git.sesse.net Git - x264/blob - encoder/set.c

   1 /*****************************************************************************
   2  * set: h264 encoder (SPS and PPS init and write)
   3  *****************************************************************************
   4  * Copyright (C) 2003 Laurent Aimar
   5  * $Id: set.c,v 1.1 2004/06/03 19:27:08 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 #ifdef HAVE_STDINT_H
  25 #include <stdint.h>
  26 #else
  27 #include <inttypes.h>
  28 #endif
  29 #include <stdlib.h>
  30 #include <stdio.h>
  31 #include <string.h>
  32 #include <stdarg.h>
  33 #include <math.h>
  34
  35 #include "x264.h"
  36 #include "common/common.h"
  37 #ifndef _MSC_VER
  38 #include "config.h"
  39 #endif
  40
  41 void x264_sps_init( x264_sps_t *sps, int i_id, x264_param_t *param )
  42 {
  43     sps->i_id = i_id;
  44
  45     sps->b_qpprime_y_zero_transform_bypass = !param->rc.b_cbr && param->rc.i_qp_constant == 0;
  46     if( sps->b_qpprime_y_zero_transform_bypass )
  47         sps->i_profile_idc  = PROFILE_HIGH444;
  48     else if( param->analyse.b_transform_8x8 )
  49         sps->i_profile_idc  = PROFILE_HIGH;
  50     else if( param->b_cabac || param->i_bframe > 0 )
  51         sps->i_profile_idc  = PROFILE_MAIN;
  52     else
  53         sps->i_profile_idc  = PROFILE_BASELINE;
  54     sps->i_level_idc = param->i_level_idc;
  55
  56     sps->b_constraint_set0  = 0;
  57     sps->b_constraint_set1  = 0;
  58     sps->b_constraint_set2  = 0;
  59
  60     sps->i_log2_max_frame_num = 4;  /* at least 4 */
  61     while( (1 << sps->i_log2_max_frame_num) <= param->i_keyint_max )
  62     {
  63         sps->i_log2_max_frame_num++;
  64     }
  65     sps->i_log2_max_frame_num++;    /* just in case */
  66
  67     sps->i_poc_type = 0;
  68     if( sps->i_poc_type == 0 )
  69     {
  70         sps->i_log2_max_poc_lsb = sps->i_log2_max_frame_num + 1;    /* max poc = 2*frame_num */
  71     }
  72     else if( sps->i_poc_type == 1 )
  73     {
  74         int i;
  75
  76         /* FIXME */
  77         sps->b_delta_pic_order_always_zero = 1;
  78         sps->i_offset_for_non_ref_pic = 0;
  79         sps->i_offset_for_top_to_bottom_field = 0;
  80         sps->i_num_ref_frames_in_poc_cycle = 0;
  81
  82         for( i = 0; i < sps->i_num_ref_frames_in_poc_cycle; i++ )
  83         {
  84             sps->i_offset_for_ref_frame[i] = 0;
  85         }
  86     }
  87
  88     sps->vui.i_num_reorder_frames = param->b_bframe_pyramid ? 2 : param->i_bframe ? 1 : 0;
  89     sps->vui.i_max_dec_frame_buffering =
  90     sps->i_num_ref_frames = X264_MIN(16, param->i_frame_reference + sps->vui.i_num_reorder_frames);
  91
  92     sps->b_gaps_in_frame_num_value_allowed = 0;
  93     sps->i_mb_width = ( param->i_width + 15 ) / 16;
  94     sps->i_mb_height= ( param->i_height + 15 )/ 16;
  95     sps->b_frame_mbs_only = 1;
  96     sps->b_mb_adaptive_frame_field = 0;
  97     sps->b_direct8x8_inference = 0;
  98     if( sps->b_frame_mbs_only == 0 ||
  99         !(param->analyse.inter & X264_ANALYSE_PSUB8x8) )
 100     {
 101         sps->b_direct8x8_inference = 1;
 102     }
 103
 104     if( param->i_width % 16 != 0 || param->i_height % 16 != 0 )
