granicus.if.org Git - libvpx/blob - vp9/common/vp9_thread_common.c

   1 /*
   2  *  Copyright (c) 2014 The WebM project authors. All Rights Reserved.
   3  *
   4  *  Use of this source code is governed by a BSD-style license
   5  *  that can be found in the LICENSE file in the root of the source
   6  *  tree. An additional intellectual property rights grant can be found
   7  *  in the file PATENTS.  All contributing project authors may
   8  *  be found in the AUTHORS file in the root of the source tree.
   9  */
  10
  11 #include "./vpx_config.h"
  12 #include "vpx_mem/vpx_mem.h"
  13 #include "vp9/common/vp9_entropymode.h"
  14 #include "vp9/common/vp9_thread_common.h"
  15 #include "vp9/common/vp9_reconinter.h"
  16
  17 #if CONFIG_MULTITHREAD
  18 static INLINE void mutex_lock(pthread_mutex_t *const mutex) {
  19   const int kMaxTryLocks = 4000;
  20   int locked = 0;
  21   int i;
  22
  23   for (i = 0; i < kMaxTryLocks; ++i) {
  24     if (!pthread_mutex_trylock(mutex)) {
  25       locked = 1;
  26       break;
  27     }
  28   }
  29
  30   if (!locked)
  31     pthread_mutex_lock(mutex);
  32 }
  33 #endif  // CONFIG_MULTITHREAD
  34
  35 static INLINE void sync_read(VP9LfSync *const lf_sync, int r, int c) {
  36 #if CONFIG_MULTITHREAD
  37   const int nsync = lf_sync->sync_range;
  38
  39   if (r && !(c & (nsync - 1))) {
  40     pthread_mutex_t *const mutex = &lf_sync->mutex_[r - 1];
  41     mutex_lock(mutex);
  42
  43     while (c > lf_sync->cur_sb_col[r - 1] - nsync) {
  44       pthread_cond_wait(&lf_sync->cond_[r - 1], mutex);
  45     }
  46     pthread_mutex_unlock(mutex);
  47   }
  48 #else
  49   (void)lf_sync;
  50   (void)r;
  51   (void)c;
  52 #endif  // CONFIG_MULTITHREAD
  53 }
  54
  55 static INLINE void sync_write(VP9LfSync *const lf_sync, int r, int c,
  56                               const int sb_cols) {
  57 #if CONFIG_MULTITHREAD
  58   const int nsync = lf_sync->sync_range;
  59   int cur;
  60   // Only signal when there are enough filtered SB for next row to run.
  61   int sig = 1;
  62
  63   if (c < sb_cols - 1) {
  64     cur = c;
  65     if (c % nsync)
  66       sig = 0;
  67   } else {
  68     cur = sb_cols + nsync;
  69   }
  70
  71   if (sig) {
  72     mutex_lock(&lf_sync->mutex_[r]);
  73
  74     lf_sync->cur_sb_col[r] = cur;
  75
  76     pthread_cond_signal(&lf_sync->cond_[r]);
  77     pthread_mutex_unlock(&lf_sync->mutex_[r]);
  78   }
  79 #else
  80   (void)lf_sync;
  81   (void)r;
  82   (void)c;
  83   (void)sb_cols;
  84 #endif  // CONFIG_MULTITHREAD
  85 }
  86
  87 // Implement row loopfiltering for each thread.
