simd/jccolext-altivec.c

   1 /*
   2  * AltiVec optimizations for libjpeg-turbo
   3  *
   4  * Copyright (C) 2014-2015, D. R. Commander.  All Rights Reserved.
   5  * Copyright (C) 2014, Jay Foad.  All Rights Reserved.
   6  *
   7  * This software is provided 'as-is', without any express or implied
   8  * warranty.  In no event will the authors be held liable for any damages
   9  * arising from the use of this software.
  10  *
  11  * Permission is granted to anyone to use this software for any purpose,
  12  * including commercial applications, and to alter it and redistribute it
  13  * freely, subject to the following restrictions:
  14  *
  15  * 1. The origin of this software must not be misrepresented; you must not
  16  *    claim that you wrote the original software. If you use this software
  17  *    in a product, an acknowledgment in the product documentation would be
  18  *    appreciated but is not required.
  19  * 2. Altered source versions must be plainly marked as such, and must not be
  20  *    misrepresented as being the original software.
  21  * 3. This notice may not be removed or altered from any source distribution.
  22  */
  23
  24 /* This file is included by jccolor-altivec.c */
  25
  26
  27 void jsimd_rgb_ycc_convert_altivec (JDIMENSION img_width, JSAMPARRAY input_buf,
  28                                     JSAMPIMAGE output_buf,
  29                                     JDIMENSION output_row, int num_rows)
  30 {
  31   JSAMPROW inptr, outptr0, outptr1, outptr2;
  32   int pitch = img_width * RGB_PIXELSIZE, num_cols;
  33 #if __BIG_ENDIAN__
  34   int offset;
  35 #endif
  36   unsigned char __attribute__((aligned(16))) tmpbuf[RGB_PIXELSIZE * 16];
  37
  38   __vector unsigned char rgb0, rgb1 = {0}, rgb2 = {0},
  39     rgbg0, rgbg1, rgbg2, rgbg3, y, cb, cr;
  40 #if __BIG_ENDIAN__ || RGB_PIXELSIZE == 4
  41   __vector unsigned char rgb3 = {0};
  42 #endif
  43 #if __BIG_ENDIAN__ && RGB_PIXELSIZE == 4
  44   __vector unsigned char rgb4 = {0};
  45 #endif
  46   __vector short rg0, rg1, rg2, rg3, bg0, bg1, bg2, bg3;
  47   __vector unsigned short yl, yh, crl, crh, cbl, cbh;
  48   __vector int y0, y1, y2, y3, cr0, cr1, cr2, cr3, cb0, cb1, cb2, cb3;
  49
  50   /* Constants */
  51   __vector short pw_f0299_f0337 = { __4X2(F_0_299, F_0_337) },
  52     pw_f0114_f0250 = { __4X2(F_0_114, F_0_250) },
  53     pw_mf016_mf033 = { __4X2(-F_0_168, -F_0_331) },
  54     pw_mf008_mf041 = { __4X2(-F_0_081, -F_0_418) };
  55   __vector unsigned short pw_f050_f000 = { __4X2(F_0_500, 0) };
  56   __vector int pd_onehalf = { __4X(ONE_HALF) },
  57     pd_onehalfm1_cj = { __4X(ONE_HALF - 1 + (CENTERJSAMPLE << SCALEBITS)) };
  58   __vector unsigned char pb_zero = { __16X(0) },
  59 #if __BIG_ENDIAN__
  60     shift_pack_index = {0,1,4,5,8,9,12,13,16,17,20,21,24,25,28,29};
  61 #else
  62     shift_pack_index = {2,3,6,7,10,11,14,15,18,19,22,23,26,27,30,31};
  63 #endif
  64
  65   while (--num_rows >= 0) {
  66     inptr = *input_buf++;
  67     outptr0 = output_buf[0][output_row];
  68     outptr1 = output_buf[1][output_row];
  69     outptr2 = output_buf[2][output_row];
  70     output_row++;
  71
  72     for (num_cols = pitch; num_cols > 0;
  73          num_cols -= RGB_PIXELSIZE * 16, inptr += RGB_PIXELSIZE * 16,
  74          outptr0 += 16, outptr1 += 16, outptr2 += 16) {
  75
  76 #if __BIG_ENDIAN__
  77       /* Load 16 pixels == 48 or 64 bytes */
  78       offset = (size_t)inptr & 15;
  79       if (offset) {
  80         __vector unsigned char unaligned_shift_index;
  81         int bytes = num_cols + offset;
  82
  83         if (bytes < (RGB_PIXELSIZE + 1) * 16 && (bytes & 15)) {
  84           /* Slow path to prevent buffer overread.  Since there is no way to
  85            * read a partial AltiVec register, overread would occur on the last
  86            * chunk of the last image row if the right edge is not on a 16-byte
  87            * boundary.  It could also occur on other rows if the bytes per row
  88            * is low enough.  Since we can't determine whether we're on the last
  89            * image row, we have to assume every row is the last.
