vp9/common/vp9_onyxc_int.h

   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 #ifndef VP9_COMMON_VP9_ONYXC_INT_H_
  12 #define VP9_COMMON_VP9_ONYXC_INT_H_
  13
  14 #include "./vpx_config.h"
  15 #include "vpx/internal/vpx_codec_internal.h"
  16 #include "vpx_util/vpx_thread.h"
  17 #include "./vp9_rtcd.h"
  18 #include "vp9/common/vp9_alloccommon.h"
  19 #include "vp9/common/vp9_loopfilter.h"
  20 #include "vp9/common/vp9_entropymv.h"
  21 #include "vp9/common/vp9_entropy.h"
  22 #include "vp9/common/vp9_entropymode.h"
  23 #include "vp9/common/vp9_frame_buffers.h"
  24 #include "vp9/common/vp9_quant_common.h"
  25 #include "vp9/common/vp9_tile_common.h"
  26
  27 #if CONFIG_VP9_POSTPROC
  28 #include "vp9/common/vp9_postproc.h"
  29 #endif
  30
  31 #ifdef __cplusplus
  32 extern "C" {
  33 #endif
  34
  35 #define REFS_PER_FRAME 3
  36
  37 #define REF_FRAMES_LOG2 3
  38 #define REF_FRAMES (1 << REF_FRAMES_LOG2)
  39
  40 // 4 scratch frames for the new frames to support a maximum of 4 cores decoding
  41 // in parallel, 3 for scaled references on the encoder.
  42 // TODO(hkuang): Add ondemand frame buffers instead of hardcoding the number
  43 // of framebuffers.
  44 // TODO(jkoleszar): These 3 extra references could probably come from the
  45 // normal reference pool.
  46 #define FRAME_BUFFERS (REF_FRAMES + 7)
  47
  48 #define FRAME_CONTEXTS_LOG2 2
  49 #define FRAME_CONTEXTS (1 << FRAME_CONTEXTS_LOG2)
  50
  51 #define NUM_PING_PONG_BUFFERS 2
  52
  53 extern const struct {
  54   PARTITION_CONTEXT above;
  55   PARTITION_CONTEXT left;
  56 } partition_context_lookup[BLOCK_SIZES];
  57
  58
  59 typedef enum {
  60   SINGLE_REFERENCE      = 0,
  61   COMPOUND_REFERENCE    = 1,
  62   REFERENCE_MODE_SELECT = 2,
  63   REFERENCE_MODES       = 3,
  64 } REFERENCE_MODE;
  65
  66 typedef struct {
  67   int_mv mv[2];
  68   MV_REFERENCE_FRAME ref_frame[2];
  69 } MV_REF;
  70
  71 typedef struct {
  72   int ref_count;
  73   MV_REF *mvs;
  74   int mi_rows;
  75   int mi_cols;
  76   vpx_codec_frame_buffer_t raw_frame_buffer;
  77   YV12_BUFFER_CONFIG buf;
  78
  79   // The Following variables will only be used in frame parallel decode.
  80
  81   // frame_worker_owner indicates which FrameWorker owns this buffer. NULL means
  82   // that no FrameWorker owns, or is decoding, this buffer.
  83   VPxWorker *frame_worker_owner;
  84
  85   // row and col indicate which position frame has been decoded to in real
  86   // pixel unit. They are reset to -1 when decoding begins and set to INT_MAX
  87   // when the frame is fully decoded.
  88   int row;
  89   int col;
  90 } RefCntBuffer;
  91
  92 typedef struct BufferPool {
  93   // Protect BufferPool from being accessed by several FrameWorkers at
  94   // the same time during frame parallel decode.
  95   // TODO(hkuang): Try to use atomic variable instead of locking the whole pool.
  96 #if CONFIG_MULTITHREAD
  97   pthread_mutex_t pool_mutex;
  98 #endif
  99
 100   // Private data associated with the frame buffer callbacks.
