src/third_party/libvpx/source/libvpx/vp9/encoder/vp9_segmentation.c

   1 /*
   2  *  Copyright (c) 2012 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
  12 #include <limits.h>
  13 #include "vpx_mem/vpx_mem.h"
  14 #include "vp9/encoder/vp9_segmentation.h"
  15 #include "vp9/common/vp9_pred_common.h"
  16 #include "vp9/common/vp9_tile_common.h"
  17
  18 void vp9_enable_segmentation(VP9_PTR ptr) {
  19   VP9_COMP *cpi = (VP9_COMP *)ptr;
  20   struct segmentation *const seg =  &cpi->common.seg;
  21
  22   seg->enabled = 1;
  23   seg->update_map = 1;
  24   seg->update_data = 1;
  25 }
  26
  27 void vp9_disable_segmentation(VP9_PTR ptr) {
  28   VP9_COMP *cpi = (VP9_COMP *)ptr;
  29   struct segmentation *const seg =  &cpi->common.seg;
  30   seg->enabled = 0;
  31 }
  32
  33 void vp9_set_segmentation_map(VP9_PTR ptr,
  34                               unsigned char *segmentation_map) {
  35   VP9_COMP *cpi = (VP9_COMP *)ptr;
  36   struct segmentation *const seg = &cpi->common.seg;
  37
  38   // Copy in the new segmentation map
  39   vpx_memcpy(cpi->segmentation_map, segmentation_map,
  40              (cpi->common.mi_rows * cpi->common.mi_cols));
  41
  42   // Signal that the map should be updated.
  43   seg->update_map = 1;
  44   seg->update_data = 1;
  45 }
  46
  47 void vp9_set_segment_data(VP9_PTR ptr,
  48                           signed char *feature_data,
  49                           unsigned char abs_delta) {
  50   VP9_COMP *cpi = (VP9_COMP *)ptr;
  51   struct segmentation *const seg = &cpi->common.seg;
  52
  53   seg->abs_delta = abs_delta;
  54
  55   vpx_memcpy(seg->feature_data, feature_data, sizeof(seg->feature_data));
  56
  57   // TBD ?? Set the feature mask
  58   // vpx_memcpy(cpi->mb.e_mbd.segment_feature_mask, 0,
  59   //            sizeof(cpi->mb.e_mbd.segment_feature_mask));
  60 }
  61 void vp9_disable_segfeature(struct segmentation *seg, int segment_id,
  62                             SEG_LVL_FEATURES feature_id) {
  63   seg->feature_mask[segment_id] &= ~(1 << feature_id);
  64 }
  65
  66 void vp9_clear_segdata(struct segmentation *seg, int segment_id,
  67                        SEG_LVL_FEATURES feature_id) {
  68   seg->feature_data[segment_id][feature_id] = 0;
  69 }
  70
  71 // Based on set of segment counts calculate a probability tree
  72 static void calc_segtree_probs(int *segcounts, vp9_prob *segment_tree_probs) {
  73   // Work out probabilities of each segment
  74   const int c01 = segcounts[0] + segcounts[1];
  75   const int c23 = segcounts[2] + segcounts[3];
  76   const int c45 = segcounts[4] + segcounts[5];
  77   const int c67 = segcounts[6] + segcounts[7];
  78
  79   segment_tree_probs[0] = get_binary_prob(c01 + c23, c45 + c67);
  80   segment_tree_probs[1] = get_binary_prob(c01, c23);
  81   segment_tree_probs[2] = get_binary_prob(c45, c67);
  82   segment_tree_probs[3] = get_binary_prob(segcounts[0], segcounts[1]);
  83   segment_tree_probs[4] = get_binary_prob(segcounts[2], segcounts[3]);
  84   segment_tree_probs[5] = get_binary_prob(segcounts[4], segcounts[5]);
  85   segment_tree_probs[6] = get_binary_prob(segcounts[6], segcounts[7]);
  86 }
  87
  88 // Based on set of segment counts and probabilities calculate a cost estimate
  89 static int cost_segmap(int *segcounts, vp9_prob *probs) {
  90   const int c01 = segcounts[0] + segcounts[1];
  91   const int c23 = segcounts[2] + segcounts[3];
  92   const int c45 = segcounts[4] + segcounts[5];
  93   const int c67 = segcounts[6] + segcounts[7];
  94   const int c0123 = c01 + c23;
  95   const int c4567 = c45 + c67;
  96
  97   // Cost the top node of the tree
  98   int cost = c0123 * vp9_cost_zero(probs[0]) +
  99              c4567 * vp9_cost_one(probs[0]);
 100
 101   // Cost subsequent levels
 102   if (c0123 > 0) {
 103     cost += c01 * vp9_cost_zero(probs[1]) +
 104             c23 * vp9_cost_one(probs[1]);
 105
 106     if (c01 > 0)
 107       cost += segcounts[0] * vp9_cost_zero(probs[3]) +
 108               segcounts[1] * vp9_cost_one(probs[3]);
 109     if (c23 > 0)
