git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/vp9mvs.c

   1 /*
   2  * VP9 compatible video decoder
   3  *
   4  * Copyright (C) 2013 Ronald S. Bultje <rsbultje gmail com>
   5  * Copyright (C) 2013 Clément Bœsch <u pkh me>
   6  *
   7  * This file is part of FFmpeg.
   8  *
   9  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  11  * License as published by the Free Software Foundation; either
  12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  22  */
  23
  24 #include "internal.h"
  25 #include "vp56.h"
  26 #include "vp9.h"
  27 #include "vp9data.h"
  28
  29 static av_always_inline void clamp_mv(VP56mv *dst, const VP56mv *src,
  30                                       VP9Context *s)
  31 {
  32     dst->x = av_clip(src->x, s->min_mv.x, s->max_mv.x);
  33     dst->y = av_clip(src->y, s->min_mv.y, s->max_mv.y);
  34 }
  35
  36 static void find_ref_mvs(VP9Context *s,
  37                          VP56mv *pmv, int ref, int z, int idx, int sb)
  38 {
  39     static const int8_t mv_ref_blk_off[N_BS_SIZES][8][2] = {
  40         [BS_64x64] = { {  3, -1 }, { -1,  3 }, {  4, -1 }, { -1,  4 },
  41                        { -1, -1 }, {  0, -1 }, { -1,  0 }, {  6, -1 } },
  42         [BS_64x32] = { {  0, -1 }, { -1,  0 }, {  4, -1 }, { -1,  2 },
  43                        { -1, -1 }, {  0, -3 }, { -3,  0 }, {  2, -1 } },
  44         [BS_32x64] = { { -1,  0 }, {  0, -1 }, { -1,  4 }, {  2, -1 },
  45                        { -1, -1 }, { -3,  0 }, {  0, -3 }, { -1,  2 } },
  46         [BS_32x32] = { {  1, -1 }, { -1,  1 }, {  2, -1 }, { -1,  2 },
  47                        { -1, -1 }, {  0, -3 }, { -3,  0 }, { -3, -3 } },
  48         [BS_32x16] = { {  0, -1 }, { -1,  0 }, {  2, -1 }, { -1, -1 },
  49                        { -1,  1 }, {  0, -3 }, { -3,  0 }, { -3, -3 } },
  50         [BS_16x32] = { { -1,  0 }, {  0, -1 }, { -1,  2 }, { -1, -1 },
  51                        {  1, -1 }, { -3,  0 }, {  0, -3 }, { -3, -3 } },
  52         [BS_16x16] = { {  0, -1 }, { -1,  0 }, {  1, -1 }, { -1,  1 },
  53                        { -1, -1 }, {  0, -3 }, { -3,  0 }, { -3, -3 } },
  54         [BS_16x8]  = { {  0, -1 }, { -1,  0 }, {  1, -1 }, { -1, -1 },
  55                        {  0, -2 }, { -2,  0 }, { -2, -1 }, { -1, -2 } },
  56         [BS_8x16]  = { { -1,  0 }, {  0, -1 }, { -1,  1 }, { -1, -1 },
  57                        { -2,  0 }, {  0, -2 }, { -1, -2 }, { -2, -1 } },
  58         [BS_8x8]   = { {  0, -1 }, { -1,  0 }, { -1, -1 }, {  0, -2 },
  59                        { -2,  0 }, { -1, -2 }, { -2, -1 }, { -2, -2 } },
  60         [BS_8x4]   = { {  0, -1 }, { -1,  0 }, { -1, -1 }, {  0, -2 },
  61                        { -2,  0 }, { -1, -2 }, { -2, -1 }, { -2, -2 } },
  62         [BS_4x8]   = { {  0, -1 }, { -1,  0 }, { -1, -1 }, {  0, -2 },
  63                        { -2,  0 }, { -1, -2 }, { -2, -1 }, { -2, -2 } },
  64         [BS_4x4]   = { {  0, -1 }, { -1,  0 }, { -1, -1 }, {  0, -2 },
  65                        { -2,  0 }, { -1, -2 }, { -2, -1 }, { -2, -2 } },
  66     };
  67     VP9Block *b = s->b;
  68     int row = s->row, col = s->col, row7 = s->row7;
  69     const int8_t (*p)[2] = mv_ref_blk_off[b->bs];
  70 #define INVALID_MV 0x80008000U
  71     uint32_t mem = INVALID_MV, mem_sub8x8 = INVALID_MV;
  72     int i;
  73
  74 #define RETURN_DIRECT_MV(mv)                    \
  75     do {                                        \
  76         uint32_t m = AV_RN32A(&mv);             \
  77         if (!idx) {                             \
  78             AV_WN32A(pmv, m);                   \
  79             return;                             \
  80         } else if (mem == INVALID_MV) {         \
  81             mem = m;                            \
  82         } else if (m != mem) {                  \
  83             AV_WN32A(pmv, m);                   \
  84             return;                             \
  85         }                                       \
  86     } while (0)
  87
  88     if (sb >= 0) {
  89         if (sb == 2 || sb == 1) {
  90             RETURN_DIRECT_MV(b->mv[0][z]);
  91         } else if (sb == 3) {