  90            */
  91           memcpy(tmpbuf, inptr, min(num_cols, RGB_PIXELSIZE * 16));
  92           rgb0 = vec_ld(0, tmpbuf);
  93           rgb1 = vec_ld(16, tmpbuf);
  94           rgb2 = vec_ld(32, tmpbuf);
  95 #if RGB_PIXELSIZE == 4
  96           rgb3 = vec_ld(48, tmpbuf);
  97 #endif
  98         } else {
  99           /* Fast path */
 100           rgb0 = vec_ld(0, inptr);
 101           if (bytes > 16)
 102             rgb1 = vec_ld(16, inptr);
 103           if (bytes > 32)
 104             rgb2 = vec_ld(32, inptr);
 105           if (bytes > 48)
 106             rgb3 = vec_ld(48, inptr);
 107 #if RGB_PIXELSIZE == 4
 108           if (bytes > 64)
 109             rgb4 = vec_ld(64, inptr);
 110 #endif
 111           unaligned_shift_index = vec_lvsl(0, inptr);
 112           rgb0 = vec_perm(rgb0, rgb1, unaligned_shift_index);
 113           rgb1 = vec_perm(rgb1, rgb2, unaligned_shift_index);
 114           rgb2 = vec_perm(rgb2, rgb3, unaligned_shift_index);
 115 #if RGB_PIXELSIZE == 4
 116           rgb3 = vec_perm(rgb3, rgb4, unaligned_shift_index);
 117 #endif
 118         }
 119       } else {
 120 #endif /* __BIG_ENDIAN__ */
 121         if (num_cols < RGB_PIXELSIZE * 16 && (num_cols & 15)) {
 122           /* Slow path */
 123           memcpy(tmpbuf, inptr, min(num_cols, RGB_PIXELSIZE * 16));
 124           rgb0 = VEC_LD(0, tmpbuf);
 125           rgb1 = VEC_LD(16, tmpbuf);
 126           rgb2 = VEC_LD(32, tmpbuf);
 127 #if RGB_PIXELSIZE == 4
 128           rgb3 = VEC_LD(48, tmpbuf);
 129 #endif
 130         } else {
 131           /* Fast path */
 132           rgb0 = VEC_LD(0, inptr);
 133           if (num_cols > 16)
 134             rgb1 = VEC_LD(16, inptr);
 135           if (num_cols > 32)
 136             rgb2 = VEC_LD(32, inptr);
 137 #if RGB_PIXELSIZE == 4
 138           if (num_cols > 48)
 139             rgb3 = VEC_LD(48, inptr);
 140 #endif
 141         }
 142 #if __BIG_ENDIAN__
 143       }
 144 #endif
 145
 146 #if RGB_PIXELSIZE == 3
 147       /* rgb0 = R0 G0 B0 R1 G1 B1 R2 G2 B2 R3 G3 B3 R4 G4 B4 R5
 148        * rgb1 = G5 B5 R6 G6 B6 R7 G7 B7 R8 G8 B8 R9 G9 B9 Ra Ga
 149        * rgb2 = Ba Rb Gb Bb Rc Gc Bc Rd Gd Bd Re Ge Be Rf Gf Bf
 150        *
 151        * rgbg0 = R0 G0 R1 G1 R2 G2 R3 G3 B0 G0 B1 G1 B2 G2 B3 G3
 152        * rgbg1 = R4 G4 R5 G5 R6 G6 R7 G7 B4 G4 B5 G5 B6 G6 B7 G7
 153        * rgbg2 = R8 G8 R9 G9 Ra Ga Rb Gb B8 G8 B9 G9 Ba Ga Bb Gb
 154        * rgbg3 = Rc Gc Rd Gd Re Ge Rf Gf Bc Gc Bd Gd Be Ge Bf Gf
 155        */
 156       rgbg0 = vec_perm(rgb0, rgb0, (__vector unsigned char)RGBG_INDEX0);
 157       rgbg1 = vec_perm(rgb0, rgb1, (__vector unsigned char)RGBG_INDEX1);
 158       rgbg2 = vec_perm(rgb1, rgb2, (__vector unsigned char)RGBG_INDEX2);
 159       rgbg3 = vec_perm(rgb2, rgb2, (__vector unsigned char)RGBG_INDEX3);
 160 #else
 161       /* rgb0 = R0 G0 B0 X0 R1 G1 B1 X1 R2 G2 B2 X2 R3 G3 B3 X3