 110       cost += segcounts[2] * vp9_cost_zero(probs[4]) +
 111               segcounts[3] * vp9_cost_one(probs[4]);
 112   }
 113
 114   if (c4567 > 0) {
 115     cost += c45 * vp9_cost_zero(probs[2]) +
 116             c67 * vp9_cost_one(probs[2]);
 117
 118     if (c45 > 0)
 119       cost += segcounts[4] * vp9_cost_zero(probs[5]) +
 120               segcounts[5] * vp9_cost_one(probs[5]);
 121     if (c67 > 0)
 122       cost += segcounts[6] * vp9_cost_zero(probs[6]) +
 123               segcounts[7] * vp9_cost_one(probs[6]);
 124   }
 125
 126   return cost;
 127 }
 128
 129 static void count_segs(VP9_COMP *cpi, const TileInfo *const tile,
 130                        MODE_INFO **mi_8x8,
 131                        int *no_pred_segcounts,
 132                        int (*temporal_predictor_count)[2],
 133                        int *t_unpred_seg_counts,
 134                        int bw, int bh, int mi_row, int mi_col) {
 135   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 136   MACROBLOCKD *const xd = &cpi->mb.e_mbd;
 137   int segment_id;
 138
 139   if (mi_row >= cm->mi_rows || mi_col >= cm->mi_cols)
 140     return;
 141
 142   xd->mi_8x8 = mi_8x8;
 143   segment_id = xd->mi_8x8[0]->mbmi.segment_id;
 144
 145   set_mi_row_col(xd, tile, mi_row, bh, mi_col, bw, cm->mi_rows, cm->mi_cols);
 146
 147   // Count the number of hits on each segment with no prediction
 148   no_pred_segcounts[segment_id]++;
 149
 150   // Temporal prediction not allowed on key frames
 151   if (cm->frame_type != KEY_FRAME) {
 152     const BLOCK_SIZE bsize = mi_8x8[0]->mbmi.sb_type;
 153     // Test to see if the segment id matches the predicted value.
 154     const int pred_segment_id = vp9_get_segment_id(cm, cm->last_frame_seg_map,
 155                                                    bsize, mi_row, mi_col);
 156     const int pred_flag = pred_segment_id == segment_id;
 157     const int pred_context = vp9_get_pred_context_seg_id(xd);
 158
 159     // Store the prediction status for this mb and update counts
 160     // as appropriate
 161     xd->mi_8x8[0]->mbmi.seg_id_predicted = pred_flag;
 162     temporal_predictor_count[pred_context][pred_flag]++;
 163
 164     if (!pred_flag)
 165       // Update the "unpredicted" segment count
 166       t_unpred_seg_counts[segment_id]++;
 167   }
 168 }
 169
 170 static void count_segs_sb(VP9_COMP *cpi, const TileInfo *const tile,
 171                           MODE_INFO **mi_8x8,
 172                           int *no_pred_segcounts,
 173                           int (*temporal_predictor_count)[2],
 174                           int *t_unpred_seg_counts,
 175                           int mi_row, int mi_col,
 176                           BLOCK_SIZE bsize) {
 177   const VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 178   const int mis = cm->mode_info_stride;
 179   int bw, bh;
 180   const int bs = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize], hbs = bs / 2;
 181
 182   if (mi_row >= cm->mi_rows || mi_col >= cm->mi_cols)
 183     return;
 184
 185   bw = num_8x8_blocks_wide_lookup[mi_8x8[0]->mbmi.sb_type];
 186   bh = num_8x8_blocks_high_lookup[mi_8x8[0]->mbmi.sb_type];
 187
 188   if (bw == bs && bh == bs) {
 189     count_segs(cpi, tile, mi_8x8, no_pred_segcounts, temporal_predictor_count,
 190                t_unpred_seg_counts, bs, bs, mi_row, mi_col);
 191   } else if (bw == bs && bh < bs) {
 192     count_segs(cpi, tile, mi_8x8, no_pred_segcounts, temporal_predictor_count,
 193                t_unpred_seg_counts, bs, hbs, mi_row, mi_col);
 194     count_segs(cpi, tile, mi_8x8 + hbs * mis, no_pred_segcounts,
 195                temporal_predictor_count, t_unpred_seg_counts, bs, hbs,
 196                mi_row + hbs, mi_col);
 197   } else if (bw < bs && bh == bs) {
 198     count_segs(cpi, tile, mi_8x8, no_pred_segcounts, temporal_predictor_count,
 199                t_unpred_seg_counts, hbs, bs, mi_row, mi_col);
 200     count_segs(cpi, tile, mi_8x8 + hbs,
 201                no_pred_segcounts, temporal_predictor_count, t_unpred_seg_counts,
 202                hbs, bs, mi_row, mi_col + hbs);
