libavcodec/mpegvideo.h

   1 /*
   2  * Generic DCT based hybrid video encoder
   3  * Copyright (c) 2000, 2001, 2002 Fabrice Bellard
   4  * Copyright (c) 2002-2004 Michael Niedermayer
   5  *
   6  * This file is part of FFmpeg.
   7  *
   8  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  10  * License as published by the Free Software Foundation; either
  11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * Lesser General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 /**
  24  * @file
  25  * mpegvideo header.
  26  */
  27
  28 #ifndef AVCODEC_MPEGVIDEO_H
  29 #define AVCODEC_MPEGVIDEO_H
  30
  31 #include <float.h>
  32
  33 #include "avcodec.h"
  34 #include "blockdsp.h"
  35 #include "error_resilience.h"
  36 #include "fdctdsp.h"
  37 #include "get_bits.h"
  38 #include "h264chroma.h"
  39 #include "h263dsp.h"
  40 #include "hpeldsp.h"
  41 #include "idctdsp.h"
  42 #include "me_cmp.h"
  43 #include "mpegvideodsp.h"
  44 #include "mpegvideoencdsp.h"
  45 #include "pixblockdsp.h"
  46 #include "put_bits.h"
  47 #include "ratecontrol.h"
  48 #include "parser.h"
  49 #include "mpeg12data.h"
  50 #include "qpeldsp.h"
  51 #include "rl.h"
  52 #include "thread.h"
  53 #include "videodsp.h"
  54
  55 #include "libavutil/opt.h"
  56 #include "libavutil/timecode.h"
  57
  58 #define FRAME_SKIPPED 100 ///< return value for header parsers if frame is not coded
  59
  60 enum OutputFormat {
  61     FMT_MPEG1,
  62     FMT_H261,
  63     FMT_H263,
  64     FMT_MJPEG,
  65 };
  66
  67 #define MAX_FCODE 7
  68 #define MAX_MV 4096
  69
  70 #define MAX_THREADS 32
  71 #define MAX_PICTURE_COUNT 36
  72
  73 #define MAX_B_FRAMES 16
  74
  75 #define ME_MAP_SIZE 64
  76
  77 #define MAX_MB_BYTES (30*16*16*3/8 + 120)
  78
  79 #define INPLACE_OFFSET 16
  80
  81 #define EDGE_WIDTH 16
  82
  83 /* Start codes. */
  84 #define SEQ_END_CODE            0x000001b7
  85 #define SEQ_START_CODE          0x000001b3
  86 #define GOP_START_CODE          0x000001b8
  87 #define PICTURE_START_CODE      0x00000100
  88 #define SLICE_MIN_START_CODE    0x00000101
  89 #define SLICE_MAX_START_CODE    0x000001af
  90 #define EXT_START_CODE          0x000001b5
  91 #define USER_START_CODE         0x000001b2
  92
  93 /* encoding scans */
  94 extern const uint8_t ff_alternate_horizontal_scan[64];
  95 extern const uint8_t ff_alternate_vertical_scan[64];
  96
  97 struct MpegEncContext;
  98
  99 /**
 100  * Picture.
 101  */
 102 typedef struct Picture{
 103     struct AVFrame *f;
 104     ThreadFrame tf;
 105
 106     AVBufferRef *qscale_table_buf;
 107     int8_t *qscale_table;
 108
 109     AVBufferRef *motion_val_buf[2];
 110     int16_t (*motion_val[2])[2];
 111
 112     AVBufferRef *mb_type_buf;
 113     uint32_t *mb_type;          ///< types and macros are defined in mpegutils.h
 114
 115     AVBufferRef *mbskip_table_buf;
 116     uint8_t *mbskip_table;
 117
 118     AVBufferRef *ref_index_buf[2];
 119     int8_t *ref_index[2];
 120
 121     AVBufferRef *mb_var_buf;
 122     uint16_t *mb_var;           ///< Table for MB variances
 123
 124     AVBufferRef *mc_mb_var_buf;
 125     uint16_t *mc_mb_var;        ///< Table for motion compensated MB variances
 126
 127     int alloc_mb_width;         ///< mb_width used to allocate tables
 128     int alloc_mb_height;        ///< mb_height used to allocate tables
 129
 130     AVBufferRef *mb_mean_buf;
 131     uint8_t *mb_mean;           ///< Table for MB luminance
 132
 133     AVBufferRef *hwaccel_priv_buf;
 134     /**
 135      * hardware accelerator private data
 136      */
 137     void *hwaccel_picture_private;
 138
 139     int field_picture;          ///< whether or not the picture was encoded in separate fields
 140
 141     int64_t mb_var_sum;         ///< sum of MB variance for current frame
 142     int64_t mc_mb_var_sum;      ///< motion compensated MB variance for current frame
 143
 144     int b_frame_score;
 145     int needs_realloc;          ///< Picture needs to be reallocated (eg due to a frame size change)
 146
 147     int reference;
 148     int shared;
 149
 150     uint64_t error[AV_NUM_DATA_POINTERS];
 151 } Picture;
 152
 153 /**
 154  * Motion estimation context.
