git.sesse.net Git - x264/blob - common/common.h

   1 /*****************************************************************************
   2  * common.h: h264 encoder
   3  *****************************************************************************
   4  * Copyright (C) 2003 Laurent Aimar
   5  * $Id: common.h,v 1.1 2004/06/03 19:27:06 fenrir Exp $
   6  *
   7  * Authors: Laurent Aimar <fenrir@via.ecp.fr>
   8  *
   9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  10  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  11  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  12  * (at your option) any later version.
  13  *
  14  * This program 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
  17  * GNU General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  20  * along with this program; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111, USA.
  22  *****************************************************************************/
  23
  24 #ifndef _COMMON_H
  25 #define _COMMON_H 1
  26
  27 #ifdef HAVE_STDINT_H
  28 #include <stdint.h>
  29 #else
  30 #include <inttypes.h>
  31 #endif
  32 #include <stdarg.h>
  33
  34 #ifdef _MSC_VER
  35 #define snprintf _snprintf
  36 #define X264_VERSION "" // no configure script for msvc
  37 #endif
  38
  39 #include "x264.h"
  40 #include "bs.h"
  41 #include "set.h"
  42 #include "predict.h"
  43 #include "pixel.h"
  44 #include "mc.h"
  45 #include "frame.h"
  46 #include "dct.h"
  47 #include "cabac.h"
  48 #include "csp.h"
  49
  50 /****************************************************************************
  51  * Macros
  52  ****************************************************************************/
  53 #define X264_MIN(a,b) ( (a)<(b) ? (a) : (b) )
  54 #define X264_MAX(a,b) ( (a)>(b) ? (a) : (b) )
  55 #define X264_ABS(a)   ( (a)< 0 ? -(a) : (a) )
  56 #define X264_MIN3(a,b,c) X264_MIN((a),X264_MIN((b),(c)))
  57 #define X264_MIN4(a,b,c,d) X264_MIN((a),X264_MIN3((b),(c),(d)))
  58
  59 /****************************************************************************
  60  * Generals functions
  61  ****************************************************************************/
  62 /* x264_malloc : will do or emulate a memalign
  63  * XXX you HAVE TO use x264_free for buffer allocated
  64  * with x264_malloc
  65  */
  66 void *x264_malloc( int );
  67 void *x264_realloc( void *p, int i_size );
  68 void  x264_free( void * );
  69
  70 /* mdate: return the current date in microsecond */
  71 int64_t x264_mdate( void );
  72
  73 /* log */
  74 void x264_log( x264_t *h, int i_level, const char *psz_fmt, ... );
  75
  76 static inline int x264_clip3( int v, int i_min, int i_max )
  77 {
  78     return ( (v < i_min) ? i_min : (v > i_max) ? i_max : v );
  79 }
  80
  81 static inline float x264_clip3f( float v, float f_min, float f_max )
  82 {
  83     return ( (v < f_min) ? f_min : (v > f_max) ? f_max : v );
  84 }
  85
  86 static inline int x264_median( int a, int b, int c )
  87 {
  88     int min = a, max =a;
  89     if( b < min )
  90         min = b;
  91     else
  92         max = b;    /* no need to do 'b > max' (more consuming than always doing affectation) */
  93
  94     if( c < min )
  95         min = c;
  96     else if( c > max )
  97         max = c;
  98
  99     return a + b + c - min - max;
 100 }
 101
 102
 103 /****************************************************************************
 104  *
 105  ****************************************************************************/
 106 enum slice_type_e
 107 {
 108     SLICE_TYPE_P  = 0,
 109     SLICE_TYPE_B  = 1,
 110     SLICE_TYPE_I  = 2,
 111     SLICE_TYPE_SP = 3,
 112     SLICE_TYPE_SI = 4
 113 };
 114
 115 static const char slice_type_to_char[] = { 'P', 'B', 'I', 'S', 'S' };
 116
 117 typedef struct
 118 {
 119     x264_sps_t *sps;
 120     x264_pps_t *pps;
 121
 122     int i_type;
 123     int i_first_mb;
 124     int i_last_mb;
 125
 126     int i_pps_id;
 127
 128     int i_frame_num;
 129
 130     int b_field_pic;
 131     int b_bottom_field;
 132
 133     int i_idr_pic_id;   /* -1 if nal_type != 5 */
 134
