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

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revision 886, Fri Feb 21 14:49:29 2003 UTC revision 1132, Thu Aug 28 11:06:16 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 2003-02-21 14:40:11 syskin Exp $   * $Id: motion_est.h,v 1.3.2.18 2003-08-28 11:06:16 syskin 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 50  Line 45 
45  #define NEIGH_TEND_8X8          40.0  #define NEIGH_TEND_8X8          40.0
46  #define NEIGH_8X8_BIAS          30  #define NEIGH_8X8_BIAS          30
47    
48    #define BITS_MULT                       16
49    
50  /* Parameters which control inter/inter4v decision */  /* Parameters which control inter/inter4v decision */
51  #define IMV16X16                        2  #define IMV16X16                        2
52    
# Line 89  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 uint32_t mvtab[33] = {  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,
93          10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10,          10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10,
94          10, 11, 11, 11, 11, 11, 11, 12, 12                  10, 11, 11, 11, 11, 11, 11, 12,
95  };                  12, 12, 12, 12, 12, 12, 12, 12,
96                    12, 12, 12, 12, 12, 12, 12, 12,
97                    12, 12, 12, 12, 12, 12, 12, 12, 12 };
98    
99  static const int DQtab[4] = {  static const int DQtab[4] = {
100          -1, -2, 1, 2          -1, -2, 1, 2
# Line 105  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          int32_t * iMinSAD;          int32_t * iMinSAD;
114          const uint8_t * Ref;          const uint8_t * RefP[6]; /* N, V, H, HV, cU, cV */
         const uint8_t * RefH;  
         const uint8_t * RefV;  
         const uint8_t * RefHV;  
         const uint8_t * RefCU;  
         const uint8_t * RefCV;  
115          const uint8_t * CurU;          const uint8_t * CurU;
116          const uint8_t * CurV;          const uint8_t * CurV;
117          uint8_t * RefQ;          uint8_t * RefQ;
# Line 127  Line 121 
121          uint32_t iEdgedWidth;          uint32_t iEdgedWidth;
122          uint32_t iFcode;          uint32_t iFcode;
123          int * temp;          int * temp;
124            int * dir;
125          int qpel, qpel_precision;          int qpel, qpel_precision;
126          int chroma;          int chroma;
127          int rrv;          int rrv;
 //fields for interpolate and direct modes  
         const uint8_t * bRef;  
         const uint8_t * bRefH;  
         const uint8_t * bRefV;  
         const uint8_t * bRefHV;  
         const uint8_t * b_RefCU;  
         const uint8_t * b_RefCV;  
128    
129            /* fields for interpolate and direct modes */
130            const uint8_t * b_RefP[6]; /* N, V, H, HV, cU, cV */
131          VECTOR bpredMV;          VECTOR bpredMV;
132          uint32_t bFcode;          uint32_t bFcode;
133  // fields for direct mode  
134            /* 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    
139            /* BITS/R-D stuff */
140            int16_t * dctSpace;
141            uint32_t iQuant;
142            uint32_t quant_type;
143            int * cbp;
144    
145  } SearchData;  } SearchData;
146    
147    
148  typedef void(CheckFunc)(const int x, const int y,  typedef void(CheckFunc)(const int x, const int y,
149                                                  const int Direction, int * const dir,                                                  const SearchData * const Data,
150                                                  const SearchData * const Data);                                                  const int Direction);
 CheckFunc *CheckCandidate;  
151    
152  /*  /*
153   * Calculate the min/max range   * Calculate the min/max range
# Line 164  Line 160 
160                    int32_t * const max_dy,                    int32_t * const max_dy,
161                    const uint32_t x,                    const uint32_t x,
