granicus.if.org Git - libvpx/blob - vp9/encoder/vp9_mbgraph.c

   1 /*
   2  *  Copyright (c) 2010 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
  13 #include "vpx_mem/vpx_mem.h"
  14 #include "vp9/encoder/vp9_segmentation.h"
  15 #include "vp9/encoder/vp9_mcomp.h"
  16 #include "vp9/common/vp9_blockd.h"
  17 #include "vp9/common/vp9_reconinter.h"
  18 #include "vp9/common/vp9_reconintra.h"
  19 #include "vp9/common/vp9_systemdependent.h"
  20
  21
  22 static unsigned int do_16x16_motion_iteration(VP9_COMP *cpi,
  23                                               const MV *ref_mv,
  24                                               MV *dst_mv,
  25                                               int mb_row,
  26                                               int mb_col) {
  27   MACROBLOCK *const x = &cpi->td.mb;
  28   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
  29   const MV_SPEED_FEATURES *const mv_sf = &cpi->sf.mv;
  30   const vp9_variance_fn_ptr_t v_fn_ptr = cpi->fn_ptr[BLOCK_16X16];
  31
  32   const int tmp_col_min = x->mv_col_min;
  33   const int tmp_col_max = x->mv_col_max;
  34   const int tmp_row_min = x->mv_row_min;
  35   const int tmp_row_max = x->mv_row_max;
  36   MV ref_full;
  37   int cost_list[5];
  38
  39   // Further step/diamond searches as necessary
  40   int step_param = mv_sf->reduce_first_step_size;
  41   step_param = MIN(step_param, MAX_MVSEARCH_STEPS - 2);
  42
  43   vp9_set_mv_search_range(x, ref_mv);
  44
  45   ref_full.col = ref_mv->col >> 3;
  46   ref_full.row = ref_mv->row >> 3;
  47
  48   /*cpi->sf.search_method == HEX*/
  49   vp9_hex_search(x, &ref_full, step_param, x->errorperbit, 0,
  50                  cond_cost_list(cpi, cost_list),
  51                  &v_fn_ptr, 0, ref_mv, dst_mv);
  52
  53   // Try sub-pixel MC
  54   // if (bestsme > error_thresh && bestsme < INT_MAX)
  55   {
  56     int distortion;
  57     unsigned int sse;
  58     cpi->find_fractional_mv_step(
  59         x, dst_mv, ref_mv, cpi->common.allow_high_precision_mv, x->errorperbit,
  60         &v_fn_ptr, 0, mv_sf->subpel_iters_per_step,
  61         cond_cost_list(cpi, cost_list),
  62         NULL, NULL,
  63         &distortion, &sse, NULL, 0, 0);
  64   }
  65
  66   xd->mi[0].src_mi->mbmi.mode = NEWMV;
  67   xd->mi[0].src_mi->mbmi.mv[0].as_mv = *dst_mv;
  68
  69   vp9_build_inter_predictors_sby(xd, mb_row, mb_col, BLOCK_16X16);
  70
  71   /* restore UMV window */
  72   x->mv_col_min = tmp_col_min;
  73   x->mv_col_max = tmp_col_max;
  74   x->mv_row_min = tmp_row_min;
  75   x->mv_row_max = tmp_row_max;
  76
  77   return vp9_sad16x16(x->plane[0].src.buf, x->plane[0].src.stride,
  78           xd->plane[0].dst.buf, xd->plane[0].dst.stride);
  79 }
  80
  81 static int do_16x16_motion_search(VP9_COMP *cpi, const MV *ref_mv,
  82                                   int_mv *dst_mv, int mb_row, int mb_col) {
  83   MACROBLOCK *const x = &cpi->td.mb;
  84   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
  85   unsigned int err, tmp_err;
  86   MV tmp_mv;
  87
  88   // Try zero MV first
  89   // FIXME should really use something like near/nearest MV and/or MV prediction
  90   err = vp9_sad16x16(x->plane[0].src.buf, x->plane[0].src.stride,
  91                      xd->plane[0].pre[0].buf, xd->plane[0].pre[0].stride);
  92   dst_mv->as_int = 0;
  93
  94   // Test last reference frame using the previous best mv as the
  95   // starting point (best reference) for the search
  96   tmp_err = do_16x16_motion_iteration(cpi, ref_mv, &tmp_mv, mb_row, mb_col);
  97   if (tmp_err < err) {
  98     err = tmp_err;
  99     dst_mv->as_mv = tmp_mv;
 100   }
 101
 102   // If the current best reference mv is not centered on 0,0 then do a 0,0
 103   // based search as well.