 135     int i_poc_lsb;
 136     int i_delta_poc_bottom;
 137
 138     int i_delta_poc[2];
 139     int i_redundant_pic_cnt;
 140
 141     int b_direct_spatial_mv_pred;
 142
 143     int b_num_ref_idx_override;
 144     int i_num_ref_idx_l0_active;
 145     int i_num_ref_idx_l1_active;
 146
 147     int b_ref_pic_list_reordering_l0;
 148     int b_ref_pic_list_reordering_l1;
 149     struct {
 150         int idc;
 151         int arg;
 152     } ref_pic_list_order[2][16];
 153
 154     int i_cabac_init_idc;
 155
 156     int i_qp_delta;
 157     int b_sp_for_swidth;
 158     int i_qs_delta;
 159
 160     /* deblocking filter */
 161     int i_disable_deblocking_filter_idc;
 162     int i_alpha_c0_offset;
 163     int i_beta_offset;
 164
 165 } x264_slice_header_t;
 166
 167 /* From ffmpeg
 168  */
 169 #define X264_SCAN8_SIZE (6*8)
 170 #define X264_SCAN8_0 (4+1*8)
 171
 172 static const int x264_scan8[16+2*4] =
 173 {
 174     /* Luma */
 175     4+1*8, 5+1*8, 4+2*8, 5+2*8,
 176     6+1*8, 7+1*8, 6+2*8, 7+2*8,
 177     4+3*8, 5+3*8, 4+4*8, 5+4*8,
 178     6+3*8, 7+3*8, 6+4*8, 7+4*8,
 179
 180     /* Cb */
 181     1+1*8, 2+1*8,
 182     1+2*8, 2+2*8,
 183
 184     /* Cr */
 185     1+4*8, 2+4*8,
 186     1+5*8, 2+5*8,
 187 };
 188 /*
 189    0 1 2 3 4 5 6 7
 190  0
 191  1   B B   L L L L
 192  2   B B   L L L L
 193  3         L L L L
 194  4   R R   L L L L
 195  5   R R
 196 */
 197
 198 #define X264_BFRAME_MAX 16
 199 #define X264_SLICE_MAX 4
 200 #define X264_NAL_MAX (4 + X264_SLICE_MAX)
 201
 202 typedef struct x264_ratecontrol_t   x264_ratecontrol_t;
 203 typedef struct x264_vlc_table_t     x264_vlc_table_t;
 204
 205 struct x264_t
 206 {
 207     /* encoder parameters */
 208     x264_param_t    param;
 209
 210     x264_t *thread[X264_SLICE_MAX];
 211
 212     /* bitstream output */
 213     struct
 214     {
 215         int         i_nal;
 216         x264_nal_t  nal[X264_NAL_MAX];
 217         int         i_bitstream;    /* size of p_bitstream */
 218         uint8_t     *p_bitstream;   /* will hold data for all nal */
 219         bs_t        bs;
 220     } out;
 221
 222     /* frame number/poc */
 223     int             i_frame;
 224
 225     int             i_frame_offset; /* decoding only */
 226     int             i_frame_num;    /* decoding only */
 227     int             i_poc_msb;      /* decoding only */
 228     int             i_poc_lsb;      /* decoding only */
 229     int             i_poc;          /* decoding only */
 230
 231     int             i_thread_num;   /* threads only */
 232     int             i_nal_type;     /* threads only */
 233     int             i_nal_ref_idc;  /* threads only */
 234
 235     /* We use only one SPS and one PPS */
 236     x264_sps_t      sps_array[1];
 237     x264_sps_t      *sps;
 238     x264_pps_t      pps_array[1];
 239     x264_pps_t      *pps;
 240     int             i_idr_pic_id;
 241
 242     /* Slice header */
 243     x264_slice_header_t sh;
 244
 245     /* cabac context */
 246     x264_cabac_t    cabac;
 247
 248     struct
 249     {
 250         /* Frames to be encoded (whose types have been decided) */
 251         x264_frame_t *current[X264_BFRAME_MAX+3];
 252         /* Temporary buffer (frames types not yet decided) */
 253         x264_frame_t *next[X264_BFRAME_MAX+3];
 254         /* Unused frames */
 255         x264_frame_t *unused[X264_BFRAME_MAX+3];
 256         /* For adaptive B decision */
 257         x264_frame_t *last_nonb;
 258
 259         /* frames used for reference +1 for decoding + sentinels */
 260         x264_frame_t *reference[16+2+1+2];
 261
 262         int i_last_idr; /* Frame number of the last IDR */
 263
 264         int i_input;    /* Number of input frames already accepted */
 265
 266         int i_max_dpb;  /* Number of frames allocated in the decoded picture buffer */
 267         int i_max_ref0;
 268         int i_max_ref1;
 269         int i_delay;    /* Number of frames buffered for B reordering */
 270     } frames;
 271
 272     /* current frame being encoded */
 273     x264_frame_t    *fenc;
 274
 275     /* frame being reconstructed */