 101   void *cb_priv;
 102
 103   vpx_get_frame_buffer_cb_fn_t get_fb_cb;
 104   vpx_release_frame_buffer_cb_fn_t release_fb_cb;
 105
 106   RefCntBuffer frame_bufs[FRAME_BUFFERS];
 107
 108   // Frame buffers allocated internally by the codec.
 109   InternalFrameBufferList int_frame_buffers;
 110 } BufferPool;
 111
 112 typedef struct VP9Common {
 113   struct vpx_internal_error_info  error;
 114   vpx_color_space_t color_space;
 115   vpx_color_range_t color_range;
 116   int width;
 117   int height;
 118   int render_width;
 119   int render_height;
 120   int last_width;
 121   int last_height;
 122
 123   // TODO(jkoleszar): this implies chroma ss right now, but could vary per
 124   // plane. Revisit as part of the future change to YV12_BUFFER_CONFIG to
 125   // support additional planes.
 126   int subsampling_x;
 127   int subsampling_y;
 128
 129 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 130   int use_highbitdepth;  // Marks if we need to use 16bit frame buffers.
 131 #endif
 132
 133   YV12_BUFFER_CONFIG *frame_to_show;
 134   RefCntBuffer *prev_frame;
 135
 136   // TODO(hkuang): Combine this with cur_buf in macroblockd.
 137   RefCntBuffer *cur_frame;
 138
 139   int ref_frame_map[REF_FRAMES]; /* maps fb_idx to reference slot */
 140
 141   // Prepare ref_frame_map for the next frame.
 142   // Only used in frame parallel decode.
 143   int next_ref_frame_map[REF_FRAMES];
 144
 145   // TODO(jkoleszar): could expand active_ref_idx to 4, with 0 as intra, and
 146   // roll new_fb_idx into it.
 147
 148   // Each frame can reference REFS_PER_FRAME buffers
 149   RefBuffer frame_refs[REFS_PER_FRAME];
 150
 151   int new_fb_idx;
 152
 153 #if CONFIG_VP9_POSTPROC
 154   YV12_BUFFER_CONFIG post_proc_buffer;
 155   YV12_BUFFER_CONFIG post_proc_buffer_int;
 156 #endif
 157
 158   FRAME_TYPE last_frame_type;  /* last frame's frame type for motion search.*/
 159   FRAME_TYPE frame_type;
 160
 161   int show_frame;
 162   int last_show_frame;
 163   int show_existing_frame;
 164
 165   // Flag signaling that the frame is encoded using only INTRA modes.
 166   uint8_t intra_only;
 167   uint8_t last_intra_only;
 168
 169   int allow_high_precision_mv;
 170
 171   // Flag signaling that the frame context should be reset to default values.
 172   // 0 or 1 implies don't reset, 2 reset just the context specified in the
 173   // frame header, 3 reset all contexts.
 174   int reset_frame_context;
 175
 176   // MBs, mb_rows/cols is in 16-pixel units; mi_rows/cols is in
 177   // MODE_INFO (8-pixel) units.
 178   int MBs;
 179   int mb_rows, mi_rows;
 180   int mb_cols, mi_cols;
 181   int mi_stride;
 182
 183   /* profile settings */
 184   TX_MODE tx_mode;
 185
 186   int base_qindex;
 187   int y_dc_delta_q;
 188   int uv_dc_delta_q;
 189   int uv_ac_delta_q;
 190   int16_t y_dequant[MAX_SEGMENTS][2];
 191   int16_t uv_dequant[MAX_SEGMENTS][2];
 192
 193   /* We allocate a MODE_INFO struct for each macroblock, together with
 194      an extra row on top and column on the left to simplify prediction. */
 195   int mi_alloc_size;
 196   MODE_INFO *mip; /* Base of allocated array */
 197   MODE_INFO *mi;  /* Corresponds to upper left visible macroblock */
 198
 199   // TODO(agrange): Move prev_mi into encoder structure.
 200   // prev_mip and prev_mi will only be allocated in VP9 encoder.
 201   MODE_INFO *prev_mip; /* MODE_INFO array 'mip' from last decoded frame */
 202   MODE_INFO *prev_mi;  /* 'mi' from last frame (points into prev_mip) */
 203
 204   // Separate mi functions between encoder and decoder.
