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 #define S_TYPE 4 //S(GMC)-VOP MPEG4
  25
  26 enum OutputFormat {
  27     FMT_MPEG1,
  28     FMT_H263,
  29     FMT_MJPEG,
  30 };
  31
  32 #define MPEG_BUF_SIZE (16 * 1024)
  33
  34 #define QMAT_SHIFT_MMX 19
  35 #define QMAT_SHIFT 25
  36
  37 typedef struct MpegEncContext {
  38     struct AVCodecContext *avctx;
  39     /* the following parameters must be initialized before encoding */
  40     int width, height; /* picture size. must be a multiple of 16 */
  41     int gop_size;
  42     int frame_rate; /* number of frames per second */
  43     int intra_only; /* if true, only intra pictures are generated */
  44     int bit_rate;        /* wanted bit rate */
  45     enum OutputFormat out_format; /* output format */
  46     int h263_plus; /* h263 plus headers */
  47     int h263_rv10; /* use RV10 variation for H263 */
  48     int h263_pred; /* use mpeg4/h263 ac/dc predictions */
  49     int h263_msmpeg4; /* generate MSMPEG4 compatible stream */
  50     int h263_intel; /* use I263 intel h263 header */
  51     int fixed_qscale; /* fixed qscale if non zero */
  52     int encoding;     /* true if we are encoding (vs decoding) */
  53     /* the following fields are managed internally by the encoder */
  54
  55     /* bit output */
  56     PutBitContext pb;
  57
  58     /* sequence parameters */
  59     int context_initialized;
  60     int picture_number;
  61     int fake_picture_number; /* picture number at the bitstream frame rate */
  62     int gop_picture_number;  /* index of the first picture of a GOP */
  63     int mb_width, mb_height;
  64     int mb_num;                /* number of MBs of a picture */
  65     int linesize;              /* line size, in bytes, may be different from width */
  66     UINT8 *new_picture[3];     /* picture to be compressed */
  67     UINT8 *last_picture[3];    /* previous picture */
  68     UINT8 *last_picture_base[3]; /* real start of the picture */
  69     UINT8 *next_picture[3];    /* previous picture (for bidir pred) */
  70     UINT8 *next_picture_base[3]; /* real start of the picture */
  71     UINT8 *aux_picture[3];    /* aux picture (for B frames only) */
  72     UINT8 *aux_picture_base[3]; /* real start of the picture */
  73     UINT8 *current_picture[3]; /* buffer to store the decompressed current picture */
  74     int last_dc[3]; /* last DC values for MPEG1 */
  75     INT16 *dc_val[3]; /* used for mpeg4 DC prediction */
  76     int y_dc_scale, c_dc_scale;
  77     UINT8 *coded_block; /* used for coded block pattern prediction */
  78     INT16 (*ac_val[3])[16]; /* used for for mpeg4 AC prediction */
  79     int ac_pred;
  80     int mb_skiped;              /* MUST BE SET only during DECODING */
  81     UINT8 *mbskip_table;        /* used to avoid copy if macroblock
  82                                    skipped (for black regions for example) */
  83     UINT8 *mbintra_table;            /* used to kill a few memsets */
  84
  85     int qscale;
  86     int pict_type;
  87     int last_non_b_pict_type; /* used for mpeg4 gmc b-frames */
  88     int frame_rate_index;
  89     /* motion compensation */
  90     int unrestricted_mv;
  91     int h263_long_vectors; /* use horrible h263v1 long vector mode */
  92
  93     int f_code; /* resolution */
  94     int b_code; /* backward resolution for B Frames (mpeg4) */
  95     INT16 *mv_table[2];    /* MV table (1MV per MB)*/
  96     INT16 (*motion_val)[2]; /* used for MV prediction (4MV per MB)*/
  97     int full_search;
  98     int mv_dir;
  99 #define MV_DIR_BACKWARD  1
 100 #define MV_DIR_FORWARD   2
 101 #define MV_DIRECT        4 // bidirectional mode where the difference equals the MV of the last P/S/I-Frame (mpeg4)
 102     int mv_type;
 103 #define MV_TYPE_16X16       0   /* 1 vector for the whole mb */
 104 #define MV_TYPE_8X8         1   /* 4 vectors (h263) */
 105 #define MV_TYPE_16X8        2   /* 2 vectors, one per 16x8 block */
 106 #define MV_TYPE_FIELD       3   /* 2 vectors, one per field */
 107 #define MV_TYPE_DMV         4   /* 2 vectors, special mpeg2 Dual Prime Vectors */
 108     /* motion vectors for a macroblock
 109        first coordinate : 0 = forward 1 = backward
 110        second "         : depend on type
 111        third  "         : 0 = x, 1 = y
 112     */
 113     int mv[2][4][2];
 114     int field_select[2][2];
 115     int last_mv[2][2][2];
 116
 117     int has_b_frames;