 162        * rgb1 = R4 G4 B4 X4 R5 G5 B5 X5 R6 G6 B6 X6 R7 G7 B7 X7
 163        * rgb2 = R8 G8 B8 X8 R9 G9 B9 X9 Ra Ga Ba Xa Rb Gb Bb Xb
 164        * rgb3 = Rc Gc Bc Xc Rd Gd Bd Xd Re Ge Be Xe Rf Gf Bf Xf
 165        *
 166        * rgbg0 = R0 G0 R1 G1 R2 G2 R3 G3 B0 G0 B1 G1 B2 G2 B3 G3
 167        * rgbg1 = R4 G4 R5 G5 R6 G6 R7 G7 B4 G4 B5 G5 B6 G6 B7 G7
 168        * rgbg2 = R8 G8 R9 G9 Ra Ga Rb Gb B8 G8 B9 G9 Ba Ga Bb Gb
 169        * rgbg3 = Rc Gc Rd Gd Re Ge Rf Gf Bc Gc Bd Gd Be Ge Bf Gf
 170        */
 171       rgbg0 = vec_perm(rgb0, rgb0, (__vector unsigned char)RGBG_INDEX);
 172       rgbg1 = vec_perm(rgb1, rgb1, (__vector unsigned char)RGBG_INDEX);
 173       rgbg2 = vec_perm(rgb2, rgb2, (__vector unsigned char)RGBG_INDEX);
 174       rgbg3 = vec_perm(rgb3, rgb3, (__vector unsigned char)RGBG_INDEX);
 175 #endif
 176
 177       /* rg0 = R0 G0 R1 G1 R2 G2 R3 G3
 178        * bg0 = B0 G0 B1 G1 B2 G2 B3 G3
 179        * ...
 180        *
 181        * NOTE: We have to use vec_merge*() here because vec_unpack*() doesn't
 182        * support unsigned vectors.
 183        */
 184       rg0 = (__vector signed short)VEC_UNPACKHU(rgbg0);
 185       bg0 = (__vector signed short)VEC_UNPACKLU(rgbg0);
 186       rg1 = (__vector signed short)VEC_UNPACKHU(rgbg1);
 187       bg1 = (__vector signed short)VEC_UNPACKLU(rgbg1);
 188       rg2 = (__vector signed short)VEC_UNPACKHU(rgbg2);
 189       bg2 = (__vector signed short)VEC_UNPACKLU(rgbg2);
 190       rg3 = (__vector signed short)VEC_UNPACKHU(rgbg3);
 191       bg3 = (__vector signed short)VEC_UNPACKLU(rgbg3);
 192
 193       /* (Original)
 194        * Y  =  0.29900 * R + 0.58700 * G + 0.11400 * B
 195        * Cb = -0.16874 * R - 0.33126 * G + 0.50000 * B + CENTERJSAMPLE
 196        * Cr =  0.50000 * R - 0.41869 * G - 0.08131 * B + CENTERJSAMPLE
 197        *
 198        * (This implementation)
 199        * Y  =  0.29900 * R + 0.33700 * G + 0.11400 * B + 0.25000 * G
 200        * Cb = -0.16874 * R - 0.33126 * G + 0.50000 * B + CENTERJSAMPLE
 201        * Cr =  0.50000 * R - 0.41869 * G - 0.08131 * B + CENTERJSAMPLE
 202        */
 203
 204       /* Calculate Y values */
 205
 206       y0 = vec_msums(rg0, pw_f0299_f0337, pd_onehalf);
 207       y1 = vec_msums(rg1, pw_f0299_f0337, pd_onehalf);
 208       y2 = vec_msums(rg2, pw_f0299_f0337, pd_onehalf);
 209       y3 = vec_msums(rg3, pw_f0299_f0337, pd_onehalf);
 210       y0 = vec_msums(bg0, pw_f0114_f0250, y0);
 211       y1 = vec_msums(bg1, pw_f0114_f0250, y1);
 212       y2 = vec_msums(bg2, pw_f0114_f0250, y2);
 213       y3 = vec_msums(bg3, pw_f0114_f0250, y3);
 214       /* Clever way to avoid 4 shifts + 2 packs.  This packs the high word from
 215        * each dword into a new 16-bit vector, which is the equivalent of
 216        * descaling the 32-bit results (right-shifting by 16 bits) and then
 217        * packing them.