 205   int (*alloc_mi)(struct VP9Common *cm, int mi_size);
 206   void (*free_mi)(struct VP9Common *cm);
 207   void (*setup_mi)(struct VP9Common *cm);
 208
 209   // Grid of pointers to 8x8 MODE_INFO structs.  Any 8x8 not in the visible
 210   // area will be NULL.
 211   MODE_INFO **mi_grid_base;
 212   MODE_INFO **mi_grid_visible;
 213   MODE_INFO **prev_mi_grid_base;
 214   MODE_INFO **prev_mi_grid_visible;
 215
 216   // Whether to use previous frame's motion vectors for prediction.
 217   int use_prev_frame_mvs;
 218
 219   // Persistent mb segment id map used in prediction.
 220   int seg_map_idx;
 221   int prev_seg_map_idx;
 222
 223   uint8_t *seg_map_array[NUM_PING_PONG_BUFFERS];
 224   uint8_t *last_frame_seg_map;
 225   uint8_t *current_frame_seg_map;
 226   int seg_map_alloc_size;
 227
 228   INTERP_FILTER interp_filter;
 229
 230   loop_filter_info_n lf_info;
 231
 232   int refresh_frame_context;    /* Two state 0 = NO, 1 = YES */
 233
 234   int ref_frame_sign_bias[MAX_REF_FRAMES];    /* Two state 0, 1 */
 235
 236   struct loopfilter lf;
 237   struct segmentation seg;
 238
 239   // TODO(hkuang): Remove this as it is the same as frame_parallel_decode
 240   // in pbi.
 241   int frame_parallel_decode;  // frame-based threading.
 242
 243   // Context probabilities for reference frame prediction
 244   MV_REFERENCE_FRAME comp_fixed_ref;
 245   MV_REFERENCE_FRAME comp_var_ref[2];
 246   REFERENCE_MODE reference_mode;
 247
 248   FRAME_CONTEXT *fc;  /* this frame entropy */
 249   FRAME_CONTEXT *frame_contexts;   // FRAME_CONTEXTS
 250   unsigned int  frame_context_idx; /* Context to use/update */
 251   FRAME_COUNTS counts;
 252
 253   unsigned int current_video_frame;
 254   BITSTREAM_PROFILE profile;
 255
 256   // VPX_BITS_8 in profile 0 or 1, VPX_BITS_10 or VPX_BITS_12 in profile 2 or 3.
 257   vpx_bit_depth_t bit_depth;
 258   vpx_bit_depth_t dequant_bit_depth;  // bit_depth of current dequantizer
 259
 260 #if CONFIG_VP9_POSTPROC
 261   struct postproc_state  postproc_state;
 262 #endif
 263
 264   int error_resilient_mode;
 265   int frame_parallel_decoding_mode;
 266
 267   int log2_tile_cols, log2_tile_rows;
 268   int byte_alignment;
 269   int skip_loop_filter;
 270
 271   // Private data associated with the frame buffer callbacks.
 272   void *cb_priv;
 273   vpx_get_frame_buffer_cb_fn_t get_fb_cb;
 274   vpx_release_frame_buffer_cb_fn_t release_fb_cb;
 275
 276   // Handles memory for the codec.
 277   InternalFrameBufferList int_frame_buffers;
 278
 279   // External BufferPool passed from outside.
 280   BufferPool *buffer_pool;
 281
 282   PARTITION_CONTEXT *above_seg_context;
 283   ENTROPY_CONTEXT *above_context;
 284   int above_context_alloc_cols;
 285 } VP9_COMMON;
 286
 287 // TODO(hkuang): Don't need to lock the whole pool after implementing atomic
 288 // frame reference count.
