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 #include "common/macroblock.h"
  38 #ifndef _MSC_VER
  39 #include "config.h"
  40 #endif
  41
  42 static const uint8_t *const x264_cqm_jvt[6] =
  43 {
  44     x264_cqm_jvt4i, x264_cqm_jvt4p,
  45     x264_cqm_jvt4i, x264_cqm_jvt4p,
  46     x264_cqm_jvt8i, x264_cqm_jvt8p
  47 };
  48
  49 static void scaling_list_write( bs_t *s, x264_pps_t *pps, int idx )
  50 {
  51     const int len = idx<4 ? 16 : 64;
  52     const int *zigzag = idx<4 ? x264_zigzag_scan4 : x264_zigzag_scan8;
  53     const uint8_t *list = pps->scaling_list[idx];
  54     const uint8_t *def_list = (idx==CQM_4IC) ? pps->scaling_list[CQM_4IY]
  55                             : (idx==CQM_4PC) ? pps->scaling_list[CQM_4PY]
  56                             : x264_cqm_jvt[idx];
  57     int j;
  58     if( memcmp( list, def_list, len ) )
  59     {
  60         bs_write( s, 1, 1 ); // scaling_list_present_flag
  61         for( j = 0; j < len; j++ )
  62             bs_write_se( s, list[zigzag[j]] - (j>0 ? list[zigzag[j-1]] : 8) ); // delta
  63     }
  64     else
  65         bs_write( s, 1, 0 ); // scaling_list_present_flag
  66 }
  67
  68 void x264_sps_init( x264_sps_t *sps, int i_id, x264_param_t *param )
  69 {
  70     sps->i_id = i_id;
  71
  72     sps->b_qpprime_y_zero_transform_bypass = !param->rc.b_cbr && param->rc.i_qp_constant == 0;
  73     if( sps->b_qpprime_y_zero_transform_bypass )
  74         sps->i_profile_idc  = PROFILE_HIGH444;
  75     else if( param->analyse.b_transform_8x8 || param->i_cqm_preset != X264_CQM_FLAT )
  76         sps->i_profile_idc  = PROFILE_HIGH;
  77     else if( param->b_cabac || param->i_bframe > 0 )
  78         sps->i_profile_idc  = PROFILE_MAIN;
  79     else
  80         sps->i_profile_idc  = PROFILE_BASELINE;
  81     sps->i_level_idc = param->i_level_idc;
  82
  83     sps->b_constraint_set0  = 0;
  84     sps->b_constraint_set1  = 0;
  85     sps->b_constraint_set2  = 0;
  86
  87     sps->i_log2_max_frame_num = 4;  /* at least 4 */
  88     while( (1 << sps->i_log2_max_frame_num) <= param->i_keyint_max )
  89     {
  90         sps->i_log2_max_frame_num++;
  91     }
  92     sps->i_log2_max_frame_num++;    /* just in case */
  93
  94     sps->i_poc_type = 0;
  95     if( sps->i_poc_type == 0 )
  96     {
  97         sps->i_log2_max_poc_lsb = sps->i_log2_max_frame_num + 1;    /* max poc = 2*frame_num */
  98     }
  99     else if( sps->i_poc_type == 1 )
 100     {
 101         int i;
 102
 103         /* FIXME */
 104         sps->b_delta_pic_order_always_zero = 1;
 105         sps->i_offset_for_non_ref_pic = 0;
 106         sps->i_offset_for_top_to_bottom_field = 0;
 107         sps->i_num_ref_frames_in_poc_cycle = 0;
 108
 109         for( i = 0; i < sps->i_num_ref_frames_in_poc_cycle; i++ )
 110         {
 111             sps->i_offset_for_ref_frame[i] = 0;
 112         }
 113     }
 114
 115     sps->vui.i_num_reorder_frames = param->b_bframe_pyramid ? 2 : param->i_bframe ? 1 : 0;
 116     sps->vui.i_max_dec_frame_buffering =
 117     sps->i_num_ref_frames = X264_MIN(16, param->i_frame_reference + sps->vui.i_num_reorder_frames);
 118
 119     sps->b_gaps_in_frame_num_value_allowed = 0;
 120     sps->i_mb_width = ( param->i_width + 15 ) / 16;
 121     sps->i_mb_height= ( param->i_height + 15 )/ 16;
 122     sps->b_frame_mbs_only = 1;
 123     sps->b_mb_adaptive_frame_field = 0;
 124     sps->b_direct8x8_inference = 0;
 125     if( sps->b_frame_mbs_only == 0 ||
 126         !(param->analyse.inter & X264_ANALYSE_PSUB8x8) )
 127     {
 128         sps->b_direct8x8_inference = 1;
 129     }
 130
