vp10/encoder/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
  14 #include "vp10/encoder/aq_complexity.h"
  15 #include "vp10/encoder/aq_variance.h"
  16 #include "vp10/encoder/encodeframe.h"
  17 #include "vp10/common/seg_common.h"
  18 #include "vp10/encoder/segmentation.h"
  19
  20 #define AQ_C_SEGMENTS  5
  21 #define DEFAULT_AQ2_SEG 3   // Neutral Q segment
  22 #define AQ_C_STRENGTHS 3
  23 static const double aq_c_q_adj_factor[AQ_C_STRENGTHS][AQ_C_SEGMENTS] =
  24   { {1.75, 1.25, 1.05, 1.00, 0.90},
  25     {2.00, 1.50, 1.15, 1.00, 0.85},
  26     {2.50, 1.75, 1.25, 1.00, 0.80} };
  27 static const double aq_c_transitions[AQ_C_STRENGTHS][AQ_C_SEGMENTS] =
  28   { {0.15, 0.30, 0.55, 2.00, 100.0},
  29     {0.20, 0.40, 0.65, 2.00, 100.0},
  30     {0.25, 0.50, 0.75, 2.00, 100.0} };
  31 static const double aq_c_var_thresholds[AQ_C_STRENGTHS][AQ_C_SEGMENTS] =
  32   { {-4.0, -3.0, -2.0, 100.00, 100.0},
  33     {-3.5, -2.5, -1.5, 100.00, 100.0},
  34     {-3.0, -2.0, -1.0, 100.00, 100.0} };
  35
  36 #define DEFAULT_COMPLEXITY 64
  37
  38
  39 static int get_aq_c_strength(int q_index, vpx_bit_depth_t bit_depth) {
  40   // Approximate base quatizer (truncated to int)
  41   const int base_quant = vp10_ac_quant(q_index, 0, bit_depth) / 4;
  42   return (base_quant > 10) + (base_quant > 25);
  43 }
  44
  45 void vp10_setup_in_frame_q_adj(VP9_COMP *cpi) {
  46   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
  47   struct segmentation *const seg = &cm->seg;
  48
  49   // Make SURE use of floating point in this function is safe.
  50   vpx_clear_system_state();
  51
  52   if (cm->frame_type == KEY_FRAME ||
  53       cpi->refresh_alt_ref_frame ||
  54       (cpi->refresh_golden_frame && !cpi->rc.is_src_frame_alt_ref)) {
  55     int segment;
  56     const int aq_strength = get_aq_c_strength(cm->base_qindex, cm->bit_depth);
  57
  58     // Clear down the segment map.
  59     memset(cpi->segmentation_map, DEFAULT_AQ2_SEG, cm->mi_rows * cm->mi_cols);
  60
  61     vp10_clearall_segfeatures(seg);
  62
  63     // Segmentation only makes sense if the target bits per SB is above a
  64     // threshold. Below this the overheads will usually outweigh any benefit.
  65     if (cpi->rc.sb64_target_rate < 256) {
  66       vp10_disable_segmentation(seg);
  67       return;
  68     }
  69
  70     vp10_enable_segmentation(seg);
  71
  72     // Select delta coding method.
  73     seg->abs_delta = SEGMENT_DELTADATA;
  74
  75     // Default segment "Q" feature is disabled so it defaults to the baseline Q.
  76     vp10_disable_segfeature(seg, DEFAULT_AQ2_SEG, SEG_LVL_ALT_Q);
  77
  78     // Use some of the segments for in frame Q adjustment.
  79     for (segment = 0; segment < AQ_C_SEGMENTS; ++segment) {
  80       int qindex_delta;
  81
  82       if (segment == DEFAULT_AQ2_SEG)
  83         continue;
  84
  85       qindex_delta =
  86         vp10_compute_qdelta_by_rate(&cpi->rc, cm->frame_type, cm->base_qindex,
  87                                    aq_c_q_adj_factor[aq_strength][segment],
  88                                    cm->bit_depth);
  89
  90
  91       // For AQ complexity mode, we dont allow Q0 in a segment if the base
  92       // Q is not 0. Q0 (lossless) implies 4x4 only and in AQ mode 2 a segment
  93       // Q delta is sometimes applied without going back around the rd loop.