 276     x264_frame_t    *fdec;
 277
 278     /* references lists */
 279     int             i_ref0;
 280     x264_frame_t    *fref0[16+3];     /* ref list 0 */
 281     int             i_ref1;
 282     x264_frame_t    *fref1[16+3];     /* ref list 1 */
 283     int             b_ref_reorder[2];
 284
 285
 286
 287     /* Current MB DCT coeffs */
 288     struct
 289     {
 290         DECLARE_ALIGNED( int, luma16x16_dc[16], 16 );
 291         DECLARE_ALIGNED( int, chroma_dc[2][4], 16 );
 292         // FIXME merge with union
 293         DECLARE_ALIGNED( int, luma8x8[4][64], 16 );
 294         union
 295         {
 296             DECLARE_ALIGNED( int, residual_ac[15], 16 );
 297             DECLARE_ALIGNED( int, luma4x4[16], 16 );
 298         } block[16+8];
 299     } dct;
 300
 301     /* MB table and cache for current frame/mb */
 302     struct
 303     {
 304         int     i_mb_count;                 /* number of mbs in a frame */
 305
 306         /* Strides */
 307         int     i_mb_stride;
 308         int     i_b8_stride;
 309         int     i_b4_stride;
 310
 311         /* Current index */
 312         int     i_mb_x;
 313         int     i_mb_y;
 314         int     i_mb_xy;
 315         int     i_b8_xy;
 316         int     i_b4_xy;
 317
 318         /* Search parameters */
 319         int     i_me_method;
 320         int     i_subpel_refine;
 321         int     b_chroma_me;
 322         /* Allowed qpel MV range to stay within the picture + emulated edge pixels */
 323         int     mv_min[2];
 324         int     mv_max[2];
 325         /* Fullpel MV range for motion search */
 326         int     mv_min_fpel[2];
 327         int     mv_max_fpel[2];
 328
 329         /* neighboring MBs */
 330         unsigned int i_neighbour;
 331         unsigned int i_neighbour8[4];       /* neighbours of each 8x8 or 4x4 block that are available */
 332         unsigned int i_neighbour4[16];      /* at the time the block is coded */
 333         int     i_mb_type_top;
 334         int     i_mb_type_left;
 335         int     i_mb_type_topleft;
 336         int     i_mb_type_topright;
 337
 338         /* mb table */
 339         int8_t  *type;                      /* mb type */
 340         int8_t  *qp;                        /* mb qp */
 341         int16_t *cbp;                       /* mb cbp: 0x0?: luma, 0x?0: chroma, 0x100: luma dc, 0x0200 and 0x0400: chroma dc  (all set for PCM)*/
 342         int8_t  (*intra4x4_pred_mode)[7];   /* intra4x4 pred mode. for non I4x4 set to I_PRED_4x4_DC(2) */
 343         uint8_t (*non_zero_count)[16+4+4];  /* nzc. for I_PCM set to 16 */
 344         int8_t  *chroma_pred_mode;          /* chroma_pred_mode. cabac only. for non intra I_PRED_CHROMA_DC(0) */
 345         int16_t (*mv[2])[2];                /* mb mv. set to 0 for intra mb */
 346         int16_t (*mvd[2])[2];               /* mb mv difference with predict. set to 0 if intra. cabac only */
 347         int8_t   *ref[2];                   /* mb ref. set to -1 if non used (intra or Lx only) */
 348         int16_t (*mvr[2][16])[2];           /* 16x16 mv for each possible ref */
 349         int8_t  *skipbp;                    /* block pattern for SKIP or DIRECT (sub)mbs. B-frames + cabac only */
 350         int8_t  *mb_transform_size;         /* transform_size_8x8_flag of each mb */
 351
 352         /* current value */
 353         int     i_type;
 354         int     i_partition;
 355         int     i_sub_partition[4];
 356         int     b_transform_8x8;
 357
 358         int     i_cbp_luma;
 359         int     i_cbp_chroma;
 360
 361         int     i_intra16x16_pred_mode;
 362         int     i_chroma_pred_mode;
 363
 364         struct
 365         {
 366             /* pointer over mb of the frame to be compressed */
 367             uint8_t *p_fenc[3];
 368
 369             /* pointer over mb of the frame to be reconstrucated  */
 370             uint8_t *p_fdec[3];
 371
 372             /* pointer over mb of the references */
 373             uint8_t *p_fref[2][16][4+2]; /* last: lN, lH, lV, lHV, cU, cV */
 374
 375             /* common stride */
