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_encodeintra.h>
  15 #include <vp9/encoder/vp9_rdopt.h>
  16 #include <vp9/common/vp9_blockd.h>
  17 #include <vp9/common/vp9_reconinter.h>
  18 #include <vp9/common/vp9_systemdependent.h>
  19 #include <vp9/encoder/vp9_segmentation.h>
  20
  21 static unsigned int do_16x16_motion_iteration(VP9_COMP *cpi,
  22                                               int_mv *ref_mv,
  23                                               int_mv *dst_mv,
  24                                               int mb_row,
  25                                               int mb_col) {
  26   MACROBLOCK   *const x  = &cpi->mb;
  27   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
  28   vp9_variance_fn_ptr_t v_fn_ptr = cpi->fn_ptr[BLOCK_16X16];
  29   unsigned int best_err;
  30
  31   const int tmp_col_min = x->mv_col_min;
  32   const int tmp_col_max = x->mv_col_max;
  33   const int tmp_row_min = x->mv_row_min;
  34   const int tmp_row_max = x->mv_row_max;
  35   int_mv ref_full;
  36
  37   // Further step/diamond searches as necessary
  38   int step_param = cpi->sf.reduce_first_step_size +
  39       (cpi->speed < 8 ? (cpi->speed > 5 ? 1 : 0) : 2);
  40   step_param = MIN(step_param, (cpi->sf.max_step_search_steps - 2));
  41
  42   vp9_clamp_mv_min_max(x, ref_mv);
  43
  44   ref_full.as_mv.col = ref_mv->as_mv.col >> 3;
  45   ref_full.as_mv.row = ref_mv->as_mv.row >> 3;
  46
  47   /*cpi->sf.search_method == HEX*/
  48   best_err = vp9_hex_search(x, &ref_full, dst_mv, step_param, x->errorperbit,
  49                             &v_fn_ptr, NULL, NULL, NULL, NULL, ref_mv);
  50
  51   // Try sub-pixel MC
  52   // if (bestsme > error_thresh && bestsme < INT_MAX)
  53   {
  54     int distortion;
  55     unsigned int sse;
  56     best_err = cpi->find_fractional_mv_step(
  57         x,
  58         dst_mv, ref_mv,
  59         x->errorperbit, &v_fn_ptr,
  60         NULL, NULL,
  61         & distortion, &sse);
  62   }
  63
  64   vp9_set_mbmode_and_mvs(x, NEWMV, dst_mv);
  65   vp9_build_inter_predictors_sby(xd, mb_row, mb_col, BLOCK_SIZE_MB16X16);
  66   best_err = vp9_sad16x16(x->plane[0].src.buf, x->plane[0].src.stride,
  67                           xd->plane[0].dst.buf, xd->plane[0].dst.stride,
  68                           INT_MAX);
  69
  70   /* restore UMV window */
  71   x->mv_col_min = tmp_col_min;
  72   x->mv_col_max = tmp_col_max;
  73   x->mv_row_min = tmp_row_min;
  74   x->mv_row_max = tmp_row_max;
  75
  76   return best_err;
  77 }
  78
  79 static int do_16x16_motion_search(VP9_COMP *cpi,
  80                                   int_mv *ref_mv, int_mv *dst_mv,
  81                                   int buf_mb_y_offset, int mb_y_offset,
  82                                   int mb_row, int mb_col) {
  83   MACROBLOCK *const x = &cpi->mb;
  84   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
  85   unsigned int err, tmp_err;
  86   int_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                      INT_MAX);
  93   dst_mv->as_int = 0;
  94
  95   // Test last reference frame using the previous best mv as the
  96   // starting point (best reference) for the search
  97   tmp_err = do_16x16_motion_iteration(cpi, ref_mv, &tmp_mv, mb_row, mb_col);
  98   if (tmp_err < err) {
  99     err = tmp_err;
 100     dst_mv->as_int = tmp_mv.as_int;
 101   }
 102
