV;          VECTOR bpredMV;
133          uint32_t bFcode;          uint32_t bFcode;
134    // fields for direct mode
         /* fields for direct mode */  
135          VECTOR directmvF[4];          VECTOR directmvF[4];
136          VECTOR directmvB[4];          VECTOR directmvB[4];
137          const VECTOR * referencemv;          const VECTOR * referencemv;
138    // _BITS stuff
         /* BITS/R-D stuff */  
139          int16_t * dctSpace;          int16_t * dctSpace;
         uint32_t iQuant;  
         uint32_t quant_type;  
         int * cbp;  
140    
141  } SearchData;  } SearchData;
142    
143    
144  typedef void(CheckFunc)(const int x, const int y,  typedef void(CheckFunc)(const int x, const int y,
145                                                  const SearchData * const Data,                                                  const int Direction, int * const dir,
146                                                  const int Direction);                                                  const SearchData * const Data);
147    CheckFunc *CheckCandidate;
148    
149  /*  /*
150   * Calculate the min/max range   * Calculate the min/max range
# Line 160  Line 157 
157                    int32_t * const max_dy,                    int32_t * const max_dy,
158                    const uint32_t x,                    const uint32_t x,
159                    const uint32_t y,                    const uint32_t y,
160                    uint32_t block_sz, /* block dimension, 3(8) or 4(16) */                    uint32_t block_sz, /* block dimension, 8 or 16 */
161                    const uint32_t width,                    const uint32_t width,
162                    const uint32_t height,                    const uint32_t height,
163                    const uint32_t fcode,                    const uint32_t fcode,
164                    const int precision, /* 2 for qpel, 1 for halfpel */                    const int qpel, /* 1 if the resulting range should be in qpel precision; otherwise 0 */
165                    const int rrv)                    const int rrv)
166  {  {
167          int k;          int k, m = qpel ? 4 : 2;
168          const int search_range = 16 << fcode;          const int search_range = 32 << (fcode - 1);
169          int high = search_range - 1;          int high = search_range - 1;
170          int low = -search_range;          int low = -search_range;
171    
172          if (rrv) {          if (rrv) {
173                  high = RRV_MV_SCALEUP(high);                  high = RRV_MV_SCALEUP(high);
174                  low = RRV_MV_SCALEUP(low);                  low = RRV_MV_SCALEUP(low);
175                  block_sz++;                  block_sz *= 2;
176          }          }
177    
178          k = (int)(width - (x<<block_sz))<<precision;          k = m * (int)(width - x * block_sz);
179          *max_dx = MIN(high, k);          *max_dx = MIN(high, k);
180          k = (int)(height -  (y<<block_sz))<<precision;          k = m * (int)(height -  y * block_sz);
181          *max_dy = MIN(high, k);          *max_dy = MIN(high, k);
182    
183          k = (-(int)((x+1)<<block_sz))<<precision;          k = -m * (int)((x+1) * block_sz);
184          *min_dx = MAX(low, k);          *min_dx = MAX(low, k);
185          k = (-(int)((y+1)<<block_sz))<<precision;          k = -m * (int)((y+1) * block_sz);
186          *min_dy = MAX(low, k);          *min_dy = MAX(low, k);
187  }  }
188    
189  typedef void  typedef void MainSearchFunc(int x, int y, const SearchData * const Data, int bDirection);
 MainSearchFunc(int x, int y, const SearchData * const Data,  
                            int bDirection, CheckFunc * const CheckCandidate);  
190    
191  static MainSearchFunc DiamondSearch, AdvDiamondSearch, SquareSearch;  static MainSearchFunc DiamondSearch, AdvDiamondSearch, SquareSearch;
192    
# Line 211  Line 206 
206                                  const IMAGE * const pRefH,                                  const IMAGE * const pRefH,
207                                  const IMAGE * const pRefV,                                  const IMAGE * const pRefV,
208                                  const IMAGE * const pRefHV,                                  const IMAGE * const pRefHV,
                                 const IMAGE * const pGMC,  
209                                  const uint32_t iLimit);                                  const uint32_t iLimit);
210    
211  static void  static void
# Line 223  Line 217 
217                  const int x,                  const int x,
218                  const int y,                  const int y,
219                  const uint32_t MotionFlags,                  const uint32_t MotionFlags,
220                  const uint32_t VopFlags,                  const uint32_t GlobalFlags,
221                  const uint32_t VolFlags,                  const uint32_t iQuant,
222                  SearchData * const Data,                  SearchData * const Data,
223                  const MBParam * const pParam,                  const MBParam * const pParam,
224                  const MACROBLOCK * const pMBs,                  const MACROBLOCK * const pMBs,
225                  const MACROBLOCK * const prevMBs,                  const MACROBLOCK * const prevMBs,
226                    int inter4v,
227                  MACROBLOCK * const pMB);                  MACROBLOCK * const pMB);
228    
 static __inline void  
 GMEanalyzeMB (const uint8_t * const pCur,  
               const uint8_t * const pRef,  
               const uint8_t * const pRefH,  
               const uint8_t * const pRefV,  
               const uint8_t * const pRefHV,  
               const int x,  
               const int y,  
               const MBParam * const pParam,  
               MACROBLOCK * const pMBs,  
               SearchData * const Data);  
   