162                    const uint32_t y,                    const uint32_t y,
163                    uint32_t block_sz, /* block dimension, 8 or 16 */                    uint32_t block_sz, /* block dimension, 3(8) or 4(16) */
164                    const uint32_t width,                    const uint32_t width,
165                    const uint32_t height,                    const uint32_t height,
166                    const uint32_t fcode,                    const uint32_t fcode,
167                    const int qpel, /* 1 if the resulting range should be in qpel precision; otherwise 0 */                    const int precision, /* 2 for qpel, 1 for halfpel */
168                    const int rrv)                    const int rrv)
169  {  {
170          int k, m = qpel ? 4 : 2;          int k;
171          const int search_range = 32 << (fcode - 1);          const int search_range = 16 << fcode;
172          int high = search_range - 1;          int high = search_range - 1;
173          int low = -search_range;          int low = -search_range;
174    
175          if (rrv) {          if (rrv) {
176                  high = RRV_MV_SCALEUP(high);                  high = RRV_MV_SCALEUP(high);
177                  low = RRV_MV_SCALEUP(low);                  low = RRV_MV_SCALEUP(low);
178                  block_sz *= 2;                  block_sz++;
179          }          }
180    
181          k = m * (int)(width - x * block_sz);          k = (int)(width - (x<<block_sz))<<precision;
182          *max_dx = MIN(high, k);          *max_dx = MIN(high, k);
183          k = m * (int)(height -  y * block_sz);          k = (int)(height -  (y<<block_sz))<<precision;
184          *max_dy = MIN(high, k);          *max_dy = MIN(high, k);
185    
186          k = -m * (int)((x+1) * block_sz);          k = (-(int)((x+1)<<block_sz))<<precision;
187          *min_dx = MAX(low, k);          *min_dx = MAX(low, k);
188          k = -m * (int)((y+1) * block_sz);          k = (-(int)((y+1)<<block_sz))<<precision;
189          *min_dy = MAX(low, k);          *min_dy = MAX(low, k);
190  }  }
191    
192  typedef void MainSearchFunc(int x, int y, const SearchData * const Data, int bDirection);  typedef void
193    MainSearchFunc(int x, int y, const SearchData * const Data,
194                               int bDirection, CheckFunc * const CheckCandidate);
195    
196  static MainSearchFunc DiamondSearch, AdvDiamondSearch, SquareSearch;  static MainSearchFunc DiamondSearch, AdvDiamondSearch, SquareSearch;
197    
# Line 213  Line 211 
211                                  const IMAGE * const pRefH,                                  const IMAGE * const pRefH,
212                                  const IMAGE * const pRefV,                                  const IMAGE * const pRefV,
213                                  const IMAGE * const pRefHV,                                  const IMAGE * const pRefHV,
214                                    const IMAGE * const pGMC,
215                                  const uint32_t iLimit);                                  const uint32_t iLimit);
216    
217  static void  static void
# Line 224  Line 223 
223                  const int x,                  const int x,
224                  const int y,                  const int y,
225                  const uint32_t MotionFlags,                  const uint32_t MotionFlags,
226                  const uint32_t GlobalFlags,                  const uint32_t VopFlags,
227                  const uint32_t iQuant,                  const uint32_t VolFlags,
228                  SearchData * const Data,                  SearchData * const Data,
229                  const MBParam * const pParam,                  const MBParam * const pParam,
230                  const MACROBLOCK * const pMBs,                  const MACROBLOCK * const pMBs,
231                  const MACROBLOCK * const prevMBs,                  const MACROBLOCK * const prevMBs,
                 int inter4v,  
