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Diff of /branches/dev-api-4/xvidcore/src/motion/motion_est.h

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revision 1023, Wed May 14 20:23:02 2003 UTC revision 1136, Thu Sep 4 18:40:02 2003 UTC
# Line 1  Line 1 
1  /**************************************************************************  /*****************************************************************************
2   *   *
3   *  XVID MPEG-4 VIDEO CODEC   *  XVID MPEG-4 VIDEO CODEC
4   *  -  Motion estimation header  -   *  - Motion Estimation related header -
5   *   *
6   *  This program is an implementation of a part of one or more MPEG-4   *  Copyright(C) 2002 Christoph Lampert <gruel@web.de>
7   *  Video tools as specified in ISO/IEC 14496-2 standard.  Those intending   *               2002 Michael Militzer <michael@xvid.org>
8   *  to use this software module in hardware or software products are   *               2002-2003 Radoslaw Czyz <xvid@syskin.cjb.net>
  *  advised that its use may infringe existing patents or copyrights, and  
  *  any such use would be at such party's own risk.  The original  
  *  developer of this software module and his/her company, and subsequent  
  *  editors and their companies, will have no liability for use of this  
  *  software or modifications or derivatives thereof.  
9   *   *
10   *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify   *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
11   *  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 26  Line 21 
21   *  along with this program; if not, write to the Free Software   *  along with this program; if not, write to the Free Software
22   *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA   *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
23   *   *
24   *  $Id: motion_est.h,v 1.3.2.7 2003-05-14 20:23:02 edgomez Exp $   * $Id: motion_est.h,v 1.3.2.19 2003-09-04 18:40:02 Isibaar Exp $
25   *   *
26   ***************************************************************************/   ****************************************************************************/
27    
28  #ifndef _MOTION_EST_H_  #ifndef _MOTION_EST_H_
29  #define _MOTION_EST_H_  #define _MOTION_EST_H_
# Line 39  Line 34 
34    
35  /* hard coded motion search parameters for motion_est and smp_motion_est */  /* hard coded motion search parameters for motion_est and smp_motion_est */
36    
37  // very large value  /* very large value */
38  #define MV_MAX_ERROR    (4096 * 256)  #define MV_MAX_ERROR    (4096 * 256)
39    
40  /* INTER bias for INTER/INTRA decision; mpeg4 spec suggests 2*nb */  /* INTER bias for INTER/INTRA decision; mpeg4 spec suggests 2*nb */
# Line 91  Line 86 
86          (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),
87          (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)        };
88    
89  // mv.length table  /* mv.length table */
90  static const int mvtab[64] = {  static const int mvtab[64] = {
91                  1, 2, 3, 4, 6, 7, 7, 7,                  1, 2, 3, 4, 6, 7, 7, 7,
92                  9, 9, 9, 10, 10, 10, 10, 10,                  9, 9, 9, 10, 10, 10, 10, 10,
# Line 109  Line 104 
104    
105  typedef struct  typedef struct
106  {  {
107  // general fields          /* general fields */
108          int max_dx, min_dx, max_dy, min_dy;          int max_dx, min_dx, max_dy, min_dy;
109          uint32_t rounding;          uint32_t rounding;
110          VECTOR predMV;          VECTOR predMV;
111          VECTOR * currentMV;          VECTOR * currentMV;
112          VECTOR * currentQMV;          VECTOR * currentQMV;
113            VECTOR * currentMV2;
114            VECTOR * currentQMV2;
115          int32_t * iMinSAD;          int32_t * iMinSAD;
116          const uint8_t * RefP[6]; // N, V, H, HV, cU, cV          int32_t * iMinSAD2;
117            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 126  Line 124 
