vp9/common/vp9_loopfilter.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 "vpx_config.h"
  12 #include "vp9/common/vp9_loopfilter.h"
  13 #include "vp9/common/vp9_onyxc_int.h"
  14 #include "vp9/common/vp9_reconinter.h"
  15 #include "vpx_mem/vpx_mem.h"
  16
  17 #include "vp9/common/vp9_seg_common.h"
  18
  19 static void lf_init_lut(loop_filter_info_n *lfi) {
  20   lfi->mode_lf_lut[DC_PRED] = 0;
  21   lfi->mode_lf_lut[D45_PRED] = 0;
  22   lfi->mode_lf_lut[D135_PRED] = 0;
  23   lfi->mode_lf_lut[D117_PRED] = 0;
  24   lfi->mode_lf_lut[D153_PRED] = 0;
  25   lfi->mode_lf_lut[D27_PRED] = 0;
  26   lfi->mode_lf_lut[D63_PRED] = 0;
  27   lfi->mode_lf_lut[V_PRED] = 0;
  28   lfi->mode_lf_lut[H_PRED] = 0;
  29   lfi->mode_lf_lut[TM_PRED] = 0;
  30   lfi->mode_lf_lut[ZEROMV]  = 0;
  31   lfi->mode_lf_lut[NEARESTMV] = 1;
  32   lfi->mode_lf_lut[NEARMV] = 1;
  33   lfi->mode_lf_lut[NEWMV] = 1;
  34 }
  35
  36 void vp9_loop_filter_update_sharpness(loop_filter_info_n *lfi,
  37                                       int sharpness_lvl) {
  38   int i;
  39
  40   /* For each possible value for the loop filter fill out limits */
  41   for (i = 0; i <= MAX_LOOP_FILTER; i++) {
  42     int filt_lvl = i;
  43     int block_inside_limit = 0;
  44
  45     /* Set loop filter paramaeters that control sharpness. */
  46     block_inside_limit = filt_lvl >> (sharpness_lvl > 0);
  47     block_inside_limit = block_inside_limit >> (sharpness_lvl > 4);
  48
  49     if (sharpness_lvl > 0) {
  50       if (block_inside_limit > (9 - sharpness_lvl))
  51         block_inside_limit = (9 - sharpness_lvl);
  52     }
  53
  54     if (block_inside_limit < 1)
  55       block_inside_limit = 1;
  56
  57     vpx_memset(lfi->lim[i], block_inside_limit, SIMD_WIDTH);
  58     vpx_memset(lfi->blim[i], (2 * filt_lvl + block_inside_limit),
  59                SIMD_WIDTH);
  60     vpx_memset(lfi->mblim[i], (2 * (filt_lvl + 2) + block_inside_limit),
  61                SIMD_WIDTH);
  62   }
  63 }
  64
  65 void vp9_loop_filter_init(VP9_COMMON *cm) {
  66   loop_filter_info_n *lfi = &cm->lf_info;
  67   int i;
  68
  69   // init limits for given sharpness
  70   vp9_loop_filter_update_sharpness(lfi, cm->sharpness_level);
  71   cm->last_sharpness_level = cm->sharpness_level;
  72
  73   // init LUT for lvl  and hev thr picking
  74   lf_init_lut(lfi);
  75
  76   // init hev threshold const vectors
  77   for (i = 0; i < 4; i++)
  78     vpx_memset(lfi->hev_thr[i], i, SIMD_WIDTH);
  79 }
  80
  81 void vp9_loop_filter_frame_init(VP9_COMMON *cm,
  82                                 MACROBLOCKD *xd,
  83                                 int default_filt_lvl) {
  84   int seg,    // segment number
  85       ref,    // index in ref_lf_deltas
  86       mode;   // index in mode_lf_deltas
  87   // n_shift is the a multiplier for lf_deltas
  88   // the multiplier is 1 for when filter_lvl is between 0 and 31;
  89   // 2 when filter_lvl is between 32 and 63
  90   int n_shift = default_filt_lvl >> 5;
  91
  92   loop_filter_info_n *lfi = &cm->lf_info;
  93
  94   /* update limits if sharpness has changed */
  95   // printf("vp9_loop_filter_frame_init %d\n", default_filt_lvl);
