vp10/encoder/encodemv.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
  13 #include "vp10/common/common.h"
  14 #include "vp10/common/entropymode.h"
  15
  16 #include "vp10/encoder/cost.h"
  17 #include "vp10/encoder/encodemv.h"
  18
  19 #include "vpx_dsp/vpx_dsp_common.h"
  20
  21 static struct vp10_token mv_joint_encodings[MV_JOINTS];
  22 static struct vp10_token mv_class_encodings[MV_CLASSES];
  23 static struct vp10_token mv_fp_encodings[MV_FP_SIZE];
  24 static struct vp10_token mv_class0_encodings[CLASS0_SIZE];
  25
  26 void vp10_entropy_mv_init(void) {
  27   vp10_tokens_from_tree(mv_joint_encodings, vp10_mv_joint_tree);
  28   vp10_tokens_from_tree(mv_class_encodings, vp10_mv_class_tree);
  29   vp10_tokens_from_tree(mv_class0_encodings, vp10_mv_class0_tree);
  30   vp10_tokens_from_tree(mv_fp_encodings, vp10_mv_fp_tree);
  31 }
  32
  33 static void encode_mv_component(vpx_writer* w, int comp,
  34                                 const nmv_component* mvcomp, int usehp) {
  35   int offset;
  36   const int sign = comp < 0;
  37   const int mag = sign ? -comp : comp;
  38   const int mv_class = vp10_get_mv_class(mag - 1, &offset);
  39   const int d = offset >> 3;                // int mv data
  40   const int fr = (offset >> 1) & 3;         // fractional mv data
  41   const int hp = offset & 1;                // high precision mv data
  42
  43   assert(comp != 0);
  44
  45   // Sign
  46   vpx_write(w, sign, mvcomp->sign);
  47
  48   // Class
  49   vp10_write_token(w, vp10_mv_class_tree, mvcomp->classes,
  50                   &mv_class_encodings[mv_class]);
  51
  52   // Integer bits
  53   if (mv_class == MV_CLASS_0) {
  54     vp10_write_token(w, vp10_mv_class0_tree, mvcomp->class0,
  55                     &mv_class0_encodings[d]);
  56   } else {
  57     int i;
  58     const int n = mv_class + CLASS0_BITS - 1;  // number of bits
  59     for (i = 0; i < n; ++i)
  60       vpx_write(w, (d >> i) & 1, mvcomp->bits[i]);
  61   }
  62
  63   // Fractional bits
  64   vp10_write_token(w, vp10_mv_fp_tree,
  65                   mv_class == MV_CLASS_0 ?  mvcomp->class0_fp[d] : mvcomp->fp,
  66                   &mv_fp_encodings[fr]);
  67
  68   // High precision bit
  69   if (usehp)
  70     vpx_write(w, hp,
  71               mv_class == MV_CLASS_0 ? mvcomp->class0_hp : mvcomp->hp);
  72 }
  73
  74
  75 static void build_nmv_component_cost_table(int *mvcost,
  76                                            const nmv_component* const mvcomp,
  77                                            int usehp) {
  78   int i, v;
  79   int sign_cost[2], class_cost[MV_CLASSES], class0_cost[CLASS0_SIZE];
  80   int bits_cost[MV_OFFSET_BITS][2];
  81   int class0_fp_cost[CLASS0_SIZE][MV_FP_SIZE], fp_cost[MV_FP_SIZE];
  82   int class0_hp_cost[2], hp_cost[2];
  83
  84   sign_cost[0] = vp10_cost_zero(mvcomp->sign);
  85   sign_cost[1] = vp10_cost_one(mvcomp->sign);
  86   vp10_cost_tokens(class_cost, mvcomp->classes, vp10_mv_class_tree);
  87   vp10_cost_tokens(class0_cost, mvcomp->class0, vp10_mv_class0_tree);
  88   for (i = 0; i < MV_OFFSET_BITS; ++i) {
  89     bits_cost[i][0] = vp10_cost_zero(mvcomp->bits[i]);
  90     bits_cost[i][1] = vp10_cost_one(mvcomp->bits[i]);
  91   }
  92
  93   for (i = 0; i < CLASS0_SIZE; ++i)
  94     vp10_cost_tokens(class0_fp_cost[i], mvcomp->class0_fp[i], vp10_mv_fp_tree);