124          uint32_t iEdgedWidth;          uint32_t iEdgedWidth;
125          uint32_t iFcode;          uint32_t iFcode;
126          int * temp;          int * temp;
127            int * dir;
128          int qpel, qpel_precision;          int qpel, qpel_precision;
129          int chroma;          int chroma;
130          int rrv;          int rrv;
131  //fields for interpolate and direct modes  
132          const uint8_t * b_RefP[6]; // N, V, H, HV, cU, cV          /* fields for interpolate and direct modes */
133            const uint8_t * b_RefP[6]; /* N, V, H, HV, cU, cV */
134          VECTOR bpredMV;          VECTOR bpredMV;
135          uint32_t bFcode;          uint32_t bFcode;
136  // fields for direct mode  
137            /* fields for direct mode */
138          VECTOR directmvF[4];          VECTOR directmvF[4];
139          VECTOR directmvB[4];          VECTOR directmvB[4];
140          const VECTOR * referencemv;          const VECTOR * referencemv;
141  // BITS/R-D stuff  
142            /* BITS/R-D stuff */
143          int16_t * dctSpace;          int16_t * dctSpace;
144          uint32_t iQuant;          uint32_t iQuant;
145          uint32_t quant_type;          uint32_t quant_type;
146            int * cbp;
147    
148  } SearchData;  } SearchData;
149    
150    
151  typedef void(CheckFunc)(const int x, const int y,  typedef void(CheckFunc)(const int x, const int y,
152                                                  const int Direction, int * const dir,                                                  const SearchData * const Data,
153                                                  const SearchData * const Data);                                                  const int Direction);
 CheckFunc *CheckCandidate;  
154    
155  /*  /*
156   * Calculate the min/max range   * Calculate the min/max range
# Line 161  Line 163 
163                    int32_t * const max_dy,                    int32_t * const max_dy,
164                    const uint32_t x,                    const uint32_t x,
165                    const uint32_t y,                    const uint32_t y,
166                    uint32_t block_sz, /* block dimension, 8 or 16 */                    uint32_t block_sz, /* block dimension, 3(8) or 4(16) */
167                    const uint32_t width,                    const uint32_t width,
168                    const uint32_t height,                    const uint32_t height,
169                    const uint32_t fcode,                    const uint32_t fcode,
170                    const int qpel, /* 1 if the resulting range should be in qpel precision; otherwise 0 */                    const int precision, /* 2 for qpel, 1 for halfpel */
171                    const int rrv)                    const int rrv)
172  {  {
173          int k, m = qpel ? 4 : 2;          int k;
174          const int search_range = 32 << (fcode - 1);          const int search_range = 16 << fcode;
175          int high = search_range - 1;          int high = search_range - 1;
176          int low = -search_range;          int low = -search_range;
177    
178          if (rrv) {          if (rrv) {
179                  high = RRV_MV_SCALEUP(high);                  high = RRV_MV_SCALEUP(high);
180                  low = RRV_MV_SCALEUP(low);                  low = RRV_MV_SCALEUP(low);
181                  block_sz *= 2;                  block_sz++;
182          }          }
183    
184          k = m * (int)(width - x * block_sz);          k = (int)(width - (x<<block_sz))<<precision;
185          *max_dx = MIN(high, k);          *max_dx = MIN(high, k);
186          k = m * (int)(height -  y * block_sz);          k = (int)(height -  (y<<block_sz))<<precision;
187          *max_dy = MIN(high, k);          *max_dy = MIN(high, k);
188    
189          k = -m * (int)((x+1) * block_sz);          k = (-(int)((x+1)<<block_sz))<<precision;
190          *min_dx = MAX(low, k);          *min_dx = MAX(low, k);