 155  */
 156 typedef struct MotionEstContext{
 157     AVCodecContext *avctx;
 158     int skip;                          ///< set if ME is skipped for the current MB
 159     int co_located_mv[4][2];           ///< mv from last P-frame for direct mode ME
 160     int direct_basis_mv[4][2];
 161     uint8_t *scratchpad;               ///< data area for the ME algo, so that the ME does not need to malloc/free
 162     uint8_t *best_mb;
 163     uint8_t *temp_mb[2];
 164     uint8_t *temp;
 165     int best_bits;
 166     uint32_t *map;                     ///< map to avoid duplicate evaluations
 167     uint32_t *score_map;               ///< map to store the scores
 168     unsigned map_generation;
 169     int pre_penalty_factor;
 170     int penalty_factor;                /**< an estimate of the bits required to
 171                                         code a given mv value, e.g. (1,0) takes
 172                                         more bits than (0,0). We have to
 173                                         estimate whether any reduction in
 174                                         residual is worth the extra bits. */
 175     int sub_penalty_factor;
 176     int mb_penalty_factor;
 177     int flags;
 178     int sub_flags;
 179     int mb_flags;
 180     int pre_pass;                      ///< = 1 for the pre pass
 181     int dia_size;
 182     int xmin;
 183     int xmax;
 184     int ymin;
 185     int ymax;
 186     int pred_x;
 187     int pred_y;
 188     uint8_t *src[4][4];
 189     uint8_t *ref[4][4];
 190     int stride;
 191     int uvstride;
 192     /* temp variables for picture complexity calculation */
 193     int64_t mc_mb_var_sum_temp;
 194     int64_t mb_var_sum_temp;
 195     int scene_change_score;
 196 /*    cmp, chroma_cmp;*/
 197     op_pixels_func (*hpel_put)[4];
 198     op_pixels_func (*hpel_avg)[4];
 199     qpel_mc_func (*qpel_put)[16];
 200     qpel_mc_func (*qpel_avg)[16];
 201     uint8_t (*mv_penalty)[MAX_MV*2+1];  ///< amount of bits needed to encode a MV
 202     uint8_t *current_mv_penalty;
 203     int (*sub_motion_search)(struct MpegEncContext * s,
 204                                   int *mx_ptr, int *my_ptr, int dmin,
 205                                   int src_index, int ref_index,
 206                                   int size, int h);
 207 }MotionEstContext;
 208
 209 /**
 210  * MpegEncContext.
