granicus.if.org Git - libvpx/blob - vp9/encoder/vp9_aq_complexity.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 <limits.h>
  12 #include <math.h>
  13 #include "vpx_ports/system_state.h"
  14
  15 #include "vp9/encoder/vp9_aq_complexity.h"
  16 #include "vp9/encoder/vp9_aq_variance.h"
  17 #include "vp9/encoder/vp9_encodeframe.h"
  18 #include "vp9/common/vp9_seg_common.h"
  19 #include "vp9/encoder/vp9_segmentation.h"
  20
  21 #define AQ_C_SEGMENTS  5
  22 #define DEFAULT_AQ2_SEG 3   // Neutral Q segment
  23 #define AQ_C_STRENGTHS 3
  24 static const double aq_c_q_adj_factor[AQ_C_STRENGTHS][AQ_C_SEGMENTS] =
  25   { {1.75, 1.25, 1.05, 1.00, 0.90},
  26     {2.00, 1.50, 1.15, 1.00, 0.85},
  27     {2.50, 1.75, 1.25, 1.00, 0.80} };
  28 static const double aq_c_transitions[AQ_C_STRENGTHS][AQ_C_SEGMENTS] =
  29   { {0.15, 0.30, 0.55, 2.00, 100.0},
  30     {0.20, 0.40, 0.65, 2.00, 100.0},
  31     {0.25, 0.50, 0.75, 2.00, 100.0} };
  32 static const double aq_c_var_thresholds[AQ_C_STRENGTHS][AQ_C_SEGMENTS] =
  33   { {-4.0, -3.0, -2.0, 100.00, 100.0},
  34     {-3.5, -2.5, -1.5, 100.00, 100.0},
  35     {-3.0, -2.0, -1.0, 100.00, 100.0} };
  36
  37 #define DEFAULT_COMPLEXITY 64
  38
  39
  40 static int get_aq_c_strength(int q_index, vpx_bit_depth_t bit_depth) {
  41   // Approximate base quatizer (truncated to int)
  42   const int base_quant = vp9_ac_quant(q_index, 0, bit_depth) / 4;
  43   return (base_quant > 10) + (base_quant > 25);
  44 }
  45
  46 void vp9_setup_in_frame_q_adj(VP9_COMP *cpi) {
  47   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
  48   struct segmentation *const seg = &cm->seg;
  49
  50   // Make SURE use of floating point in this function is safe.
  51   vpx_clear_system_state();
  52
  53   if (cm->frame_type == KEY_FRAME ||
  54       cpi->refresh_alt_ref_frame ||
  55       (cpi->refresh_golden_frame && !cpi->rc.is_src_frame_alt_ref)) {
  56     int segment;
  57     const int aq_strength = get_aq_c_strength(cm->base_qindex, cm->bit_depth);
  58
  59     // Clear down the segment map.
  60     memset(cpi->segmentation_map, DEFAULT_AQ2_SEG, cm->mi_rows * cm->mi_cols);
  61
  62     vp9_clearall_segfeatures(seg);
  63
  64     // Segmentation only makes sense if the target bits per SB is above a
  65     // threshold. Below this the overheads will usually outweigh any benefit.
  66     if (cpi->rc.sb64_target_rate < 256) {
  67       vp9_disable_segmentation(seg);
  68       return;
  69     }
  70
  71     vp9_enable_segmentation(seg);
  72
  73     // Select delta coding method.
  74     seg->abs_delta = SEGMENT_DELTADATA;
  75
  76     // Default segment "Q" feature is disabled so it defaults to the baseline Q.
  77     vp9_disable_segfeature(seg, DEFAULT_AQ2_SEG, SEG_LVL_ALT_Q);
  78
  79     // Use some of the segments for in frame Q adjustment.
