src/third_party/libvpx/source/libvpx/vp9/common/vp9_postproc.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 <math.h>
  12 #include <stdlib.h>
  13 #include <stdio.h>
  14
  15 #include "./vpx_config.h"
  16 #include "./vpx_scale_rtcd.h"
  17 #include "./vp9_rtcd.h"
  18
  19 #include "vpx_scale/vpx_scale.h"
  20 #include "vpx_scale/yv12config.h"
  21
  22 #include "vp9/common/vp9_onyxc_int.h"
  23 #include "vp9/common/vp9_postproc.h"
  24 #include "vp9/common/vp9_systemdependent.h"
  25 #include "vp9/common/vp9_textblit.h"
  26
  27 #if CONFIG_VP9_POSTPROC
  28 static const short kernel5[] = {
  29   1, 1, 4, 1, 1
  30 };
  31
  32 const short vp9_rv[] = {
  33   8, 5, 2, 2, 8, 12, 4, 9, 8, 3,
  34   0, 3, 9, 0, 0, 0, 8, 3, 14, 4,
  35   10, 1, 11, 14, 1, 14, 9, 6, 12, 11,
  36   8, 6, 10, 0, 0, 8, 9, 0, 3, 14,
  37   8, 11, 13, 4, 2, 9, 0, 3, 9, 6,
  38   1, 2, 3, 14, 13, 1, 8, 2, 9, 7,
  39   3, 3, 1, 13, 13, 6, 6, 5, 2, 7,
  40   11, 9, 11, 8, 7, 3, 2, 0, 13, 13,
  41   14, 4, 12, 5, 12, 10, 8, 10, 13, 10,
  42   4, 14, 4, 10, 0, 8, 11, 1, 13, 7,
  43   7, 14, 6, 14, 13, 2, 13, 5, 4, 4,
  44   0, 10, 0, 5, 13, 2, 12, 7, 11, 13,
  45   8, 0, 4, 10, 7, 2, 7, 2, 2, 5,
  46   3, 4, 7, 3, 3, 14, 14, 5, 9, 13,
  47   3, 14, 3, 6, 3, 0, 11, 8, 13, 1,
  48   13, 1, 12, 0, 10, 9, 7, 6, 2, 8,
  49   5, 2, 13, 7, 1, 13, 14, 7, 6, 7,
  50   9, 6, 10, 11, 7, 8, 7, 5, 14, 8,
  51   4, 4, 0, 8, 7, 10, 0, 8, 14, 11,
  52   3, 12, 5, 7, 14, 3, 14, 5, 2, 6,
  53   11, 12, 12, 8, 0, 11, 13, 1, 2, 0,
  54   5, 10, 14, 7, 8, 0, 4, 11, 0, 8,
  55   0, 3, 10, 5, 8, 0, 11, 6, 7, 8,
  56   10, 7, 13, 9, 2, 5, 1, 5, 10, 2,
  57   4, 3, 5, 6, 10, 8, 9, 4, 11, 14,
  58   0, 10, 0, 5, 13, 2, 12, 7, 11, 13,
  59   8, 0, 4, 10, 7, 2, 7, 2, 2, 5,
  60   3, 4, 7, 3, 3, 14, 14, 5, 9, 13,
  61   3, 14, 3, 6, 3, 0, 11, 8, 13, 1,
  62   13, 1, 12, 0, 10, 9, 7, 6, 2, 8,
  63   5, 2, 13, 7, 1, 13, 14, 7, 6, 7,
  64   9, 6, 10, 11, 7, 8, 7, 5, 14, 8,
  65   4, 4, 0, 8, 7, 10, 0, 8, 14, 11,
  66   3, 12, 5, 7, 14, 3, 14, 5, 2, 6,
  67   11, 12, 12, 8, 0, 11, 13, 1, 2, 0,
  68   5, 10, 14, 7, 8, 0, 4, 11, 0, 8,
  69   0, 3, 10, 5, 8, 0, 11, 6, 7, 8,
  70   10, 7, 13, 9, 2, 5, 1, 5, 10, 2,
  71   4, 3, 5, 6, 10, 8, 9, 4, 11, 14,
  72   3, 8, 3, 7, 8, 5, 11, 4, 12, 3,
  73   11, 9, 14, 8, 14, 13, 4, 3, 1, 2,
  74   14, 6, 5, 4, 4, 11, 4, 6, 2, 1,
  75   5, 8, 8, 12, 13, 5, 14, 10, 12, 13,
  76   0, 9, 5, 5, 11, 10, 13, 9, 10, 13,
  77 };
  78
  79 void vp9_post_proc_down_and_across_c(const uint8_t *src_ptr,
  80                                      uint8_t *dst_ptr,
  81                                      int src_pixels_per_line,
  82                                      int dst_pixels_per_line,
  83                                      int rows,
  84                                      int cols,
  85                                      int flimit) {
  86   uint8_t const *p_src;
  87   uint8_t *p_dst;
  88   int row;
  89   int col;
  90   int i;
  91   int v;
  92   int pitch = src_pixels_per_line;
  93   uint8_t d[8];