 103   // If the current best reference mv is not centred on 0,0 then do a 0,0 based search as well
 104   if (ref_mv->as_int) {
 105     unsigned int tmp_err;
 106     int_mv zero_ref_mv, tmp_mv;
 107
 108     zero_ref_mv.as_int = 0;
 109     tmp_err = do_16x16_motion_iteration(cpi, &zero_ref_mv, &tmp_mv,
 110                                         mb_row, mb_col);
 111     if (tmp_err < err) {
 112       dst_mv->as_int = tmp_mv.as_int;
 113       err = tmp_err;
 114     }
 115   }
 116
 117   return err;
 118 }
 119
 120 static int do_16x16_zerozero_search(VP9_COMP *cpi,
 121                                     int_mv *dst_mv,
 122                                     int buf_mb_y_offset, int mb_y_offset) {
 123   MACROBLOCK *const x = &cpi->mb;
 124   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
 125   unsigned int err;
 126
 127   // Try zero MV first
 128   // FIXME should really use something like near/nearest MV and/or MV prediction
 129   err = vp9_sad16x16(x->plane[0].src.buf, x->plane[0].src.stride,
 130                      xd->plane[0].pre[0].buf, xd->plane[0].pre[0].stride,
 131                      INT_MAX);
 132
 133   dst_mv->as_int = 0;
 134
 135   return err;
 136 }
 137 static int find_best_16x16_intra(VP9_COMP *cpi,
 138                                  int mb_y_offset,
 139                                  MB_PREDICTION_MODE *pbest_mode) {
 140   MACROBLOCK   *const x  = &cpi->mb;
 141   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
 142   MB_PREDICTION_MODE best_mode = -1, mode;
 143   unsigned int best_err = INT_MAX;
 144
 145   // calculate SATD for each intra prediction mode;
 146   // we're intentionally not doing 4x4, we just want a rough estimate
 147   for (mode = DC_PRED; mode <= TM_PRED; mode++) {
 148     unsigned int err;
 149     const int bwl = b_width_log2(BLOCK_SIZE_MB16X16),  bw = 4 << bwl;
 150     const int bhl = b_height_log2(BLOCK_SIZE_MB16X16), bh = 4 << bhl;
 151
 152     xd->mode_info_context->mbmi.mode = mode;
 153     vp9_build_intra_predictors(x->plane[0].src.buf, x->plane[0].src.stride,
 154                                xd->plane[0].dst.buf, xd->plane[0].dst.stride,
 155                                xd->mode_info_context->mbmi.mode,
 156                                bw, bh,
 157                                xd->up_available, xd->left_available,
 158                                xd->right_available);
 159     err = vp9_sad16x16(x->plane[0].src.buf, x->plane[0].src.stride,
 160                        xd->plane[0].dst.buf, xd->plane[0].dst.stride, best_err);
 161
 162     // find best
 163     if (err < best_err) {
 164       best_err  = err;
 165       best_mode = mode;
 166     }
 167   }
 168
 169   if (pbest_mode)
 170     *pbest_mode = best_mode;
 171
 172   return best_err;
 173 }
 174
 175 static void update_mbgraph_mb_stats
 176 (
 177   VP9_COMP *cpi,
 178   MBGRAPH_MB_STATS *stats,
 179   YV12_BUFFER_CONFIG *buf,
 180   int mb_y_offset,
 181   YV12_BUFFER_CONFIG *golden_ref,
 182   int_mv *prev_golden_ref_mv,
 183   int gld_y_offset,
 184   YV12_BUFFER_CONFIG *alt_ref,
 185   int_mv *prev_alt_ref_mv,
 186   int arf_y_offset,
 187   int mb_row,
 188   int mb_col
 189 ) {
 190   MACROBLOCK *const x = &cpi->mb;
 191   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
 192   int intra_error;
 193   VP9_COMMON *cm = &cpi->common;
 194
 195   // FIXME in practice we're completely ignoring chroma here