 void  
 GMEanalysis(const MBParam * const pParam,  
             const FRAMEINFO * const current,  
             const FRAMEINFO * const reference,  
             const IMAGE * const pRefH,  
             const IMAGE * const pRefV,  
             const IMAGE * const pRefHV);  
   
   
   
 WARPPOINTS  
 GlobalMotionEst(MACROBLOCK * const pMBs,  
                                 const MBParam * const pParam,  
                                 const FRAMEINFO * const current,  
                                 const FRAMEINFO * const reference,  
                                 const IMAGE * const pRefH,  
                                 const IMAGE * const pRefV,  
                                 const IMAGE * const pRefHV      );  
   
229    
230  int  static WARPPOINTS
231  GlobalMotionEstRefine(WARPPOINTS *const startwp,  GlobalMotionEst(const MACROBLOCK * const pMBs,
                       MACROBLOCK * const pMBs,  
232                        const MBParam * const pParam,                        const MBParam * const pParam,
233                        const FRAMEINFO * const current,                        const FRAMEINFO * const current,
234                        const FRAMEINFO * const reference,                        const FRAMEINFO * const reference,
                       const IMAGE * const pCurr,  
                       const IMAGE * const pRef,  
235                        const IMAGE * const pRefH,                        const IMAGE * const pRefH,
236                        const IMAGE * const pRefV,                        const IMAGE * const pRefV,
237                        const IMAGE * const pRefHV);                        const IMAGE * const pRefHV);
238    
   
   
   
 int  
 globalSAD(const WARPPOINTS *const wp,  
                 const MBParam * const pParam,  
                 const MACROBLOCK * const pMBs,  
                 const FRAMEINFO * const current,  
                 const IMAGE * const pRef,  
                 const IMAGE * const pCurr,  
                 uint8_t *const GMCblock);  
   