 118     int no_rounding; /* apply no rounding to motion estimation (MPEG4) */
 119
 120     /* macroblock layer */
 121     int mb_x, mb_y;
 122     int mb_incr;
 123     int mb_intra;
 124     INT16 *mb_var;      /* Table for MB variances */
 125     char *mb_type;    /* Table for MB type */
 126
 127     /* matrix transmitted in the bitstream */
 128     UINT16 intra_matrix[64];
 129     UINT16 chroma_intra_matrix[64];
 130     UINT16 non_intra_matrix[64];
 131     UINT16 chroma_non_intra_matrix[64];
 132     /* precomputed matrix (combine qscale and DCT renorm) */
 133     int q_intra_matrix[64];
 134     int q_non_intra_matrix[64];
 135     /* identical to the above but for MMX & these are not permutated */
 136     UINT16 __align8 q_intra_matrix16[64] ;
 137     UINT16 __align8 q_non_intra_matrix16[64];
 138     int block_last_index[6];  /* last non zero coefficient in block */
 139
 140     void *opaque; /* private data for the user */
 141
 142     /* bit rate control */
 143     int I_frame_bits;    /* wanted number of bits per I frame */
 144     int P_frame_bits;    /* same for P frame */
 145     int avg_mb_var;        /* average MB variance for current frame */
 146     INT64 wanted_bits;
 147     INT64 total_bits;
 148
 149     /* H.263 specific */
 150     int gob_number;
 151     int gob_index;
 152     int first_gob_line;
 153
 154     /* H.263+ specific */
 155     int umvplus;
 156     int umvplus_dec;
 157     int h263_aic; /* Advanded INTRA Coding (AIC) */
 158     int h263_aic_dir; /* AIC direction: 0 = left, 1 = top */
 159
 160     /* mpeg4 specific */
 161     int time_increment_resolution;
 162     int time_increment_bits;
 163     int time_increment;
 164     int time_base;
 165     int time;
 166     int last_non_b_time[2];
 167     int shape;
 168     int vol_sprite_usage;
 169     int sprite_width;
 170     int sprite_height;
 171     int sprite_left;
 172     int sprite_top;
 173     int sprite_brightness_change;
 174     int num_sprite_warping_points;
 175     int real_sprite_warping_points;
 176     int sprite_offset[2][2];
 177     int sprite_delta[2][2][2];
 178     int sprite_shift[2][2];
 179     int mcsel;
 180     int quant_precision;
 181     int quarter_sample;
 182     int scalability;
 183     int new_pred;
 184     int reduced_res_vop;
 185     int aspect_ratio_info;
 186     int sprite_warping_accuracy;
 187     int low_latency_sprite;
 188     int data_partioning;
 189
 190     /* divx specific, used to workaround (many) bugs in divx5 */
 191     int divx_version;
 192     int divx_build;
 193
 194     /* RV10 specific */
 195     int rv10_version; /* RV10 version: 0 or 3 */
 196     int rv10_first_dc_coded[3];
 197
 198     /* MJPEG specific */
 199     struct MJpegContext *mjpeg_ctx;
 200     int mjpeg_vsample[3]; /* vertical sampling factors, default = {2, 1, 1} */
 201     int mjpeg_hsample[3]; /* horizontal sampling factors, default = {2, 1, 1} */
 202     int mjpeg_write_tables; /* do we want to have quantisation- and
 203                                huffmantables in the jpeg file ? */
 204
 205     /* MSMPEG4 specific */
 206     int mv_table_index;
 207     int rl_table_index;
 208     int rl_chroma_table_index;
 209     int dc_table_index;
 210     int use_skip_mb_code;
 211     int slice_height;      /* in macroblocks */
 212     int first_slice_line;
 213     int flipflop_rounding;
 214     int bitrate;
 215     /* decompression specific */
 216     GetBitContext gb;
 217
 218     /* MPEG2 specific - I wish I had not to support this mess. */
 219     int progressive_sequence;
 220     int mpeg_f_code[2][2];
 221     int picture_structure;
 222 /* picture type */
 223 #define PICT_TOP_FIELD     1
 224 #define PICT_BOTTOM_FIELD  2
 225 #define PICT_FRAME         3
 226
 227     int intra_dc_precision;
 228     int frame_pred_frame_dct;
 229     int top_field_first;
 230     int concealment_motion_vectors;
 231     int q_scale_type;
 232     int intra_vlc_format;
 233     int alternate_scan;
 234     int repeat_first_field;
 235     int chroma_420_type;
 236     int progressive_frame;
 237     int mpeg2;
 238     int full_pel[2];
 239     int interlaced_dct;
 240     int last_qscale;
 241     int first_slice;
 242
 243     /* RTP specific */
 244     /* These are explained on avcodec.h */
 245     int rtp_mode;
 246     int rtp_payload_size;
 247     void (*rtp_callback)(void *data, int size, int packet_number);
 248     UINT8 *ptr_lastgob;