  88 static INLINE
  89 void thread_loop_filter_rows(const YV12_BUFFER_CONFIG *const frame_buffer,
  90                              VP9_COMMON *const cm,
  91                              struct macroblockd_plane planes[MAX_MB_PLANE],
  92                              int start, int stop, int y_only,
  93                              VP9LfSync *const lf_sync) {
  94   const int num_planes = y_only ? 1 : MAX_MB_PLANE;
  95   const int use_420 = y_only || (planes[1].subsampling_y == 1 &&
  96                                  planes[1].subsampling_x == 1);
  97   const int sb_cols = mi_cols_aligned_to_sb(cm->mi_cols) >> MI_BLOCK_SIZE_LOG2;
  98   int mi_row, mi_col;
  99
 100   for (mi_row = start; mi_row < stop;
 101        mi_row += lf_sync->num_workers * MI_BLOCK_SIZE) {
 102     MODE_INFO *const mi = cm->mi + mi_row * cm->mi_stride;
 103
 104     for (mi_col = 0; mi_col < cm->mi_cols; mi_col += MI_BLOCK_SIZE) {
 105       const int r = mi_row >> MI_BLOCK_SIZE_LOG2;
 106       const int c = mi_col >> MI_BLOCK_SIZE_LOG2;
 107       LOOP_FILTER_MASK lfm;
 108       int plane;
 109
 110       sync_read(lf_sync, r, c);
 111
 112       vp9_setup_dst_planes(planes, frame_buffer, mi_row, mi_col);
 113
 114       // TODO(JBB): Make setup_mask work for non 420.
 115       if (use_420)
 116         vp9_setup_mask(cm, mi_row, mi_col, mi + mi_col, cm->mi_stride,
 117                        &lfm);
 118
 119       for (plane = 0; plane < num_planes; ++plane) {
 120         if (use_420)
 121           vp9_filter_block_plane(cm, &planes[plane], mi_row, &lfm);
 122         else
 123           vp9_filter_block_plane_non420(cm, &planes[plane], mi + mi_col,
 124                                         mi_row, mi_col);
 125       }
 126
 127       sync_write(lf_sync, r, c, sb_cols);
 128     }
 129   }
 130 }
 131
 132 // Row-based multi-threaded loopfilter hook
 133 static int loop_filter_row_worker(VP9LfSync *const lf_sync,
 134                                   LFWorkerData *const lf_data) {
 135   thread_loop_filter_rows(lf_data->frame_buffer, lf_data->cm, lf_data->planes,
 136                           lf_data->start, lf_data->stop, lf_data->y_only,
 137                           lf_sync);
 138   return 1;
 139 }
 140
 141 static void loop_filter_rows_mt(YV12_BUFFER_CONFIG *frame,
 142                                 VP9_COMMON *cm,
 143                                 struct macroblockd_plane planes[MAX_MB_PLANE],
 144                                 int start, int stop, int y_only,
 145                                 VP9Worker *workers, int nworkers,
 146                                 VP9LfSync *lf_sync) {
 147   const VP9WorkerInterface *const winterface = vp9_get_worker_interface();
 148   // Number of superblock rows and cols
 149   const int sb_rows = mi_cols_aligned_to_sb(cm->mi_rows) >> MI_BLOCK_SIZE_LOG2;
 150   // Decoder may allocate more threads than number of tiles based on user's
 151   // input.
 152   const int tile_cols = 1 << cm->log2_tile_cols;
 153   const int num_workers = MIN(nworkers, tile_cols);
 154   int i;
 155
 156   if (!lf_sync->sync_range || sb_rows != lf_sync->rows ||
 157       num_workers > lf_sync->num_workers) {
 158     vp9_loop_filter_dealloc(lf_sync);
 159     vp9_loop_filter_alloc(lf_sync, cm, sb_rows, cm->width, num_workers);
 160   }
 161
 162   // Initialize cur_sb_col to -1 for all SB rows.
 163   vpx_memset(lf_sync->cur_sb_col, -1, sizeof(*lf_sync->cur_sb_col) * sb_rows);
 164
 165   // Set up loopfilter thread data.
 166   // The decoder is capping num_workers because it has been observed that using
 167   // more threads on the loopfilter than there are cores will hurt performance
 168   // on Android. This is because the system will only schedule the tile decode
 169   // workers on cores equal to the number of tile columns. Then if the decoder
 170   // tries to use more threads for the loopfilter, it will hurt performance
 171   // because of contention. If the multithreading code changes in the future
 172   // then the number of workers used by the loopfilter should be revisited.