232                  MACROBLOCK * const pMB);                  MACROBLOCK * const pMB);
233    
234    static __inline void
235    GMEanalyzeMB (const uint8_t * const pCur,
236                  const uint8_t * const pRef,
237                  const uint8_t * const pRefH,
238                  const uint8_t * const pRefV,
239                  const uint8_t * const pRefHV,
240                  const int x,
241                  const int y,
242                  const MBParam * const pParam,
243                  MACROBLOCK * const pMBs,
244                  SearchData * const Data);
245    
246    void
247    GMEanalysis(const MBParam * const pParam,
248                const FRAMEINFO * const current,
249                const FRAMEINFO * const reference,
250                const IMAGE * const pRefH,
251                const IMAGE * const pRefV,
252                const IMAGE * const pRefHV);
253    
254    
255    
256    WARPPOINTS
257    GlobalMotionEst(MACROBLOCK * const pMBs,
258                                    const MBParam * const pParam,
259                                    const FRAMEINFO * const current,
260                                    const FRAMEINFO * const reference,
261                                    const IMAGE * const pRefH,
262                                    const IMAGE * const pRefV,
263                                    const IMAGE * const pRefHV      );
264    
265    
266  static WARPPOINTS  int
267  GlobalMotionEst(const MACROBLOCK * const pMBs,  GlobalMotionEstRefine(WARPPOINTS *const startwp,
268                          MACROBLOCK * const pMBs,
269                                  const MBParam * const pParam,                                  const MBParam * const pParam,
270                                  const FRAMEINFO * const current,                                  const FRAMEINFO * const current,
271                                  const FRAMEINFO * const reference,                                  const FRAMEINFO * const reference,
272                          const IMAGE * const pCurr,
273                          const IMAGE * const pRef,
274                                  const IMAGE * const pRefH,                                  const IMAGE * const pRefH,
275                                  const IMAGE * const pRefV,                                  const IMAGE * const pRefV,
276                                  const IMAGE * const pRefHV      );                                  const IMAGE * const pRefHV      );
277    
278    
279    
280    
281    int
282    globalSAD(const WARPPOINTS *const wp,
283                    const MBParam * const pParam,
284                    const MACROBLOCK * const pMBs,
285                    const FRAMEINFO * const current,
286                    const IMAGE * const pRef,
287                    const IMAGE * const pCurr,
288                    uint8_t *const GMCblock);
289    
290  #define iDiamondSize 2  #define iDiamondSize 2
291    
292  static __inline uint32_t  static __inline uint32_t
293  MakeGoodMotionFlags(const uint32_t MotionFlags, const uint32_t GlobalFlags)  MakeGoodMotionFlags(const uint32_t MotionFlags, const uint32_t VopFlags, const uint32_t VolFlags)
294  {  {
295          uint32_t Flags = MotionFlags;          uint32_t Flags = MotionFlags;
296    
297          if (!(GlobalFlags & XVID_MODEDECISION_BITS))          if (!(VopFlags & XVID_VOP_MODEDECISION_RD))
298                  Flags &= ~(QUARTERPELREFINE16_BITS+QUARTERPELREFINE8_BITS+HALFPELREFINE16_BITS+HALFPELREFINE8_BITS+EXTSEARCH_BITS);                  Flags &= ~(XVID_ME_QUARTERPELREFINE16_RD+XVID_ME_QUARTERPELREFINE8_RD+XVID_ME_HALFPELREFINE16_RD+XVID_ME_HALFPELREFINE8_RD+XVID_ME_EXTSEARCH_RD);
299    
300          if (Flags & EXTSEARCH_BITS)          if (Flags & XVID_ME_EXTSEARCH_RD)
301                  Flags |= HALFPELREFINE16_BITS;                  Flags |= XVID_ME_HALFPELREFINE16_RD;
302    
303          if (Flags & EXTSEARCH_BITS && MotionFlags & PMV_EXTSEARCH8)          if (Flags & XVID_ME_EXTSEARCH_RD && MotionFlags & XVID_ME_EXTSEARCH8)