 105     {
 106         sps->b_crop = 1;
 107         sps->crop.i_left    = 0;
 108         sps->crop.i_right   = ( 16 - param->i_width % 16)/2;
 109         sps->crop.i_top     = 0;
 110         sps->crop.i_bottom  = ( 16 - param->i_height % 16)/2;
 111     }
 112     else
 113     {
 114         sps->b_crop = 0;
 115         sps->crop.i_left    = 0;
 116         sps->crop.i_right   = 0;
 117         sps->crop.i_top     = 0;
 118         sps->crop.i_bottom  = 0;
 119     }
 120
 121     sps->b_vui = 0;
 122     sps->vui.b_aspect_ratio_info_present = 0;
 123
 124     if( param->vui.i_sar_width > 0 && param->vui.i_sar_height > 0 )
 125     {
 126         sps->vui.b_aspect_ratio_info_present = 1;
 127         sps->vui.i_sar_width = param->vui.i_sar_width;
 128         sps->vui.i_sar_height= param->vui.i_sar_height;
 129     }
 130     sps->b_vui |= sps->vui.b_aspect_ratio_info_present;
 131
 132     if( param->i_fps_num > 0 && param->i_fps_den > 0)
 133     {
 134         sps->vui.b_timing_info_present = 1;
 135         /* The standard is confusing me, but this seems to work best
 136            with other encoders */
 137         sps->vui.i_num_units_in_tick = param->i_fps_den;
 138         sps->vui.i_time_scale = param->i_fps_num;
 139         sps->vui.b_fixed_frame_rate = 1;
 140     }
 141     sps->b_vui |= sps->vui.b_timing_info_present;
 142
 143     sps->vui.b_bitstream_restriction = param->i_bframe > 0;
 144     if( sps->vui.b_bitstream_restriction )
 145     {
 146         sps->vui.b_motion_vectors_over_pic_boundaries = 1;
 147         sps->vui.i_max_bytes_per_pic_denom = 0;
 148         sps->vui.i_max_bits_per_mb_denom = 0;
 149         sps->vui.i_log2_max_mv_length_horizontal =
 150         sps->vui.i_log2_max_mv_length_vertical = (int)(log(param->analyse.i_mv_range*4-1)/log(2)) + 1;
 151     }
 152     sps->b_vui |= sps->vui.b_bitstream_restriction;
 153 }
 154
 155
 156 void x264_sps_write( bs_t *s, x264_sps_t *sps )
 157 {
 158     bs_write( s, 8, sps->i_profile_idc );
 159     bs_write( s, 1, sps->b_constraint_set0 );
 160     bs_write( s, 1, sps->b_constraint_set1 );
 161     bs_write( s, 1, sps->b_constraint_set2 );
 162
 163     bs_write( s, 5, 0 );    /* reserved */
 164
 165     bs_write( s, 8, sps->i_level_idc );
 166
 167     bs_write_ue( s, sps->i_id );
 168
 169     if( sps->i_profile_idc >= PROFILE_HIGH )
 170     {
 171         bs_write_ue( s, 1 ); // chroma_format_idc = 4:2:0
 172         bs_write_ue( s, 0 ); // bit_depth_luma_minus8
 173         bs_write_ue( s, 0 ); // bit_depth_chroma_minus8
 174         bs_write( s, 1, sps->b_qpprime_y_zero_transform_bypass );
 175         bs_write( s, 1, 0 ); // seq_scaling_matrix_present_flag
 176     }
 177
 178     bs_write_ue( s, sps->i_log2_max_frame_num - 4 );
 179     bs_write_ue( s, sps->i_poc_type );
 180     if( sps->i_poc_type == 0 )
 181     {
 182         bs_write_ue( s, sps->i_log2_max_poc_lsb - 4 );
 183     }
 184     else if( sps->i_poc_type == 1 )
 185     {
 186         int i;
 187
 188         bs_write( s, 1, sps->b_delta_pic_order_always_zero );
 189         bs_write_se( s, sps->i_offset_for_non_ref_pic );
 190         bs_write_se( s, sps->i_offset_for_top_to_bottom_field );