191          k = -m * (int)((y+1) * block_sz);          k = (-(int)((y+1)<<block_sz))<<precision;
192          *min_dy = MAX(low, k);          *min_dy = MAX(low, k);
193  }  }
194    
195  typedef void MainSearchFunc(int x, int y, const SearchData * const Data, int bDirection);  typedef void
196    MainSearchFunc(int x, int y, const SearchData * const Data,
197                               int bDirection, CheckFunc * const CheckCandidate);
198    
199  static MainSearchFunc DiamondSearch, AdvDiamondSearch, SquareSearch;  static MainSearchFunc DiamondSearch, AdvDiamondSearch, SquareSearch;
200    
# Line 210  Line 214 
214                                  const IMAGE * const pRefH,                                  const IMAGE * const pRefH,
215                                  const IMAGE * const pRefV,                                  const IMAGE * const pRefV,
216                                  const IMAGE * const pRefHV,                                  const IMAGE * const pRefHV,
217                                    const IMAGE * const pGMC,
218                                  const uint32_t iLimit);                                  const uint32_t iLimit);
219    
220  static void  static void
# Line 229  Line 234 
234                  const MACROBLOCK * const prevMBs,                  const MACROBLOCK * const prevMBs,
235                  MACROBLOCK * const pMB);                  MACROBLOCK * const pMB);
236    
237  static WARPPOINTS  static __inline void
238  GlobalMotionEst(const MACROBLOCK * const pMBs,  GMEanalyzeMB (const uint8_t * const pCur,
239                  const uint8_t * const pRef,
240                  const uint8_t * const pRefH,
241                  const uint8_t * const pRefV,
242                  const uint8_t * const pRefHV,
243                  const int x,
244                  const int y,
245                  const MBParam * const pParam,
246                  MACROBLOCK * const pMBs,
247                  SearchData * const Data);
248    
249    void
250    GMEanalysis(const MBParam * const pParam,
251                const FRAMEINFO * const current,
252                const FRAMEINFO * const reference,
253                const IMAGE * const pRefH,
254                const IMAGE * const pRefV,
255                const IMAGE * const pRefHV);
256    
257    
258    
259    WARPPOINTS
260    GlobalMotionEst(MACROBLOCK * const pMBs,
261                                    const MBParam * const pParam,
262                                    const FRAMEINFO * const current,
263                                    const FRAMEINFO * const reference,
264                                    const IMAGE * const pRefH,
265                                    const IMAGE * const pRefV,
266                                    const IMAGE * const pRefHV      );
267    
268    
269    int
270    GlobalMotionEstRefine(WARPPOINTS *const startwp,
271                          MACROBLOCK * const pMBs,
272                                  const MBParam * const pParam,                                  const MBParam * const pParam,
273                                  const FRAMEINFO * const current,                                  const FRAMEINFO * const current,
274                                  const FRAMEINFO * const reference,                                  const FRAMEINFO * const reference,
275                          const IMAGE * const pCurr,
276                          const IMAGE * const pRef,
277                                  const IMAGE * const pRefH,                                  const IMAGE * const pRefH,
278                                  const IMAGE * const pRefV,                                  const IMAGE * const pRefV,
279                                  const IMAGE * const pRefHV      );                                  const IMAGE * const pRefHV      );
280    
281    
282    
283    
284    int