304                  Flags |= HALFPELREFINE8_BITS;                  Flags |= XVID_ME_HALFPELREFINE8_RD;
305    
306          if (Flags & HALFPELREFINE16_BITS)          if (Flags & XVID_ME_HALFPELREFINE16_RD)
307                  Flags |= QUARTERPELREFINE16_BITS;                  Flags |= XVID_ME_QUARTERPELREFINE16_RD;
308    
309          if (Flags & HALFPELREFINE8_BITS) {          if (Flags & XVID_ME_HALFPELREFINE8_RD) {
310                  Flags |= QUARTERPELREFINE8_BITS;                  Flags |= XVID_ME_QUARTERPELREFINE8_RD;
311                  Flags &= ~PMV_HALFPELREFINE8;                  Flags &= ~XVID_ME_HALFPELREFINE8;
312          }          }
313    
314          if (Flags & QUARTERPELREFINE8_BITS)          if (Flags & XVID_ME_QUARTERPELREFINE8_RD)
315                  Flags &= ~PMV_QUARTERPELREFINE8;                  Flags &= ~XVID_ME_QUARTERPELREFINE8;
316    
317          if (!(GlobalFlags & XVID_QUARTERPEL))          if (!(VolFlags & XVID_VOL_QUARTERPEL))
318                  Flags &= ~(PMV_QUARTERPELREFINE16+PMV_QUARTERPELREFINE8+QUARTERPELREFINE16_BITS+QUARTERPELREFINE8_BITS);                  Flags &= ~(XVID_ME_QUARTERPELREFINE16+XVID_ME_QUARTERPELREFINE8+XVID_ME_QUARTERPELREFINE16_RD+XVID_ME_QUARTERPELREFINE8_RD);
319    
320          if (!(GlobalFlags & XVID_HALFPEL))          if (!(VopFlags & XVID_VOP_HALFPEL))
321                  Flags &= ~(PMV_EXTSEARCH16+PMV_HALFPELREFINE16+PMV_HALFPELREFINE8+HALFPELREFINE16_BITS+HALFPELREFINE8_BITS);                  Flags &= ~(XVID_ME_EXTSEARCH16+XVID_ME_HALFPELREFINE16+XVID_ME_HALFPELREFINE8+XVID_ME_HALFPELREFINE16_RD+XVID_ME_HALFPELREFINE8_RD);
322    
323          if (GlobalFlags & (XVID_GREYSCALE + XVID_REDUCED))          if ((VopFlags & XVID_VOP_GREYSCALE) || (VopFlags & XVID_VOP_REDUCED))
324                  Flags &= ~(PMV_CHROMA16 + PMV_CHROMA8);                  Flags &= ~(XVID_ME_CHROMA_PVOP + XVID_ME_CHROMA_BVOP);
325    
326          return Flags;          return Flags;
327  }  }
328    
329  /* BITS mode decision and search */  /* RD mode decision and search */
330    
331  #include "../bitstream/zigzag.h"  #include "../bitstream/zigzag.h"
332  #include "../quant/quant_mpeg4.h"  #include "../quant/quant_mpeg4.h"
333  #include "../quant/quant_h263.h"  #include "../quant/quant_h263.h"
334  #include "../bitstream/vlc_codes.h"  #include "../bitstream/vlc_codes.h"
335    #include "../dct/fdct.h"
336    
337  static int  static int
338  CountMBBitsInter(SearchData * const Data,  findRDinter(SearchData * const Data,
339                                  const MACROBLOCK * const pMBs, const int x, const int y,                                  const MACROBLOCK * const pMBs, const int x, const int y,
340                                  const MBParam * const pParam,                                  const MBParam * const pParam,
341                                  const uint32_t MotionFlags);                                  const uint32_t MotionFlags);
342    
343  static int  static int
344  CountMBBitsInter4v(const SearchData * const Data,  findRDinter4v(const SearchData * const Data,
345                                          MACROBLOCK * const pMB, const MACROBLOCK * const pMBs,                                          MACROBLOCK * const pMB, const MACROBLOCK * const pMBs,
346                                          const int x, const int y,                                          const int x, const int y,
347                                          const MBParam * const pParam, const uint32_t MotionFlags,                                          const MBParam * const pParam, const uint32_t MotionFlags,
348                                          const VECTOR * const backup);                                          const VECTOR * const backup);
349    
350  static int  static int
351  CountMBBitsIntra(const SearchData * const Data);  findRDintra(const SearchData * const Data);
352    
353    static int