  92             RETURN_DIRECT_MV(b->mv[2][z]);
  93             RETURN_DIRECT_MV(b->mv[1][z]);
  94             RETURN_DIRECT_MV(b->mv[0][z]);
  95         }
  96
  97 #define RETURN_MV(mv)                                                  \
  98     do {                                                               \
  99         if (sb > 0) {                                                  \
 100             VP56mv tmp;                                                \
 101             uint32_t m;                                                \
 102             av_assert2(idx == 1);                                      \
 103             av_assert2(mem != INVALID_MV);                             \
 104             if (mem_sub8x8 == INVALID_MV) {                            \
 105                 clamp_mv(&tmp, &mv, s);                                \
 106                 m = AV_RN32A(&tmp);                                    \
 107                 if (m != mem) {                                        \
 108                     AV_WN32A(pmv, m);                                  \
 109                     return;                                            \
 110                 }                                                      \
 111                 mem_sub8x8 = AV_RN32A(&mv);                            \
 112             } else if (mem_sub8x8 != AV_RN32A(&mv)) {                  \
 113                 clamp_mv(&tmp, &mv, s);                                \
 114                 m = AV_RN32A(&tmp);                                    \
 115                 if (m != mem) {                                        \
 116                     AV_WN32A(pmv, m);                                  \
 117                 } else {                                               \
 118                     /* BUG I'm pretty sure this isn't the intention */ \
 119                     AV_WN32A(pmv, 0);                                  \
 120                 }                                                      \
 121                 return;                                                \
 122             }                                                          \
 123         } else {                                                       \
 124             uint32_t m = AV_RN32A(&mv);                                \
 125             if (!idx) {                                                \
 126                 clamp_mv(pmv, &mv, s);                                 \
 127                 return;                                                \
 128             } else if (mem == INVALID_MV) {                            \
 129                 mem = m;                                               \
 130             } else if (m != mem) {                                     \
 131                 clamp_mv(pmv, &mv, s);                                 \
 132                 return;                                                \
 133             }                                                          \
 134         }                                                              \
 135     } while (0)
 136
 137         if (row > 0) {
 138             VP9mvrefPair *mv = &s->s.frames[CUR_FRAME].mv[(row - 1) * s->sb_cols * 8 + col];
 139             if (mv->ref[0] == ref)
 140                 RETURN_MV(s->above_mv_ctx[2 * col + (sb & 1)][0]);
 141             else if (mv->ref[1] == ref)
 142                 RETURN_MV(s->above_mv_ctx[2 * col + (sb & 1)][1]);
 143         }
 144         if (col > s->tile_col_start) {
 145             VP9mvrefPair *mv = &s->s.frames[CUR_FRAME].mv[row * s->sb_cols * 8 + col - 1];
 146             if (mv->ref[0] == ref)
 147                 RETURN_MV(s->left_mv_ctx[2 * row7 + (sb >> 1)][0]);
 148             else if (mv->ref[1] == ref)
 149                 RETURN_MV(s->left_mv_ctx[2 * row7 + (sb >> 1)][1]);
 150         }
 151         i = 2;
 152     } else {
 153         i = 0;
 154     }
 155
 156     // previously coded MVs in this neighborhood, using same reference frame
 157     for (; i < 8; i++) {
 158         int c = p[i][0] + col, r = p[i][1] + row;
 159
 160         if (c >= s->tile_col_start && c < s->cols &&