  94   (void)dst_pixels_per_line;
  95
  96   for (row = 0; row < rows; row++) {
  97     /* post_proc_down for one row */
  98     p_src = src_ptr;
  99     p_dst = dst_ptr;
 100
 101     for (col = 0; col < cols; col++) {
 102       int kernel = 4;
 103       int v = p_src[col];
 104
 105       for (i = -2; i <= 2; i++) {
 106         if (abs(v - p_src[col + i * pitch]) > flimit)
 107           goto down_skip_convolve;
 108
 109         kernel += kernel5[2 + i] * p_src[col + i * pitch];
 110       }
 111
 112       v = (kernel >> 3);
 113     down_skip_convolve:
 114       p_dst[col] = v;
 115     }
 116
 117     /* now post_proc_across */
 118     p_src = dst_ptr;
 119     p_dst = dst_ptr;
 120
 121     for (i = 0; i < 8; i++)
 122       d[i] = p_src[i];
 123
 124     for (col = 0; col < cols; col++) {
 125       int kernel = 4;
 126       v = p_src[col];
 127
 128       d[col & 7] = v;
 129
 130       for (i = -2; i <= 2; i++) {
 131         if (abs(v - p_src[col + i]) > flimit)
 132           goto across_skip_convolve;
 133
 134         kernel += kernel5[2 + i] * p_src[col + i];
 135       }
 136
 137       d[col & 7] = (kernel >> 3);
 138     across_skip_convolve:
 139
 140       if (col >= 2)
 141         p_dst[col - 2] = d[(col - 2) & 7];
 142     }
 143
 144     /* handle the last two pixels */
 145     p_dst[col - 2] = d[(col - 2) & 7];
 146     p_dst[col - 1] = d[(col - 1) & 7];
 147
 148
 149     /* next row */
 150     src_ptr += pitch;
 151     dst_ptr += pitch;
 152   }
 153 }
 154
 155 static int q2mbl(int x) {
 156   if (x < 20) x = 20;
 157
 158   x = 50 + (x - 50) * 10 / 8;
 159   return x * x / 3;
 160 }
 161
 162 void vp9_mbpost_proc_across_ip_c(uint8_t *src, int pitch,
 163                                  int rows, int cols, int flimit) {
 164   int r, c, i;
 165
 166   uint8_t *s = src;
 167   uint8_t d[16];
 168
 169
 170   for (r = 0; r < rows; r++) {
 171     int sumsq = 0;
 172     int sum   = 0;
 173
 174     for (i = -8; i <= 6; i++) {
 175       sumsq += s[i] * s[i];
 176       sum   += s[i];
 177       d[i + 8] = 0;
 178     }
 179
 180     for (c = 0; c < cols + 8; c++) {
 181       int x = s[c + 7] - s[c - 8];
 182       int y = s[c + 7] + s[c - 8];
 183
 184       sum  += x;
 185       sumsq += x * y;
 186
 187       d[c & 15] = s[c];
 188
 189       if (sumsq * 15 - sum * sum < flimit) {
 190         d[c & 15] = (8 + sum + s[c]) >> 4;
 191       }
 192
 193       s[c - 8] = d[(c - 8) & 15];
 194     }
 195
 196     s += pitch;
 197   }
 198 }
 199
 200 void vp9_mbpost_proc_down_c(uint8_t *dst, int pitch,
 201                             int rows, int cols, int flimit) {
 202   int r, c, i;
 203   const short *rv3 = &vp9_rv[63 & rand()]; // NOLINT
 204
 205   for (c = 0; c < cols; c++) {
 206     uint8_t *s = &dst[c];
 207     int sumsq = 0;
 208     int sum   = 0;
 209     uint8_t d[16];
 210     const short *rv2 = rv3 + ((c * 17) & 127);
 211
 212     for (i = -8; i <= 6; i++) {
 213       sumsq += s[i * pitch] * s[i * pitch];
 214       sum   += s[i * pitch];