 218        */
 219       yl = vec_perm((__vector unsigned short)y0, (__vector unsigned short)y1,
 220                     shift_pack_index);
 221       yh = vec_perm((__vector unsigned short)y2, (__vector unsigned short)y3,
 222                     shift_pack_index);
 223       y = vec_pack(yl, yh);
 224       vec_st(y, 0, outptr0);
 225
 226       /* Calculate Cb values */
 227       cb0 = vec_msums(rg0, pw_mf016_mf033, pd_onehalfm1_cj);
 228       cb1 = vec_msums(rg1, pw_mf016_mf033, pd_onehalfm1_cj);
 229       cb2 = vec_msums(rg2, pw_mf016_mf033, pd_onehalfm1_cj);
 230       cb3 = vec_msums(rg3, pw_mf016_mf033, pd_onehalfm1_cj);
 231       cb0 = (__vector int)vec_msum((__vector unsigned short)bg0, pw_f050_f000,
 232                                    (__vector unsigned int)cb0);
 233       cb1 = (__vector int)vec_msum((__vector unsigned short)bg1, pw_f050_f000,
 234                                    (__vector unsigned int)cb1);
 235       cb2 = (__vector int)vec_msum((__vector unsigned short)bg2, pw_f050_f000,
 236                                    (__vector unsigned int)cb2);
 237       cb3 = (__vector int)vec_msum((__vector unsigned short)bg3, pw_f050_f000,
 238                                    (__vector unsigned int)cb3);
 239       cbl = vec_perm((__vector unsigned short)cb0,
 240                      (__vector unsigned short)cb1, shift_pack_index);
 241       cbh = vec_perm((__vector unsigned short)cb2,
 242                      (__vector unsigned short)cb3, shift_pack_index);
 243       cb = vec_pack(cbl, cbh);
 244       vec_st(cb, 0, outptr1);
 245
 246       /* Calculate Cr values */
 247       cr0 = vec_msums(bg0, pw_mf008_mf041, pd_onehalfm1_cj);
 248       cr1 = vec_msums(bg1, pw_mf008_mf041, pd_onehalfm1_cj);
 249       cr2 = vec_msums(bg2, pw_mf008_mf041, pd_onehalfm1_cj);
 250       cr3 = vec_msums(bg3, pw_mf008_mf041, pd_onehalfm1_cj);
 251       cr0 = (__vector int)vec_msum((__vector unsigned short)rg0, pw_f050_f000,
 252                                    (__vector unsigned int)cr0);
 253       cr1 = (__vector int)vec_msum((__vector unsigned short)rg1, pw_f050_f000,
 254                                    (__vector unsigned int)cr1);
 255       cr2 = (__vector int)vec_msum((__vector unsigned short)rg2, pw_f050_f000,
 256                                    (__vector unsigned int)cr2);
 257       cr3 = (__vector int)vec_msum((__vector unsigned short)rg3, pw_f050_f000,
 258                                    (__vector unsigned int)cr3);
 259       crl = vec_perm((__vector unsigned short)cr0,
 260                      (__vector unsigned short)cr1, shift_pack_index);
 261       crh = vec_perm((__vector unsigned short)cr2,
 262                      (__vector unsigned short)cr3, shift_pack_index);
 263       cr = vec_pack(crl, crh);
 264       vec_st(cr, 0, outptr2);
 265     }
 266   }
 267 }