 211  */
 212 typedef struct MpegEncContext {
 213     AVClass *class;
 214
 215     int y_dc_scale, c_dc_scale;
 216     int ac_pred;
 217     int block_last_index[12];  ///< last non zero coefficient in block
 218     int h263_aic;              ///< Advanded INTRA Coding (AIC)
 219
 220     /* scantables */
 221     ScanTable inter_scantable; ///< if inter == intra then intra should be used to reduce tha cache usage
 222     ScanTable intra_scantable;
 223     ScanTable intra_h_scantable;
 224     ScanTable intra_v_scantable;
 225
 226     /* WARNING: changes above this line require updates to hardcoded
 227      *          offsets used in asm. */
 228
 229     struct AVCodecContext *avctx;
 230     /* the following parameters must be initialized before encoding */
 231     int width, height;///< picture size. must be a multiple of 16
 232     int gop_size;
 233     int intra_only;   ///< if true, only intra pictures are generated
 234     int bit_rate;     ///< wanted bit rate
 235     enum OutputFormat out_format; ///< output format
 236     int h263_pred;    ///< use mpeg4/h263 ac/dc predictions
 237     int pb_frame;     ///< PB frame mode (0 = none, 1 = base, 2 = improved)
 238
 239 /* the following codec id fields are deprecated in favor of codec_id */
 240     int h263_plus;    ///< h263 plus headers
 241     int h263_flv;     ///< use flv h263 header
 242
 243     enum AVCodecID codec_id;     /* see AV_CODEC_ID_xxx */
 244     int fixed_qscale; ///< fixed qscale if non zero
 245     int encoding;     ///< true if we are encoding (vs decoding)
 246     int flags;        ///< AVCodecContext.flags (HQ, MV4, ...)
 247     int flags2;       ///< AVCodecContext.flags2
 248     int max_b_frames; ///< max number of b-frames for encoding
 249     int luma_elim_threshold;
 250     int chroma_elim_threshold;
 251     int strict_std_compliance; ///< strictly follow the std (MPEG4, ...)
 252     int workaround_bugs;       ///< workaround bugs in encoders which cannot be detected automatically
 253     int codec_tag;             ///< internal codec_tag upper case converted from avctx codec_tag
 254     int stream_codec_tag;      ///< internal stream_codec_tag upper case converted from avctx stream_codec_tag
 255     /* the following fields are managed internally by the encoder */
 256
 257     /* sequence parameters */
 258     int context_initialized;
 259     int input_picture_number;  ///< used to set pic->display_picture_number, should not be used for/by anything else
 260     int coded_picture_number;  ///< used to set pic->coded_picture_number, should not be used for/by anything else
 261     int picture_number;       //FIXME remove, unclear definition
 262     int picture_in_gop_number; ///< 0-> first pic in gop, ...
 263     int mb_width, mb_height;   ///< number of MBs horizontally & vertically
 264     int mb_stride;             ///< mb_width+1 used for some arrays to allow simple addressing of left & top MBs without sig11
 265     int b8_stride;             ///< 2*mb_width+1 used for some 8x8 block arrays to allow simple addressing
 266     int h_edge_pos, v_edge_pos;///< horizontal / vertical position of the right/bottom edge (pixel replication)
 267     int mb_num;                ///< number of MBs of a picture
 268     ptrdiff_t linesize;        ///< line size, in bytes, may be different from width
 269     ptrdiff_t uvlinesize;      ///< line size, for chroma in bytes, may be different from width
 270     Picture *picture;          ///< main picture buffer
 271     Picture **input_picture;   ///< next pictures on display order for encoding
 272     Picture **reordered_input_picture; ///< pointer to the next pictures in codedorder for encoding
 273
 274     int64_t user_specified_pts; ///< last non-zero pts from AVFrame which was passed into avcodec_encode_video2()
 275     /**
 276      * pts difference between the first and second input frame, used for
 277      * calculating dts of the first frame when there's a delay */
 278     int64_t dts_delta;
 279     /**
 280      * reordered pts to be used as dts for the next output frame when there's
 281      * a delay */
 282     int64_t reordered_pts;
 283
 284     /** bit output */
 285     PutBitContext pb;
 286
 287     int start_mb_y;            ///< start mb_y of this thread (so current thread should process start_mb_y <= row < end_mb_y)
 288     int end_mb_y;              ///< end   mb_y of this thread (so current thread should process start_mb_y <= row < end_mb_y)
 289     struct MpegEncContext *thread_context[MAX_THREADS];
 290     int slice_context_count;   ///< number of used thread_contexts
 291
 292     /**
 293      * copy of the previous picture structure.
 294      * note, linesize & data, might not match the previous picture (for field pictures)
 295      */
 296     Picture last_picture;
 297
 298     /**
 299      * copy of the next picture structure.
 300      * note, linesize & data, might not match the next picture (for field pictures)
 301      */
 302     Picture next_picture;
 303
 304     /**
 305      * copy of the source picture structure for encoding.
