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