 215     }
 216
 217     for (r = 0; r < rows + 8; r++) {
 218       sumsq += s[7 * pitch] * s[ 7 * pitch] - s[-8 * pitch] * s[-8 * pitch];
 219       sum  += s[7 * pitch] - s[-8 * pitch];
 220       d[r & 15] = s[0];
 221
 222       if (sumsq * 15 - sum * sum < flimit) {
 223         d[r & 15] = (rv2[r & 127] + sum + s[0]) >> 4;
 224       }
 225
 226       s[-8 * pitch] = d[(r - 8) & 15];
 227       s += pitch;
 228     }
 229   }
 230 }
 231
 232 static void deblock_and_de_macro_block(YV12_BUFFER_CONFIG   *source,
 233                                        YV12_BUFFER_CONFIG   *post,
 234                                        int                   q,
 235                                        int                   low_var_thresh,
 236                                        int                   flag) {
 237   double level = 6.0e-05 * q * q * q - .0067 * q * q + .306 * q + .0065;
 238   int ppl = (int)(level + .5);
 239   (void) low_var_thresh;
 240   (void) flag;
 241
 242   vp9_post_proc_down_and_across(source->y_buffer, post->y_buffer,
 243                                 source->y_stride, post->y_stride,
 244                                 source->y_height, source->y_width, ppl);
 245
 246   vp9_mbpost_proc_across_ip(post->y_buffer, post->y_stride, post->y_height,
 247                             post->y_width, q2mbl(q));
 248
 249   vp9_mbpost_proc_down(post->y_buffer, post->y_stride, post->y_height,
 250                        post->y_width, q2mbl(q));
 251
 252   vp9_post_proc_down_and_across(source->u_buffer, post->u_buffer,
 253                                 source->uv_stride, post->uv_stride,
 254                                 source->uv_height, source->uv_width, ppl);
 255   vp9_post_proc_down_and_across(source->v_buffer, post->v_buffer,
 256                                 source->uv_stride, post->uv_stride,
 257                                 source->uv_height, source->uv_width, ppl);
 258 }
 259
 260 void vp9_deblock(const YV12_BUFFER_CONFIG *src, YV12_BUFFER_CONFIG *dst,
 261                  int q) {
 262   const int ppl = (int)(6.0e-05 * q * q * q - 0.0067 * q * q + 0.306 * q
 263                         + 0.0065 + 0.5);
 264   int i;
 265
 266   const uint8_t *const srcs[3] = {src->y_buffer, src->u_buffer, src->v_buffer};
 267   const int src_strides[3] = {src->y_stride, src->uv_stride, src->uv_stride};
 268   const int src_widths[3] = {src->y_width, src->uv_width, src->uv_width};
 269   const int src_heights[3] = {src->y_height, src->uv_height, src->uv_height};
 270
 271   uint8_t *const dsts[3] = {dst->y_buffer, dst->u_buffer, dst->v_buffer};
 272   const int dst_strides[3] = {dst->y_stride, dst->uv_stride, dst->uv_stride};
 273
 274   for (i = 0; i < MAX_MB_PLANE; ++i)
 275     vp9_post_proc_down_and_across(srcs[i], dsts[i],
 276                                   src_strides[i], dst_strides[i],
 277                                   src_heights[i], src_widths[i], ppl);
 278 }
 279
 280 void vp9_denoise(const YV12_BUFFER_CONFIG *src, YV12_BUFFER_CONFIG *dst,