239  #define iDiamondSize 2  #define iDiamondSize 2
240    
241  static __inline uint32_t  static __inline uint32_t
242  MakeGoodMotionFlags(const uint32_t MotionFlags, const uint32_t VopFlags, const uint32_t VolFlags)  MakeGoodMotionFlags(const uint32_t MotionFlags, const uint32_t GlobalFlags)
243  {  {
244          uint32_t Flags = MotionFlags;          uint32_t Flags = MotionFlags;
245    
246          if (!(VopFlags & XVID_VOP_MODEDECISION_RD))          if (!(GlobalFlags & XVID_MODEDECISION_BITS))
247                  Flags &= ~(XVID_ME_QUARTERPELREFINE16_RD+XVID_ME_QUARTERPELREFINE8_RD+XVID_ME_HALFPELREFINE16_RD+XVID_ME_HALFPELREFINE8_RD+XVID_ME_EXTSEARCH_RD);                  Flags &= ~(QUARTERPELREFINE16_BITS+QUARTERPELREFINE8_BITS+HALFPELREFINE16_BITS+HALFPELREFINE8_BITS+EXTSEARCH_BITS);
248    
249          if (Flags & XVID_ME_EXTSEARCH_RD)          if (Flags & EXTSEARCH_BITS)
250                  Flags |= XVID_ME_HALFPELREFINE16_RD;                  Flags |= HALFPELREFINE16_BITS;
251    
252          if (Flags & XVID_ME_EXTSEARCH_RD && MotionFlags & XVID_ME_EXTSEARCH8)          if (Flags & EXTSEARCH_BITS && MotionFlags & PMV_EXTSEARCH8)
253                  Flags |= XVID_ME_HALFPELREFINE8_RD;                  Flags |= HALFPELREFINE8_BITS;
254    
255          if (Flags & XVID_ME_HALFPELREFINE16_RD)          if (Flags & HALFPELREFINE16_BITS)
256                  Flags |= XVID_ME_QUARTERPELREFINE16_RD;                  Flags |= QUARTERPELREFINE16_BITS;
257    
258          if (Flags & XVID_ME_HALFPELREFINE8_RD) {          if (Flags & HALFPELREFINE8_BITS) {
259                  Flags |= XVID_ME_QUARTERPELREFINE8_RD;                  Flags |= QUARTERPELREFINE8_BITS;
260                  Flags &= ~XVID_ME_HALFPELREFINE8;                  Flags &= ~PMV_HALFPELREFINE8;
261          }          }
262    
263          if (Flags & XVID_ME_QUARTERPELREFINE8_RD)          if (Flags & QUARTERPELREFINE8_BITS)
264                  Flags &= ~XVID_ME_QUARTERPELREFINE8;                  Flags &= ~PMV_QUARTERPELREFINE8;
265    
266          if (!(VolFlags & XVID_VOL_QUARTERPEL))          if (!(GlobalFlags & XVID_QUARTERPEL))
267                  Flags &= ~(XVID_ME_QUARTERPELREFINE16+XVID_ME_QUARTERPELREFINE8+XVID_ME_QUARTERPELREFINE16_RD+XVID_ME_QUARTERPELREFINE8_RD);                  Flags &= ~(PMV_QUARTERPELREFINE16+PMV_QUARTERPELREFINE8+QUARTERPELREFINE16_BITS+QUARTERPELREFINE8_BITS);
268    
269          if (!(VopFlags & XVID_VOP_HALFPEL))          if (!(GlobalFlags & XVID_HALFPEL))
270                  Flags &= ~(XVID_ME_EXTSEARCH16+XVID_ME_HALFPELREFINE16+XVID_ME_HALFPELREFINE8+XVID_ME_HALFPELREFINE16_RD+XVID_ME_HALFPELREFINE8_RD);                  Flags &= ~(PMV_EXTSEARCH16+PMV_HALFPELREFINE16+PMV_HALFPELREFINE8+HALFPELREFINE16_BITS+HALFPELREFINE8_BITS);
271    
272          if ((VopFlags & XVID_VOP_GREYSCALE) || (VopFlags & XVID_VOP_REDUCED))          if (GlobalFlags & (XVID_GREYSCALE + XVID_REDUCED))
273                  Flags &= ~(XVID_ME_CHROMA_PVOP + XVID_ME_CHROMA_BVOP);                  Flags &= ~(PMV_CHROMA16 + PMV_CHROMA8);
274    
275          return Flags;          return Flags;
276  }  }
277    
278  /* RD mode decision and search */  /* BITS mode decision and search */
279    
280  #include "../bitstream/zigzag.h"  #include "../bitstream/zigzag.h"
281  #include "../quant/quant_mpeg4.h"  #include "../quant/quant_mpeg4.h"
282  #include "../quant/quant_h263.h"  #include "../quant/quant_h263.h"
283  #include "../bitstream/vlc_codes.h"  #include "../bitstream/vlc_codes.h"
 #include "../dct/fdct.h"  
284    
285  static int  static int
286  findRDinter(SearchData * const Data,  CountMBBitsInter(SearchData * const Data,
287                          const MACROBLOCK * const pMBs, const int x, const int y,                          const MACROBLOCK * const pMBs, const int x, const int y,
288                          const MBParam * const pParam,                          const MBParam * const pParam,
289                          const uint32_t MotionFlags);                          const uint32_t MotionFlags);
290    
291  static int  static int
292  findRDinter4v(const SearchData * const Data,  CountMBBitsInter4v(const SearchData * const Data,
293                                  MACROBLOCK * const pMB, const MACROBLOCK * const pMBs,                                  MACROBLOCK * const pMB, const MACROBLOCK * const pMBs,
294                                  const int x, const int y,                                  const int x, const int y,
295                                  const MBParam * const pParam, const uint32_t MotionFlags,                                  const MBParam * const pParam, const uint32_t MotionFlags,
296                                  const VECTOR * const backup);                                  const VECTOR * const backup);
297    
298  static int  static int
299  findRDintra(const SearchData * const Data);  CountMBBitsIntra(const SearchData * const Data);
   
