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av1的环路滤波loopfilter_frame()

av1的环路滤波loopfilter_frame()

作者: 青吟乐 | 来源:发表于2020-06-09 20:58 被阅读0次

1 av1的环路滤波组成

首先从整体上说,环路滤波器的目的是消除(或至少减少)编码后产生的块效应后,将重建图像送入参考列表用于帧内预测和帧间预测。
av1的环路滤波主要包含3个部分: loopfiltercdefrestoration这三个部分的大致作用如下:
loopfilter:对边缘信息进行处理
cdef:通过整块的方差抑制噪声
restoration:进行自我导向滤波或者维纳滤波提升质量
首先看loopfilter的代码,分析在代码的注释中
底层代码主要看三个滤波的部分,这三个部分在loopfilter_frame函数之后之后给出

static void loopfilter_frame(AV1_COMP *cpi, AV1_COMMON *cm) {
  /*环路滤波是一个闭环,这里的cpi和cm都不会传入到解码端
  **AV1_COMMON保存的是编码解码都会使用到的参数和函数
  **AV1_COMP保存的是滤波时候用到的大量标志位等信息
  */
  const int num_planes = av1_num_planes(cm);
  MACROBLOCKD *xd = &cpi->td.mb.e_mbd;
  /*print out qindex     用于输出qindex,不需要的话可以注释掉*/
  int qindex = cpi->td.mb.qindex;
  printf("\norder:%d, qindex:%d", cm->current_frame.order_hint, qindex);
  assert(IMPLIES(is_lossless_requested(&cpi->oxcf),
                 cm->coded_lossless && cm->all_lossless));
  const int use_loopfilter = !cm->coded_lossless && !cm->large_scale_tile;
  const int use_cdef = cm->seq_params.enable_cdef && !cm->coded_lossless &&
                       !cm->large_scale_tile;
  const int use_restoration = cm->seq_params.enable_restoration &&
                              !cm->all_lossless && !cm->large_scale_tile;
  struct loopfilter *lf = &cm->lf;
#if CONFIG_COLLECT_COMPONENT_TIMING
  start_timing(cpi, loop_filter_time);
#endif
  if (use_loopfilter) {//选择滤波强度,av1里面一共有四个等级0123
    aom_clear_system_state();
    av1_pick_filter_level(cpi->source, cpi, cpi->sf.lpf_pick);
  } else {
    lf->filter_level[0] = 0;
    lf->filter_level[1] = 0;
  }
  if (lf->filter_level[0] || lf->filter_level[1]) {
    if (cpi->num_workers > 1)//多线程loopfilter使用_mt
      av1_loop_filter_frame_mt(&cm->cur_frame->buf, cm, xd, 0, num_planes, 0,
#if CONFIG_LPF_MASK
                               0,
#endif
                               cpi->workers, cpi->num_workers,
                               &cpi->lf_row_sync);
    else
      av1_loop_filter_frame(&cm->cur_frame->buf, cm, xd,
#if CONFIG_LPF_MASK
                            0,
#endif
                            0, num_planes, 0);//单线程滤波
    // 1, num_planes, 0);
  }
cdef_restoration_frame(cpi, cm, xd, use_restoration, use_cdef);//进行cdef和restoration

首先看av1_loop_filter_frame这个函数,这里就不给出最底层的计算方法了,我的水平也改动不了
,先大概了解一下loopfilter的工作就好

static void loop_filter_rows(YV12_BUFFER_CONFIG *frame_buffer, AV1_COMMON *cm,
                             MACROBLOCKD *xd, int start, int stop,
#if CONFIG_LPF_MASK
                             int is_decoding,
#endif
                             int plane_start, int plane_end) {
  struct macroblockd_plane *pd = xd->plane;
  const int col_start = 0;
  const int col_end = cm->mi_cols;
  int mi_row, mi_col;
  int plane;
  //滤波强度
  for (plane = plane_start; plane < plane_end; plane++) {
    if (plane == 0 && !(cm->lf.filter_level[0]) && !(cm->lf.filter_level[1]))
      break;
    else if (plane == 1 && !(cm->lf.filter_level_u))
      continue;
    else if (plane == 2 && !(cm->lf.filter_level_v))
      continue;