 131     if( param->i_width % 16 != 0 || param->i_height % 16 != 0 )
 132     {
 133         sps->b_crop = 1;
 134         sps->crop.i_left    = 0;
 135         sps->crop.i_right   = ( 16 - param->i_width % 16)/2;
 136         sps->crop.i_top     = 0;
 137         sps->crop.i_bottom  = ( 16 - param->i_height % 16)/2;
 138     }
 139     else
 140     {
 141         sps->b_crop = 0;
 142         sps->crop.i_left    = 0;
 143         sps->crop.i_right   = 0;
 144         sps->crop.i_top     = 0;
 145         sps->crop.i_bottom  = 0;
 146     }
 147
 148     sps->b_vui = 0;
 149     sps->vui.b_aspect_ratio_info_present = 0;
 150
 151     if( param->vui.i_sar_width > 0 && param->vui.i_sar_height > 0 )
 152     {
 153         sps->vui.b_aspect_ratio_info_present = 1;
 154         sps->vui.i_sar_width = param->vui.i_sar_width;
 155         sps->vui.i_sar_height= param->vui.i_sar_height;
 156     }
 157     sps->b_vui |= sps->vui.b_aspect_ratio_info_present;
 158
 159     if( param->i_fps_num > 0 && param->i_fps_den > 0)
 160     {
 161         sps->vui.b_timing_info_present = 1;
 162         /* The standard is confusing me, but this seems to work best
 163            with other encoders */
 164         sps->vui.i_num_units_in_tick = param->i_fps_den;
 165         sps->vui.i_time_scale = param->i_fps_num;
 166         sps->vui.b_fixed_frame_rate = 1;
 167     }
 168     sps->b_vui |= sps->vui.b_timing_info_present;
 169
 170     sps->vui.b_bitstream_restriction = param->i_bframe > 0;
 171     if( sps->vui.b_bitstream_restriction )
 172     {
 173         sps->vui.b_motion_vectors_over_pic_boundaries = 1;
 174         sps->vui.i_max_bytes_per_pic_denom = 0;
 175         sps->vui.i_max_bits_per_mb_denom = 0;
 176         sps->vui.i_log2_max_mv_length_horizontal =
 177         sps->vui.i_log2_max_mv_length_vertical = (int)(log(param->analyse.i_mv_range*4-1)/log(2)) + 1;
 178     }
 179     sps->b_vui |= sps->vui.b_bitstream_restriction;
 180 }
 181
 182
 183 void x264_sps_write( bs_t *s, x264_sps_t *sps )
 184 {
 185     bs_write( s, 8, sps->i_profile_idc );
 186     bs_write( s, 1, sps->b_constraint_set0 );
 187     bs_write( s, 1, sps->b_constraint_set1 );
 188     bs_write( s, 1, sps->b_constraint_set2 );
 189
 190     bs_write( s, 5, 0 );    /* reserved */
 191
 192     bs_write( s, 8, sps->i_level_idc );
 193
 194     bs_write_ue( s, sps->i_id );
 195
 196     if( sps->i_profile_idc >= PROFILE_HIGH )
 197     {
 198         bs_write_ue( s, 1 ); // chroma_format_idc = 4:2:0
 199         bs_write_ue( s, 0 ); // bit_depth_luma_minus8
 200         bs_write_ue( s, 0 ); // bit_depth_chroma_minus8
 201         bs_write( s, 1, sps->b_qpprime_y_zero_transform_bypass );
 202         bs_write( s, 1, 0 ); // seq_scaling_matrix_present_flag
 203     }
 204
 205     bs_write_ue( s, sps->i_log2_max_frame_num - 4 );
 206     bs_write_ue( s, sps->i_poc_type );
 207     if( sps->i_poc_type == 0 )
 208     {
 209         bs_write_ue( s, sps->i_log2_max_poc_lsb - 4 );
 210     }
 211     else if( sps->i_poc_type == 1 )
 212     {
 213         int i;
 214
 215         bs_write( s, 1, sps->b_delta_pic_order_always_zero );
 216         bs_write_se( s, sps->i_offset_for_non_ref_pic );
 217         bs_write_se( s, sps->i_offset_for_top_to_bottom_field );
 218         bs_write_ue( s, sps->i_num_ref_frames_in_poc_cycle );
 219
 220         for( i = 0; i < sps->i_num_ref_frames_in_poc_cycle; i++ )
 221         {
 222             bs_write_se( s, sps->i_offset_for_ref_frame[i] );
 223         }
 224     }
 225     bs_write_ue( s, sps->i_num_ref_frames );
 226     bs_write( s, 1, sps->b_gaps_in_frame_num_value_allowed );
 227     bs_write_ue( s, sps->i_mb_width - 1 );