 306      * note, linesize & data, might not match the source picture (for field pictures)
 307      */
 308     Picture new_picture;
 309
 310     /**
 311      * copy of the current picture structure.
 312      * note, linesize & data, might not match the current picture (for field pictures)
 313      */
 314     Picture current_picture;    ///< buffer to store the decompressed current picture
 315
 316     Picture *last_picture_ptr;     ///< pointer to the previous picture.
 317     Picture *next_picture_ptr;     ///< pointer to the next picture (for bidir pred)
 318     Picture *current_picture_ptr;  ///< pointer to the current picture
 319     int last_dc[3];                ///< last DC values for MPEG1
 320     int16_t *dc_val_base;
 321     int16_t *dc_val[3];            ///< used for mpeg4 DC prediction, all 3 arrays must be continuous
 322     const uint8_t *y_dc_scale_table;     ///< qscale -> y_dc_scale table
 323     const uint8_t *c_dc_scale_table;     ///< qscale -> c_dc_scale table
 324     const uint8_t *chroma_qscale_table;  ///< qscale -> chroma_qscale (h263)
 325     uint8_t *coded_block_base;
 326     uint8_t *coded_block;          ///< used for coded block pattern prediction (msmpeg4v3, wmv1)
 327     int16_t (*ac_val_base)[16];
 328     int16_t (*ac_val[3])[16];      ///< used for mpeg4 AC prediction, all 3 arrays must be continuous
 329     int mb_skipped;                ///< MUST BE SET only during DECODING
 330     uint8_t *mbskip_table;        /**< used to avoid copy if macroblock skipped (for black regions for example)
 331                                    and used for b-frame encoding & decoding (contains skip table of next P Frame) */
 332     uint8_t *mbintra_table;       ///< used to avoid setting {ac, dc, cbp}-pred stuff to zero on inter MB decoding
 333     uint8_t *cbp_table;           ///< used to store cbp, ac_pred for partitioned decoding
 334     uint8_t *pred_dir_table;      ///< used to store pred_dir for partitioned decoding
 335     uint8_t *edge_emu_buffer;     ///< temporary buffer for if MVs point to out-of-frame data
 336     uint8_t *rd_scratchpad;       ///< scratchpad for rate distortion mb decision
 337     uint8_t *obmc_scratchpad;
 338     uint8_t *b_scratchpad;        ///< scratchpad used for writing into write only buffers
 339
 340     int qscale;                 ///< QP
 341     int chroma_qscale;          ///< chroma QP
 342     unsigned int lambda;        ///< lagrange multipler used in rate distortion
 343     unsigned int lambda2;       ///< (lambda*lambda) >> FF_LAMBDA_SHIFT
 344     int *lambda_table;
 345     int adaptive_quant;         ///< use adaptive quantization
 346     int dquant;                 ///< qscale difference to prev qscale
 347     int closed_gop;             ///< MPEG1/2 GOP is closed
 348     int pict_type;              ///< AV_PICTURE_TYPE_I, AV_PICTURE_TYPE_P, AV_PICTURE_TYPE_B, ...