 173   for (i = 0; i < num_workers; ++i) {
 174     VP9Worker *const worker = &workers[i];
 175     LFWorkerData *const lf_data = &lf_sync->lfdata[i];
 176
 177     worker->hook = (VP9WorkerHook)loop_filter_row_worker;
 178     worker->data1 = lf_sync;
 179     worker->data2 = lf_data;
 180
 181     // Loopfilter data
 182     vp9_loop_filter_data_reset(lf_data, frame, cm, planes);
 183     lf_data->start = start + i * MI_BLOCK_SIZE;
 184     lf_data->stop = stop;
 185     lf_data->y_only = y_only;
 186
 187     // Start loopfiltering
 188     if (i == num_workers - 1) {
 189       winterface->execute(worker);
 190     } else {
 191       winterface->launch(worker);
 192     }
 193   }
 194
 195   // Wait till all rows are finished
 196   for (i = 0; i < num_workers; ++i) {
 197     winterface->sync(&workers[i]);
 198   }
 199 }
 200
 201 void vp9_loop_filter_frame_mt(YV12_BUFFER_CONFIG *frame,
 202                               VP9_COMMON *cm,
 203                               struct macroblockd_plane planes[MAX_MB_PLANE],
 204                               int frame_filter_level,
 205                               int y_only, int partial_frame,
 206                               VP9Worker *workers, int num_workers,
 207                               VP9LfSync *lf_sync) {
 208   int start_mi_row, end_mi_row, mi_rows_to_filter;
 209
 210   if (!frame_filter_level) return;
 211
 212   start_mi_row = 0;
 213   mi_rows_to_filter = cm->mi_rows;
 214   if (partial_frame && cm->mi_rows > 8) {
 215     start_mi_row = cm->mi_rows >> 1;
 216     start_mi_row &= 0xfffffff8;
 217     mi_rows_to_filter = MAX(cm->mi_rows / 8, 8);
 218   }
 219   end_mi_row = start_mi_row + mi_rows_to_filter;
 220   vp9_loop_filter_frame_init(cm, frame_filter_level);
 221
 222   loop_filter_rows_mt(frame, cm, planes, start_mi_row, end_mi_row,
 223                       y_only, workers, num_workers, lf_sync);
 224 }
 225
 226 // Set up nsync by width.
 227 static INLINE int get_sync_range(int width) {
 228   // nsync numbers are picked by testing. For example, for 4k
 229   // video, using 4 gives best performance.
 230   if (width < 640)
 231     return 1;
 232   else if (width <= 1280)
 233     return 2;
 234   else if (width <= 4096)
 235     return 4;
 236   else
 237     return 8;
 238 }
 239
 240 // Allocate memory for lf row synchronization
 241 void vp9_loop_filter_alloc(VP9LfSync *lf_sync, VP9_COMMON *cm, int rows,
 242                            int width, int num_workers) {
 243   lf_sync->rows = rows;
 244 #if CONFIG_MULTITHREAD
 245   {
 246     int i;
 247
 248     CHECK_MEM_ERROR(cm, lf_sync->mutex_,
 249                     vpx_malloc(sizeof(*lf_sync->mutex_) * rows));
 250     if (lf_sync->mutex_) {
 251       for (i = 0; i < rows; ++i) {
 252         pthread_mutex_init(&lf_sync->mutex_[i], NULL);
 253       }
 254     }
 255
 256     CHECK_MEM_ERROR(cm, lf_sync->cond_,
 257                     vpx_malloc(sizeof(*lf_sync->cond_) * rows));
 258     if (lf_sync->cond_) {
 259       for (i = 0; i < rows; ++i) {
 260         pthread_cond_init(&lf_sync->cond_[i], NULL);
 261       }
 262     }
 263   }
 264 #endif  // CONFIG_MULTITHREAD
 265
 266   CHECK_MEM_ERROR(cm, lf_sync->lfdata,
 267                   vpx_malloc(num_workers * sizeof(*lf_sync->lfdata)));
 268   lf_sync->num_workers = num_workers;
 269
 270   CHECK_MEM_ERROR(cm, lf_sync->cur_sb_col,
 271                   vpx_malloc(sizeof(*lf_sync->cur_sb_col) * rows));
 272
 273   // Set up nsync.