 249     UINT8 *ptr_last_mb_line;
 250     UINT32 mb_line_avgsize;
 251
 252     DCTELEM block[6][64] __align8;
 253     void (*dct_unquantize)(struct MpegEncContext *s,
 254                            DCTELEM *block, int n, int qscale);
 255 } MpegEncContext;
 256
 257 int MPV_common_init(MpegEncContext *s);
 258 void MPV_common_end(MpegEncContext *s);
 259 void MPV_decode_mb(MpegEncContext *s, DCTELEM block[6][64]);
 260 void MPV_frame_start(MpegEncContext *s);
 261 void MPV_frame_end(MpegEncContext *s);
 262 #ifdef HAVE_MMX
 263 void MPV_common_init_mmx(MpegEncContext *s);
 264 #endif
 265
 266 /* motion_est.c */
 267
 268 int estimate_motion(MpegEncContext *s,
 269                     int mb_x, int mb_y,
 270                     int *mx_ptr, int *my_ptr);
 271
 272 /* mpeg12.c */
 273 extern INT16 default_intra_matrix[64];
 274 extern INT16 default_non_intra_matrix[64];
 275
 276 void mpeg1_encode_picture_header(MpegEncContext *s, int picture_number);
 277 void mpeg1_encode_mb(MpegEncContext *s,
 278                      DCTELEM block[6][64],
 279                      int motion_x, int motion_y);
 280
 281 /* h263enc.c */
 282
 283 /* run length table */
 284 #define MAX_RUN    64
 285 #define MAX_LEVEL  64
 286
 287 typedef struct RLTable {
 288     int n; /* number of entries of table_vlc minus 1 */
 289     int last; /* number of values for last = 0 */
 290     const UINT16 (*table_vlc)[2];
 291     const INT8 *table_run;
 292     const INT8 *table_level;
 293     UINT8 *index_run[2]; /* encoding only */
 294     INT8 *max_level[2]; /* encoding & decoding */
 295     INT8 *max_run[2];   /* encoding & decoding */
 296     VLC vlc;            /* decoding only */
 297 } RLTable;
 298
 299 void init_rl(RLTable *rl);
 300 void init_vlc_rl(RLTable *rl);
 301
 302 static inline int get_rl_index(const RLTable *rl, int last, int run, int level)
 303 {
 304     int index;
 305     index = rl->index_run[last][run];
 306     if (index >= rl->n)
 307         return rl->n;
 308     if (level > rl->max_level[last][run])
 309         return rl->n;
 310     return index + level - 1;
 311 }
 312
 313 void h263_encode_mb(MpegEncContext *s,
 314                     DCTELEM block[6][64],
 315                     int motion_x, int motion_y);
 316 void mpeg4_encode_mb(MpegEncContext *s,
 317                     DCTELEM block[6][64],
 318                     int motion_x, int motion_y);
 319 void h263_encode_picture_header(MpegEncContext *s, int picture_number);
 320 int h263_encode_gob_header(MpegEncContext * s, int mb_line);
 321 void h263_dc_scale(MpegEncContext *s);
 322 INT16 *h263_pred_motion(MpegEncContext * s, int block,
 323                         int *px, int *py);
 324 void mpeg4_pred_ac(MpegEncContext * s, INT16 *block, int n,
 325                    int dir);
 326 void mpeg4_encode_picture_header(MpegEncContext *s, int picture_number);
 327 void h263_encode_init_vlc(MpegEncContext *s);
 328
 329 void h263_decode_init_vlc(MpegEncContext *s);
 330 int h263_decode_picture_header(MpegEncContext *s);
 331 int h263_decode_gob_header(MpegEncContext *s);
 332 int mpeg4_decode_picture_header(MpegEncContext * s);
 333 int intel_h263_decode_picture_header(MpegEncContext *s);
 334 int h263_decode_mb(MpegEncContext *s,
 335                    DCTELEM block[6][64]);
 336 int h263_get_picture_format(int width, int height);
 337
 338 /* rv10.c */
 339 void rv10_encode_picture_header(MpegEncContext *s, int picture_number);
 340 int rv_decode_dc(MpegEncContext *s, int n);
 341
 342 /* msmpeg4.c */
 343 void msmpeg4_encode_picture_header(MpegEncContext * s, int picture_number);
 344 void msmpeg4_encode_ext_header(MpegEncContext * s);
 345 void msmpeg4_encode_mb(MpegEncContext * s,
 346                        DCTELEM block[6][64],
 347                        int motion_x, int motion_y);
 348 void msmpeg4_dc_scale(MpegEncContext * s);
 349 int msmpeg4_decode_picture_header(MpegEncContext * s);
 350 int msmpeg4_decode_ext_header(MpegEncContext * s, int buf_size);
 351 int msmpeg4_decode_mb(MpegEncContext *s,
 352                       DCTELEM block[6][64]);
 353 int msmpeg4_decode_init_vlc(MpegEncContext *s);
 354
 355 /* mjpegenc.c */
 356
 357 int mjpeg_init(MpegEncContext *s);
 358 void mjpeg_close(MpegEncContext *s);
 359 void mjpeg_encode_mb(MpegEncContext *s,
 360                      DCTELEM block[6][64]);
 361 void mjpeg_picture_header(MpegEncContext *s);
 362 void mjpeg_picture_trailer(MpegEncContext *s);