git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/mpegvideo.h

   1 /*
   2  * Generic DCT based hybrid video encoder
   3  * Copyright (c) 2000,2001 Gerard Lantau.
   4  *
   5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   6  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   8  * (at your option) any later version.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  * GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program; if not, write to the Free Software
  17  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  18  */
  19
  20 /* Macros for picture code type. */
  21 #define I_TYPE 1
  22 #define P_TYPE 2
  23 #define B_TYPE 3
  24
  25 enum OutputFormat {
  26     FMT_MPEG1,
  27     FMT_H263,
  28     FMT_MJPEG,
  29 };
  30
  31 #define MPEG_BUF_SIZE (16 * 1024)
  32
  33 typedef struct MpegEncContext {
  34     struct AVCodecContext *avctx;
  35     /* the following parameters must be initialized before encoding */
  36     int width, height; /* picture size. must be a multiple of 16 */
  37     int gop_size;
  38     int frame_rate; /* number of frames per second */
  39     int intra_only; /* if true, only intra pictures are generated */
  40     int bit_rate;        /* wanted bit rate */
  41     enum OutputFormat out_format; /* output format */
  42     int h263_plus; /* h263 plus headers */
  43     int h263_rv10; /* use RV10 variation for H263 */
  44     int h263_pred; /* use mpeg4/h263 ac/dc predictions */
  45     int h263_msmpeg4; /* generate MSMPEG4 compatible stream */
  46     int h263_intel; /* use I263 intel h263 header */
  47     int fixed_qscale; /* fixed qscale if non zero */
  48     int encoding;     /* true if we are encoding (vs decoding) */
  49     /* the following fields are managed internally by the encoder */
  50
  51     /* bit output */
  52     PutBitContext pb;
  53
  54     /* sequence parameters */
  55     int context_initialized;
  56     int picture_number;
  57     int fake_picture_number; /* picture number at the bitstream frame rate */
  58     int gop_picture_number; /* index of the first picture of a GOP */
  59     int mb_width, mb_height;
  60     int linesize;              /* line size, in bytes, may be different from width */
  61     UINT8 *new_picture[3];     /* picture to be compressed */
  62     UINT8 *last_picture[3];    /* previous picture */
  63     UINT8 *last_picture_base[3]; /* real start of the picture */
  64     UINT8 *next_picture[3];    /* previous picture (for bidir pred) */
  65     UINT8 *next_picture_base[3]; /* real start of the picture */
  66     UINT8 *aux_picture[3];    /* aux picture (for B frames only) */
  67     UINT8 *aux_picture_base[3]; /* real start of the picture */
  68     UINT8 *current_picture[3]; /* buffer to store the decompressed current picture */
  69     int last_dc[3]; /* last DC values for MPEG1 */
  70     INT16 *dc_val[3]; /* used for mpeg4 DC prediction */
  71     int y_dc_scale, c_dc_scale;
  72     UINT8 *coded_block; /* used for coded block pattern prediction */
  73     INT16 (*ac_val[3])[16]; /* used for for mpeg4 AC prediction */
  74     int ac_pred;
  75     int mb_skiped;              /* MUST BE SET only during DECODING */
  76     UINT8 *mbskip_table;        /* used to avoid copy if macroblock
  77                                    skipped (for black regions for example) */
  78
  79     int qscale;
  80     int pict_type;
  81     int frame_rate_index;
  82     /* motion compensation */
  83     int unrestricted_mv;
  84     int h263_long_vectors; /* use horrible h263v1 long vector mode */
  85
  86     int f_code; /* resolution */