285    globalSAD(const WARPPOINTS *const wp,
286                    const MBParam * const pParam,
287                    const MACROBLOCK * const pMBs,
288                    const FRAMEINFO * const current,
289                    const IMAGE * const pRef,
290                    const IMAGE * const pCurr,
291                    uint8_t *const GMCblock);
292    
293  #define iDiamondSize 2  #define iDiamondSize 2
294    
295  static __inline uint32_t  static __inline uint32_t
# Line 245  Line 297 
297  {  {
298          uint32_t Flags = MotionFlags;          uint32_t Flags = MotionFlags;
299    
300          if (!(VopFlags & XVID_VOP_MODEDECISION_BITS))          if (!(VopFlags & XVID_VOP_MODEDECISION_RD))
301                  Flags &= ~(XVID_ME_QUARTERPELREFINE16_BITS+XVID_ME_QUARTERPELREFINE8_BITS+XVID_ME_HALFPELREFINE16_BITS+XVID_ME_HALFPELREFINE8_BITS+XVID_ME_EXTSEARCH_BITS);                  Flags &= ~(XVID_ME_QUARTERPELREFINE16_RD+XVID_ME_QUARTERPELREFINE8_RD+XVID_ME_HALFPELREFINE16_RD+XVID_ME_HALFPELREFINE8_RD+XVID_ME_EXTSEARCH_RD);
302    
303          if (Flags & XVID_ME_EXTSEARCH_BITS)          if (Flags & XVID_ME_EXTSEARCH_RD)
304                  Flags |= XVID_ME_HALFPELREFINE16_BITS;                  Flags |= XVID_ME_HALFPELREFINE16_RD;
305    
306          if (Flags & XVID_ME_EXTSEARCH_BITS && MotionFlags & XVID_ME_EXTSEARCH8)          if (Flags & XVID_ME_EXTSEARCH_RD && MotionFlags & XVID_ME_EXTSEARCH8)
307                  Flags |= XVID_ME_HALFPELREFINE8_BITS;                  Flags |= XVID_ME_HALFPELREFINE8_RD;
308    
309          if (Flags & XVID_ME_HALFPELREFINE16_BITS)          if (Flags & XVID_ME_HALFPELREFINE16_RD)
310                  Flags |= XVID_ME_QUARTERPELREFINE16_BITS;                  Flags |= XVID_ME_QUARTERPELREFINE16_RD;
311    
312          if (Flags & XVID_ME_HALFPELREFINE8_BITS) {          if (Flags & XVID_ME_HALFPELREFINE8_RD) {
313                  Flags |= XVID_ME_QUARTERPELREFINE8_BITS;                  Flags |= XVID_ME_QUARTERPELREFINE8_RD;
314                  Flags &= ~XVID_ME_HALFPELREFINE8;                  Flags &= ~XVID_ME_HALFPELREFINE8;
315          }          }
316    
317          if (Flags & XVID_ME_QUARTERPELREFINE8_BITS)          if (Flags & XVID_ME_QUARTERPELREFINE8_RD)
318                  Flags &= ~XVID_ME_QUARTERPELREFINE8;                  Flags &= ~XVID_ME_QUARTERPELREFINE8;
319    
320          if (!(VolFlags & XVID_VOL_QUARTERPEL))          if (!(VolFlags & XVID_VOL_QUARTERPEL))
321                  Flags &= ~(XVID_ME_QUARTERPELREFINE16+XVID_ME_QUARTERPELREFINE8+XVID_ME_QUARTERPELREFINE16_BITS+XVID_ME_QUARTERPELREFINE8_BITS);                  Flags &= ~(XVID_ME_QUARTERPELREFINE16+XVID_ME_QUARTERPELREFINE8+XVID_ME_QUARTERPELREFINE16_RD+XVID_ME_QUARTERPELREFINE8_RD);
322    
323          if (!(VopFlags & XVID_VOP_HALFPEL))          if (!(VopFlags & XVID_VOP_HALFPEL))
324                  Flags &= ~(XVID_ME_EXTSEARCH16+XVID_ME_HALFPELREFINE16+XVID_ME_HALFPELREFINE8+XVID_ME_HALFPELREFINE16_BITS+XVID_ME_HALFPELREFINE8_BITS);                  Flags &= ~(XVID_ME_EXTSEARCH16+XVID_ME_HALFPELREFINE16+XVID_ME_HALFPELREFINE8+XVID_ME_HALFPELREFINE16_RD+XVID_ME_HALFPELREFINE8_RD);
325    
326          if ((VopFlags & XVID_VOP_GREYSCALE) || (VopFlags & XVID_VOP_REDUCED))          if ((VopFlags & XVID_VOP_GREYSCALE) || (VopFlags & XVID_VOP_REDUCED))
327                  Flags &= ~(XVID_ME_CHROMA16 + XVID_ME_CHROMA8);                  Flags &= ~(XVID_ME_CHROMA_PVOP + XVID_ME_CHROMA_BVOP);
328    
329          return Flags;          return Flags;
330  }  }
331    
332  /* BITS mode decision and search */  /* RD mode decision and search */
333    
334  #include "../bitstream/zigzag.h"  #include "../bitstream/zigzag.h"
335  #include "../quant/quant_mpeg4.h"  #include "../quant/quant_mpeg4.h"
# Line 286  Line 338 
338  #include "../dct/fdct.h"  #include "../dct/fdct.h"
339    
340  static int  static int
