h264: miscellaneous micro-optimisations
[nihav.git] / nihav-itu / src / codecs / h264 / dsp / mc / mod.rs
index 55b124ee60e6d405cc5d7fcd6501c534e0ec4a35..f55844194ad6972aabacfaad2c14e5c040b0b0a2 100644 (file)
@@ -2,14 +2,31 @@ use nihav_core::frame::*;
 use nihav_codec_support::codecs::MV;
 use nihav_codec_support::codecs::blockdsp::*;
 
-#[cfg(not(debug_assertions))]
-mod release;
-#[cfg(not(debug_assertions))]
-use release::*;
-#[cfg(debug_assertions)]
-mod debug;
-#[cfg(debug_assertions)]
-use debug::*;
+macro_rules! module_selector {
+    ($( ($cond:meta, $module:ident) ),*) => {
+        module_selector!(list; r#false; $(($cond, $module)),*);
+    };
+    (list; $nocond:meta; ($ccar:meta, $carmod:ident), $(($condcdr:meta, $cdrmod:ident)),*) => {
+        module_selector!(single; $nocond; $ccar; $carmod);
+        module_selector!(list; any($nocond, $ccar); $(($condcdr, $cdrmod)),*);
+    };
+    (list; $nocond:meta; ($yescond:meta, $module:ident)) => {
+        module_selector!(single; $nocond; $yescond; $module);
+    };
+    (list; $_:meta; ) => {};
+    (single; $nocond:meta; $yescond:meta; $module:ident) => {
+        #[cfg(all(not($nocond), $yescond))]
+        mod $module;
+        #[cfg(all(not($nocond), $yescond))]
+        use $module::*;
+    };
+}
+
+module_selector! (
+    (all(feature = "simd", target_arch = "x86_64"), x86),
+    (debug_assertions, debug),
+    (not(debug_assertions), release)
+);
 
 type MCFunc = fn (dst: &mut [u8], dstride: usize, src: &[u8], sstride: usize, h: usize);
 
@@ -19,11 +36,32 @@ trait RegisterSIMD {
     fn register_simd(&mut self);
 }
 
+#[repr(align(16))]
+pub struct McBlock {
+    pub y:  [u8; 16 * 16],
+    pub u:  [u8; 16 * 16],
+    pub v:  [u8; 16 * 16],
+}
+
+impl McBlock {
+    pub fn new() -> Self {
+        unsafe {
+            let blk = std::mem::MaybeUninit::uninit();
+            blk.assume_init()
+        }
+    }
+}
+
+#[allow(clippy::type_complexity)]
 pub struct H264MC {
     avg_buf:    NAVideoBufferRef<u8>,
     pub put_block_weighted:     [fn (dst: &mut [u8], stride: usize, src: &[u8], h: usize, wparams: [i8; 3]); 4],
     pub put_block_weighted2:    [fn (dst: &mut [u8], stride: usize, src0: &[u8], src1: &[u8], h: usize, wparams: [i8; 5]); 4],
     pub chroma_interp:          [fn (dst: &mut [u8], dstride: usize, src: &[u8], sstride: usize, dx: u16, dy: u16, h: usize); 3],
+    avg:        [fn (dst: &mut [u8], dstride: usize, src: &[u8], sstride: usize, bh: usize); 4],
+
+    width:      usize,
+    height:     usize,
 }
 