 static int  
 findRDgmc(const SearchData * const Data, const IMAGE * const vGMC, const int x, const int y);  
300    
301  int CodeCoeffIntra_CalcBits(const int16_t qcoeff[64], const uint16_t * zigzag);  int CodeCoeffIntra_CalcBits(const int16_t qcoeff[64], const uint16_t * zigzag);
302  int CodeCoeffInter_CalcBits(const int16_t qcoeff[64], const uint16_t * zigzag);  int CodeCoeffInter_CalcBits(const int16_t qcoeff[64], const uint16_t * zigzag);
303    
 /* one over lambda for R-D mode decision and motion search */  
 #define LAMBDA          ( (int)(BITS_MULT/1.0) )  
   
 static __inline unsigned int  
 Block_CalcBits( int16_t * const coeff,  
                                 int16_t * const data,  
                                 int16_t * const dqcoeff,  
                                 const uint32_t quant, const int quant_type,  
                                 uint32_t * cbp,  
                                 const int block)  
 {  
         int sum;  
         int bits;  
         int distortion = 0;  
         int i;  
   
         fdct(data);  
   
         if (quant_type) sum = quant_inter(coeff, data, quant);  
         else sum = quant4_inter(coeff, data, quant);  
   
         if (sum > 0) {  
                 *cbp |= 1 << (5 - block);  
                 bits = BITS_MULT * CodeCoeffInter_CalcBits(coeff, scan_tables[0]);  
   
                 if (quant_type) dequant_inter(dqcoeff, coeff, quant);  
                 else dequant4_inter(dqcoeff, coeff, quant);  
   
                 for (i = 0; i < 64; i++)  
                         distortion += (data[i] - dqcoeff[i])*(data[i] - dqcoeff[i]);  
   
         } else {  
                 bits = 0;  
                 for (i = 0; i < 64; i++)  
                         distortion += data[i]*data[i];  
         }  
   
         return bits + (LAMBDA*distortion)/(quant*quant);  
 }  
   
 static __inline unsigned int  
 Block_CalcBitsIntra(int16_t * const coeff,  
                                         int16_t * const data,  
                                         int16_t * const dqcoeff,  
                                         const uint32_t quant, const int quant_type,  
                                         uint32_t * cbp,  
                                         const int block,  
                                         int * dcpred)  
 {  
         int bits, i;  
         int distortion = 0;  
         uint32_t iDcScaler = get_dc_scaler(quant, block < 4);  
         int b_dc;  
   
         fdct(data);  
         data[0] -= 1024;  
   
         if (quant_type) quant_intra(coeff, data, quant, iDcScaler);  
         else quant4_intra(coeff, data, quant, iDcScaler);  
   
         b_dc = coeff[0];  
         if (block < 4) {  
                 coeff[0] -= *dcpred;  
                 *dcpred = b_dc;  
         }  
   
         bits = BITS_MULT*CodeCoeffIntra_CalcBits(coeff, scan_tables[0]);  
         if (bits != 0) *cbp |= 1 << (5 - block);  
   
         if (block < 4) bits += BITS_MULT*dcy_tab[coeff[0] + 255].len;  
         else bits += BITS_MULT*dcc_tab[coeff[0] + 255].len;  
   
         coeff[0] = b_dc;  
         if (quant_type) dequant_intra(dqcoeff, coeff, quant, iDcScaler);  
         else dequant4_intra(dqcoeff, coeff, quant, iDcScaler);  
   
         for (i = 0; i < 64; i++)  
                 distortion += (data[i] - dqcoeff[i])*(data[i] - dqcoeff[i]);  
   
         return bits + (LAMBDA*distortion)/(quant*quant);  
 }  
   
304  #endif                                                  /* _MOTION_EST_H_ */  #endif                                                  /* _MOTION_EST_H_ */
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