    if (cm->lf.combine_vert_horz_lf) {
      // filter all vertical and horizontal edges in every 128x128 super block
      //每个128x128的块过滤水平和垂直边缘
      for (mi_row = start; mi_row < stop; mi_row += MAX_MIB_SIZE) {
        for (mi_col = col_start; mi_col < col_end; mi_col += MAX_MIB_SIZE) {
          // filter vertical edges处理垂直边缘
          av1_setup_dst_planes(pd, cm->seq_params.sb_size, frame_buffer, mi_row,
                               mi_col, plane, plane + 1);
          av1_filter_block_plane_vert(cm, xd, plane, &pd[plane], mi_row,
                                      mi_col);
          // filter horizontal edges处理水平边缘
          if (mi_col - MAX_MIB_SIZE >= 0) {
            av1_setup_dst_planes(pd, cm->seq_params.sb_size, frame_buffer,
                                 mi_row, mi_col - MAX_MIB_SIZE, plane,
                                 plane + 1);
            av1_filter_block_plane_horz(cm, xd, plane, &pd[plane], mi_row,
                                        mi_col - MAX_MIB_SIZE);
          }
        }
        // filter horizontal edges
        av1_setup_dst_planes(pd, cm->seq_params.sb_size, frame_buffer, mi_row,
                             mi_col - MAX_MIB_SIZE, plane, plane + 1);
        av1_filter_block_plane_horz(cm, xd, plane, &pd[plane], mi_row,
                                    mi_col - MAX_MIB_SIZE);
      }
    } else {
      // filter all vertical edges in every 128x128 super block
      for (mi_row = start; mi_row < stop; mi_row += MAX_MIB_SIZE) {
        for (mi_col = col_start; mi_col < col_end; mi_col += MAX_MIB_SIZE) {
          av1_setup_dst_planes(pd, cm->seq_params.sb_size, frame_buffer, mi_row,
                               mi_col, plane, plane + 1);
          av1_filter_block_plane_vert(cm, xd, plane, &pd[plane], mi_row,
                                      mi_col);
        }
      }

      // filter all horizontal edges in every 128x128 super block
      for (mi_row = start; mi_row < stop; mi_row += MAX_MIB_SIZE) {
        for (mi_col = col_start; mi_col < col_end; mi_col += MAX_MIB_SIZE) {
          av1_setup_dst_planes(pd, cm->seq_params.sb_size, frame_buffer, mi_row,
                               mi_col, plane, plane + 1);
          av1_filter_block_plane_horz(cm, xd, plane, &pd[plane], mi_row,
                                      mi_col);
        }
      }
    }
  }
}

然后是cdef和restoration函数

static void cdef_restoration_frame(AV1_COMP *cpi, AV1_COMMON *cm,
                                   MACROBLOCKD *xd, int use_restoration,
                                   int use_cdef) {
  if (use_restoration)
    av1_loop_restoration_save_boundary_lines(&cm->cur_frame->buf, cm, 0);

  if (use_cdef) {
#if CONFIG_COLLECT_COMPONENT_TIMING
    start_timing(cpi, cdef_time);
#endif
    // Find CDEF parameters
    av1_cdef_search(&cm->cur_frame->buf, cpi->source, cm, xd,
                    cpi->sf.cdef_pick_method, cpi->td.mb.rdmult);

    // Apply the filter函数入口
    av1_cdef_frame(&cm->cur_frame->buf, cm, xd);
#if CONFIG_COLLECT_COMPONENT_TIMING
    end_timing(cpi, cdef_time);
#endif
  } else {
    cm->cdef_info.cdef_bits = 0;
    cm->cdef_info.cdef_strengths[0] = 0;
    cm->cdef_info.nb_cdef_strengths = 1;
    cm->cdef_info.cdef_uv_strengths[0] = 0;
  }

  superres_post_encode(cpi);

#if CONFIG_COLLECT_COMPONENT_TIMING
  start_timing(cpi, loop_restoration_time);
#endif
  if (use_restoration) {
    av1_loop_restoration_save_boundary_lines(&cm->cur_frame->buf, cm, 1);
    av1_pick_filter_restoration(cpi->source, cpi);
    if (cm->rst_info[0].frame_restoration_type != RESTORE_NONE ||
        cm->rst_info[1].frame_restoration_type != RESTORE_NONE ||
        cm->rst_info[2].frame_restoration_type != RESTORE_NONE) {
      if (cpi->num_workers > 1)//restoration函数入口
        av1_loop_restoration_filter_frame_mt(&cm->cur_frame->buf, cm, 0,
                                             cpi->workers, cpi->num_workers,
                                             &cpi->lr_row_sync, &cpi->lr_ctxt);
      else
        av1_loop_restoration_filter_frame(&cm->cur_frame->buf, cm, 0,
                                          &cpi->lr_ctxt);
    }
  } else {
    cm->rst_info[0].frame_restoration_type = RESTORE_NONE;
    cm->rst_info[1].frame_restoration_type = RESTORE_NONE;
    cm->rst_info[2].frame_restoration_type = RESTORE_NONE;
  }
#if CONFIG_COLLECT_COMPONENT_TIMING
  end_timing(cpi, loop_restoration_time);
#endif
}

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