 376             int     i_stride[3];
 377         } pic;
 378
 379         /* cache */
 380         struct
 381         {
 382             /* real intra4x4_pred_mode if I_4X4 or I_8X8, I_PRED_4x4_DC if mb available, -1 if not */
 383             int     intra4x4_pred_mode[X264_SCAN8_SIZE];
 384
 385             /* i_non_zero_count if availble else 0x80 */
 386             int     non_zero_count[X264_SCAN8_SIZE];
 387
 388             /* -1 if unused, -2 if unavaible */
 389             int8_t  ref[2][X264_SCAN8_SIZE];
 390
 391             /* 0 if non avaible */
 392             int16_t mv[2][X264_SCAN8_SIZE][2];
 393             int16_t mvd[2][X264_SCAN8_SIZE][2];
 394
 395             /* 1 if SKIP or DIRECT. set only for B-frames + CABAC */
 396             int8_t  skip[X264_SCAN8_SIZE];
 397
 398             int16_t direct_mv[2][X264_SCAN8_SIZE][2];
 399             int8_t  direct_ref[2][X264_SCAN8_SIZE];
 400
 401             /* number of neighbors (top and left) that used 8x8 dct */
 402             int     i_neighbour_transform_size;
 403             int     b_transform_8x8_allowed;
 404         } cache;
 405
 406         /* */
 407         int     i_qp;       /* current qp */
 408         int     i_last_qp;  /* last qp */
 409         int     i_last_dqp; /* last delta qp */
 410         int     b_variable_qp; /* whether qp is allowed to vary per macroblock */
 411         int     b_lossless;
 412
 413         /* B_direct and weighted prediction */
 414         int     dist_scale_factor[16][16];
 415         int     bipred_weight[16][16];
 416         /* maps fref1[0]'s ref indices into the current list0 */
 417         int     map_col_to_list0_buf[2]; // for negative indices
 418         int     map_col_to_list0[16];
 419     } mb;
 420
 421     /* rate control encoding only */
 422     x264_ratecontrol_t *rc;
 423
 424     int i_last_inter_size;
 425     int i_last_intra_size;
 426     int i_last_intra_qp;
 427
 428     /* stats */
 429     struct
 430     {
 431         /* Current frame stats */
 432         struct
 433         {
 434             /* Headers bits (MV+Ref+MB Block Type */
 435             int i_hdr_bits;
 436             /* Texture bits (Intra/Predicted) */
 437             int i_itex_bits;
 438             int i_ptex_bits;
 439             /* ? */
 440             int i_misc_bits;
 441             /* MB type counts */
 442             int i_mb_count[19];
 443             int i_mb_count_i;
 444             int i_mb_count_p;
 445             int i_mb_count_skip;
 446             int i_mb_count_8x8dct[2];
 447             /* Estimated (SATD) cost as Intra/Predicted frame */
 448             /* XXX: both omit the cost of MBs coded as P_SKIP */
 449             int i_intra_cost;
 450             int i_inter_cost;
 451         } frame;
 452
 453         /* Cummulated stats */
 454
 455         /* per slice info */
 456         int   i_slice_count[5];
 457         int64_t i_slice_size[5];
 458         int     i_slice_qp[5];
 459         /* */
 460         int64_t i_sqe_global[5];
 461         float   f_psnr_average[5];
 462         float   f_psnr_mean_y[5];
 463         float   f_psnr_mean_u[5];
 464         float   f_psnr_mean_v[5];
 465         /* */
 466         int64_t i_mb_count[5][19];
 467         int64_t i_mb_count_8x8dct[2];
 468
 469     } stat;
 470
 471     /* CPU functions dependants */
 472     x264_predict_t      predict_16x16[4+3];
 473     x264_predict_t      predict_8x8c[4+3];
 474     x264_predict8x8_t   predict_8x8[9+3];
 475     x264_predict_t      predict_4x4[9+3];
 476
 477     x264_pixel_function_t pixf;
 478     x264_mc_functions_t   mc;
 479     x264_dct_function_t   dctf;
 480     x264_csp_function_t   csp;
 481
 482     /* vlc table for decoding purpose only */
 483     x264_vlc_table_t *x264_coeff_token_lookup[5];
 484     x264_vlc_table_t *x264_level_prefix_lookup;
 485     x264_vlc_table_t *x264_total_zeros_lookup[15];
 486     x264_vlc_table_t *x264_total_zeros_dc_lookup[3];
 487     x264_vlc_table_t *x264_run_before_lookup[7];
 488
 489 #if VISUALIZE
 490     struct visualize_t *visualize;
 491 #endif
 492 };
 493
 494 #endif
 495