 104   if (ref_mv->row != 0 || ref_mv->col != 0) {
 105     unsigned int tmp_err;
 106     MV zero_ref_mv = {0, 0}, tmp_mv;
 107
 108     tmp_err = do_16x16_motion_iteration(cpi, &zero_ref_mv, &tmp_mv,
 109                                         mb_row, mb_col);
 110     if (tmp_err < err) {
 111       dst_mv->as_mv = tmp_mv;
 112       err = tmp_err;
 113     }
 114   }
 115
 116   return err;
 117 }
 118
 119 static int do_16x16_zerozero_search(VP9_COMP *cpi, int_mv *dst_mv) {
 120   MACROBLOCK *const x = &cpi->td.mb;
 121   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
 122   unsigned int err;
 123
 124   // Try zero MV first
 125   // FIXME should really use something like near/nearest MV and/or MV prediction
 126   err = vp9_sad16x16(x->plane[0].src.buf, x->plane[0].src.stride,
 127                      xd->plane[0].pre[0].buf, xd->plane[0].pre[0].stride);
 128
 129   dst_mv->as_int = 0;
 130
 131   return err;
 132 }
 133 static int find_best_16x16_intra(VP9_COMP *cpi, PREDICTION_MODE *pbest_mode) {
 134   MACROBLOCK   *const x  = &cpi->td.mb;
 135   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
 136   PREDICTION_MODE best_mode = -1, mode;
 137   unsigned int best_err = INT_MAX;
 138
 139   // calculate SATD for each intra prediction mode;
 140   // we're intentionally not doing 4x4, we just want a rough estimate
 141   for (mode = DC_PRED; mode <= TM_PRED; mode++) {
 142     unsigned int err;
 143
 144     xd->mi[0].src_mi->mbmi.mode = mode;
 145     vp9_predict_intra_block(xd, 0, 2, TX_16X16, mode,
 146                             x->plane[0].src.buf, x->plane[0].src.stride,
 147                             xd->plane[0].dst.buf, xd->plane[0].dst.stride,
 148                             0, 0, 0);
 149     err = vp9_sad16x16(x->plane[0].src.buf, x->plane[0].src.stride,
 150                        xd->plane[0].dst.buf, xd->plane[0].dst.stride);
 151
 152     // find best
 153     if (err < best_err) {
 154       best_err  = err;
 155       best_mode = mode;
 156     }
 157   }
 158
 159   if (pbest_mode)
 160     *pbest_mode = best_mode;
 161
 162   return best_err;
 163 }
 164
 165 static void update_mbgraph_mb_stats
 166 (
 167   VP9_COMP *cpi,
 168   MBGRAPH_MB_STATS *stats,
 169   YV12_BUFFER_CONFIG *buf,
 170   int mb_y_offset,
 171   YV12_BUFFER_CONFIG *golden_ref,
 172   const MV *prev_golden_ref_mv,
 173   YV12_BUFFER_CONFIG *alt_ref,
 174   int mb_row,
 175   int mb_col
 176 ) {
 177   MACROBLOCK *const x = &cpi->td.mb;
 178   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
 179   int intra_error;
 180   VP9_COMMON *cm = &cpi->common;
 181
 182   // FIXME in practice we're completely ignoring chroma here
 183   x->plane[0].src.buf = buf->y_buffer + mb_y_offset;
 184   x->plane[0].src.stride = buf->y_stride;
 185
 186   xd->plane[0].dst.buf = get_frame_new_buffer(cm)->y_buffer + mb_y_offset;
 187   xd->plane[0].dst.stride = get_frame_new_buffer(cm)->y_stride;
 188
 189   // do intra 16x16 prediction
 190   intra_error = find_best_16x16_intra(cpi,
 191                                       &stats->ref[INTRA_FRAME].m.mode);
 192   if (intra_error <= 0)
 193     intra_error = 1;
 194   stats->ref[INTRA_FRAME].err = intra_error;
 195
 196   // Golden frame MV search, if it exists and is different than last frame
 197   if (golden_ref) {
 198     int g_motion_error;
 199     xd->plane[0].pre[0].buf = golden_ref->y_buffer + mb_y_offset;
 200     xd->plane[0].pre[0].stride = golden_ref->y_stride;
 201     g_motion_error = do_16x16_motion_search(cpi,
 202                                             prev_golden_ref_mv,
 203                                             &stats->ref[GOLDEN_FRAME].m.mv,
 204                                             mb_row, mb_col);
 205     stats->ref[GOLDEN_FRAME].err = g_motion_error;
 206   } else {
 207     stats->ref[GOLDEN_FRAME].err = INT_MAX;
 208     stats->ref[GOLDEN_FRAME].m.mv.as_int = 0;
 209   }
 210
 211   // Do an Alt-ref frame MV search, if it exists and is different than
 212   // last/golden frame.