 349     int vbv_delay;
 350     int last_pict_type; //FIXME removes
 351     int last_non_b_pict_type;   ///< used for mpeg4 gmc b-frames & ratecontrol
 352     int droppable;
 353     int frame_rate_index;
 354     AVRational mpeg2_frame_rate_ext;
 355     int last_lambda_for[5];     ///< last lambda for a specific pict type
 356     int skipdct;                ///< skip dct and code zero residual
 357
 358     /* motion compensation */
 359     int unrestricted_mv;        ///< mv can point outside of the coded picture
 360     int h263_long_vectors;      ///< use horrible h263v1 long vector mode
 361
 362     BlockDSPContext bdsp;
 363     FDCTDSPContext fdsp;
 364     H264ChromaContext h264chroma;
 365     HpelDSPContext hdsp;
 366     IDCTDSPContext idsp;
 367     MECmpContext mecc;
 368     MpegVideoDSPContext mdsp;
 369     MpegvideoEncDSPContext mpvencdsp;
 370     PixblockDSPContext pdsp;
 371     QpelDSPContext qdsp;
 372     VideoDSPContext vdsp;
 373     H263DSPContext h263dsp;
 374     int f_code;                 ///< forward MV resolution
 375     int b_code;                 ///< backward MV resolution for B Frames (mpeg4)
 376     int16_t (*p_mv_table_base)[2];
 377     int16_t (*b_forw_mv_table_base)[2];
 378     int16_t (*b_back_mv_table_base)[2];
 379     int16_t (*b_bidir_forw_mv_table_base)[2];
 380     int16_t (*b_bidir_back_mv_table_base)[2];
 381     int16_t (*b_direct_mv_table_base)[2];
 382     int16_t (*p_field_mv_table_base[2][2])[2];
 383     int16_t (*b_field_mv_table_base[2][2][2])[2];
 384     int16_t (*p_mv_table)[2];            ///< MV table (1MV per MB) p-frame encoding
 385     int16_t (*b_forw_mv_table)[2];       ///< MV table (1MV per MB) forward mode b-frame encoding
 386     int16_t (*b_back_mv_table)[2];       ///< MV table (1MV per MB) backward mode b-frame encoding
 387     int16_t (*b_bidir_forw_mv_table)[2]; ///< MV table (1MV per MB) bidir mode b-frame encoding
 388     int16_t (*b_bidir_back_mv_table)[2]; ///< MV table (1MV per MB) bidir mode b-frame encoding
 389     int16_t (*b_direct_mv_table)[2];     ///< MV table (1MV per MB) direct mode b-frame encoding
 390     int16_t (*p_field_mv_table[2][2])[2];   ///< MV table (2MV per MB) interlaced p-frame encoding
 391     int16_t (*b_field_mv_table[2][2][2])[2];///< MV table (4MV per MB) interlaced b-frame encoding
 392     uint8_t (*p_field_select_table[2]);
 393     uint8_t (*b_field_select_table[2][2]);
 394     int me_method;                       ///< ME algorithm
 395     int mv_dir;
 396 #define MV_DIR_FORWARD   1
 397 #define MV_DIR_BACKWARD  2
 398 #define MV_DIRECT        4 ///< bidirectional mode where the difference equals the MV of the last P/S/I-Frame (mpeg4)
 399     int mv_type;
 400 #define MV_TYPE_16X16       0   ///< 1 vector for the whole mb
 401 #define MV_TYPE_8X8         1   ///< 4 vectors (h263, mpeg4 4MV)
 402 #define MV_TYPE_16X8        2   ///< 2 vectors, one per 16x8 block
 403 #define MV_TYPE_FIELD       3   ///< 2 vectors, one per field
 404 #define MV_TYPE_DMV         4   ///< 2 vectors, special mpeg2 Dual Prime Vectors
 405     /**motion vectors for a macroblock
 406        first coordinate : 0 = forward 1 = backward
 407        second "         : depend on type
 408        third  "         : 0 = x, 1 = y
 409     */
 410     int mv[2][4][2];
 411     int field_select[2][2];
 412     int last_mv[2][2][2];             ///< last MV, used for MV prediction in MPEG1 & B-frame MPEG4
 413     uint8_t *fcode_tab;               ///< smallest fcode needed for each MV
 414     int16_t direct_scale_mv[2][64];   ///< precomputed to avoid divisions in ff_mpeg4_set_direct_mv
 415
 416     MotionEstContext me;
 417
 418     int no_rounding;  /**< apply no rounding to motion compensation (MPEG4, msmpeg4, ...)