 161             r >= 0 && r < s->rows) {
 162             VP9mvrefPair *mv = &s->s.frames[CUR_FRAME].mv[r * s->sb_cols * 8 + c];
 163
 164             if (mv->ref[0] == ref)
 165                 RETURN_MV(mv->mv[0]);
 166             else if (mv->ref[1] == ref)
 167                 RETURN_MV(mv->mv[1]);
 168         }
 169     }
 170
 171     // MV at this position in previous frame, using same reference frame
 172     if (s->s.h.use_last_frame_mvs) {
 173         VP9mvrefPair *mv = &s->s.frames[REF_FRAME_MVPAIR].mv[row * s->sb_cols * 8 + col];
 174
 175         if (!s->s.frames[REF_FRAME_MVPAIR].uses_2pass)
 176             ff_thread_await_progress(&s->s.frames[REF_FRAME_MVPAIR].tf, row >> 3, 0);
 177         if (mv->ref[0] == ref)
 178             RETURN_MV(mv->mv[0]);
 179         else if (mv->ref[1] == ref)
 180             RETURN_MV(mv->mv[1]);
 181     }
 182
 183 #define RETURN_SCALE_MV(mv, scale)              \
 184     do {                                        \
 185         if (scale) {                            \
 186             VP56mv mv_temp = { -mv.x, -mv.y };  \
 187             RETURN_MV(mv_temp);                 \
 188         } else {                                \
 189             RETURN_MV(mv);                      \
 190         }                                       \
 191     } while (0)
 192
 193     // previously coded MVs in this neighborhood, using different reference frame
 194     for (i = 0; i < 8; i++) {
 195         int c = p[i][0] + col, r = p[i][1] + row;
 196
 197         if (c >= s->tile_col_start && c < s->cols && r >= 0 && r < s->rows) {
 198             VP9mvrefPair *mv = &s->s.frames[CUR_FRAME].mv[r * s->sb_cols * 8 + c];
 199
 200             if (mv->ref[0] != ref && mv->ref[0] >= 0)
 201                 RETURN_SCALE_MV(mv->mv[0],
 202                                 s->s.h.signbias[mv->ref[0]] != s->s.h.signbias[ref]);
 203             if (mv->ref[1] != ref && mv->ref[1] >= 0 &&
 204                 // BUG - libvpx has this condition regardless of whether
 205                 // we used the first ref MV and pre-scaling
 206                 AV_RN32A(&mv->mv[0]) != AV_RN32A(&mv->mv[1])) {
 207                 RETURN_SCALE_MV(mv->mv[1], s->s.h.signbias[mv->ref[1]] != s->s.h.signbias[ref]);
 208             }
 209         }
 210     }
 211
 212     // MV at this position in previous frame, using different reference frame
 213     if (s->s.h.use_last_frame_mvs) {
 214         VP9mvrefPair *mv = &s->s.frames[REF_FRAME_MVPAIR].mv[row * s->sb_cols * 8 + col];
 215
 216         // no need to await_progress, because we already did that above
 217         if (mv->ref[0] != ref && mv->ref[0] >= 0)
 218             RETURN_SCALE_MV(mv->mv[0], s->s.h.signbias[mv->ref[0]] != s->s.h.signbias[ref]);
 219         if (mv->ref[1] != ref && mv->ref[1] >= 0 &&
 220             // BUG - libvpx has this condition regardless of whether
 221             // we used the first ref MV and pre-scaling
 222             AV_RN32A(&mv->mv[0]) != AV_RN32A(&mv->mv[1])) {
 223             RETURN_SCALE_MV(mv->mv[1], s->s.h.signbias[mv->ref[1]] != s->s.h.signbias[ref]);
 224         }
 225     }
 226
 227     AV_ZERO32(pmv);
 228     clamp_mv(pmv, pmv, s);
 229 #undef INVALID_MV
 230 #undef RETURN_MV
 231 #undef RETURN_SCALE_MV
 232 }
 233
 234 static av_always_inline int read_mv_component(VP9Context *s, int idx, int hp)
 235 {
 236     int bit, sign = vp56_rac_get_prob(&s->c, s->prob.p.mv_comp[idx].sign);
 237     int n, c = vp8_rac_get_tree(&s->c, ff_vp9_mv_class_tree,
 238                                 s->prob.p.mv_comp[idx].classes);
 239
 240     s->counts.mv_comp[idx].sign[sign]++;
 241     s->counts.mv_comp[idx].classes[c]++;
 242     if (c) {
 243         int m;
 244
 245         for (n = 0, m = 0; m < c; m++) {
 246             bit = vp56_rac_get_prob(&s->c, s->prob.p.mv_comp[idx].bits[m]);
 247             n |= bit << m;
 248             s->counts.mv_comp[idx].bits[m][bit]++;
 249         }
 250         n <<= 3;
 251         bit = vp8_rac_get_tree(&s->c, ff_vp9_mv_fp_tree,
 252                                s->prob.p.mv_comp[idx].fp);
 253         n  |= bit << 1;