  96   // printf("sharpness level: %d [%d]\n",
  97   //        cm->sharpness_level, cm->last_sharpness_level);
  98   if (cm->last_sharpness_level != cm->sharpness_level) {
  99     vp9_loop_filter_update_sharpness(lfi, cm->sharpness_level);
 100     cm->last_sharpness_level = cm->sharpness_level;
 101   }
 102
 103   for (seg = 0; seg < MAX_MB_SEGMENTS; seg++) {
 104     int lvl_seg = default_filt_lvl;
 105     int lvl_ref, lvl_mode;
 106
 107
 108     // Set the baseline filter values for each segment
 109     if (vp9_segfeature_active(xd, seg, SEG_LVL_ALT_LF)) {
 110       /* Abs value */
 111       if (xd->mb_segment_abs_delta == SEGMENT_ABSDATA) {
 112         lvl_seg = vp9_get_segdata(xd, seg, SEG_LVL_ALT_LF);
 113       } else { /* Delta Value */
 114         lvl_seg += vp9_get_segdata(xd, seg, SEG_LVL_ALT_LF);
 115         lvl_seg = clamp(lvl_seg, 0, 63);
 116       }
 117     }
 118
 119     if (!xd->mode_ref_lf_delta_enabled) {
 120       /* we could get rid of this if we assume that deltas are set to
 121        * zero when not in use; encoder always uses deltas
 122        */
 123       vpx_memset(lfi->lvl[seg][0], lvl_seg, 4 * 4);
 124       continue;
 125     }
 126
 127     lvl_ref = lvl_seg;
 128
 129     /* INTRA_FRAME */
 130     ref = INTRA_FRAME;
 131
 132     /* Apply delta for reference frame */
 133     lvl_ref += xd->ref_lf_deltas[ref] << n_shift;
 134
 135     mode = 0; /* all the rest of Intra modes */
 136     lvl_mode = lvl_ref;
 137     lfi->lvl[seg][ref][mode] = clamp(lvl_mode, 0, 63);
 138
 139     /* LAST, GOLDEN, ALT */
 140     for (ref = 1; ref < MAX_REF_FRAMES; ref++) {
 141       int lvl_ref = lvl_seg;
 142
 143       /* Apply delta for reference frame */
 144       lvl_ref += xd->ref_lf_deltas[ref] << n_shift;
 145
 146       /* Apply delta for Inter modes */
 147       for (mode = 0; mode < MAX_MODE_LF_DELTAS; mode++) {
 148         lvl_mode = lvl_ref + (xd->mode_lf_deltas[mode] << n_shift);
 149         lfi->lvl[seg][ref][mode] = clamp(lvl_mode, 0, 63);
 150       }
 151     }
 152   }
 153 }
 154
 155 static int build_lfi(const VP9_COMMON *cm, const MB_MODE_INFO *mbmi,
 156                       struct loop_filter_info *lfi) {
 157   const loop_filter_info_n *lfi_n = &cm->lf_info;
 158   int mode = mbmi->mode;
 159   int mode_index = lfi_n->mode_lf_lut[mode];
 160   int seg = mbmi->segment_id;
 161   int ref_frame = mbmi->ref_frame[0];
 162   int filter_level = lfi_n->lvl[seg][ref_frame][mode_index];
 163
 164   if (filter_level) {
 165     const int hev_index = filter_level >> 4;
 166     lfi->mblim = lfi_n->mblim[filter_level];
 167     lfi->blim = lfi_n->blim[filter_level];
 168     lfi->lim = lfi_n->lim[filter_level];
 169     lfi->hev_thr = lfi_n->hev_thr[hev_index];
 170     return 1;
 171   }
 172   return 0;
 173 }
 174
 175 static void filter_selectively_vert(uint8_t *s, int pitch,
 176                                     unsigned int mask_16x16,
 177                                     unsigned int mask_8x8,
 178                                     unsigned int mask_4x4,
 179                                     unsigned int mask_4x4_int,
 180                                     const struct loop_filter_info *lfi) {