 228     bs_write_ue( s, sps->i_mb_height - 1);
 229     bs_write( s, 1, sps->b_frame_mbs_only );
 230     if( !sps->b_frame_mbs_only )
 231     {
 232         bs_write( s, 1, sps->b_mb_adaptive_frame_field );
 233     }
 234     bs_write( s, 1, sps->b_direct8x8_inference );
 235
 236     bs_write( s, 1, sps->b_crop );
 237     if( sps->b_crop )
 238     {
 239         bs_write_ue( s, sps->crop.i_left );
 240         bs_write_ue( s, sps->crop.i_right );
 241         bs_write_ue( s, sps->crop.i_top );
 242         bs_write_ue( s, sps->crop.i_bottom );
 243     }
 244
 245     bs_write( s, 1, sps->b_vui );
 246     if( sps->b_vui )
 247     {
 248         bs_write1( s, sps->vui.b_aspect_ratio_info_present );
 249         if( sps->vui.b_aspect_ratio_info_present )
 250         {
 251             int i;
 252             static const struct { int w, h; int sar; } sar[] =
 253             {
 254                 { 1,   1, 1 }, { 12, 11, 2 }, { 10, 11, 3 }, { 16, 11, 4 },
 255                 { 40, 33, 5 }, { 24, 11, 6 }, { 20, 11, 7 }, { 32, 11, 8 },
 256                 { 80, 33, 9 }, { 18, 11, 10}, { 15, 11, 11}, { 64, 33, 12},
 257                 { 160,99, 13}, { 0, 0, -1 }
 258             };
 259             for( i = 0; sar[i].sar != -1; i++ )
 260             {
 261                 if( sar[i].w == sps->vui.i_sar_width &&
 262                     sar[i].h == sps->vui.i_sar_height )
 263                     break;
 264             }
 265             if( sar[i].sar != -1 )
 266             {
 267                 bs_write( s, 8, sar[i].sar );
 268             }
 269             else
 270             {
 271                 bs_write( s, 8, 255);   /* aspect_ratio_idc (extented) */
 272                 bs_write( s, 16, sps->vui.i_sar_width );
 273                 bs_write( s, 16, sps->vui.i_sar_height );
 274             }
 275         }
 276
 277         bs_write1( s, 0 );      /* overscan_info_present_flag */
 278
 279         bs_write1( s, 0 );      /* video_signal_type_present_flag */
 280 #if 0
 281         bs_write( s, 3, 5 );    /* unspecified video format */
 282         bs_write1( s, 1 );      /* video full range flag */
 283         bs_write1( s, 0 );      /* colour description present flag */
 284 #endif
 285         bs_write1( s, 0 );      /* chroma_loc_info_present_flag */
 286
 287         bs_write1( s, sps->vui.b_timing_info_present );
 288         if( sps->vui.b_timing_info_present )
 289         {
 290             bs_write( s, 32, sps->vui.i_num_units_in_tick );
 291             bs_write( s, 32, sps->vui.i_time_scale );
 292             bs_write1( s, sps->vui.b_fixed_frame_rate );
 293         }
 294
 295         bs_write1( s, 0 );      /* nal_hrd_parameters_present_flag */
 296         bs_write1( s, 0 );      /* vcl_hrd_parameters_present_flag */
 297         bs_write1( s, 0 );      /* pic_struct_present_flag */
 298         bs_write1( s, sps->vui.b_bitstream_restriction );
 299         if( sps->vui.b_bitstream_restriction )
 300         {
 301             bs_write1( s, sps->vui.b_motion_vectors_over_pic_boundaries );
 302             bs_write_ue( s, sps->vui.i_max_bytes_per_pic_denom );
 303             bs_write_ue( s, sps->vui.i_max_bits_per_mb_denom );
 304             bs_write_ue( s, sps->vui.i_log2_max_mv_length_horizontal );
 305             bs_write_ue( s, sps->vui.i_log2_max_mv_length_vertical );
 306             bs_write_ue( s, sps->vui.i_num_reorder_frames );
 307             bs_write_ue( s, sps->vui.i_max_dec_frame_buffering );
 308         }
 309     }
 310
 311     bs_rbsp_trailing( s );
 312 }
 313
 314 void x264_pps_init( x264_pps_t *pps, int i_id, x264_param_t *param, x264_sps_t *sps )