 191         bs_write_ue( s, sps->i_num_ref_frames_in_poc_cycle );
 192
 193         for( i = 0; i < sps->i_num_ref_frames_in_poc_cycle; i++ )
 194         {
 195             bs_write_se( s, sps->i_offset_for_ref_frame[i] );
 196         }
 197     }
 198     bs_write_ue( s, sps->i_num_ref_frames );
 199     bs_write( s, 1, sps->b_gaps_in_frame_num_value_allowed );
 200     bs_write_ue( s, sps->i_mb_width - 1 );
 201     bs_write_ue( s, sps->i_mb_height - 1);
 202     bs_write( s, 1, sps->b_frame_mbs_only );
 203     if( !sps->b_frame_mbs_only )
 204     {
 205         bs_write( s, 1, sps->b_mb_adaptive_frame_field );
 206     }
 207     bs_write( s, 1, sps->b_direct8x8_inference );
 208
 209     bs_write( s, 1, sps->b_crop );
 210     if( sps->b_crop )
 211     {
 212         bs_write_ue( s, sps->crop.i_left );
 213         bs_write_ue( s, sps->crop.i_right );
 214         bs_write_ue( s, sps->crop.i_top );
 215         bs_write_ue( s, sps->crop.i_bottom );
 216     }
 217
 218     bs_write( s, 1, sps->b_vui );
 219     if( sps->b_vui )
 220     {
 221         bs_write1( s, sps->vui.b_aspect_ratio_info_present );
 222         if( sps->vui.b_aspect_ratio_info_present )
 223         {
 224             int i;
 225             static const struct { int w, h; int sar; } sar[] =
 226             {
 227                 { 1,   1, 1 }, { 12, 11, 2 }, { 10, 11, 3 }, { 16, 11, 4 },
 228                 { 40, 33, 5 }, { 24, 11, 6 }, { 20, 11, 7 }, { 32, 11, 8 },
 229                 { 80, 33, 9 }, { 18, 11, 10}, { 15, 11, 11}, { 64, 33, 12},
 230                 { 160,99, 13}, { 0, 0, -1 }
 231             };
 232             for( i = 0; sar[i].sar != -1; i++ )
 233             {
 234                 if( sar[i].w == sps->vui.i_sar_width &&
 235                     sar[i].h == sps->vui.i_sar_height )
 236                     break;
 237             }
 238             if( sar[i].sar != -1 )
 239             {
 240                 bs_write( s, 8, sar[i].sar );
 241             }
 242             else
 243             {
 244                 bs_write( s, 8, 255);   /* aspect_ratio_idc (extented) */
 245                 bs_write( s, 16, sps->vui.i_sar_width );
 246                 bs_write( s, 16, sps->vui.i_sar_height );
 247             }
 248         }
 249
 250         bs_write1( s, 0 );      /* overscan_info_present_flag */
 251
 252         bs_write1( s, 0 );      /* video_signal_type_present_flag */
 253 #if 0
 254         bs_write( s, 3, 5 );    /* unspecified video format */
 255         bs_write1( s, 1 );      /* video full range flag */
 256         bs_write1( s, 0 );      /* colour description present flag */
 257 #endif
 258         bs_write1( s, 0 );      /* chroma_loc_info_present_flag */
 259
 260         bs_write1( s, sps->vui.b_timing_info_present );
 261         if( sps->vui.b_timing_info_present )
 262         {
 263             bs_write( s, 32, sps->vui.i_num_units_in_tick );
 264             bs_write( s, 32, sps->vui.i_time_scale );
 265             bs_write1( s, sps->vui.b_fixed_frame_rate );
 266         }
 267
 268         bs_write1( s, 0 );      /* nal_hrd_parameters_present_flag */
 269         bs_write1( s, 0 );      /* vcl_hrd_parameters_present_flag */
 270         bs_write1( s, 0 );      /* pic_struct_present_flag */