  94       // This could lead to an illegal combination of partition size and q.
  95       if ((cm->base_qindex != 0) && ((cm->base_qindex + qindex_delta) == 0)) {
  96         qindex_delta = -cm->base_qindex + 1;
  97       }
  98       if ((cm->base_qindex + qindex_delta) > 0) {
  99         vp10_enable_segfeature(seg, segment, SEG_LVL_ALT_Q);
 100         vp10_set_segdata(seg, segment, SEG_LVL_ALT_Q, qindex_delta);
 101       }
 102     }
 103   }
 104 }
 105
 106 #define DEFAULT_LV_THRESH 10.0
 107 #define MIN_DEFAULT_LV_THRESH 8.0
 108 #define VAR_STRENGTH_STEP 0.25
 109 // Select a segment for the current block.
 110 // The choice of segment for a block depends on the ratio of the projected
 111 // bits for the block vs a target average and its spatial complexity.
 112 void vp10_caq_select_segment(VP9_COMP *cpi, MACROBLOCK *mb, BLOCK_SIZE bs,
 113                             int mi_row, int mi_col, int projected_rate) {
 114   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 115
 116   const int mi_offset = mi_row * cm->mi_cols + mi_col;
 117   const int bw = num_8x8_blocks_wide_lookup[BLOCK_64X64];
 118   const int bh = num_8x8_blocks_high_lookup[BLOCK_64X64];
 119   const int xmis = MIN(cm->mi_cols - mi_col, num_8x8_blocks_wide_lookup[bs]);
 120   const int ymis = MIN(cm->mi_rows - mi_row, num_8x8_blocks_high_lookup[bs]);
 121   int x, y;
 122   int i;
 123   unsigned char segment;
 124
 125   if (0) {
 126     segment = DEFAULT_AQ2_SEG;
 127   } else {
 128     // Rate depends on fraction of a SB64 in frame (xmis * ymis / bw * bh).
 129     // It is converted to bits * 256 units.
 130     const int target_rate = (cpi->rc.sb64_target_rate * xmis * ymis * 256) /
 131                             (bw * bh);
 132     double logvar;
 133     double low_var_thresh;
 134     const int aq_strength = get_aq_c_strength(cm->base_qindex, cm->bit_depth);
 135
 136     vpx_clear_system_state();
 137     low_var_thresh = (cpi->oxcf.pass == 2)
 138       ? MAX(cpi->twopass.mb_av_energy, MIN_DEFAULT_LV_THRESH)
 139       : DEFAULT_LV_THRESH;
 140
 141     vp10_setup_src_planes(mb, cpi->Source, mi_row, mi_col);
 142     logvar = vp10_log_block_var(cpi, mb, bs);
 143
 144     segment = AQ_C_SEGMENTS - 1;    // Just in case no break out below.
 145     for (i = 0; i < AQ_C_SEGMENTS; ++i) {
 146       // Test rate against a threshold value and variance against a threshold.
 147       // Increasing segment number (higher variance and complexity) = higher Q.
 148       if ((projected_rate <
 149            target_rate * aq_c_transitions[aq_strength][i]) &&
 150           (logvar < (low_var_thresh + aq_c_var_thresholds[aq_strength][i]))) {
 151         segment = i;
 152         break;
 153       }
 154     }
 155   }
 156
 157   // Fill in the entires in the segment map corresponding to this SB64.
 158   for (y = 0; y < ymis; y++) {
 159     for (x = 0; x < xmis; x++) {
 160       cpi->segmentation_map[mi_offset + y * cm->mi_cols + x] = segment;
 161     }
 162   }
 163 }