 254         s->counts.mv_comp[idx].fp[bit]++;
 255         if (hp) {
 256             bit = vp56_rac_get_prob(&s->c, s->prob.p.mv_comp[idx].hp);
 257             s->counts.mv_comp[idx].hp[bit]++;
 258             n |= bit;
 259         } else {
 260             n |= 1;
 261             // bug in libvpx - we count for bw entropy purposes even if the
 262             // bit wasn't coded
 263             s->counts.mv_comp[idx].hp[1]++;
 264         }
 265         n += 8 << c;
 266     } else {
 267         n = vp56_rac_get_prob(&s->c, s->prob.p.mv_comp[idx].class0);
 268         s->counts.mv_comp[idx].class0[n]++;
 269         bit = vp8_rac_get_tree(&s->c, ff_vp9_mv_fp_tree,
 270                                s->prob.p.mv_comp[idx].class0_fp[n]);
 271         s->counts.mv_comp[idx].class0_fp[n][bit]++;
 272         n = (n << 3) | (bit << 1);
 273         if (hp) {
 274             bit = vp56_rac_get_prob(&s->c, s->prob.p.mv_comp[idx].class0_hp);
 275             s->counts.mv_comp[idx].class0_hp[bit]++;
 276             n |= bit;
 277         } else {
 278             n |= 1;
 279             // bug in libvpx - we count for bw entropy purposes even if the
 280             // bit wasn't coded
 281             s->counts.mv_comp[idx].class0_hp[1]++;
 282         }
 283     }
 284
 285     return sign ? -(n + 1) : (n + 1);
 286 }
 287
 288 void ff_vp9_fill_mv(VP9Context *s, VP56mv *mv, int mode, int sb)
 289 {
 290     VP9Block *b = s->b;
 291
 292     if (mode == ZEROMV) {
 293         AV_ZERO64(mv);
 294     } else {
 295         int hp;
 296
 297         // FIXME cache this value and reuse for other subblocks
 298         find_ref_mvs(s, &mv[0], b->ref[0], 0, mode == NEARMV,
 299                      mode == NEWMV ? -1 : sb);
 300         // FIXME maybe move this code into find_ref_mvs()
 301         if ((mode == NEWMV || sb == -1) &&
 302             !(hp = s->s.h.highprecisionmvs &&
 303               abs(mv[0].x) < 64 && abs(mv[0].y) < 64)) {
 304             if (mv[0].y & 1) {
 305                 if (mv[0].y < 0)
 306                     mv[0].y++;
 307                 else
 308                     mv[0].y--;
 309             }
 310             if (mv[0].x & 1) {
 311                 if (mv[0].x < 0)
 312                     mv[0].x++;
 313                 else
 314                     mv[0].x--;
 315             }
 316         }
 317         if (mode == NEWMV) {
 318             enum MVJoint j = vp8_rac_get_tree(&s->c, ff_vp9_mv_joint_tree,
 319                                               s->prob.p.mv_joint);
 320
 321             s->counts.mv_joint[j]++;
 322             if (j >= MV_JOINT_V)
 323                 mv[0].y += read_mv_component(s, 0, hp);
 324             if (j & 1)
 325                 mv[0].x += read_mv_component(s, 1, hp);
 326         }
 327
 328         if (b->comp) {
 329             // FIXME cache this value and reuse for other subblocks
 330             find_ref_mvs(s, &mv[1], b->ref[1], 1, mode == NEARMV,
 331                          mode == NEWMV ? -1 : sb);
 332             if ((mode == NEWMV || sb == -1) &&
 333                 !(hp = s->s.h.highprecisionmvs &&
 334                   abs(mv[1].x) < 64 && abs(mv[1].y) < 64)) {
 335                 if (mv[1].y & 1) {
 336                     if (mv[1].y < 0)
 337                         mv[1].y++;
 338                     else
 339                         mv[1].y--;
 340                 }
 341                 if (mv[1].x & 1) {
 342                     if (mv[1].x < 0)
 343                         mv[1].x++;
 344                     else
 345                         mv[1].x--;
 346                 }
 347             }
 348             if (mode == NEWMV) {
 349                 enum MVJoint j = vp8_rac_get_tree(&s->c, ff_vp9_mv_joint_tree,
 350                                                   s->prob.p.mv_joint);
 351
 352                 s->counts.mv_joint[j]++;
 353                 if (j >= MV_JOINT_V)
 354                     mv[1].y += read_mv_component(s, 0, hp);
 355                 if (j & 1)
 356                     mv[1].x += read_mv_component(s, 1, hp);
 357             }
 358         }
 359     }
 360 }