 196   x->plane[0].src.buf = buf->y_buffer + mb_y_offset;
 197   x->plane[0].src.stride = buf->y_stride;
 198
 199   xd->plane[0].dst.buf = cm->yv12_fb[cm->new_fb_idx].y_buffer + mb_y_offset;
 200   xd->plane[0].dst.stride = cm->yv12_fb[cm->new_fb_idx].y_stride;
 201
 202   // do intra 16x16 prediction
 203   intra_error = find_best_16x16_intra(cpi, mb_y_offset,
 204                                       &stats->ref[INTRA_FRAME].m.mode);
 205   if (intra_error <= 0)
 206     intra_error = 1;
 207   stats->ref[INTRA_FRAME].err = intra_error;
 208
 209   // Golden frame MV search, if it exists and is different than last frame
 210   if (golden_ref) {
 211     int g_motion_error;
 212     xd->plane[0].pre[0].buf = golden_ref->y_buffer + mb_y_offset;
 213     xd->plane[0].pre[0].stride = golden_ref->y_stride;
 214     g_motion_error = do_16x16_motion_search(cpi,
 215                                             prev_golden_ref_mv,
 216                                             &stats->ref[GOLDEN_FRAME].m.mv,
 217                                             mb_y_offset, gld_y_offset,
 218                                             mb_row, mb_col);
 219     stats->ref[GOLDEN_FRAME].err = g_motion_error;
 220   } else {
 221     stats->ref[GOLDEN_FRAME].err = INT_MAX;
 222     stats->ref[GOLDEN_FRAME].m.mv.as_int = 0;
 223   }
 224
 225   // Alt-ref frame MV search, if it exists and is different than last/golden frame
 226   if (alt_ref) {
 227     int a_motion_error;
 228     xd->plane[0].pre[0].buf = alt_ref->y_buffer + mb_y_offset;
 229     xd->plane[0].pre[0].stride = alt_ref->y_stride;
 230     a_motion_error = do_16x16_zerozero_search(cpi,
 231                                               &stats->ref[ALTREF_FRAME].m.mv,
 232                                               mb_y_offset, arf_y_offset);
 233
 234     stats->ref[ALTREF_FRAME].err = a_motion_error;
 235   } else {
 236     stats->ref[ALTREF_FRAME].err = INT_MAX;
 237     stats->ref[ALTREF_FRAME].m.mv.as_int = 0;
 238   }
 239 }
 240
 241 static void update_mbgraph_frame_stats(VP9_COMP *cpi,
 242                                        MBGRAPH_FRAME_STATS *stats,
 243                                        YV12_BUFFER_CONFIG *buf,
 244                                        YV12_BUFFER_CONFIG *golden_ref,
 245                                        YV12_BUFFER_CONFIG *alt_ref) {
 246   MACROBLOCK *const x = &cpi->mb;
 247   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
 248   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 249
 250   int mb_col, mb_row, offset = 0;
 251   int mb_y_offset = 0, arf_y_offset = 0, gld_y_offset = 0;
 252   int_mv arf_top_mv, gld_top_mv;
 253   MODE_INFO mi_local;
 254
 255   // Make sure the mi context starts in a consistent state.
 256   memset(&mi_local, 0, sizeof(mi_local));
 257
 258   // Set up limit values for motion vectors to prevent them extending outside the UMV borders
 259   arf_top_mv.as_int = 0;
 260   gld_top_mv.as_int = 0;
 261   x->mv_row_min     = -(VP9BORDERINPIXELS - 8 - VP9_INTERP_EXTEND);
 262   x->mv_row_max     = (cm->mb_rows - 1) * 8 + VP9BORDERINPIXELS
 263                       - 8 - VP9_INTERP_EXTEND;
 264   xd->up_available  = 0;
 265   xd->plane[0].dst.stride  = buf->y_stride;
 266   xd->plane[0].pre[0].stride  = buf->y_stride;
 267   xd->plane[1].dst.stride = buf->uv_stride;