  80     for (segment = 0; segment < AQ_C_SEGMENTS; ++segment) {
  81       int qindex_delta;
  82
  83       if (segment == DEFAULT_AQ2_SEG)
  84         continue;
  85
  86       qindex_delta =
  87         vp9_compute_qdelta_by_rate(&cpi->rc, cm->frame_type, cm->base_qindex,
  88                                    aq_c_q_adj_factor[aq_strength][segment],
  89                                    cm->bit_depth);
  90
  91
  92       // For AQ complexity mode, we dont allow Q0 in a segment if the base
  93       // Q is not 0. Q0 (lossless) implies 4x4 only and in AQ mode 2 a segment
  94       // Q delta is sometimes applied without going back around the rd loop.
  95       // This could lead to an illegal combination of partition size and q.
  96       if ((cm->base_qindex != 0) && ((cm->base_qindex + qindex_delta) == 0)) {
  97         qindex_delta = -cm->base_qindex + 1;
  98       }
  99       if ((cm->base_qindex + qindex_delta) > 0) {
 100         vp9_enable_segfeature(seg, segment, SEG_LVL_ALT_Q);
 101         vp9_set_segdata(seg, segment, SEG_LVL_ALT_Q, qindex_delta);
 102       }
 103     }
 104   }
 105 }
 106
 107 #define DEFAULT_LV_THRESH 10.0
 108 #define MIN_DEFAULT_LV_THRESH 8.0
 109 #define VAR_STRENGTH_STEP 0.25
 110 // Select a segment for the current block.
 111 // The choice of segment for a block depends on the ratio of the projected
 112 // bits for the block vs a target average and its spatial complexity.
 113 void vp9_caq_select_segment(VP9_COMP *cpi, MACROBLOCK *mb, BLOCK_SIZE bs,
 114                             int mi_row, int mi_col, int projected_rate) {
 115   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 116
 117   const int mi_offset = mi_row * cm->mi_cols + mi_col;
 118   const int bw = num_8x8_blocks_wide_lookup[BLOCK_64X64];
 119   const int bh = num_8x8_blocks_high_lookup[BLOCK_64X64];
 120   const int xmis = MIN(cm->mi_cols - mi_col, num_8x8_blocks_wide_lookup[bs]);
 121   const int ymis = MIN(cm->mi_rows - mi_row, num_8x8_blocks_high_lookup[bs]);
 122   int x, y;
 123   int i;
 124   unsigned char segment;
 125
 126   if (0) {
 127     segment = DEFAULT_AQ2_SEG;
 128   } else {
 129     // Rate depends on fraction of a SB64 in frame (xmis * ymis / bw * bh).
 130     // It is converted to bits * 256 units.
 131     const int target_rate = (cpi->rc.sb64_target_rate * xmis * ymis * 256) /
 132                             (bw * bh);
 133     double logvar;
 134     double low_var_thresh;
 135     const int aq_strength = get_aq_c_strength(cm->base_qindex, cm->bit_depth);
 136
 137     vpx_clear_system_state();
 138     low_var_thresh = (cpi->oxcf.pass == 2)
 139       ? MAX(cpi->twopass.mb_av_energy, MIN_DEFAULT_LV_THRESH)
 140       : DEFAULT_LV_THRESH;
 141
 142     vp9_setup_src_planes(mb, cpi->Source, mi_row, mi_col);
 143     logvar = vp9_log_block_var(cpi, mb, bs);
 144
 145     segment = AQ_C_SEGMENTS - 1;    // Just in case no break out below.
 146     for (i = 0; i < AQ_C_SEGMENTS; ++i) {
 147       // Test rate against a threshold value and variance against a threshold.
 148       // Increasing segment number (higher variance and complexity) = higher Q.
 149       if ((projected_rate <
 150            target_rate * aq_c_transitions[aq_strength][i]) &&
 151           (logvar < (low_var_thresh + aq_c_var_thresholds[aq_strength][i]))) {
 152         segment = i;
 153         break;
 154       }
 155     }
 156   }
 157
 158   // Fill in the entires in the segment map corresponding to this SB64.
 159   for (y = 0; y < ymis; y++) {
 160     for (x = 0; x < xmis; x++) {
 161       cpi->segmentation_map[mi_offset + y * cm->mi_cols + x] = segment;
 162     }
 163   }
 164 }