 289 void lock_buffer_pool(BufferPool *const pool);
 290 void unlock_buffer_pool(BufferPool *const pool);
 291
 292 static INLINE YV12_BUFFER_CONFIG *get_ref_frame(VP9_COMMON *cm, int index) {
 293   if (index < 0 || index >= REF_FRAMES)
 294     return NULL;
 295   if (cm->ref_frame_map[index] < 0)
 296     return NULL;
 297   assert(cm->ref_frame_map[index] < FRAME_BUFFERS);
 298   return &cm->buffer_pool->frame_bufs[cm->ref_frame_map[index]].buf;
 299 }
 300
 301 static INLINE YV12_BUFFER_CONFIG *get_frame_new_buffer(VP9_COMMON *cm) {
 302   return &cm->buffer_pool->frame_bufs[cm->new_fb_idx].buf;
 303 }
 304
 305 static INLINE int get_free_fb(VP9_COMMON *cm) {
 306   RefCntBuffer *const frame_bufs = cm->buffer_pool->frame_bufs;
 307   int i;
 308
 309   lock_buffer_pool(cm->buffer_pool);
 310   for (i = 0; i < FRAME_BUFFERS; ++i)
 311     if (frame_bufs[i].ref_count == 0)
 312       break;
 313
 314   if (i != FRAME_BUFFERS) {
 315     frame_bufs[i].ref_count = 1;
 316   } else {
 317     // Reset i to be INVALID_IDX to indicate no free buffer found.
 318     i = INVALID_IDX;
 319   }
 320
 321   unlock_buffer_pool(cm->buffer_pool);
 322   return i;
 323 }
 324
 325 static INLINE void ref_cnt_fb(RefCntBuffer *bufs, int *idx, int new_idx) {
 326   const int ref_index = *idx;
 327
 328   if (ref_index >= 0 && bufs[ref_index].ref_count > 0)
 329     bufs[ref_index].ref_count--;
 330
 331   *idx = new_idx;
 332
 333   bufs[new_idx].ref_count++;
 334 }
 335
 336 static INLINE int mi_cols_aligned_to_sb(int n_mis) {
 337   return ALIGN_POWER_OF_TWO(n_mis, MI_BLOCK_SIZE_LOG2);
 338 }
 339
 340 static INLINE int frame_is_intra_only(const VP9_COMMON *const cm) {
 341   return cm->frame_type == KEY_FRAME || cm->intra_only;
 342 }
 343
 344 static INLINE void set_partition_probs(const VP9_COMMON *const cm,
 345                                        MACROBLOCKD *const xd) {
 346   xd->partition_probs =
 347       frame_is_intra_only(cm) ?
 348           &vp9_kf_partition_probs[0] :
 349           (const vpx_prob (*)[PARTITION_TYPES - 1])cm->fc->partition_prob;
 350 }
 351
 352 static INLINE void vp9_init_macroblockd(VP9_COMMON *cm, MACROBLOCKD *xd,
 353                                         tran_low_t *dqcoeff) {
 354   int i;
 355
 356   for (i = 0; i < MAX_MB_PLANE; ++i) {
 357     xd->plane[i].dqcoeff = dqcoeff;
 358     xd->above_context[i] = cm->above_context +
 359         i * sizeof(*cm->above_context) * 2 * mi_cols_aligned_to_sb(cm->mi_cols);
 360
 361     if (get_plane_type(i) == PLANE_TYPE_Y) {
 362       memcpy(xd->plane[i].seg_dequant, cm->y_dequant, sizeof(cm->y_dequant));
 363     } else {
 364       memcpy(xd->plane[i].seg_dequant, cm->uv_dequant, sizeof(cm->uv_dequant));
 365     }
 366     xd->fc = cm->fc;
 367   }
 368
 369   xd->above_seg_context = cm->above_seg_context;
 370   xd->mi_stride = cm->mi_stride;
 371   xd->error_info = &cm->error;
 372
 373   set_partition_probs(cm, xd);
 374 }
 375
 376 static INLINE const vpx_prob* get_partition_probs(const MACROBLOCKD *xd,
 377                                                   int ctx) {
 378   return xd->partition_probs[ctx];
 379 }
 380
 381 static INLINE void set_skip_context(MACROBLOCKD *xd, int mi_row, int mi_col) {
 382   const int above_idx = mi_col * 2;
 383   const int left_idx = (mi_row * 2) & 15;
 384   int i;
 385   for (i = 0; i < MAX_MB_PLANE; ++i) {
 386     struct macroblockd_plane *const pd = &xd->plane[i];
 387     pd->above_context = &xd->above_context[i][above_idx >> pd->subsampling_x];
 388     pd->left_context = &xd->left_context[i][left_idx >> pd->subsampling_y];
 389   }
 390 }
 391
 392 static INLINE int calc_mi_size(int len) {
 393   // len is in mi units.