 268   xd->mode_info_context = &mi_local;
 269   mi_local.mbmi.sb_type = BLOCK_SIZE_MB16X16;
 270   mi_local.mbmi.ref_frame[0] = LAST_FRAME;
 271   mi_local.mbmi.ref_frame[1] = NONE;
 272
 273   for (mb_row = 0; mb_row < cm->mb_rows; mb_row++) {
 274     int_mv arf_left_mv, gld_left_mv;
 275     int mb_y_in_offset  = mb_y_offset;
 276     int arf_y_in_offset = arf_y_offset;
 277     int gld_y_in_offset = gld_y_offset;
 278
 279     // Set up limit values for motion vectors to prevent them extending outside the UMV borders
 280     arf_left_mv.as_int = arf_top_mv.as_int;
 281     gld_left_mv.as_int = gld_top_mv.as_int;
 282     x->mv_col_min      = -(VP9BORDERINPIXELS - 8 - VP9_INTERP_EXTEND);
 283     x->mv_col_max      = (cm->mb_cols - 1) * 8 + VP9BORDERINPIXELS
 284                          - 8 - VP9_INTERP_EXTEND;
 285     xd->left_available = 0;
 286
 287     for (mb_col = 0; mb_col < cm->mb_cols; mb_col++) {
 288       MBGRAPH_MB_STATS *mb_stats = &stats->mb_stats[offset + mb_col];
 289
 290       update_mbgraph_mb_stats(cpi, mb_stats, buf, mb_y_in_offset,
 291                               golden_ref, &gld_left_mv, gld_y_in_offset,
 292                               alt_ref,    &arf_left_mv, arf_y_in_offset,
 293                               mb_row, mb_col);
 294       arf_left_mv.as_int = mb_stats->ref[ALTREF_FRAME].m.mv.as_int;
 295       gld_left_mv.as_int = mb_stats->ref[GOLDEN_FRAME].m.mv.as_int;
 296       if (mb_col == 0) {
 297         arf_top_mv.as_int = arf_left_mv.as_int;
 298         gld_top_mv.as_int = gld_left_mv.as_int;
 299       }
 300       xd->left_available = 1;
 301       mb_y_in_offset    += 16;
 302       gld_y_in_offset   += 16;
 303       arf_y_in_offset   += 16;
 304       x->mv_col_min     -= 16;
 305       x->mv_col_max     -= 16;
 306     }
 307     xd->up_available = 1;
 308     mb_y_offset     += buf->y_stride * 16;
 309     gld_y_offset    += golden_ref->y_stride * 16;
 310     if (alt_ref)
 311       arf_y_offset    += alt_ref->y_stride * 16;
 312     x->mv_row_min   -= 16;
 313     x->mv_row_max   -= 16;
 314     offset          += cm->mb_cols;
 315   }
 316 }
 317
 318 // void separate_arf_mbs_byzz
 319 static void separate_arf_mbs(VP9_COMP *cpi) {
 320   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 321   int mb_col, mb_row, offset, i;
 322   int ncnt[4];
 323   int n_frames = cpi->mbgraph_n_frames;
 324
 325   int *arf_not_zz;
 326
 327   CHECK_MEM_ERROR(arf_not_zz,
 328                   vpx_calloc(cm->mb_rows * cm->mb_cols * sizeof(*arf_not_zz), 1));
 329
 330   // We are not interested in results beyond the alt ref itself.
 331   if (n_frames > cpi->frames_till_gf_update_due)
 332     n_frames = cpi->frames_till_gf_update_due;
 333
 334   // defer cost to reference frames
 335   for (i = n_frames - 1; i >= 0; i--) {
 336     MBGRAPH_FRAME_STATS *frame_stats = &cpi->mbgraph_stats[i];
 337
 338     for (offset = 0, mb_row = 0; mb_row < cm->mb_rows;
 339          offset += cm->mb_cols, mb_row++) {
 340       for (mb_col = 0; mb_col < cm->mb_cols; mb_col++) {
 341         MBGRAPH_MB_STATS *mb_stats = &frame_stats->mb_stats[offset + mb_col];
 342
 343         int altref_err = mb_stats->ref[ALTREF_FRAME].err;
 344         int intra_err  = mb_stats->ref[INTRA_FRAME ].err;
 345         int golden_err = mb_stats->ref[GOLDEN_FRAME].err;
 346
 347         // Test for altref vs intra and gf and that its mv was 0,0.