 impl H264MC {
@@ -33,10 +71,16 @@ impl H264MC {
             put_block_weighted:     [put_blk_w_2, put_blk_w_4, put_blk_w_8, put_blk_w_16],
             put_block_weighted2:    [put_blk_w2_2, put_blk_w2_4, put_blk_w2_8, put_blk_w2_16],
             chroma_interp:          [chroma_interp_2, chroma_interp_4, chroma_interp_8],
+            avg:                    [avg_2, avg_4, avg_8, avg_16],
+            width: 0, height: 0,
         };
         obj.register_simd();
         obj
     }
+    pub fn set_dimensions(&mut self, width: usize, height: usize) {
+        self.width  = width;
+        self.height = height;
+    }
     pub fn do_mc(&mut self, frm: &mut NASimpleVideoFrame<u8>, refpic: NAVideoBufferRef<u8>, xpos: usize, ypos: usize, w: usize, h: usize, mv: MV) {
         let mut ebuf = [0u8; 22 * 22];
         let mvx = mv.x >> 2;
@@ -44,7 +88,7 @@ impl H264MC {
         let mode = ((mv.x & 3) + (mv.y & 3) * 4) as usize;
         let pre  = if mode != 0 { 2isize } else { 0 };
         let post = if mode != 0 { 3isize } else { 0 };
-        let (yw, yh) = refpic.get_dimensions(0);
+        let (yw, yh) = (self.width, self.height);
         let src = refpic.get_data();
         let systride = refpic.get_stride(0);
         let src_x = (xpos as isize) + (mvx as isize);
@@ -52,7 +96,7 @@ impl H264MC {
         let (ysrc, ystride) = if (src_x - pre < 0) || (src_x + (w as isize) + post > (yw as isize)) || (src_y - pre < 0) || (src_y + (h as isize) + post > (yh as isize)) {
                 let add = (pre + post) as usize;
                 edge_emu(&refpic, src_x - pre, src_y - pre, w + add, h + add, &mut ebuf, 22, 0, 0);
-                (ebuf.as_slice(), 22)
+                (&ebuf[..], 22)
             } else {
                 (&src[refpic.get_offset(0) + ((src_x - pre) as usize) + ((src_y - pre) as usize) * systride..], systride)
             };
@@ -63,7 +107,7 @@ impl H264MC {
             };
         (H264_LUMA_INTERP[wmode][mode])(&mut frm.data[frm.offset[0] + xpos + ypos * frm.stride[0]..], frm.stride[0], ysrc, ystride, h);
 
-        let (cw, ch) = refpic.get_dimensions(1);
+        let (cw, ch) = (self.width >> 1, self.height >> 1);
         let mvx = mv.x >> 3;
         let mvy = mv.y >> 3;
         let dx = (mv.x & 7) as u16;
@@ -91,12 +135,12 @@ impl H264MC {
         }
     }
 
-    pub fn mc_blocks(&mut self, ydst: &mut [u8], udst: &mut [u8], vdst: &mut [u8], refpic: NAVideoBufferRef<u8>, xpos: usize, ypos: usize, w: usize, h: usize, mv: MV) {
+    pub fn mc_blocks(&mut self, dst: &mut McBlock, refpic: NAVideoBufferRef<u8>, xpos: usize, ypos: usize, w: usize, h: usize, mv: MV) {
         let mode = ((mv.x & 3) + (mv.y & 3) * 4) as usize;
 
         let pre  = if mode != 0 { 2 } else { 0 };
         let post = if mode != 0 { 3 } else { 0 };
-        let (width, height) = refpic.get_dimensions(0);
+        let (width, height) = (self.width, self.height);
         let sx = (xpos as isize) + ((mv.x >> 2) as isize);
         let sy = (ypos as isize) + ((mv.y >> 2) as isize);
 
@@ -113,17 +157,17 @@ impl H264MC {
             let edge = (pre + post) as usize;
             edge_emu(&refpic, sx - pre, sy - pre, w + edge, h + edge,
                      &mut ebuf, EBUF_STRIDE, 0, 0);
-            (H264_LUMA_INTERP[wmode][mode])(ydst, 16, &ebuf, EBUF_STRIDE, h);
+            (H264_LUMA_INTERP[wmode][mode])(&mut dst.y, 16, &ebuf, EBUF_STRIDE, h);
         } else {
             let sstride = refpic.get_stride(0);
             let soff    = refpic.get_offset(0);
             let sdta    = refpic.get_data();
             let sbuf: &[u8] = sdta.as_slice();
             let saddr = soff + ((sx - pre) as usize) + ((sy - pre) as usize) * sstride;
-            (H264_LUMA_INTERP[wmode][mode])(ydst, 16, &sbuf[saddr..], sstride, h);
+            (H264_LUMA_INTERP[wmode][mode])(&mut dst.y, 16, &sbuf[saddr..], sstride, h);
         }
 
-        let (cw, ch) = refpic.get_dimensions(1);
+        let (cw, ch) = (self.width >> 1, self.height >> 1);
         let mvx = mv.x >> 3;
         let mvy = mv.y >> 3;
         let dx = (mv.x & 7) as u16;
@@ -146,19 +190,8 @@ impl H264MC {
                  &src[svoff + (src_x as usize) + (src_y as usize) * svstride..]],
                  [sustride, svstride])
             };
-        (self.chroma_interp[wmode])(udst, 16, csrc[0], cstride[0], dx, dy, cbh);
-        (self.chroma_interp[wmode])(vdst, 16, csrc[1], cstride[1], dx, dy, cbh);
-    }
-
-    pub fn avg(&mut self, dst: &mut [u8], dstride: usize, bw: usize, bh: usize, comp: usize) {
-        let afrm = NASimpleVideoFrame::from_video_buf(&mut self.avg_buf).unwrap();
-        let src = &afrm.data[afrm.offset[comp]..];
-        let sstride = afrm.stride[comp];
-        for (dline, sline) in dst.chunks_mut(dstride).zip(src.chunks(sstride)).take(bh) {
-            for (dst, src) in dline.iter_mut().zip(sline.iter()).take(bw) {
-                *dst = ((u16::from(*dst) + u16::from(*src) + 1) >> 1) as u8;
-            }
-        }
+        (self.chroma_interp[wmode])(&mut dst.u, 16, csrc[0], cstride[0], dx, dy, cbh);
+        (self.chroma_interp[wmode])(&mut dst.v, 16, csrc[1], cstride[1], dx, dy, cbh);
     }
 