 315 {
 316     int i, j;
 317
 318     pps->i_id = i_id;
 319     pps->i_sps_id = sps->i_id;
 320     pps->b_cabac = param->b_cabac;
 321
 322     pps->b_pic_order = 0;
 323     pps->i_num_slice_groups = 1;
 324
 325 #if 0
 326     if( pps->i_num_slice_groups > 1 )
 327     {
 328         pps->i_slice_group_map_type = 0;
 329         if( pps->i_slice_group_map_type == 0 )
 330         {
 331             for( i = 0; i < pps->i_num_slice_groups; i++ )
 332             {
 333                 pps->i_run_length[i] = 1;
 334             }
 335         }
 336         else if( pps->i_slice_group_map_type == 2 )
 337         {
 338             for( i = 0; i < pps->i_num_slice_groups; i++ )
 339             {
 340                 pps->i_top_left[i] = 0;
 341                 pps->i_bottom_right[i] = 0;
 342             }
 343         }
 344         else if( pps->i_slice_group_map_type >= 3 &&
 345                  pps->i_slice_group_map_type <= 5 )
 346         {
 347             pps->b_slice_group_change_direction = 0;
 348             pps->i_slice_group_change_rate = 0;
 349         }
 350         else if( pps->i_slice_group_map_type == 6 )
 351         {
 352             pps->i_pic_size_in_map_units = 1;
 353             for( i = 0; i < pps->i_pic_size_in_map_units; i++ )
 354             {
 355                 pps->i_slice_group_id[i] = 0;
 356             }
 357         }
 358     }
 359 #endif
 360     pps->i_num_ref_idx_l0_active = 1;
 361     pps->i_num_ref_idx_l1_active = 1;
 362
 363     pps->b_weighted_pred = 0;
 364     pps->b_weighted_bipred = param->analyse.b_weighted_bipred ? 2 : 0;
 365
 366     pps->i_pic_init_qp = 26;
 367     pps->i_pic_init_qs = 26;
 368
 369     pps->i_chroma_qp_index_offset = param->analyse.i_chroma_qp_offset;
 370     pps->b_deblocking_filter_control = 1;
 371     pps->b_constrained_intra_pred = 0;
 372     pps->b_redundant_pic_cnt = 0;
 373
 374     pps->b_transform_8x8_mode = param->analyse.b_transform_8x8 ? 1 : 0;
 375
 376     pps->i_cqm_preset = param->i_cqm_preset;
 377     switch( pps->i_cqm_preset )
 378     {
 379     case X264_CQM_FLAT:
 380         for( i = 0; i < 6; i++ )
 381             pps->scaling_list[i] = x264_cqm_flat16;
 382         break;
 383     case X264_CQM_JVT:
 384         for( i = 0; i < 6; i++ )
 385             pps->scaling_list[i] = x264_cqm_jvt[i];
 386         break;
 387     case X264_CQM_CUSTOM:
 388         pps->scaling_list[CQM_4IY] = param->cqm_4iy;
 389         pps->scaling_list[CQM_4IC] = param->cqm_4ic;
 390         pps->scaling_list[CQM_4PY] = param->cqm_4py;
 391         pps->scaling_list[CQM_4PC] = param->cqm_4pc;
 392         pps->scaling_list[CQM_8IY+4] = param->cqm_8iy;
 393         pps->scaling_list[CQM_8PY+4] = param->cqm_8py;
 394         for( i = 0; i < 6; i++ )
 395             for( j = 0; j < (i<4?16:64); j++ )
 396                 if( pps->scaling_list[i][j] == 0 )
 397                     pps->scaling_list[i] = x264_cqm_jvt[i];
 398         break;
 399     }
 400 }
 401
 402 void x264_pps_write( bs_t *s, x264_pps_t *pps )
 403 {
 404     bs_write_ue( s, pps->i_id );
 405     bs_write_ue( s, pps->i_sps_id );
 406
 407     bs_write( s, 1, pps->b_cabac );
 408     bs_write( s, 1, pps->b_pic_order );
 409     bs_write_ue( s, pps->i_num_slice_groups - 1 );
 410
 411 #if 0
 412     if( pps->i_num_slice_groups > 1 )
 413     {
 414         int i;
 415
 416         bs_write_ue( s, pps->i_slice_group_map_type );
 417         if( pps->i_slice_group_map_type == 0 )
 418         {
 419             for( i = 0; i < pps->i_num_slice_groups; i++ )
 420             {
 421                 bs_write_ue( s, pps->i_run_length[i] - 1 );