  87     INT16 (*motion_val)[2]; /* used for MV prediction */
  88     int full_search;
  89     int mv_dir;
  90 #define MV_DIR_BACKWARD  1
  91 #define MV_DIR_FORWARD   2
  92     int mv_type;
  93 #define MV_TYPE_16X16       0   /* 1 vector for the whole mb */
  94 #define MV_TYPE_8X8         1   /* 4 vectors (h263) */
  95 #define MV_TYPE_16X8        2   /* 2 vectors, one per 16x8 block */
  96 #define MV_TYPE_FIELD       3   /* 2 vectors, one per field */
  97 #define MV_TYPE_DMV         4   /* 2 vectors, special mpeg2 Dual Prime Vectors */
  98     /* motion vectors for a macroblock
  99        first coordinate : 0 = forward 1 = backward
 100        second "         : depend on type
 101        third  "         : 0 = x, 1 = y
 102     */
 103     int mv[2][4][2];
 104     int field_select[2][2];
 105     int last_mv[2][2][2];
 106
 107     int has_b_frames;
 108     int no_rounding; /* apply no rounding to motion estimation (MPEG4) */
 109
 110     /* macroblock layer */
 111     int mb_x, mb_y;
 112     int mb_incr;
 113     int mb_intra;
 114     /* matrix transmitted in the bitstream */
 115     UINT16 intra_matrix[64];
 116     UINT16 chroma_intra_matrix[64];
 117     UINT16 non_intra_matrix[64];
 118     UINT16 chroma_non_intra_matrix[64];
 119     /* precomputed matrix (combine qscale and DCT renorm) */
 120     int q_intra_matrix[64];
 121     int q_non_intra_matrix[64];
 122     int block_last_index[6];  /* last non zero coefficient in block */
 123
 124     void *opaque; /* private data for the user */
 125
 126     /* bit rate control */
 127     int I_frame_bits;    /* wanted number of bits per I frame */
 128     int P_frame_bits;    /* same for P frame */
 129     INT64 wanted_bits;
 130     INT64 total_bits;
 131
 132     /* H.263 specific */
 133     int gob_number;
 134     int first_gob_line;
 135
 136     /* H.263+ specific */
 137     int umvplus;
 138     int umvplus_dec;
 139
 140     /* mpeg4 specific */
 141     int time_increment_bits;
 142     int shape;
 143     int vol_sprite_usage;
 144     int quant_precision;
 145
 146     /* RV10 specific */
 147     int rv10_version; /* RV10 version: 0 or 3 */
 148     int rv10_first_dc_coded[3];
 149
 150     /* MJPEG specific */
 151     struct MJpegContext *mjpeg_ctx;
 152
 153     /* MSMPEG4 specific */
 154     int mv_table_index;
 155     int rl_table_index;
 156     int rl_chroma_table_index;
 157     int dc_table_index;
 158     int use_skip_mb_code;
 159     int slice_height;      /* in macroblocks */
 160     int first_slice_line;
 161     /* decompression specific */
 162     GetBitContext gb;
 163
 164     /* MPEG2 specific - I wish I had not to support this mess. */
 165     int progressive_sequence;
 166     int mpeg_f_code[2][2];
 167     int picture_structure;
 168 /* picture type */
 169 #define PICT_TOP_FIELD     1
 170 #define PICT_BOTTOM_FIELD  2
 171 #define PICT_FRAME         3
 172
 173     int intra_dc_precision;
 174     int frame_pred_frame_dct;
 175     int top_field_first;
 176     int concealment_motion_vectors;
 177     int q_scale_type;
 178     int intra_vlc_format;
 179     int alternate_scan;
 180     int repeat_first_field;
 181     int chroma_420_type;
 182     int progressive_frame;
 183     int mpeg2;
 184     int full_pel[2];
 185     int interlaced_dct;
 186     int last_qscale;
 187     int first_slice;
 188
 189     DCTELEM block[6][64] __align8;
 190     void (*dct_unquantize)(struct MpegEncContext *s,
 191                            DCTELEM *block, int n, int qscale);
 192 } MpegEncContext;
 193
 194 int MPV_common_init(MpegEncContext *s);
 195 void MPV_common_end(MpegEncContext *s);
 196 void MPV_decode_mb(MpegEncContext *s, DCTELEM block[6][64]);