     pub fn do_mc_avg(&mut self, frm: &mut NASimpleVideoFrame<u8>, refpic: NAVideoBufferRef<u8>, xpos: usize, ypos: usize, w: usize, h: usize, mv: MV) {
@@ -166,9 +199,18 @@ impl H264MC {
         let mut afrm = NASimpleVideoFrame::from_video_buf(&mut abuf).unwrap();
         let amv = MV { x: mv.x + (xpos as i16) * 4, y: mv.y + (ypos as i16) * 4 };
         self.do_mc(&mut afrm, refpic, 0, 0, w, h, amv);
+        let wsize = match w {
+                2 => 0,
+                4 => 1,
+                8 => 2,
+                _ => 3,
+            };
+        let src = self.avg_buf.get_data();
         for comp in 0..3 {
             let shift = if comp == 0 { 0 } else { 1 };
-            self.avg(&mut frm.data[frm.offset[comp] + (xpos >> shift) + (ypos >> shift) * frm.stride[comp]..], frm.stride[comp], w >> shift, h >> shift, comp);
+            let sstride = self.avg_buf.get_stride(comp);
+            let soff = self.avg_buf.get_offset(comp);
+            (self.avg[wsize - shift])(&mut frm.data[frm.offset[comp] + (xpos >> shift) + (ypos >> shift) * frm.stride[comp]..], frm.stride[comp], &src[soff..], sstride, h >> shift);
         }
     }
 
@@ -191,13 +233,47 @@ impl H264MC {
     }
 }
 
+fn avg(dst: &mut [u8], dstride: usize, src: &[u8], sstride: usize, bw: usize, bh: usize) {
+    for (dline, sline) in dst.chunks_mut(dstride).zip(src.chunks(sstride)).take(bh) {
+        for (dst, src) in dline.iter_mut().zip(sline.iter()).take(bw) {
+            *dst = ((u16::from(*dst) + u16::from(*src) + 1) >> 1) as u8;
+        }
+    }
+}
+
+fn avg_2(dst: &mut [u8], dstride: usize, src: &[u8], sstride: usize, bh: usize) {
+    let _ = src[sstride + 1];
+    let _ = dst[dstride + 1];
+    dst[0]           = ((u16::from(dst[0])           + u16::from(src[0])           + 1) >> 1) as u8;
+    dst[1]           = ((u16::from(dst[1])           + u16::from(src[1])           + 1) >> 1) as u8;
+    dst[dstride]     = ((u16::from(dst[dstride])     + u16::from(src[sstride])     + 1) >> 1) as u8;
+    dst[dstride + 1] = ((u16::from(dst[dstride + 1]) + u16::from(src[sstride + 1]) + 1) >> 1) as u8;
+    if bh == 4 {
+        let _ = src[sstride * 3 + 1];
+        let _ = dst[dstride * 3 + 1];
+        dst[dstride * 2]     = ((u16::from(dst[dstride * 2])     + u16::from(src[sstride * 2])     + 1) >> 1) as u8;
+        dst[dstride * 2 + 1] = ((u16::from(dst[dstride * 2 + 1]) + u16::from(src[sstride * 2 + 1]) + 1) >> 1) as u8;
+        dst[dstride * 3]     = ((u16::from(dst[dstride * 3])     + u16::from(src[sstride * 3])     + 1) >> 1) as u8;
+        dst[dstride * 3 + 1] = ((u16::from(dst[dstride * 3 + 1]) + u16::from(src[sstride * 3 + 1]) + 1) >> 1) as u8;
+    }
+}
+fn avg_4(dst: &mut [u8], dstride: usize, src: &[u8], sstride: usize, bh: usize) {
+    avg(dst, dstride, src, sstride, 4, bh);
+}
+fn avg_8(dst: &mut [u8], dstride: usize, src: &[u8], sstride: usize, bh: usize) {
+    avg(dst, dstride, src, sstride, 8, bh);
+}
+fn avg_16(dst: &mut [u8], dstride: usize, src: &[u8], sstride: usize, bh: usize) {
+    avg(dst, dstride, src, sstride, 16, bh);
+}
+
 fn put_block_weighted(dst: &mut [u8], stride: usize, src: &[u8], w: usize, h: usize, wparams: [i8; 3]) {
     let weight = i16::from(wparams[0]);
     let offset = i16::from(wparams[1]);
     let wshift = wparams[2] as u8;
     let bias = (1 << wshift) >> 1;
 