 181   unsigned int mask;
 182
 183   for (mask = mask_16x16 | mask_8x8 | mask_4x4; mask; mask >>= 1) {
 184     if (mask & 1) {
 185       if (mask_16x16 & 1) {
 186         vp9_mb_lpf_vertical_edge_w(s, pitch, lfi->mblim, lfi->lim,
 187                                    lfi->hev_thr, 1);
 188         assert(!(mask_8x8 & 1));
 189         assert(!(mask_4x4 & 1));
 190         assert(!(mask_4x4_int & 1));
 191       } else if (mask_8x8 & 1) {
 192         vp9_mbloop_filter_vertical_edge(s, pitch, lfi->mblim, lfi->lim,
 193                                         lfi->hev_thr, 1);
 194         assert(!(mask_16x16 & 1));
 195         assert(!(mask_4x4 & 1));
 196       } else if (mask_4x4 & 1) {
 197         vp9_loop_filter_vertical_edge(s, pitch, lfi->mblim, lfi->lim,
 198                                       lfi->hev_thr, 1);
 199         assert(!(mask_16x16 & 1));
 200         assert(!(mask_8x8 & 1));
 201       } else {
 202         assert(0);
 203       }
 204
 205       if (mask_4x4_int & 1)
 206         vp9_loop_filter_vertical_edge(s + 4, pitch, lfi->mblim, lfi->lim,
 207                                       lfi->hev_thr, 1);
 208     }
 209     s += 8;
 210     lfi++;
 211     mask_16x16 >>= 1;
 212     mask_8x8 >>= 1;
 213     mask_4x4 >>= 1;
 214     mask_4x4_int >>= 1;
 215   }
 216 }
 217
 218 static void filter_selectively_horiz(uint8_t *s, int pitch,
 219                                      unsigned int mask_16x16,
 220                                      unsigned int mask_8x8,
 221                                      unsigned int mask_4x4,
 222                                      unsigned int mask_4x4_int,
 223                                      int only_4x4_1,
 224                                      const struct loop_filter_info *lfi) {
 225   unsigned int mask;
 226
 227   for (mask = mask_16x16 | mask_8x8 | mask_4x4; mask; mask >>= 1) {
 228     if (mask & 1) {
 229       if (!only_4x4_1) {
 230         if (mask_16x16 & 1) {
 231           vp9_mb_lpf_horizontal_edge_w(s, pitch, lfi->mblim, lfi->lim,
 232                                        lfi->hev_thr, 1);
 233           assert(!(mask_8x8 & 1));
 234           assert(!(mask_4x4 & 1));
 235           assert(!(mask_4x4_int & 1));
 236         } else if (mask_8x8 & 1) {
 237           vp9_mbloop_filter_horizontal_edge(s, pitch, lfi->mblim, lfi->lim,
 238                                             lfi->hev_thr, 1);
 239           assert(!(mask_16x16 & 1));
 240           assert(!(mask_4x4 & 1));
 241         } else if (mask_4x4 & 1) {
 242           vp9_loop_filter_horizontal_edge(s, pitch, lfi->mblim, lfi->lim,
 243                                           lfi->hev_thr, 1);
 244           assert(!(mask_16x16 & 1));
 245           assert(!(mask_8x8 & 1));
 246         } else {
 247           assert(0);
 248         }
 249       }
 250
 251       if (mask_4x4_int & 1)
 252         vp9_loop_filter_horizontal_edge(s + 4 * pitch, pitch, lfi->mblim,
 253                                         lfi->lim, lfi->hev_thr, 1);
 254     }
 255     s += 8;
 256     lfi++;
 257     mask_16x16 >>= 1;
 258     mask_8x8 >>= 1;
 259     mask_4x4 >>= 1;
 260     mask_4x4_int >>= 1;
 261   }