 197 void MPV_frame_start(MpegEncContext *s);
 198 void MPV_frame_end(MpegEncContext *s);
 199 #ifdef HAVE_MMX
 200 void MPV_common_init_mmx(MpegEncContext *s);
 201 #endif
 202
 203 /* motion_est.c */
 204
 205 int estimate_motion(MpegEncContext *s,
 206                     int mb_x, int mb_y,
 207                     int *mx_ptr, int *my_ptr);
 208
 209 /* mpeg12.c */
 210 extern INT16 default_intra_matrix[64];
 211 extern INT16 default_non_intra_matrix[64];
 212
 213 void mpeg1_encode_picture_header(MpegEncContext *s, int picture_number);
 214 void mpeg1_encode_mb(MpegEncContext *s,
 215                      DCTELEM block[6][64],
 216                      int motion_x, int motion_y);
 217
 218 /* h263enc.c */
 219
 220 /* run length table */
 221 #define MAX_RUN    64
 222 #define MAX_LEVEL  64
 223
 224 typedef struct RLTable {
 225     int n; /* number of entries of table_vlc minus 1 */
 226     int last; /* number of values for last = 0 */
 227     const UINT16 (*table_vlc)[2];
 228     const INT8 *table_run;
 229     const INT8 *table_level;
 230     UINT8 *index_run[2]; /* encoding only */
 231     INT8 *max_level[2]; /* encoding & decoding */
 232     INT8 *max_run[2];   /* encoding & decoding */
 233     VLC vlc;            /* decoding only */
 234 } RLTable;
 235
 236 void init_rl(RLTable *rl);
 237 void init_vlc_rl(RLTable *rl);
 238
 239 static inline int get_rl_index(const RLTable *rl, int last, int run, int level)
 240 {
 241     int index;
 242     index = rl->index_run[last][run];
 243     if (index >= rl->n)
 244         return rl->n;
 245     if (level > rl->max_level[last][run])
 246         return rl->n;
 247     return index + level - 1;
 248 }
 249
 250 void h263_encode_mb(MpegEncContext *s,
 251                     DCTELEM block[6][64],
 252                     int motion_x, int motion_y);
 253 void h263_encode_picture_header(MpegEncContext *s, int picture_number);
 254 void h263_dc_scale(MpegEncContext *s);
 255 INT16 *h263_pred_motion(MpegEncContext * s, int block,
 256                         int *px, int *py);
 257 void mpeg4_pred_ac(MpegEncContext * s, INT16 *block, int n,
 258                    int dir);
 259 void mpeg4_encode_picture_header(MpegEncContext *s, int picture_number);
 260 void h263_encode_init_vlc(MpegEncContext *s);
 261
 262 void h263_decode_init_vlc(MpegEncContext *s);
 263 int h263_decode_picture_header(MpegEncContext *s);
 264 int mpeg4_decode_picture_header(MpegEncContext * s);
 265 int intel_h263_decode_picture_header(MpegEncContext *s);
 266 int h263_decode_mb(MpegEncContext *s,
 267                    DCTELEM block[6][64]);
 268 int h263_get_picture_format(int width, int height);
 269
 270 /* rv10.c */
 271 void rv10_encode_picture_header(MpegEncContext *s, int picture_number);
 272 int rv_decode_dc(MpegEncContext *s, int n);
 273
 274 /* msmpeg4.c */
 275 void msmpeg4_encode_picture_header(MpegEncContext * s, int picture_number);
 276 void msmpeg4_encode_mb(MpegEncContext * s,
 277                        DCTELEM block[6][64],
 278                        int motion_x, int motion_y);
 279 void msmpeg4_dc_scale(MpegEncContext * s);
 280 int msmpeg4_decode_picture_header(MpegEncContext * s);
 281 int msmpeg4_decode_mb(MpegEncContext *s,
 282                       DCTELEM block[6][64]);
 283 int msmpeg4_decode_init_vlc(MpegEncContext *s);
 284
 285 /* mjpegenc.c */
 286
 287 int mjpeg_init(MpegEncContext *s);
 288 void mjpeg_close(MpegEncContext *s);
 289 void mjpeg_encode_mb(MpegEncContext *s,
 290                      DCTELEM block[6][64]);
 291 void mjpeg_picture_header(MpegEncContext *s);
 292 void mjpeg_picture_trailer(MpegEncContext *s);