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