 262 }
 263
 264 static void filter_block_plane(VP9_COMMON *cm, MACROBLOCKD *xd,
 265                                int plane, int mi_row, int mi_col) {
 266   const int ss_x = xd->plane[plane].subsampling_x;
 267   const int ss_y = xd->plane[plane].subsampling_y;
 268   const int row_step = 1 << xd->plane[plane].subsampling_y;
 269   const int col_step = 1 << xd->plane[plane].subsampling_x;
 270   struct buf_2d * const dst = &xd->plane[plane].dst;
 271   uint8_t* const dst0 = dst->buf;
 272   MODE_INFO* const mi0 = xd->mode_info_context;
 273   unsigned int mask_16x16[64 / MI_SIZE] = {0};
 274   unsigned int mask_8x8[64 / MI_SIZE] = {0};
 275   unsigned int mask_4x4[64 / MI_SIZE] = {0};
 276   unsigned int mask_4x4_int[64 / MI_SIZE] = {0};
 277   struct loop_filter_info lfi[64 / MI_SIZE][64 / MI_SIZE];
 278   int r, c;
 279
 280   for (r = 0; r < 64 / MI_SIZE && mi_row + r < cm->mi_rows; r += row_step) {
 281     unsigned int mask_16x16_c = 0;
 282     unsigned int mask_8x8_c = 0;
 283     unsigned int mask_4x4_c = 0;
 284     unsigned int border_mask;
 285
 286     // Determine the vertical edges that need filtering
 287     for (c = 0; c < 64 / MI_SIZE && mi_col + c < cm->mi_cols; c += col_step) {
 288       const MODE_INFO * const mi = xd->mode_info_context;
 289       const int skip_this = mi[c].mbmi.mb_skip_coeff
 290                             && mi[c].mbmi.ref_frame[0] != INTRA_FRAME;
 291       // left edge of current unit is block/partition edge -> no skip
 292       const int block_edge_left = b_width_log2(mi[c].mbmi.sb_type) ?
 293           !(c & ((1 << (b_width_log2(mi[c].mbmi.sb_type)-1)) - 1)) : 1;
 294       const int skip_this_c = skip_this && !block_edge_left;
 295       // top edge of current unit is block/partition edge -> no skip
 296       const int block_edge_above = b_height_log2(mi[c].mbmi.sb_type) ?
 297           !(r & ((1 << (b_height_log2(mi[c].mbmi.sb_type)-1)) - 1)) : 1;
 298       const int skip_this_r = skip_this && !block_edge_above;
 299       const TX_SIZE tx_size = plane ? get_uv_tx_size(&mi[c].mbmi)
 300                                     : mi[c].mbmi.txfm_size;
 301       const int skip_border_4x4_c = ss_x && mi_col + c == cm->mi_cols - 1;
 302       const int skip_border_4x4_r = ss_y && mi_row + r == cm->mi_rows - 1;
 303
 304       // Filter level can vary per MI
 305       if (!build_lfi(cm, &mi[c].mbmi,
 306                      lfi[r] + (c >> xd->plane[plane].subsampling_x)))
 307         continue;
 308
 309       // Build masks based on the transform size of each block
 310       if (tx_size == TX_32X32) {
 311         if (!skip_this_c && ((c >> ss_x) & 3) == 0) {
 312           if (!skip_border_4x4_c)
 313             mask_16x16_c |= 1 << (c >> ss_x);
 314           else
 315             mask_8x8_c |= 1 << (c >> ss_x);
 316         }
 317         if (!skip_this_r && ((r >> ss_y) & 3) == 0) {
 318           if (!skip_border_4x4_r)
 319             mask_16x16[r] |= 1 << (c >> ss_x);
 320           else
 321             mask_8x8[r] |= 1 << (c >> ss_x);
 322         }
 323       } else if (tx_size == TX_16X16) {
 324         if (!skip_this_c && ((c >> ss_x) & 1) == 0) {
 325           if (!skip_border_4x4_c)