341  CountMBBitsInter(SearchData * const Data,  findRDinter(SearchData * const Data,
342                                  const MACROBLOCK * const pMBs, const int x, const int y,                                  const MACROBLOCK * const pMBs, const int x, const int y,
343                                  const MBParam * const pParam,                                  const MBParam * const pParam,
344                                  const uint32_t MotionFlags);                                  const uint32_t MotionFlags);
345    
346  static int  static int
347  CountMBBitsInter4v(const SearchData * const Data,  findRDinter4v(const SearchData * const Data,
348                                          MACROBLOCK * const pMB, const MACROBLOCK * const pMBs,                                          MACROBLOCK * const pMB, const MACROBLOCK * const pMBs,
349                                          const int x, const int y,                                          const int x, const int y,
350                                          const MBParam * const pParam, const uint32_t MotionFlags,                                          const MBParam * const pParam, const uint32_t MotionFlags,
351                                          const VECTOR * const backup);                                          const VECTOR * const backup);
352    
353  static int  static int
354  CountMBBitsIntra(const SearchData * const Data);  findRDintra(const SearchData * const Data);
355    
356    static int
357    findRDgmc(const SearchData * const Data, const IMAGE * const vGMC, const int x, const int y);
358    
359  int CodeCoeffIntra_CalcBits(const int16_t qcoeff[64], const uint16_t * zigzag);  int CodeCoeffIntra_CalcBits(const int16_t qcoeff[64], const uint16_t * zigzag);
360  int CodeCoeffInter_CalcBits(const int16_t qcoeff[64], const uint16_t * zigzag);  int CodeCoeffInter_CalcBits(const int16_t qcoeff[64], const uint16_t * zigzag);
361    
362  #define LAMBDA          ( (int)(1.0*BITS_MULT) )  /* one over lambda for R-D mode decision and motion search */
363    #define LAMBDA          ( (int)(BITS_MULT/1.0) )
364    
365  static __inline unsigned int  static __inline unsigned int
366  Block_CalcBits( int16_t * const coeff,  Block_CalcBits( int16_t * const coeff,
367                                  int16_t * const data,                                  int16_t * const data,
368                                    int16_t * const dqcoeff,
369                                  const uint32_t quant, const int quant_type,                                  const uint32_t quant, const int quant_type,
370                                  uint32_t * cbp,                                  uint32_t * cbp,
371                                  const int block)                                  const int block)
372  {  {
373          int sum;          int sum;
374          int bits;          int bits;
         const int lambda = LAMBDA*quant*quant;  
375          int distortion = 0;          int distortion = 0;
376          int i;          int i;
377    
378          fdct(data);          fdct(data);
379    
380          if (quant_type == 0) sum = quant_inter(coeff, data, quant);          if (quant_type) sum = quant_inter(coeff, data, quant);
381          else sum = quant4_inter(coeff, data, quant);          else sum = quant4_inter(coeff, data, quant);
382    
383          if (sum > 0) {          if (sum > 0) {
384                  *cbp |= 1 << (5 - block);                  *cbp |= 1 << (5 - block);
385                  bits = BITS_MULT * CodeCoeffInter_CalcBits(coeff, scan_tables[0]);                  bits = BITS_MULT * CodeCoeffInter_CalcBits(coeff, scan_tables[0]);
         } else bits = 0;  
386    
387          if (quant_type == 0) dequant_inter(coeff, coeff, quant);                  if (quant_type) dequant_inter(dqcoeff, coeff, quant);
388          else dequant4_inter(coeff, coeff, quant);                  else dequant4_inter(dqcoeff, coeff, quant);