 422             }
 423         }
 424         else if( pps->i_slice_group_map_type == 2 )
 425         {
 426             for( i = 0; i < pps->i_num_slice_groups; i++ )
 427             {
 428                 bs_write_ue( s, pps->i_top_left[i] );
 429                 bs_write_ue( s, pps->i_bottom_right[i] );
 430             }
 431         }
 432         else if( pps->i_slice_group_map_type >= 3 &&
 433                  pps->i_slice_group_map_type <= 5 )
 434         {
 435             bs_write( s, 1, pps->b_slice_group_change_direction );
 436             bs_write_ue( s, pps->b_slice_group_change_direction - 1 );
 437         }
 438         else if( pps->i_slice_group_map_type == 6 )
 439         {
 440             bs_write_ue( s, pps->i_pic_size_in_map_units - 1 );
 441             for( i = 0; i < pps->i_pic_size_in_map_units; i++ )
 442             {
 443                 /* FIXME */
 444                 /* bs_write( s, ceil( log2( pps->i_pic_size_in_map_units +1 ) ),
 445                  *              pps->i_slice_group_id[i] );
 446                  */
 447             }
 448         }
 449     }
 450 #endif
 451
 452     bs_write_ue( s, pps->i_num_ref_idx_l0_active - 1 );
 453     bs_write_ue( s, pps->i_num_ref_idx_l1_active - 1 );
 454     bs_write( s, 1, pps->b_weighted_pred );
 455     bs_write( s, 2, pps->b_weighted_bipred );
 456
 457     bs_write_se( s, pps->i_pic_init_qp - 26 );
 458     bs_write_se( s, pps->i_pic_init_qs - 26 );
 459     bs_write_se( s, pps->i_chroma_qp_index_offset );
 460
 461     bs_write( s, 1, pps->b_deblocking_filter_control );
 462     bs_write( s, 1, pps->b_constrained_intra_pred );
 463     bs_write( s, 1, pps->b_redundant_pic_cnt );
 464
 465     if( pps->b_transform_8x8_mode || pps->i_cqm_preset != X264_CQM_FLAT )
 466     {
 467         bs_write( s, 1, pps->b_transform_8x8_mode );
 468         bs_write( s, 1, (pps->i_cqm_preset != X264_CQM_FLAT) );
 469         if( pps->i_cqm_preset != X264_CQM_FLAT )
 470         {
 471             scaling_list_write( s, pps, CQM_4IY );
 472             scaling_list_write( s, pps, CQM_4IC );
 473             bs_write( s, 1, 0 ); // Cr = Cb
 474             scaling_list_write( s, pps, CQM_4PY );
 475             scaling_list_write( s, pps, CQM_4PC );
 476             bs_write( s, 1, 0 ); // Cr = Cb
 477             if( pps->b_transform_8x8_mode )
 478             {
 479                 scaling_list_write( s, pps, CQM_8IY+4 );
 480                 scaling_list_write( s, pps, CQM_8PY+4 );
 481             }
 482         }
 483         bs_write_se( s, pps->i_chroma_qp_index_offset );
 484     }
 485
 486     bs_rbsp_trailing( s );
 487 }
 488
 489 void x264_sei_version_write( bs_t *s )
 490 {
 491     int i;
 492     // random ID number generated according to ISO-11578
 493     const uint8_t uuid[16] = {
 494         0xdc, 0x45, 0xe9, 0xbd, 0xe6, 0xd9, 0x48, 0xb7,
 495         0x96, 0x2c, 0xd8, 0x20, 0xd9, 0x23, 0xee, 0xef
 496     };
 497     char version[256];
 498     int length;
 499     sprintf( version, "x264 - core %d%s - H.264/MPEG-4 AVC codec - Copyleft 2005 - http://www.videolan.org/x264.html",
 500              X264_BUILD, X264_VERSION );
 501     length = strlen(version)+1+16;
 502
 503     bs_write( s, 8, 0x5 ); // payload_type = user_data_unregistered
 504     while( length > 255 )
 505         bs_write( s, 8, 255 ), length -= 255;
 506     bs_write( s, 8, length ); // payload_size
 507
 508     for( i = 0; i < 16; i++ )
 509         bs_write( s, 8, uuid[i] );
 510     for( i = 0; i < length-16; i++ )
 511         bs_write( s, 8, version[i] );
 512
 513     bs_rbsp_trailing( s );
 514 }