 326             mask_16x16_c |= 1 << (c >> ss_x);
 327           else
 328             mask_8x8_c |= 1 << (c >> ss_x);
 329         }
 330         if (!skip_this_r && ((r >> ss_y) & 1) == 0) {
 331           if (!skip_border_4x4_r)
 332             mask_16x16[r] |= 1 << (c >> ss_x);
 333           else
 334             mask_8x8[r] |= 1 << (c >> ss_x);
 335         }
 336       } else {
 337         // force 8x8 filtering on 32x32 boundaries
 338         if (!skip_this_c) {
 339           if (tx_size == TX_8X8 || ((c >> ss_x) & 3) == 0)
 340             mask_8x8_c |= 1 << (c >> ss_x);
 341           else
 342             mask_4x4_c |= 1 << (c >> ss_x);
 343         }
 344
 345         if (!skip_this_r) {
 346           if (tx_size == TX_8X8 || ((r >> ss_y) & 3) == 0)
 347             mask_8x8[r] |= 1 << (c >> ss_x);
 348           else
 349             mask_4x4[r] |= 1 << (c >> ss_x);
 350         }
 351
 352         if (!skip_this && tx_size < TX_8X8 && !skip_border_4x4_c)
 353           mask_4x4_int[r] |= 1 << (c >> ss_x);
 354       }
 355     }
 356
 357     // Disable filtering on the leftmost column
 358     border_mask = ~(mi_col == 0);
 359     filter_selectively_vert(dst->buf, dst->stride,
 360                             mask_16x16_c & border_mask,
 361                             mask_8x8_c & border_mask,
 362                             mask_4x4_c & border_mask,
 363                             mask_4x4_int[r], lfi[r]);
 364     dst->buf += 8 * dst->stride;
 365     xd->mode_info_context += cm->mode_info_stride * row_step;
 366   }
 367
 368   // Now do horizontal pass
 369   dst->buf = dst0;
 370   xd->mode_info_context = mi0;
 371   for (r = 0; r < 64 / MI_SIZE && mi_row + r < cm->mi_rows; r += row_step) {
 372     const int skip_border_4x4_r = ss_y && mi_row + r == cm->mi_rows - 1;
 373     const unsigned int mask_4x4_int_r = skip_border_4x4_r ? 0 : mask_4x4_int[r];
 374
 375     filter_selectively_horiz(dst->buf, dst->stride,
 376                              mask_16x16[r],
 377                              mask_8x8[r],
 378                              mask_4x4[r],
 379                              mask_4x4_int_r, mi_row + r == 0, lfi[r]);
 380     dst->buf += 8 * dst->stride;
 381     xd->mode_info_context += cm->mode_info_stride * row_step;
 382   }
 383 }
 384
 385 void vp9_loop_filter_frame(VP9_COMMON *cm,
 386                            MACROBLOCKD *xd,
 387                            int frame_filter_level,
 388                            int y_only) {
 389   int mi_row, mi_col;
 390
 391   // Initialize the loop filter for this frame.
 392   vp9_loop_filter_frame_init(cm, xd, frame_filter_level);
 393
 394   for (mi_row = 0; mi_row < cm->mi_rows; mi_row += 64 / MI_SIZE) {
 395     MODE_INFO* const mi = cm->mi + mi_row * cm->mode_info_stride;
 396
 397     for (mi_col = 0; mi_col < cm->mi_cols; mi_col += 64 / MI_SIZE) {
 398       int plane;
 399
 400       setup_dst_planes(xd, cm->frame_to_show, mi_row, mi_col);
 401       for (plane = 0; plane < (y_only ? 1 : MAX_MB_PLANE); plane++) {
 402         xd->mode_info_context = mi + mi_col;
 403         filter_block_plane(cm, xd, plane, mi_row, mi_col);
 404       }
 405     }
 406   }
 407 }