 419                         for b-frames rounding mode is always 0 */
 420
 421     /* macroblock layer */
 422     int mb_x, mb_y;
 423     int mb_skip_run;
 424     int mb_intra;
 425     uint16_t *mb_type;  ///< Table for candidate MB types for encoding (defines in mpegutils.h)
 426
 427     int block_index[6]; ///< index to current MB in block based arrays with edges
 428     int block_wrap[6];
 429     uint8_t *dest[3];
 430
 431     int *mb_index2xy;        ///< mb_index -> mb_x + mb_y*mb_stride
 432
 433     /** matrix transmitted in the bitstream */
 434     uint16_t intra_matrix[64];
 435     uint16_t chroma_intra_matrix[64];
 436     uint16_t inter_matrix[64];
 437     uint16_t chroma_inter_matrix[64];
 438
 439     int intra_quant_bias;    ///< bias for the quantizer
 440     int inter_quant_bias;    ///< bias for the quantizer
 441     int min_qcoeff;          ///< minimum encodable coefficient
 442     int max_qcoeff;          ///< maximum encodable coefficient
 443     int ac_esc_length;       ///< num of bits needed to encode the longest esc
 444     uint8_t *intra_ac_vlc_length;
 445     uint8_t *intra_ac_vlc_last_length;
 446     uint8_t *intra_chroma_ac_vlc_length;
 447     uint8_t *intra_chroma_ac_vlc_last_length;
 448     uint8_t *inter_ac_vlc_length;
 449     uint8_t *inter_ac_vlc_last_length;
 450     uint8_t *luma_dc_vlc_length;
 451 #define UNI_AC_ENC_INDEX(run,level) ((run)*128 + (level))
 452
 453     int coded_score[12];
 454
 455     /** precomputed matrix (combine qscale and DCT renorm) */
 456     int (*q_intra_matrix)[64];
 457     int (*q_chroma_intra_matrix)[64];
 458     int (*q_inter_matrix)[64];
 459     /** identical to the above but for MMX & these are not permutated, second 64 entries are bias*/
 460     uint16_t (*q_intra_matrix16)[2][64];
 461     uint16_t (*q_chroma_intra_matrix16)[2][64];
 462     uint16_t (*q_inter_matrix16)[2][64];
 463
 464     /* noise reduction */
 465     int (*dct_error_sum)[64];
 466     int dct_count[2];
 467     uint16_t (*dct_offset)[64];
 468
 469     /* bit rate control */
 470     int64_t total_bits;
 471     int frame_bits;                ///< bits used for the current frame
 472     int stuffing_bits;             ///< bits used for stuffing
 473     int next_lambda;               ///< next lambda used for retrying to encode a frame
 474     RateControlContext rc_context; ///< contains stuff only accessed in ratecontrol.c
 475
 476     /* statistics, used for 2-pass encoding */
 477     int mv_bits;
 478     int header_bits;
 479     int i_tex_bits;
 480     int p_tex_bits;
 481     int i_count;
 482     int f_count;
 483     int b_count;
 484     int skip_count;
 485     int misc_bits; ///< cbp, mb_type
 486     int last_bits; ///< temp var used for calculating the above vars
 487
 488     /* error concealment / resync */
 489     int resync_mb_x;                 ///< x position of last resync marker
 490     int resync_mb_y;                 ///< y position of last resync marker
 491     GetBitContext last_resync_gb;    ///< used to search for the next resync marker
 492     int mb_num_left;                 ///< number of MBs left in this video packet (for partitioned Slices only)
 493     int next_p_frame_damaged;        ///< set if the next p frame is damaged, to avoid showing trashed b frames
 494     int err_recognition;
 495
 496     ParseContext parse_context;
 497
 498     /* H.263 specific */
 499     int gob_index;
 500     int obmc;                       ///< overlapped block motion compensation
 501     int mb_info;                    ///< interval for outputting info about mb offsets as side data
 502     int prev_mb_info, last_mb_info;
 503     uint8_t *mb_info_ptr;
 504     int mb_info_size;
 505     int ehc_mode;
 506
 507     /* H.263+ specific */
 508     int umvplus;                    ///< == H263+ && unrestricted_mv
 509     int h263_aic_dir;               ///< AIC direction: 0 = left, 1 = top
 510     int h263_slice_structured;
 511     int alt_inter_vlc;              ///< alternative inter vlc
 512     int modified_quant;
 513     int loop_filter;
 514     int custom_pcf;
 515
 516     /* mpeg4 specific */
 517     ///< number of bits to represent the fractional part of time (encoder only)
