src/third_party/libvpx/source/libvpx/vp9/encoder/vp9_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 "vp9/common/vp9_seg_common.h"
  15
  16 #include "vp9/encoder/vp9_segmentation.h"
  17
  18 #define AQ_C_SEGMENTS  3
  19 #define AQ_C_STRENGTHS  3
  20 static const int aq_c_active_segments[AQ_C_STRENGTHS] = {1, 2, 3};
  21 static const double aq_c_q_adj_factor[AQ_C_STRENGTHS][AQ_C_SEGMENTS] =
  22   {{1.0, 1.0, 1.0}, {1.0, 2.0, 1.0}, {1.0, 1.5, 2.5}};
  23 static const double aq_c_transitions[AQ_C_STRENGTHS][AQ_C_SEGMENTS] =
  24   {{1.0, 1.0, 1.0}, {1.0, 0.25, 0.0}, {1.0, 0.5, 0.25}};
  25
  26 static int get_aq_c_strength(int q_index, vpx_bit_depth_t bit_depth) {
  27   // Approximate base quatizer (truncated to int)
  28   const int base_quant = vp9_ac_quant(q_index, 0, bit_depth) / 4;
  29   return (base_quant > 20) + (base_quant > 45);
  30 }
  31
  32 void vp9_setup_in_frame_q_adj(VP9_COMP *cpi) {
  33   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
  34   struct segmentation *const seg = &cm->seg;
  35
  36   // Make SURE use of floating point in this function is safe.
  37   vp9_clear_system_state();
  38
  39   if (cm->frame_type == KEY_FRAME ||
  40       cpi->refresh_alt_ref_frame ||
  41       (cpi->refresh_golden_frame && !cpi->rc.is_src_frame_alt_ref)) {
  42     int segment;
  43     const int aq_strength = get_aq_c_strength(cm->base_qindex, cm->bit_depth);
  44     const int active_segments = aq_c_active_segments[aq_strength];
  45
  46     // Clear down the segment map.
  47     vpx_memset(cpi->segmentation_map, 0, cm->mi_rows * cm->mi_cols);
  48
  49     // Clear down the complexity map used for rd.
  50     vpx_memset(cpi->complexity_map, 0, cm->mi_rows * cm->mi_cols);
  51
  52     vp9_clearall_segfeatures(seg);
  53
  54     // Segmentation only makes sense if the target bits per SB is above a
  55     // threshold. Below this the overheads will usually outweigh any benefit.
  56     if (cpi->rc.sb64_target_rate < 256) {
  57       vp9_disable_segmentation(seg);
  58       return;
  59     }
  60
  61     vp9_enable_segmentation(seg);
  62
  63     // Select delta coding method.
  64     seg->abs_delta = SEGMENT_DELTADATA;
  65
  66     // Segment 0 "Q" feature is disabled so it defaults to the baseline Q.
  67     vp9_disable_segfeature(seg, 0, SEG_LVL_ALT_Q);
  68
  69     // Use some of the segments for in frame Q adjustment.
  70     for (segment = 1; segment < active_segments; ++segment) {
  71       int qindex_delta =
  72           vp9_compute_qdelta_by_rate(&cpi->rc, cm->frame_type, cm->base_qindex,
  73                                      aq_c_q_adj_factor[aq_strength][segment],
  74                                      cm->bit_depth);
  75
  76       // For AQ complexity mode, we dont allow Q0 in a segment if the base
  77       // Q is not 0. Q0 (lossless) implies 4x4 only and in AQ mode 2 a segment
  78       // Q delta is sometimes applied without going back around the rd loop.
  79       // This could lead to an illegal combination of partition size and q.
  80       if ((cm->base_qindex != 0) && ((cm->base_qindex + qindex_delta) == 0)) {
  81         qindex_delta = -cm->base_qindex + 1;
  82       }
  83       if ((cm->base_qindex + qindex_delta) > 0) {
  84         vp9_enable_segfeature(seg, segment, SEG_LVL_ALT_Q);
  85         vp9_set_segdata(seg, segment, SEG_LVL_ALT_Q, qindex_delta);
  86       }
  87     }
  88   }
  89 }
  90
  91 // Select a segment for the current SB64 block.
  92 // The choice of segment for a block depends on the ratio of the projected
  93 // bits for the block vs a target average.
  94 // An "aq_strength" value determines how many segments are supported,
  95 // the set of transition points to use and the extent of the quantizer
  96 // adjustment for each segment (configured in vp9_setup_in_frame_q_adj()).
  97 void vp9_select_in_frame_q_segment(VP9_COMP *cpi,
  98                                    int mi_row, int mi_col,
  99                                    int output_enabled, int projected_rate) {
 100   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 101
 102   const int mi_offset = mi_row * cm->mi_cols + mi_col;
 103   const int bw = num_8x8_blocks_wide_lookup[BLOCK_64X64];
 104   const int bh = num_8x8_blocks_high_lookup[BLOCK_64X64];
 105   const int xmis = MIN(cm->mi_cols - mi_col, bw);
 106   const int ymis = MIN(cm->mi_rows - mi_row, bh);
 107   int complexity_metric = 64;
 108   int x, y;
 109
 110   unsigned char segment;
 111
 112   if (!output_enabled) {
 113     segment = 0;
 114   } else {
 115     // Rate depends on fraction of a SB64 in frame (xmis * ymis / bw * bh).
 116     // It is converted to bits * 256 units.
 117     const int target_rate = (cpi->rc.sb64_target_rate * xmis * ymis * 256) /
 118                             (bw * bh);
 119     const int aq_strength = get_aq_c_strength(cm->base_qindex, cm->bit_depth);
 120     const int active_segments = aq_c_active_segments[aq_strength];
 121
 122     // The number of segments considered and the transition points used to
 123     // select them is determined by the "aq_strength" value.
 124     // Currently this loop only supports segments that reduce Q (i.e. where
 125     // there is undershoot.
 126     // The loop counts down towards segment 0 which is the default segment
 127     // with no Q adjustment.
 128     segment = active_segments - 1;
 129     while (segment > 0) {
 130       if (projected_rate <
 131           (target_rate * aq_c_transitions[aq_strength][segment])) {
 132         break;
 133       }
 134       --segment;
 135     }
 136
 137     if (target_rate > 0) {
 138       complexity_metric =
 139         clamp((int)((projected_rate * 64) / target_rate), 16, 255);
 140     }
 141   }
 142
 143   // Fill in the entires in the segment map corresponding to this SB64.
 144   for (y = 0; y < ymis; y++) {
 145     for (x = 0; x < xmis; x++) {
 146       cpi->segmentation_map[mi_offset + y * cm->mi_cols + x] = segment;
 147       cpi->complexity_map[mi_offset + y * cm->mi_cols + x] =
 148         (unsigned char)complexity_metric;
 149     }
 150   }
 151 }