 274   lf_sync->sync_range = get_sync_range(width);
 275 }
 276
 277 // Deallocate lf synchronization related mutex and data
 278 void vp9_loop_filter_dealloc(VP9LfSync *lf_sync) {
 279   if (lf_sync != NULL) {
 280 #if CONFIG_MULTITHREAD
 281     int i;
 282
 283     if (lf_sync->mutex_ != NULL) {
 284       for (i = 0; i < lf_sync->rows; ++i) {
 285         pthread_mutex_destroy(&lf_sync->mutex_[i]);
 286       }
 287       vpx_free(lf_sync->mutex_);
 288     }
 289     if (lf_sync->cond_ != NULL) {
 290       for (i = 0; i < lf_sync->rows; ++i) {
 291         pthread_cond_destroy(&lf_sync->cond_[i]);
 292       }
 293       vpx_free(lf_sync->cond_);
 294     }
 295 #endif  // CONFIG_MULTITHREAD
 296     vpx_free(lf_sync->lfdata);
 297     vpx_free(lf_sync->cur_sb_col);
 298     // clear the structure as the source of this call may be a resize in which
 299     // case this call will be followed by an _alloc() which may fail.
 300     vp9_zero(*lf_sync);
 301   }
 302 }
 303
 304 // Accumulate frame counts.
 305 void vp9_accumulate_frame_counts(VP9_COMMON *cm, FRAME_COUNTS *counts,
 306                                  int is_dec) {
 307   int i, j, k, l, m;
 308
 309   for (i = 0; i < BLOCK_SIZE_GROUPS; i++)
 310     for (j = 0; j < INTRA_MODES; j++)
 311       cm->counts.y_mode[i][j] += counts->y_mode[i][j];
 312
 313   for (i = 0; i < INTRA_MODES; i++)
 314     for (j = 0; j < INTRA_MODES; j++)
 315       cm->counts.uv_mode[i][j] += counts->uv_mode[i][j];
 316
 317   for (i = 0; i < PARTITION_CONTEXTS; i++)
 318     for (j = 0; j < PARTITION_TYPES; j++)
 319       cm->counts.partition[i][j] += counts->partition[i][j];
 320
 321   if (is_dec) {
 322     int n;
 323     for (i = 0; i < TX_SIZES; i++)
 324       for (j = 0; j < PLANE_TYPES; j++)
 325         for (k = 0; k < REF_TYPES; k++)
 326           for (l = 0; l < COEF_BANDS; l++)
 327             for (m = 0; m < COEFF_CONTEXTS; m++) {
 328               cm->counts.eob_branch[i][j][k][l][m] +=
 329                   counts->eob_branch[i][j][k][l][m];
 330               for (n = 0; n < UNCONSTRAINED_NODES + 1; n++)
 331                 cm->counts.coef[i][j][k][l][m][n] +=
 332                     counts->coef[i][j][k][l][m][n];
 333             }
 334   } else {
 335     for (i = 0; i < TX_SIZES; i++)
 336       for (j = 0; j < PLANE_TYPES; j++)
 337         for (k = 0; k < REF_TYPES; k++)
 338           for (l = 0; l < COEF_BANDS; l++)
 339             for (m = 0; m < COEFF_CONTEXTS; m++)
 340               cm->counts.eob_branch[i][j][k][l][m] +=
 341                   counts->eob_branch[i][j][k][l][m];
 342                 // In the encoder, cm->counts.coef is only updated at frame
 343                 // level, so not need to accumulate it here.