 394   return len + MI_BLOCK_SIZE;
 395 }
 396
 397 static INLINE void set_mi_row_col(MACROBLOCKD *xd, const TileInfo *const tile,
 398                                   int mi_row, int bh,
 399                                   int mi_col, int bw,
 400                                   int mi_rows, int mi_cols) {
 401   xd->mb_to_top_edge    = -((mi_row * MI_SIZE) * 8);
 402   xd->mb_to_bottom_edge = ((mi_rows - bh - mi_row) * MI_SIZE) * 8;
 403   xd->mb_to_left_edge   = -((mi_col * MI_SIZE) * 8);
 404   xd->mb_to_right_edge  = ((mi_cols - bw - mi_col) * MI_SIZE) * 8;
 405
 406   // Are edges available for intra prediction?
 407   xd->up_available    = (mi_row != 0);
 408   xd->left_available  = (mi_col > tile->mi_col_start);
 409   if (xd->up_available) {
 410     xd->above_mi = xd->mi[-xd->mi_stride];
 411     // above_mi may be NULL in VP9 encoder's first pass.
 412     xd->above_mbmi = xd->above_mi ? &xd->above_mi->mbmi : NULL;
 413   } else {
 414     xd->above_mi = NULL;
 415     xd->above_mbmi = NULL;
 416   }
 417
 418   if (xd->left_available) {
 419     xd->left_mi = xd->mi[-1];
 420     // left_mi may be NULL in VP9 encoder's first pass.
 421     xd->left_mbmi = xd->left_mi ? &xd->left_mi->mbmi : NULL;
 422   } else {
 423     xd->left_mi = NULL;
 424     xd->left_mbmi = NULL;
 425   }
 426 }
 427
 428 static INLINE void update_partition_context(MACROBLOCKD *xd,
 429                                             int mi_row, int mi_col,
 430                                             BLOCK_SIZE subsize,
 431                                             BLOCK_SIZE bsize) {
 432   PARTITION_CONTEXT *const above_ctx = xd->above_seg_context + mi_col;
 433   PARTITION_CONTEXT *const left_ctx = xd->left_seg_context + (mi_row & MI_MASK);
 434
 435   // num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize] / 2
 436   const int bs = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize];
 437
 438   // update the partition context at the end notes. set partition bits
 439   // of block sizes larger than the current one to be one, and partition
 440   // bits of smaller block sizes to be zero.
 441   memset(above_ctx, partition_context_lookup[subsize].above, bs);
 442   memset(left_ctx, partition_context_lookup[subsize].left, bs);
 443 }
 444
 445 static INLINE int partition_plane_context(const MACROBLOCKD *xd,
 446                                           int mi_row, int mi_col,
 447                                           BLOCK_SIZE bsize) {
 448   const PARTITION_CONTEXT *above_ctx = xd->above_seg_context + mi_col;
 449   const PARTITION_CONTEXT *left_ctx = xd->left_seg_context + (mi_row & MI_MASK);
 450   const int bsl = mi_width_log2_lookup[bsize];
 451   int above = (*above_ctx >> bsl) & 1 , left = (*left_ctx >> bsl) & 1;
 452
 453   assert(b_width_log2_lookup[bsize] == b_height_log2_lookup[bsize]);
 454   assert(bsl >= 0);
 455
 456   return (left * 2 + above) + bsl * PARTITION_PLOFFSET;
 457 }
 458
 459 #ifdef __cplusplus
 460 }  // extern "C"
 461 #endif
 462
 463 #endif  // VP9_COMMON_VP9_ONYXC_INT_H_