 518     int time_increment_bits;
 519     int last_time_base;
 520     int time_base;                  ///< time in seconds of last I,P,S Frame
 521     int64_t time;                   ///< time of current frame
 522     int64_t last_non_b_time;
 523     uint16_t pp_time;               ///< time distance between the last 2 p,s,i frames
 524     uint16_t pb_time;               ///< time distance between the last b and p,s,i frame
 525     uint16_t pp_field_time;
 526     uint16_t pb_field_time;         ///< like above, just for interlaced
 527     int real_sprite_warping_points;
 528     int sprite_offset[2][2];         ///< sprite offset[isChroma][isMVY]
 529     int sprite_delta[2][2];          ///< sprite_delta [isY][isMVY]
 530     int mcsel;
 531     int quant_precision;
 532     int quarter_sample;              ///< 1->qpel, 0->half pel ME/MC
 533     int aspect_ratio_info; //FIXME remove
 534     int sprite_warping_accuracy;
 535     int data_partitioning;           ///< data partitioning flag from header
 536     int partitioned_frame;           ///< is current frame partitioned
 537     int low_delay;                   ///< no reordering needed / has no b-frames
 538     int vo_type;
 539     PutBitContext tex_pb;            ///< used for data partitioned VOPs
 540     PutBitContext pb2;               ///< used for data partitioned VOPs
 541     int mpeg_quant;
 542     int padding_bug_score;             ///< used to detect the VERY common padding bug in MPEG4
 543
 544     /* divx specific, used to workaround (many) bugs in divx5 */
 545     int divx_packed;
 546     uint8_t *bitstream_buffer; //Divx 5.01 puts several frames in a single one, this is used to reorder them
 547     int bitstream_buffer_size;
 548     unsigned int allocated_bitstream_buffer_size;
 549
 550     /* RV10 specific */
 551     int rv10_version; ///< RV10 version: 0 or 3
 552     int rv10_first_dc_coded[3];
 553
 554     /* MJPEG specific */
 555     struct MJpegContext *mjpeg_ctx;
 556     int esc_pos;
 557
 558     /* MSMPEG4 specific */
 559     int mv_table_index;
 560     int rl_table_index;
 561     int rl_chroma_table_index;
 562     int dc_table_index;
 563     int use_skip_mb_code;
 564     int slice_height;      ///< in macroblocks
 565     int first_slice_line;  ///< used in mpeg4 too to handle resync markers
 566     int flipflop_rounding;
 567     int msmpeg4_version;   ///< 0=not msmpeg4, 1=mp41, 2=mp42, 3=mp43/divx3 4=wmv1/7 5=wmv2/8
 568     int per_mb_rl_table;
 569     int esc3_level_length;
 570     int esc3_run_length;
 571     /** [mb_intra][isChroma][level][run][last] */
 572     int (*ac_stats)[2][MAX_LEVEL+1][MAX_RUN+1][2];
 573     int inter_intra_pred;
 574     int mspel;
 575
 576     /* decompression specific */
 577     GetBitContext gb;
 578
 579     /* Mpeg1 specific */
 580     int gop_picture_number;  ///< index of the first picture of a GOP based on fake_pic_num & mpeg1 specific
 581     int last_mv_dir;         ///< last mv_dir, used for b frame encoding
 582     uint8_t *vbv_delay_ptr;  ///< pointer to vbv_delay in the bitstream
 583
 584     /* MPEG-2-specific - I wished not to have to support this mess. */
 585     int progressive_sequence;
 586     int mpeg_f_code[2][2];
 587
 588     // picture structure defines are loaded from mpegutils.h
 589     int picture_structure;
 590
 591     int intra_dc_precision;
 592     int frame_pred_frame_dct;
 593     int top_field_first;
 594     int concealment_motion_vectors;
 595     int q_scale_type;
 596     int intra_vlc_format;
 597     int alternate_scan;
 598     int seq_disp_ext;
 599     int repeat_first_field;
 600     int chroma_420_type;
 601     int chroma_format;
 602 #define CHROMA_420 1
 603 #define CHROMA_422 2
 604 #define CHROMA_444 3
 605     int chroma_x_shift;//depend on pix_format, that depend on chroma_format
 606     int chroma_y_shift;
 607
 608     int progressive_frame;
 609     int full_pel[2];
 610     int interlaced_dct;
 611     int first_field;         ///< is 1 for the first field of a field picture 0 otherwise
 612     int drop_frame_timecode; ///< timecode is in drop frame format.
 613     int scan_offset;         ///< reserve space for SVCD scan offset user data.