 344                 // for (n = 0; n < UNCONSTRAINED_NODES + 1; n++)
 345                 //   cm->counts.coef[i][j][k][l][m][n] +=
 346                 //       counts->coef[i][j][k][l][m][n];
 347   }
 348
 349   for (i = 0; i < SWITCHABLE_FILTER_CONTEXTS; i++)
 350     for (j = 0; j < SWITCHABLE_FILTERS; j++)
 351       cm->counts.switchable_interp[i][j] += counts->switchable_interp[i][j];
 352
 353   for (i = 0; i < INTER_MODE_CONTEXTS; i++)
 354     for (j = 0; j < INTER_MODES; j++)
 355       cm->counts.inter_mode[i][j] += counts->inter_mode[i][j];
 356
 357   for (i = 0; i < INTRA_INTER_CONTEXTS; i++)
 358     for (j = 0; j < 2; j++)
 359       cm->counts.intra_inter[i][j] += counts->intra_inter[i][j];
 360
 361   for (i = 0; i < COMP_INTER_CONTEXTS; i++)
 362     for (j = 0; j < 2; j++)
 363       cm->counts.comp_inter[i][j] += counts->comp_inter[i][j];
 364
 365   for (i = 0; i < REF_CONTEXTS; i++)
 366     for (j = 0; j < 2; j++)
 367       for (k = 0; k < 2; k++)
 368       cm->counts.single_ref[i][j][k] += counts->single_ref[i][j][k];
 369
 370   for (i = 0; i < REF_CONTEXTS; i++)
 371     for (j = 0; j < 2; j++)
 372       cm->counts.comp_ref[i][j] += counts->comp_ref[i][j];
 373
 374   for (i = 0; i < TX_SIZE_CONTEXTS; i++) {
 375     for (j = 0; j < TX_SIZES; j++)
 376       cm->counts.tx.p32x32[i][j] += counts->tx.p32x32[i][j];
 377
 378     for (j = 0; j < TX_SIZES - 1; j++)
 379       cm->counts.tx.p16x16[i][j] += counts->tx.p16x16[i][j];
 380
 381     for (j = 0; j < TX_SIZES - 2; j++)
 382       cm->counts.tx.p8x8[i][j] += counts->tx.p8x8[i][j];
 383   }
 384
 385   for (i = 0; i < SKIP_CONTEXTS; i++)
 386     for (j = 0; j < 2; j++)
 387       cm->counts.skip[i][j] += counts->skip[i][j];
 388
 389   for (i = 0; i < MV_JOINTS; i++)
 390     cm->counts.mv.joints[i] += counts->mv.joints[i];
 391
 392   for (k = 0; k < 2; k++) {
 393     nmv_component_counts *comps = &cm->counts.mv.comps[k];
 394     nmv_component_counts *comps_t = &counts->mv.comps[k];
 395
 396     for (i = 0; i < 2; i++) {
 397       comps->sign[i] += comps_t->sign[i];
 398       comps->class0_hp[i] += comps_t->class0_hp[i];
 399       comps->hp[i] += comps_t->hp[i];
 400     }
 401
 402     for (i = 0; i < MV_CLASSES; i++)
 403       comps->classes[i] += comps_t->classes[i];
 404
 405     for (i = 0; i < CLASS0_SIZE; i++) {
 406       comps->class0[i] += comps_t->class0[i];
 407       for (j = 0; j < MV_FP_SIZE; j++)
 408         comps->class0_fp[i][j] += comps_t->class0_fp[i][j];
 409     }
 410
 411     for (i = 0; i < MV_OFFSET_BITS; i++)
 412       for (j = 0; j < 2; j++)
 413         comps->bits[i][j] += comps_t->bits[i][j];
 414
 415     for (i = 0; i < MV_FP_SIZE; i++)
 416       comps->fp[i] += comps_t->fp[i];
 417   }
 418 }