354    findRDgmc(const SearchData * const Data, const IMAGE * const vGMC, const int x, const int y);
355    
356  int CodeCoeffIntra_CalcBits(const int16_t qcoeff[64], const uint16_t * zigzag);  int CodeCoeffIntra_CalcBits(const int16_t qcoeff[64], const uint16_t * zigzag);
357  int CodeCoeffInter_CalcBits(const int16_t qcoeff[64], const uint16_t * zigzag);  int CodeCoeffInter_CalcBits(const int16_t qcoeff[64], const uint16_t * zigzag);
358    
359    /* one over lambda for R-D mode decision and motion search */
360    #define LAMBDA          ( (int)(BITS_MULT/1.0) )
361    
362    static __inline unsigned int
363    Block_CalcBits( int16_t * const coeff,
364                                    int16_t * const data,
365                                    int16_t * const dqcoeff,
366                                    const uint32_t quant, const int quant_type,
367                                    uint32_t * cbp,
368                                    const int block)
369    {
370            int sum;
371            int bits;
372            int distortion = 0;
373            int i;
374    
375            fdct(data);
376    
377            if (quant_type) sum = quant_inter(coeff, data, quant);
378            else sum = quant4_inter(coeff, data, quant);
379    
380            if (sum > 0) {
381                    *cbp |= 1 << (5 - block);
382                    bits = BITS_MULT * CodeCoeffInter_CalcBits(coeff, scan_tables[0]);
383    
384                    if (quant_type) dequant_inter(dqcoeff, coeff, quant);
385                    else dequant4_inter(dqcoeff, coeff, quant);
386    
387                    for (i = 0; i < 64; i++)
388                            distortion += (data[i] - dqcoeff[i])*(data[i] - dqcoeff[i]);
389    
390            } else {
391                    bits = 0;
392                    for (i = 0; i < 64; i++)
393                            distortion += data[i]*data[i];
394            }
395    
396            return bits + (LAMBDA*distortion)/(quant*quant);
397    }
398    
399    static __inline unsigned int
400    Block_CalcBitsIntra(int16_t * const coeff,
401                                            int16_t * const data,
402                                            int16_t * const dqcoeff,
403                                            const uint32_t quant, const int quant_type,
404                                            uint32_t * cbp,
405                                            const int block,
406                                            int * dcpred)
407    {
408            int bits, i;
409            int distortion = 0;
410            uint32_t iDcScaler = get_dc_scaler(quant, block < 4);
411            int b_dc;
412    
413            fdct(data);
414            data[0] -= 1024;
415    
416            if (quant_type) quant_intra(coeff, data, quant, iDcScaler);
417            else quant4_intra(coeff, data, quant, iDcScaler);
418    
419            b_dc = coeff[0];
420            if (block < 4) {
421                    coeff[0] -= *dcpred;
422                    *dcpred = b_dc;
423            }
424    
425            bits = BITS_MULT*CodeCoeffIntra_CalcBits(coeff, scan_tables[0]);
426            if (bits != 0) *cbp |= 1 << (5 - block);
427    
428            if (block < 4) bits += BITS_MULT*dcy_tab[coeff[0] + 255].len;
429            else bits += BITS_MULT*dcc_tab[coeff[0] + 255].len;
430    
431            coeff[0] = b_dc;
432            if (quant_type) dequant_intra(dqcoeff, coeff, quant, iDcScaler);
433            else dequant4_intra(dqcoeff, coeff, quant, iDcScaler);
434    
435            for (i = 0; i < 64; i++)
436                    distortion += (data[i] - dqcoeff[i])*(data[i] - dqcoeff[i]);
437    
438            return bits + (LAMBDA*distortion)/(quant*quant);
439    }
440    
441  #endif                                                  /* _MOTION_EST_H_ */  #endif                                                  /* _MOTION_EST_H_ */
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