 348         if (altref_err > 1000 ||
 349             altref_err > intra_err ||
 350             altref_err > golden_err) {
 351           arf_not_zz[offset + mb_col]++;
 352         }
 353       }
 354     }
 355   }
 356
 357   vpx_memset(ncnt, 0, sizeof(ncnt));
 358   for (offset = 0, mb_row = 0; mb_row < cm->mb_rows;
 359        offset += cm->mb_cols, mb_row++) {
 360     for (mb_col = 0; mb_col < cm->mb_cols; mb_col++) {
 361       // If any of the blocks in the sequence failed then the MB
 362       // goes in segment 0
 363       if (arf_not_zz[offset + mb_col]) {
 364         ncnt[0]++;
 365         cpi->segmentation_map[offset * 4 + 2 * mb_col] = 0;
 366         cpi->segmentation_map[offset * 4 + 2 * mb_col + 1] = 0;
 367         cpi->segmentation_map[offset * 4 + 2 * mb_col + cm->mi_cols] = 0;
 368         cpi->segmentation_map[offset * 4 + 2 * mb_col + cm->mi_cols + 1] = 0;
 369       } else {
 370         cpi->segmentation_map[offset * 4 + 2 * mb_col] = 1;
 371         cpi->segmentation_map[offset * 4 + 2 * mb_col + 1] = 1;
 372         cpi->segmentation_map[offset * 4 + 2 * mb_col + cm->mi_cols] = 1;
 373         cpi->segmentation_map[offset * 4 + 2 * mb_col + cm->mi_cols + 1] = 1;
 374         ncnt[1]++;
 375       }
 376     }
 377   }
 378
 379   // Only bother with segmentation if over 10% of the MBs in static segment
 380   // if ( ncnt[1] && (ncnt[0] / ncnt[1] < 10) )
 381   if (1) {
 382     // Note % of blocks that are marked as static
 383     if (cm->MBs)
 384       cpi->static_mb_pct = (ncnt[1] * 100) / cm->MBs;
 385
 386     // This error case should not be reachable as this function should
 387     // never be called with the common data structure uninitialized.
 388     else
 389       cpi->static_mb_pct = 0;
 390
 391     cpi->seg0_cnt = ncnt[0];
 392     vp9_enable_segmentation((VP9_PTR)cpi);
 393   } else {
 394     cpi->static_mb_pct = 0;
 395     vp9_disable_segmentation((VP9_PTR)cpi);
 396   }
 397
 398   // Free localy allocated storage
 399   vpx_free(arf_not_zz);
 400 }
 401
 402 void vp9_update_mbgraph_stats(VP9_COMP *cpi) {
 403   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 404   int i, n_frames = vp9_lookahead_depth(cpi->lookahead);
 405   YV12_BUFFER_CONFIG *golden_ref =
 406       &cm->yv12_fb[cm->ref_frame_map[cpi->gld_fb_idx]];
 407
 408   // we need to look ahead beyond where the ARF transitions into
 409   // being a GF - so exit if we don't look ahead beyond that
 410   if (n_frames <= cpi->frames_till_gf_update_due)
 411     return;
 412   if (n_frames > (int)cpi->common.frames_till_alt_ref_frame)
 413     n_frames = cpi->common.frames_till_alt_ref_frame;
 414   if (n_frames > MAX_LAG_BUFFERS)
 415     n_frames = MAX_LAG_BUFFERS;
 416
 417   cpi->mbgraph_n_frames = n_frames;
 418   for (i = 0; i < n_frames; i++) {
 419     MBGRAPH_FRAME_STATS *frame_stats = &cpi->mbgraph_stats[i];
 420     vpx_memset(frame_stats->mb_stats, 0,
 421                cm->mb_rows * cm->mb_cols * sizeof(*cpi->mbgraph_stats[i].mb_stats));
 422   }
 423
 424   // do motion search to find contribution of each reference to data
 425   // later on in this GF group
 426   // FIXME really, the GF/last MC search should be done forward, and
 427   // the ARF MC search backwards, to get optimal results for MV caching
 428   for (i = 0; i < n_frames; i++) {
 429     MBGRAPH_FRAME_STATS *frame_stats = &cpi->mbgraph_stats[i];
 430     struct lookahead_entry *q_cur = vp9_lookahead_peek(cpi->lookahead, i);
 431
 432     assert(q_cur != NULL);
 433
 434     update_mbgraph_frame_stats(cpi, frame_stats, &q_cur->img,
 435                                golden_ref, cpi->Source);
 436   }
 437
 438   vp9_clear_system_state();  // __asm emms;
 439
 440   separate_arf_mbs(cpi);
 441 }