  95   vp10_cost_tokens(fp_cost, mvcomp->fp, vp10_mv_fp_tree);
  96
  97   if (usehp) {
  98     class0_hp_cost[0] = vp10_cost_zero(mvcomp->class0_hp);
  99     class0_hp_cost[1] = vp10_cost_one(mvcomp->class0_hp);
 100     hp_cost[0] = vp10_cost_zero(mvcomp->hp);
 101     hp_cost[1] = vp10_cost_one(mvcomp->hp);
 102   }
 103   mvcost[0] = 0;
 104   for (v = 1; v <= MV_MAX; ++v) {
 105     int z, c, o, d, e, f, cost = 0;
 106     z = v - 1;
 107     c = vp10_get_mv_class(z, &o);
 108     cost += class_cost[c];
 109     d = (o >> 3);               /* int mv data */
 110     f = (o >> 1) & 3;           /* fractional pel mv data */
 111     e = (o & 1);                /* high precision mv data */
 112     if (c == MV_CLASS_0) {
 113       cost += class0_cost[d];
 114     } else {
 115       int i, b;
 116       b = c + CLASS0_BITS - 1;  /* number of bits */
 117       for (i = 0; i < b; ++i)
 118         cost += bits_cost[i][((d >> i) & 1)];
 119     }
 120     if (c == MV_CLASS_0) {
 121       cost += class0_fp_cost[d][f];
 122     } else {
 123       cost += fp_cost[f];
 124     }
 125     if (usehp) {
 126       if (c == MV_CLASS_0) {
 127         cost += class0_hp_cost[e];
 128       } else {
 129         cost += hp_cost[e];
 130       }
 131     }
 132     mvcost[v] = cost + sign_cost[0];
 133     mvcost[-v] = cost + sign_cost[1];
 134   }
 135 }
 136
 137 static int update_mv(vpx_writer *w, const unsigned int ct[2], vpx_prob *cur_p,
 138                      vpx_prob upd_p) {
 139   const vpx_prob new_p = get_binary_prob(ct[0], ct[1]) | 1;
 140   const int update = cost_branch256(ct, *cur_p) + vp10_cost_zero(upd_p) >
 141                      cost_branch256(ct, new_p) + vp10_cost_one(upd_p) + 7 * 256;
 142   vpx_write(w, update, upd_p);
 143   if (update) {
 144     *cur_p = new_p;
 145     vpx_write_literal(w, new_p >> 1, 7);
 146   }
 147   return update;
 148 }
 149
 150 static void write_mv_update(const vpx_tree_index *tree,
 151                             vpx_prob probs[/*n - 1*/],
 152                             const unsigned int counts[/*n - 1*/],
 153                             int n, vpx_writer *w) {
 154   int i;
 155   unsigned int branch_ct[32][2];
 156
 157   // Assuming max number of probabilities <= 32
 158   assert(n <= 32);
 159
 160   vp10_tree_probs_from_distribution(tree, branch_ct, counts);
 161   for (i = 0; i < n - 1; ++i)
 162     update_mv(w, branch_ct[i], &probs[i], MV_UPDATE_PROB);
 163 }
 164
 165 void vp10_write_nmv_probs(VP10_COMMON *cm, int usehp, vpx_writer *w,
 166                          nmv_context_counts *const counts) {
 167   int i, j;
 168   nmv_context *const mvc = &cm->fc->nmvc;
 169
 170   write_mv_update(vp10_mv_joint_tree, mvc->joints, counts->joints, MV_JOINTS, w);
 171
 172   for (i = 0; i < 2; ++i) {
 173     nmv_component *comp = &mvc->comps[i];
 174     nmv_component_counts *comp_counts = &counts->comps[i];
 175
 176     update_mv(w, comp_counts->sign, &comp->sign, MV_UPDATE_PROB);
 177     write_mv_update(vp10_mv_class_tree, comp->classes, comp_counts->classes,
 178                     MV_CLASSES, w);
 179     write_mv_update(vp10_mv_class0_tree, comp->class0, comp_counts->class0,
 180                     CLASS0_SIZE, w);
 181     for (j = 0; j < MV_OFFSET_BITS; ++j)
 182       update_mv(w, comp_counts->bits[j], &comp->bits[j], MV_UPDATE_PROB);
 183   }
 184