 213   if (alt_ref) {
 214     int a_motion_error;
 215     xd->plane[0].pre[0].buf = alt_ref->y_buffer + mb_y_offset;
 216     xd->plane[0].pre[0].stride = alt_ref->y_stride;
 217     a_motion_error = do_16x16_zerozero_search(cpi,
 218                                               &stats->ref[ALTREF_FRAME].m.mv);
 219
 220     stats->ref[ALTREF_FRAME].err = a_motion_error;
 221   } else {
 222     stats->ref[ALTREF_FRAME].err = INT_MAX;
 223     stats->ref[ALTREF_FRAME].m.mv.as_int = 0;
 224   }
 225 }
 226
 227 static void update_mbgraph_frame_stats(VP9_COMP *cpi,
 228                                        MBGRAPH_FRAME_STATS *stats,
 229                                        YV12_BUFFER_CONFIG *buf,
 230                                        YV12_BUFFER_CONFIG *golden_ref,
 231                                        YV12_BUFFER_CONFIG *alt_ref) {
 232   MACROBLOCK *const x = &cpi->td.mb;
 233   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
 234   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 235
 236   int mb_col, mb_row, offset = 0;
 237   int mb_y_offset = 0, arf_y_offset = 0, gld_y_offset = 0;
 238   MV gld_top_mv = {0, 0};
 239   MODE_INFO mi_local;
 240
 241   vp9_zero(mi_local);
 242   // Set up limit values for motion vectors to prevent them extending outside
 243   // the UMV borders.
 244   x->mv_row_min     = -BORDER_MV_PIXELS_B16;
 245   x->mv_row_max     = (cm->mb_rows - 1) * 8 + BORDER_MV_PIXELS_B16;
 246   xd->up_available  = 0;
 247   xd->plane[0].dst.stride  = buf->y_stride;
 248   xd->plane[0].pre[0].stride  = buf->y_stride;
 249   xd->plane[1].dst.stride = buf->uv_stride;
 250   xd->mi[0].src_mi = &mi_local;
 251   mi_local.mbmi.sb_type = BLOCK_16X16;
 252   mi_local.mbmi.ref_frame[0] = LAST_FRAME;
 253   mi_local.mbmi.ref_frame[1] = NONE;
 254
 255   for (mb_row = 0; mb_row < cm->mb_rows; mb_row++) {
 256     MV gld_left_mv = gld_top_mv;
 257     int mb_y_in_offset  = mb_y_offset;
 258     int arf_y_in_offset = arf_y_offset;
 259     int gld_y_in_offset = gld_y_offset;
 260
 261     // Set up limit values for motion vectors to prevent them extending outside
 262     // the UMV borders.
 263     x->mv_col_min      = -BORDER_MV_PIXELS_B16;
 264     x->mv_col_max      = (cm->mb_cols - 1) * 8 + BORDER_MV_PIXELS_B16;
 265     xd->left_available = 0;
 266
 267     for (mb_col = 0; mb_col < cm->mb_cols; mb_col++) {
 268       MBGRAPH_MB_STATS *mb_stats = &stats->mb_stats[offset + mb_col];
 269
 270       update_mbgraph_mb_stats(cpi, mb_stats, buf, mb_y_in_offset,
 271                               golden_ref, &gld_left_mv, alt_ref,
 272                               mb_row, mb_col);
 273       gld_left_mv = mb_stats->ref[GOLDEN_FRAME].m.mv.as_mv;
 274       if (mb_col == 0) {
 275         gld_top_mv = gld_left_mv;
 276       }
 277       xd->left_available = 1;
 278       mb_y_in_offset    += 16;
 279       gld_y_in_offset   += 16;
 280       arf_y_in_offset   += 16;
 281       x->mv_col_min     -= 16;
 282       x->mv_col_max     -= 16;
 283     }
 284     xd->up_available = 1;
 285     mb_y_offset     += buf->y_stride * 16;
 286     gld_y_offset    += golden_ref->y_stride * 16;
 287     if (alt_ref)
 288       arf_y_offset    += alt_ref->y_stride * 16;
 289     x->mv_row_min   -= 16;
 290     x->mv_row_max   -= 16;
 291     offset          += cm->mb_cols;
 292   }
 293 }
 294
 295 // void separate_arf_mbs_byzz
 296 static void separate_arf_mbs(VP9_COMP *cpi) {
 297   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 298   int mb_col, mb_row, offset, i;
 299   int mi_row, mi_col;
 300   int ncnt[4] = { 0 };
 301   int n_frames = cpi->mbgraph_n_frames;
 302
 303   int *arf_not_zz;
 304
 305   CHECK_MEM_ERROR(cm, arf_not_zz,
 306                   vpx_calloc(cm->mb_rows * cm->mb_cols * sizeof(*arf_not_zz),
 307                              1));
 308
 309   // We are not interested in results beyond the alt ref itself.