 281                  int q) {
 282   const int ppl = (int)(6.0e-05 * q * q * q - 0.0067 * q * q + 0.306 * q
 283                         + 0.0065 + 0.5);
 284   int i;
 285
 286   const uint8_t *const srcs[3] = {src->y_buffer, src->u_buffer, src->v_buffer};
 287   const int src_strides[3] = {src->y_stride, src->uv_stride, src->uv_stride};
 288   const int src_widths[3] = {src->y_width, src->uv_width, src->uv_width};
 289   const int src_heights[3] = {src->y_height, src->uv_height, src->uv_height};
 290
 291   uint8_t *const dsts[3] = {dst->y_buffer, dst->u_buffer, dst->v_buffer};
 292   const int dst_strides[3] = {dst->y_stride, dst->uv_stride, dst->uv_stride};
 293
 294   for (i = 0; i < MAX_MB_PLANE; ++i) {
 295     const int src_stride = src_strides[i];
 296     const uint8_t *const src = srcs[i] + 2 * src_stride + 2;
 297     const int src_width = src_widths[i] - 4;
 298     const int src_height = src_heights[i] - 4;
 299
 300     const int dst_stride = dst_strides[i];
 301     uint8_t *const dst = dsts[i] + 2 * dst_stride + 2;
 302
 303     vp9_post_proc_down_and_across(src, dst, src_stride, dst_stride,
 304                                   src_height, src_width, ppl);
 305   }
 306 }
 307
 308 static double gaussian(double sigma, double mu, double x) {
 309   return 1 / (sigma * sqrt(2.0 * 3.14159265)) *
 310          (exp(-(x - mu) * (x - mu) / (2 * sigma * sigma)));
 311 }
 312
 313 static void fillrd(struct postproc_state *state, int q, int a) {
 314   char char_dist[300];
 315
 316   double sigma;
 317   int ai = a, qi = q, i;
 318
 319   vp9_clear_system_state();
 320
 321   sigma = ai + .5 + .6 * (63 - qi) / 63.0;
 322
 323   /* set up a lookup table of 256 entries that matches
 324    * a gaussian distribution with sigma determined by q.
 325    */
 326   {
 327     double i;
 328     int next, j;
 329
 330     next = 0;
 331
 332     for (i = -32; i < 32; i++) {
 333       int a = (int)(0.5 + 256 * gaussian(sigma, 0, i));
 334
 335       if (a) {
 336         for (j = 0; j < a; j++) {
 337           char_dist[next + j] = (char) i;
 338         }
 339
 340         next = next + j;
 341       }
 342     }
 343
 344     for (; next < 256; next++)
 345       char_dist[next] = 0;
 346   }
 347
 348   for (i = 0; i < 3072; i++) {
 349     state->noise[i] = char_dist[rand() & 0xff];  // NOLINT
 350   }
 351
 352   for (i = 0; i < 16; i++) {
 353     state->blackclamp[i] = -char_dist[0];
 354     state->whiteclamp[i] = -char_dist[0];
 355     state->bothclamp[i] = -2 * char_dist[0];
 356   }
 357
 358   state->last_q = q;
 359   state->last_noise = a;
 360 }
 361
 362 void vp9_plane_add_noise_c(uint8_t *start, char *noise,
 363                            char blackclamp[16],
 364                            char whiteclamp[16],
 365                            char bothclamp[16],
 366                            unsigned int width, unsigned int height, int pitch) {
 367   unsigned int i, j;
 368
 369   // TODO(jbb): why does simd code use both but c doesn't,  normalize and
 370   // fix..