-    for (drow, srow) in dst.chunks_mut(stride).zip(src.chunks(16)).take(h) {
+    for (drow, srow) in dst.chunks_mut(stride).zip(src.chunks_exact(16)).take(h) {
         for (dst, &src) in drow[..w].iter_mut().zip(srow.iter()) {
             *dst = clip_u8(((i16::from(src) * weight + bias) >> wshift) + offset);
         }
@@ -226,7 +302,7 @@ fn put_block_weighted2(dst: &mut [u8], stride: usize, src0: &[u8], src1: &[u8],
     let offset = (offset0 + offset1 + 1) >> 1;
     let bias = (1 << wshift) >> 1;
 
-    for (drow, (srow0, srow1)) in dst.chunks_mut(stride).zip(src0.chunks(16).zip(src1.chunks(16))).take(h) {
+    for (drow, (srow0, srow1)) in dst.chunks_mut(stride).zip(src0.chunks_exact(16).zip(src1.chunks_exact(16))).take(h) {
         for (dst, (&src0, &src1)) in drow[..w].iter_mut().zip(srow0.iter().zip(srow1.iter())) {
             *dst = clip_u8(((i16::from(src0) * weight0 + i16::from(src1) * weight1 + bias) >> wshift) + offset);
         }
@@ -234,7 +310,30 @@ fn put_block_weighted2(dst: &mut [u8], stride: usize, src0: &[u8], src1: &[u8],
 }
 
 fn put_blk_w2_2(dst: &mut [u8], stride: usize, src0: &[u8], src1: &[u8], h: usize, wparams: [i8; 5]) {
-    put_block_weighted2(dst, stride, src0, src1, 2, h, wparams);
+    let weight0 = i16::from(wparams[0]);
+    let offset0 = i16::from(wparams[1]);
+    let weight1 = i16::from(wparams[2]);
+    let offset1 = i16::from(wparams[3]);
+    let wshift = (wparams[4] as u8) + 1;
+    let offset = (offset0 + offset1 + 1) >> 1;
+    let bias = (1 << wshift) >> 1;
+
+    let _ = src0[16 + 1];
+    let _ = src1[16 + 1];
+    let _ = dst[stride + 1];
+    dst[0]          = clip_u8(((i16::from(src0[ 0]) * weight0 + i16::from(src1[ 0]) * weight1 + bias) >> wshift) + offset);
+    dst[1]          = clip_u8(((i16::from(src0[ 1]) * weight0 + i16::from(src1[ 1]) * weight1 + bias) >> wshift) + offset);
+    dst[stride]     = clip_u8(((i16::from(src0[16]) * weight0 + i16::from(src1[16]) * weight1 + bias) >> wshift) + offset);
+    dst[stride + 1] = clip_u8(((i16::from(src0[17]) * weight0 + i16::from(src1[17]) * weight1 + bias) >> wshift) + offset);
+    if h == 4 {
+        let _ = src0[16 * 3 + 1];
+        let _ = src1[16 * 3 + 1];
+        let _ = dst[stride * 3 + 1];
+        dst[stride * 2]     = clip_u8(((i16::from(src0[32]) * weight0 + i16::from(src1[32]) * weight1 + bias) >> wshift) + offset);
+        dst[stride * 2 + 1] = clip_u8(((i16::from(src0[33]) * weight0 + i16::from(src1[33]) * weight1 + bias) >> wshift) + offset);
+        dst[stride * 3]     = clip_u8(((i16::from(src0[48]) * weight0 + i16::from(src1[48]) * weight1 + bias) >> wshift) + offset);
+        dst[stride * 3 + 1] = clip_u8(((i16::from(src0[49]) * weight0 + i16::from(src1[49]) * weight1 + bias) >> wshift) + offset);
+    }
 }
 fn put_blk_w2_4(dst: &mut [u8], stride: usize, src0: &[u8], src1: &[u8], h: usize, wparams: [i8; 5]) {
     put_block_weighted2(dst, stride, src0, src1, 4, h, wparams);