 185   for (i = 0; i < 2; ++i) {
 186     for (j = 0; j < CLASS0_SIZE; ++j)
 187       write_mv_update(vp10_mv_fp_tree, mvc->comps[i].class0_fp[j],
 188                       counts->comps[i].class0_fp[j], MV_FP_SIZE, w);
 189
 190     write_mv_update(vp10_mv_fp_tree, mvc->comps[i].fp, counts->comps[i].fp,
 191                     MV_FP_SIZE, w);
 192   }
 193
 194   if (usehp) {
 195     for (i = 0; i < 2; ++i) {
 196       update_mv(w, counts->comps[i].class0_hp, &mvc->comps[i].class0_hp,
 197                 MV_UPDATE_PROB);
 198       update_mv(w, counts->comps[i].hp, &mvc->comps[i].hp, MV_UPDATE_PROB);
 199     }
 200   }
 201 }
 202
 203 void vp10_encode_mv(VP10_COMP* cpi, vpx_writer* w,
 204                    const MV* mv, const MV* ref,
 205                    const nmv_context* mvctx, int usehp) {
 206   const MV diff = {mv->row - ref->row,
 207                    mv->col - ref->col};
 208   const MV_JOINT_TYPE j = vp10_get_mv_joint(&diff);
 209   usehp = usehp && vp10_use_mv_hp(ref);
 210
 211   vp10_write_token(w, vp10_mv_joint_tree, mvctx->joints, &mv_joint_encodings[j]);
 212   if (mv_joint_vertical(j))
 213     encode_mv_component(w, diff.row, &mvctx->comps[0], usehp);
 214
 215   if (mv_joint_horizontal(j))
 216     encode_mv_component(w, diff.col, &mvctx->comps[1], usehp);
 217
 218   // If auto_mv_step_size is enabled then keep track of the largest
 219   // motion vector component used.
 220   if (cpi->sf.mv.auto_mv_step_size) {
 221     unsigned int maxv = VPXMAX(abs(mv->row), abs(mv->col)) >> 3;
 222     cpi->max_mv_magnitude = VPXMAX(maxv, cpi->max_mv_magnitude);
 223   }
 224 }
 225
 226 void vp10_build_nmv_cost_table(int *mvjoint, int *mvcost[2],
 227                               const nmv_context* ctx, int usehp) {
 228   vp10_cost_tokens(mvjoint, ctx->joints, vp10_mv_joint_tree);
 229   build_nmv_component_cost_table(mvcost[0], &ctx->comps[0], usehp);
 230   build_nmv_component_cost_table(mvcost[1], &ctx->comps[1], usehp);
 231 }
 232
 233 static void inc_mvs(const MB_MODE_INFO *mbmi, const MB_MODE_INFO_EXT *mbmi_ext,
 234                     const int_mv mvs[2],
 235                     nmv_context_counts *counts) {
 236   int i;
 237
 238   for (i = 0; i < 1 + has_second_ref(mbmi); ++i) {
 239     const MV *ref = &mbmi_ext->ref_mvs[mbmi->ref_frame[i]][0].as_mv;
 240     const MV diff = {mvs[i].as_mv.row - ref->row,
 241                      mvs[i].as_mv.col - ref->col};
 242     vp10_inc_mv(&diff, counts);
 243   }
 244 }
 245
 246 void vp10_update_mv_count(ThreadData *td) {
 247   const MACROBLOCKD *xd = &td->mb.e_mbd;
 248   const MODE_INFO *mi = xd->mi[0];
 249   const MB_MODE_INFO *const mbmi = &mi->mbmi;
 250   const MB_MODE_INFO_EXT *mbmi_ext = td->mb.mbmi_ext;
 251
 252   if (mbmi->sb_type < BLOCK_8X8) {
 253     const int num_4x4_w = num_4x4_blocks_wide_lookup[mbmi->sb_type];
 254     const int num_4x4_h = num_4x4_blocks_high_lookup[mbmi->sb_type];
 255     int idx, idy;
 256
 257     for (idy = 0; idy < 2; idy += num_4x4_h) {
 258       for (idx = 0; idx < 2; idx += num_4x4_w) {
 259         const int i = idy * 2 + idx;
 260         if (mi->bmi[i].as_mode == NEWMV)
 261           inc_mvs(mbmi, mbmi_ext, mi->bmi[i].as_mv, &td->counts->mv);
 262       }
 263     }
 264   } else {
 265     if (mbmi->mode == NEWMV)
 266       inc_mvs(mbmi, mbmi_ext, mbmi->mv, &td->counts->mv);
 267   }
 268 }
 269