 271         bs_write1( s, sps->vui.b_bitstream_restriction );
 272         if( sps->vui.b_bitstream_restriction )
 273         {
 274             bs_write1( s, sps->vui.b_motion_vectors_over_pic_boundaries );
 275             bs_write_ue( s, sps->vui.i_max_bytes_per_pic_denom );
 276             bs_write_ue( s, sps->vui.i_max_bits_per_mb_denom );
 277             bs_write_ue( s, sps->vui.i_log2_max_mv_length_horizontal );
 278             bs_write_ue( s, sps->vui.i_log2_max_mv_length_vertical );
 279             bs_write_ue( s, sps->vui.i_num_reorder_frames );
 280             bs_write_ue( s, sps->vui.i_max_dec_frame_buffering );
 281         }
 282     }
 283
 284     bs_rbsp_trailing( s );
 285 }
 286
 287 void x264_pps_init( x264_pps_t *pps, int i_id, x264_param_t *param, x264_sps_t *sps )
 288 {
 289     pps->i_id = i_id;
 290     pps->i_sps_id = sps->i_id;
 291     pps->b_cabac = param->b_cabac;
 292
 293     pps->b_pic_order = 0;
 294     pps->i_num_slice_groups = 1;
 295
 296 #if 0
 297     if( pps->i_num_slice_groups > 1 )
 298     {
 299         int i;
 300
 301         pps->i_slice_group_map_type = 0;
 302         if( pps->i_slice_group_map_type == 0 )
 303         {
 304             for( i = 0; i < pps->i_num_slice_groups; i++ )
 305             {
 306                 pps->i_run_length[i] = 1;
 307             }
 308         }
 309         else if( pps->i_slice_group_map_type == 2 )
 310         {
 311             for( i = 0; i < pps->i_num_slice_groups; i++ )
 312             {
 313                 pps->i_top_left[i] = 0;
 314                 pps->i_bottom_right[i] = 0;
 315             }
 316         }
 317         else if( pps->i_slice_group_map_type >= 3 &&
 318                  pps->i_slice_group_map_type <= 5 )
 319         {
 320             pps->b_slice_group_change_direction = 0;
 321             pps->i_slice_group_change_rate = 0;
 322         }
 323         else if( pps->i_slice_group_map_type == 6 )
 324         {
 325             pps->i_pic_size_in_map_units = 1;
 326             for( i = 0; i < pps->i_pic_size_in_map_units; i++ )
 327             {
 328                 pps->i_slice_group_id[i] = 0;
 329             }
 330         }
 331     }
 332 #endif
 333     pps->i_num_ref_idx_l0_active = 1;
 334     pps->i_num_ref_idx_l1_active = 1;
 335
 336     pps->b_weighted_pred = 0;
 337     pps->b_weighted_bipred = param->analyse.b_weighted_bipred ? 2 : 0;
 338
 339     pps->i_pic_init_qp = 26;
 340     pps->i_pic_init_qs = 26;
 341
 342     pps->i_chroma_qp_index_offset = param->analyse.i_chroma_qp_offset;
 343     pps->b_deblocking_filter_control = 1;
 344     pps->b_constrained_intra_pred = 0;
 345     pps->b_redundant_pic_cnt = 0;
 346
 347     pps->b_transform_8x8_mode = param->analyse.b_transform_8x8 ? 1 : 0;
 348 }
 349
 350 void x264_pps_write( bs_t *s, x264_pps_t *pps )
 351 {
 352     bs_write_ue( s, pps->i_id );
 353     bs_write_ue( s, pps->i_sps_id );
 354
 355     bs_write( s, 1, pps->b_cabac );
 356     bs_write( s, 1, pps->b_pic_order );
 357     bs_write_ue( s, pps->i_num_slice_groups - 1 );
 358
 359 #if 0
 360     if( pps->i_num_slice_groups > 1 )
 361     {
 362         int i;
 363