389    
390          for (i = 0; i < 64; i++) {                  for (i = 0; i < 64; i++)
391                  distortion += (data[i] - coeff[i])*(data[i] - coeff[i]);                          distortion += (data[i] - dqcoeff[i])*(data[i] - dqcoeff[i]);
         }  
         bits += (BITS_MULT*BITS_MULT*distortion)/lambda;  
392    
393            } else {
394                    bits = 0;
395                    for (i = 0; i < 64; i++)
396                            distortion += data[i]*data[i];
397            }
398    
399          return bits;          return bits + (LAMBDA*distortion)/(quant*quant);
400  }  }
401    
402  static __inline unsigned int  static __inline unsigned int
403  Block_CalcBitsIntra(int16_t * const coeff,  Block_CalcBitsIntra(int16_t * const coeff,
404                                          int16_t * const data,                                          int16_t * const data,
405                                            int16_t * const dqcoeff,
406                                          const uint32_t quant, const int quant_type,                                          const uint32_t quant, const int quant_type,
407                                          uint32_t * cbp,                                          uint32_t * cbp,
408                                          const int block,                                          const int block,
409                                          int * dcpred)                                          int * dcpred)
410  {  {
411          int bits, i;          int bits, i;
         const int lambda = LAMBDA*quant*quant;  
412          int distortion = 0;          int distortion = 0;
413          uint32_t iDcScaler = get_dc_scaler(quant, block > 3);          uint32_t iDcScaler = get_dc_scaler(quant, block < 4);
414          int b_dc;          int b_dc;
415    
416          fdct(data);          fdct(data);
417          data[0] -= 1024;          data[0] -= 1024;
418    
419          if (quant_type == 0) quant_intra(coeff, data, quant, iDcScaler);          if (quant_type) quant_intra(coeff, data, quant, iDcScaler);
420          else quant4_intra(coeff, data, quant, iDcScaler);          else quant4_intra(coeff, data, quant, iDcScaler);
421    
422          b_dc = coeff[0];          b_dc = coeff[0];
# Line 367  Line 425 
425                  *dcpred = b_dc;                  *dcpred = b_dc;
426          }          }
427    
         *cbp |= 1 << (5 - block);  
428          bits = BITS_MULT*CodeCoeffIntra_CalcBits(coeff, scan_tables[0]);          bits = BITS_MULT*CodeCoeffIntra_CalcBits(coeff, scan_tables[0]);
         bits += BITS_MULT*dcy_tab[coeff[0] + 255].len;  
429          if (bits != 0) *cbp |= 1 << (5 - block);          if (bits != 0) *cbp |= 1 << (5 - block);
430    
431          coeff[0] = b_dc;          if (block < 4) bits += BITS_MULT*dcy_tab[coeff[0] + 255].len;
432          if (quant_type == 0) dequant_intra(coeff, coeff, quant, iDcScaler);          else bits += BITS_MULT*dcc_tab[coeff[0] + 255].len;
         else dequant4_intra(coeff, coeff, quant, iDcScaler);  
433    
434          for (i = 0; i < 64; i++) {          coeff[0] = b_dc;
435                  distortion += (data[i] - coeff[i])*(data[i] - coeff[i]);          if (quant_type) dequant_intra(dqcoeff, coeff, quant, iDcScaler);
436          }          else dequant4_intra(dqcoeff, coeff, quant, iDcScaler);
437    
438          bits += (BITS_MULT*BITS_MULT*distortion)/lambda;          for (i = 0; i < 64; i++)
439                    distortion += (data[i] - dqcoeff[i])*(data[i] - dqcoeff[i]);
440    
441          return bits;          return bits + (LAMBDA*distortion)/(quant*quant);
442  }  }
443    
444  #endif                                                  /* _MOTION_EST_H_ */  #endif                                                  /* _MOTION_EST_H_ */
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