 310   if (n_frames > cpi->rc.frames_till_gf_update_due)
 311     n_frames = cpi->rc.frames_till_gf_update_due;
 312
 313   // defer cost to reference frames
 314   for (i = n_frames - 1; i >= 0; i--) {
 315     MBGRAPH_FRAME_STATS *frame_stats = &cpi->mbgraph_stats[i];
 316
 317     for (offset = 0, mb_row = 0; mb_row < cm->mb_rows;
 318          offset += cm->mb_cols, mb_row++) {
 319       for (mb_col = 0; mb_col < cm->mb_cols; mb_col++) {
 320         MBGRAPH_MB_STATS *mb_stats = &frame_stats->mb_stats[offset + mb_col];
 321
 322         int altref_err = mb_stats->ref[ALTREF_FRAME].err;
 323         int intra_err  = mb_stats->ref[INTRA_FRAME ].err;
 324         int golden_err = mb_stats->ref[GOLDEN_FRAME].err;
 325
 326         // Test for altref vs intra and gf and that its mv was 0,0.
 327         if (altref_err > 1000 ||
 328             altref_err > intra_err ||
 329             altref_err > golden_err) {
 330           arf_not_zz[offset + mb_col]++;
 331         }
 332       }
 333     }
 334   }
 335
 336   // arf_not_zz is indexed by MB, but this loop is indexed by MI to avoid out
 337   // of bound access in segmentation_map
 338   for (mi_row = 0; mi_row < cm->mi_rows; mi_row++) {
 339     for (mi_col = 0; mi_col < cm->mi_cols; mi_col++) {
 340       // If any of the blocks in the sequence failed then the MB
 341       // goes in segment 0
 342       if (arf_not_zz[mi_row / 2 * cm->mb_cols + mi_col / 2]) {
 343         ncnt[0]++;
 344         cpi->segmentation_map[mi_row * cm->mi_cols + mi_col] = 0;
 345       } else {
 346         cpi->segmentation_map[mi_row * cm->mi_cols + mi_col] = 1;
 347         ncnt[1]++;
 348       }
 349     }
 350   }
 351
 352   // Only bother with segmentation if over 10% of the MBs in static segment
 353   // if ( ncnt[1] && (ncnt[0] / ncnt[1] < 10) )
 354   if (1) {
 355     // Note % of blocks that are marked as static
 356     if (cm->MBs)
 357       cpi->static_mb_pct = (ncnt[1] * 100) / (cm->mi_rows * cm->mi_cols);
 358
 359     // This error case should not be reachable as this function should
 360     // never be called with the common data structure uninitialized.
 361     else
 362       cpi->static_mb_pct = 0;
 363
 364     vp9_enable_segmentation(&cm->seg);
 365   } else {
 366     cpi->static_mb_pct = 0;
 367     vp9_disable_segmentation(&cm->seg);
 368   }
 369
 370   // Free localy allocated storage
 371   vpx_free(arf_not_zz);
 372 }
 373
 374 void vp9_update_mbgraph_stats(VP9_COMP *cpi) {
 375   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 376   int i, n_frames = vp9_lookahead_depth(cpi->lookahead);
 377   YV12_BUFFER_CONFIG *golden_ref = get_ref_frame_buffer(cpi, GOLDEN_FRAME);
 378
 379   // we need to look ahead beyond where the ARF transitions into
 380   // being a GF - so exit if we don't look ahead beyond that
 381   if (n_frames <= cpi->rc.frames_till_gf_update_due)
 382     return;
 383
 384   if (n_frames > MAX_LAG_BUFFERS)
 385     n_frames = MAX_LAG_BUFFERS;
 386
 387   cpi->mbgraph_n_frames = n_frames;
 388   for (i = 0; i < n_frames; i++) {
 389     MBGRAPH_FRAME_STATS *frame_stats = &cpi->mbgraph_stats[i];
 390     vpx_memset(frame_stats->mb_stats, 0,
 391                cm->mb_rows * cm->mb_cols *
 392                sizeof(*cpi->mbgraph_stats[i].mb_stats));
 393   }
 394
 395   // do motion search to find contribution of each reference to data
 396   // later on in this GF group
 397   // FIXME really, the GF/last MC search should be done forward, and
 398   // the ARF MC search backwards, to get optimal results for MV caching
 399   for (i = 0; i < n_frames; i++) {
 400     MBGRAPH_FRAME_STATS *frame_stats = &cpi->mbgraph_stats[i];
 401     struct lookahead_entry *q_cur = vp9_lookahead_peek(cpi->lookahead, i);
 402
 403     assert(q_cur != NULL);
 404
 405     update_mbgraph_frame_stats(cpi, frame_stats, &q_cur->img,
 406                                golden_ref, cpi->Source);
 407   }
 408
 409   vp9_clear_system_state();
 410
 411   separate_arf_mbs(cpi);
 412 }