 364         bs_write_ue( s, pps->i_slice_group_map_type );
 365         if( pps->i_slice_group_map_type == 0 )
 366         {
 367             for( i = 0; i < pps->i_num_slice_groups; i++ )
 368             {
 369                 bs_write_ue( s, pps->i_run_length[i] - 1 );
 370             }
 371         }
 372         else if( pps->i_slice_group_map_type == 2 )
 373         {
 374             for( i = 0; i < pps->i_num_slice_groups; i++ )
 375             {
 376                 bs_write_ue( s, pps->i_top_left[i] );
 377                 bs_write_ue( s, pps->i_bottom_right[i] );
 378             }
 379         }
 380         else if( pps->i_slice_group_map_type >= 3 &&
 381                  pps->i_slice_group_map_type <= 5 )
 382         {
 383             bs_write( s, 1, pps->b_slice_group_change_direction );
 384             bs_write_ue( s, pps->b_slice_group_change_direction - 1 );
 385         }
 386         else if( pps->i_slice_group_map_type == 6 )
 387         {
 388             bs_write_ue( s, pps->i_pic_size_in_map_units - 1 );
 389             for( i = 0; i < pps->i_pic_size_in_map_units; i++ )
 390             {
 391                 /* FIXME */
 392                 /* bs_write( s, ceil( log2( pps->i_pic_size_in_map_units +1 ) ),
 393                  *              pps->i_slice_group_id[i] );
 394                  */
 395             }
 396         }
 397     }
 398 #endif
 399
 400     bs_write_ue( s, pps->i_num_ref_idx_l0_active - 1 );
 401     bs_write_ue( s, pps->i_num_ref_idx_l1_active - 1 );
 402     bs_write( s, 1, pps->b_weighted_pred );
 403     bs_write( s, 2, pps->b_weighted_bipred );
 404
 405     bs_write_se( s, pps->i_pic_init_qp - 26 );
 406     bs_write_se( s, pps->i_pic_init_qs - 26 );
 407     bs_write_se( s, pps->i_chroma_qp_index_offset );
 408
 409     bs_write( s, 1, pps->b_deblocking_filter_control );
 410     bs_write( s, 1, pps->b_constrained_intra_pred );
 411     bs_write( s, 1, pps->b_redundant_pic_cnt );
 412
 413     if( pps->b_transform_8x8_mode )
 414     {
 415         bs_write( s, 1, pps->b_transform_8x8_mode );
 416         bs_write( s, 1, 0 ); // pic_scaling_matrix_present_flag
 417         bs_write_se( s, 0 ); // second_chroma_qp_index_offset
 418     }
 419
 420     bs_rbsp_trailing( s );
 421 }
 422
 423 void x264_sei_version_write( bs_t *s )
 424 {
 425     int i;
 426     // random ID number generated according to ISO-11578
 427     const uint8_t uuid[16] = {
 428         0xdc, 0x45, 0xe9, 0xbd, 0xe6, 0xd9, 0x48, 0xb7,
 429         0x96, 0x2c, 0xd8, 0x20, 0xd9, 0x23, 0xee, 0xef
 430     };
 431     char version[256];
 432     int length;
 433     sprintf( version, "x264 - core %d%s - H.264/MPEG-4 AVC codec - Copyleft 2005 - http://www.videolan.org/x264.html",
 434              X264_BUILD, X264_VERSION );
 435     length = strlen(version)+1+16;
 436
 437     bs_write( s, 8, 0x5 ); // payload_type = user_data_unregistered
 438     while( length > 255 )
 439         bs_write( s, 8, 255 ), length -= 255;
 440     bs_write( s, 8, length ); // payload_size
 441
 442     for( i = 0; i < 16; i++ )
 443         bs_write( s, 8, uuid[i] );
 444     for( i = 0; i < length-16; i++ )
 445         bs_write( s, 8, version[i] );
 446
 447     bs_rbsp_trailing( s );
 448 }