 371   (void) bothclamp;
 372   for (i = 0; i < height; i++) {
 373     uint8_t *pos = start + i * pitch;
 374     char  *ref = (char *)(noise + (rand() & 0xff));  // NOLINT
 375
 376     for (j = 0; j < width; j++) {
 377       if (pos[j] < blackclamp[0])
 378         pos[j] = blackclamp[0];
 379
 380       if (pos[j] > 255 + whiteclamp[0])
 381         pos[j] = 255 + whiteclamp[0];
 382
 383       pos[j] += ref[j];
 384     }
 385   }
 386 }
 387
 388 int vp9_post_proc_frame(struct VP9Common *cm,
 389                         YV12_BUFFER_CONFIG *dest, vp9_ppflags_t *ppflags) {
 390   const int q = MIN(63, cm->lf.filter_level * 10 / 6);
 391   const int flags = ppflags->post_proc_flag;
 392   YV12_BUFFER_CONFIG *const ppbuf = &cm->post_proc_buffer;
 393   struct postproc_state *const ppstate = &cm->postproc_state;
 394
 395   if (!cm->frame_to_show)
 396     return -1;
 397
 398   if (!flags) {
 399     *dest = *cm->frame_to_show;
 400     return 0;
 401   }
 402
 403   vp9_clear_system_state();
 404
 405 #if CONFIG_VP9_POSTPROC || CONFIG_INTERNAL_STATS
 406   if (vp9_realloc_frame_buffer(&cm->post_proc_buffer, cm->width, cm->height,
 407                                cm->subsampling_x, cm->subsampling_y,
 408                                VP9_DEC_BORDER_IN_PIXELS, NULL, NULL, NULL) < 0)
 409     vpx_internal_error(&cm->error, VPX_CODEC_MEM_ERROR,
 410                        "Failed to allocate post-processing buffer");
 411 #endif
 412
 413   if (flags & VP9D_DEMACROBLOCK) {
 414     deblock_and_de_macro_block(cm->frame_to_show, ppbuf,
 415                                q + (ppflags->deblocking_level - 5) * 10, 1, 0);
 416   } else if (flags & VP9D_DEBLOCK) {
 417     vp9_deblock(cm->frame_to_show, ppbuf, q);
 418   } else {
 419     vp8_yv12_copy_frame(cm->frame_to_show, ppbuf);
 420   }
 421
 422   if (flags & VP9D_ADDNOISE) {
 423     const int noise_level = ppflags->noise_level;
 424     if (ppstate->last_q != q ||
 425         ppstate->last_noise != noise_level) {
 426       fillrd(ppstate, 63 - q, noise_level);
 427     }
 428
 429     vp9_plane_add_noise(ppbuf->y_buffer, ppstate->noise, ppstate->blackclamp,
 430                         ppstate->whiteclamp, ppstate->bothclamp,
 431                         ppbuf->y_width, ppbuf->y_height, ppbuf->y_stride);
 432   }
 433
 434   *dest = *ppbuf;
 435
 436   /* handle problem with extending borders */
 437   dest->y_width = cm->width;
 438   dest->y_height = cm->height;
 439   dest->uv_width = dest->y_width >> cm->subsampling_x;
 440   dest->uv_height = dest->y_height >> cm->subsampling_y;
 441
 442   return 0;
 443 }
 444 #endif