x264中的AQ模块代码学习

x264中的AQ：

简述：

有四种aq模式，分别为：

- 0: Disabled

- 1: Variance AQ (complexity mask)

- 2: Auto-variance AQ

- 3: Auto-variance AQ with bias to dark scenes

实际aq的应用不仅与aq-mode的设置有关，还与aq-strength有关，aq-strength决定是了实施aq-mode的强度，aq-strength

的取值范围在（0，3），值越大应用aq的强度越大；

与aq相关的主要函数为x264_adaptive_quant_frame，在该函数中，根据不同的aq模式完成每个宏块的qp偏移值,计算过程使用到宏块的方差信息与aq-strength;

void x264_adaptive_quant_frame( x264_t *h, x264_frame_t *frame, float *quant_offsets )
{/* Initialize frame stats */for( int i = 0; i < 3; i++ ){frame->i_pixel_sum[i] = 0;frame->i_pixel_ssd[i] = 0;}/* Degenerate cases */if( h->param.rc.i_aq_mode == X264_AQ_NONE || h->param.rc.f_aq_strength == 0 ){/* Need to init it anyways for MB tree */if( h->param.rc.i_aq_mode && h->param.rc.f_aq_strength == 0 ){if( quant_offsets ){for( int mb_xy = 0; mb_xy < h->mb.i_mb_count; mb_xy++ )frame->f_qp_offset[mb_xy] = frame->f_qp_offset_aq[mb_xy] = quant_offsets[mb_xy];if( h->frames.b_have_lowres )for( int mb_xy = 0; mb_xy < h->mb.i_mb_count; mb_xy++ )frame->i_inv_qscale_factor[mb_xy] = x264_exp2fix8( frame->f_qp_offset[mb_xy] );}else{memset( frame->f_qp_offset, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(float) );memset( frame->f_qp_offset_aq, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(float) );if( h->frames.b_have_lowres )for( int mb_xy = 0; mb_xy < h->mb.i_mb_count; mb_xy++ )frame->i_inv_qscale_factor[mb_xy] = 256;}}/* Need variance data for weighted prediction */if( h->param.analyse.i_weighted_pred ){for( int mb_y = 0; mb_y < h->mb.i_mb_height; mb_y++ )for( int mb_x = 0; mb_x < h->mb.i_mb_width; mb_x++ )x264_ac_energy_mb( h, mb_x, mb_y, frame );}elsereturn;}/* Actual adaptive quantization */else{/* constants chosen to result in approximately the same overall bitrate as without AQ.* FIXME: while they're written in 5 significant digits, they're only tuned to 2. */float strength;float avg_adj = 0.f;float bias_strength = 0.f;if( h->param.rc.i_aq_mode == X264_AQ_AUTOVARIANCE || h->param.rc.i_aq_mode == X264_AQ_AUTOVARIANCE_BIASED ){float bit_depth_correction = 1.f / (1 << (2*(BIT_DEPTH-8)));float avg_adj_pow2 = 0.f;for( int mb_y = 0; mb_y < h->mb.i_mb_height; mb_y++ )for( int mb_x = 0; mb_x < h->mb.i_mb_width; mb_x++ ){uint32_t energy = x264_ac_energy_mb( h, mb_x, mb_y, frame );float qp_adj = powf( energy * bit_depth_correction + 1, 0.125f );frame->f_qp_offset[mb_x + mb_y*h->mb.i_mb_stride] = qp_adj;avg_adj += qp_adj;avg_adj_pow2 += qp_adj * qp_adj;}avg_adj /= h->mb.i_mb_count;avg_adj_pow2 /= h->mb.i_mb_count;strength = h->param.rc.f_aq_strength * avg_adj;avg_adj = avg_adj - 0.5f * (avg_adj_pow2 - 14.f) / avg_adj;bias_strength = h->param.rc.f_aq_strength;}elsestrength = h->param.rc.f_aq_strength * 1.0397f;for( int mb_y = 0; mb_y < h->mb.i_mb_height; mb_y++ )for( int mb_x = 0; mb_x < h->mb.i_mb_width; mb_x++ ){float qp_adj;int mb_xy = mb_x + mb_y*h->mb.i_mb_stride;if( h->param.rc.i_aq_mode == X264_AQ_AUTOVARIANCE_BIASED ){qp_adj = frame->f_qp_offset[mb_xy];qp_adj = strength * (qp_adj - avg_adj) + bias_strength * (1.f - 14.f / (qp_adj * qp_adj));}else if( h->param.rc.i_aq_mode == X264_AQ_AUTOVARIANCE ){qp_adj = frame->f_qp_offset[mb_xy];qp_adj = strength * (qp_adj - avg_adj);}else{uint32_t energy = x264_ac_energy_mb( h, mb_x, mb_y, frame );qp_adj = strength * (x264_log2( X264_MAX(energy, 1) ) - (14.427f + 2*(BIT_DEPTH-8)));}if( quant_offsets )qp_adj += quant_offsets[mb_xy];frame->f_qp_offset[mb_xy] =frame->f_qp_offset_aq[mb_xy] = qp_adj;if( h->frames.b_have_lowres )frame->i_inv_qscale_factor[mb_xy] = x264_exp2fix8(qp_adj);}}/* Remove mean from SSD calculation */for( int i = 0; i < 3; i++ ){uint64_t ssd = frame->i_pixel_ssd[i];uint64_t sum = frame->i_pixel_sum[i];int width  = 16*h->mb.i_mb_width  >> (i && CHROMA_H_SHIFT);int height = 16*h->mb.i_mb_height >> (i && CHROMA_V_SHIFT);frame->i_pixel_ssd[i] = ssd - (sum * sum + width * height / 2) / (width * height);}
}

aq偏移值的应用主要在x264_ratecontrol_mb_qp函数中完成，在该函数中，对每个宏块在原先的qp基础上再加上x264_adaptive_quant_frame计算出来的qp偏移值；

int x264_ratecontrol_mb_qp( x264_t *h )
{x264_emms();float qp = h->rc->qpm;if( h->param.rc.i_aq_mode ){/* MB-tree currently doesn't adjust quantizers in unreferenced frames. */float qp_offset = h->fdec->b_kept_as_ref ? h->fenc->f_qp_offset[h->mb.i_mb_xy] : h->fenc->f_qp_offset_aq[h->mb.i_mb_xy];/* Scale AQ's effect towards zero in emergency mode. */if( qp > QP_MAX_SPEC )//QP_MAX_SPEC = 51qp_offset *= (QP_MAX - qp) / (QP_MAX - QP_MAX_SPEC);qp += qp_offset;}return x264_clip3( qp + 0.5f, h->param.rc.i_qp_min, h->param.rc.i_qp_max );
}

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