 203   } else {
 204     const BLOCK_SIZE subsize = subsize_lookup[PARTITION_SPLIT][bsize];
 205     int n;
 206
 207     assert(bw < bs && bh < bs);
 208
 209     for (n = 0; n < 4; n++) {
 210       const int mi_dc = hbs * (n & 1);
 211       const int mi_dr = hbs * (n >> 1);
 212
 213       count_segs_sb(cpi, tile, &mi_8x8[mi_dr * mis + mi_dc],
 214                     no_pred_segcounts, temporal_predictor_count,
 215                     t_unpred_seg_counts,
 216                     mi_row + mi_dr, mi_col + mi_dc, subsize);
 217     }
 218   }
 219 }
 220
 221 void vp9_choose_segmap_coding_method(VP9_COMP *cpi) {
 222   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 223   struct segmentation *seg = &cm->seg;
 224
 225   int no_pred_cost;
 226   int t_pred_cost = INT_MAX;
 227
 228   int i, tile_col, mi_row, mi_col;
 229
 230   int temporal_predictor_count[PREDICTION_PROBS][2] = { { 0 } };
 231   int no_pred_segcounts[MAX_SEGMENTS] = { 0 };
 232   int t_unpred_seg_counts[MAX_SEGMENTS] = { 0 };
 233
 234   vp9_prob no_pred_tree[SEG_TREE_PROBS];
 235   vp9_prob t_pred_tree[SEG_TREE_PROBS];
 236   vp9_prob t_nopred_prob[PREDICTION_PROBS];
 237
 238   const int mis = cm->mode_info_stride;
 239   MODE_INFO **mi_ptr, **mi;
 240
 241   // Set default state for the segment tree probabilities and the
 242   // temporal coding probabilities
 243   vpx_memset(seg->tree_probs, 255, sizeof(seg->tree_probs));
 244   vpx_memset(seg->pred_probs, 255, sizeof(seg->pred_probs));
 245
 246   // First of all generate stats regarding how well the last segment map
 247   // predicts this one
 248   for (tile_col = 0; tile_col < 1 << cm->log2_tile_cols; tile_col++) {
 249     TileInfo tile;
 250
 251     vp9_tile_init(&tile, cm, 0, tile_col);
 252     mi_ptr = cm->mi_grid_visible + tile.mi_col_start;
 253     for (mi_row = 0; mi_row < cm->mi_rows;
 254          mi_row += 8, mi_ptr += 8 * mis) {
 255       mi = mi_ptr;
 256       for (mi_col = tile.mi_col_start; mi_col < tile.mi_col_end;
 257            mi_col += 8, mi += 8)
 258         count_segs_sb(cpi, &tile, mi, no_pred_segcounts,
 259                       temporal_predictor_count, t_unpred_seg_counts,
 260                       mi_row, mi_col, BLOCK_64X64);
 261     }
 262   }
 263
 264   // Work out probability tree for coding segments without prediction
 265   // and the cost.
 266   calc_segtree_probs(no_pred_segcounts, no_pred_tree);
 267   no_pred_cost = cost_segmap(no_pred_segcounts, no_pred_tree);
 268
 269   // Key frames cannot use temporal prediction
 270   if (!frame_is_intra_only(cm)) {
 271     // Work out probability tree for coding those segments not
 272     // predicted using the temporal method and the cost.
 273     calc_segtree_probs(t_unpred_seg_counts, t_pred_tree);
 274     t_pred_cost = cost_segmap(t_unpred_seg_counts, t_pred_tree);
 275
 276     // Add in the cost of the signaling for each prediction context.
 277     for (i = 0; i < PREDICTION_PROBS; i++) {
 278       const int count0 = temporal_predictor_count[i][0];
 279       const int count1 = temporal_predictor_count[i][1];
 280
 281       t_nopred_prob[i] = get_binary_prob(count0, count1);
 282
 283       // Add in the predictor signaling cost
 284       t_pred_cost += count0 * vp9_cost_zero(t_nopred_prob[i]) +
 285                      count1 * vp9_cost_one(t_nopred_prob[i]);
 286     }
 287   }
 288
 289   // Now choose which coding method to use.
 290   if (t_pred_cost < no_pred_cost) {
 291     seg->temporal_update = 1;
 292     vpx_memcpy(seg->tree_probs, t_pred_tree, sizeof(t_pred_tree));
 293     vpx_memcpy(seg->pred_probs, t_nopred_prob, sizeof(t_nopred_prob));
 294   } else {
 295     seg->temporal_update = 0;
 296     vpx_memcpy(seg->tree_probs, no_pred_tree, sizeof(no_pred_tree));
 297   }
 298 }
 299
 300 void vp9_reset_segment_features(struct segmentation *seg) {
 301   // Set up default state for MB feature flags
 302   seg->enabled = 0;
 303   seg->update_map = 0;
 304   seg->update_data = 0;
 305   vpx_memset(seg->tree_probs, 255, sizeof(seg->tree_probs));
 306   vp9_clearall_segfeatures(seg);
 307 }