 614
 615     /* RTP specific */
 616     int rtp_mode;
 617
 618     char *tc_opt_str;        ///< timecode option string
 619     AVTimecode tc;           ///< timecode context
 620
 621     uint8_t *ptr_lastgob;
 622     int swap_uv;             //vcr2 codec is an MPEG-2 variant with U and V swapped
 623     int pack_pblocks;        //xvmc needs to keep blocks without gaps.
 624     int16_t (*pblocks[12])[64];
 625
 626     int16_t (*block)[64]; ///< points to one of the following blocks
 627     int16_t (*blocks)[12][64]; // for HQ mode we need to keep the best block
 628     int (*decode_mb)(struct MpegEncContext *s, int16_t block[6][64]); // used by some codecs to avoid a switch()
 629 #define SLICE_OK         0
 630 #define SLICE_ERROR     -1
 631 #define SLICE_END       -2 ///<end marker found
 632 #define SLICE_NOEND     -3 ///<no end marker or error found but mb count exceeded
 633
 634     void (*dct_unquantize_mpeg1_intra)(struct MpegEncContext *s,
 635                            int16_t *block/*align 16*/, int n, int qscale);
 636     void (*dct_unquantize_mpeg1_inter)(struct MpegEncContext *s,
 637                            int16_t *block/*align 16*/, int n, int qscale);
 638     void (*dct_unquantize_mpeg2_intra)(struct MpegEncContext *s,
 639                            int16_t *block/*align 16*/, int n, int qscale);
 640     void (*dct_unquantize_mpeg2_inter)(struct MpegEncContext *s,
 641                            int16_t *block/*align 16*/, int n, int qscale);
 642     void (*dct_unquantize_h263_intra)(struct MpegEncContext *s,
 643                            int16_t *block/*align 16*/, int n, int qscale);
 644     void (*dct_unquantize_h263_inter)(struct MpegEncContext *s,
 645                            int16_t *block/*align 16*/, int n, int qscale);
 646     void (*dct_unquantize_intra)(struct MpegEncContext *s, // unquantizer to use (mpeg4 can use both)
 647                            int16_t *block/*align 16*/, int n, int qscale);
 648     void (*dct_unquantize_inter)(struct MpegEncContext *s, // unquantizer to use (mpeg4 can use both)
 649                            int16_t *block/*align 16*/, int n, int qscale);
 650     int (*dct_quantize)(struct MpegEncContext *s, int16_t *block/*align 16*/, int n, int qscale, int *overflow);
 651     int (*fast_dct_quantize)(struct MpegEncContext *s, int16_t *block/*align 16*/, int n, int qscale, int *overflow);
 652     void (*denoise_dct)(struct MpegEncContext *s, int16_t *block);
 653
 654     int mpv_flags;      ///< flags set by private options
 655     int quantizer_noise_shaping;
 656
 657     /**
 658      * ratecontrol qmin qmax limiting method
 659      * 0-> clipping, 1-> use a nice continuous function to limit qscale within qmin/qmax.
 660      */
 661     float rc_qsquish;
 662     float rc_qmod_amp;
 663     int   rc_qmod_freq;
 664     float rc_initial_cplx;
 665     float rc_buffer_aggressivity;
 666     float border_masking;
 667     int lmin, lmax;
 668
 669     char *rc_eq;
 670
 671     /* temp buffers for rate control */
 672     float *cplx_tab, *bits_tab;
 673
 674     /* flag to indicate a reinitialization is required, e.g. after
 675      * a frame size change */
 676     int context_reinit;
 677
 678     ERContext er;
 679
 680     int error_rate;
 681
 682     /* temporary frames used by b_frame_strategy = 2 */
 683     AVFrame *tmp_frames[MAX_B_FRAMES + 2];
 684 } MpegEncContext;
 685
 686 /* mpegvideo_enc common options */
 687 #define FF_MPV_FLAG_SKIP_RD      0x0001
 688 #define FF_MPV_FLAG_STRICT_GOP   0x0002
 689 #define FF_MPV_FLAG_QP_RD        0x0004
 690 #define FF_MPV_FLAG_CBP_RD       0x0008
 691 #define FF_MPV_FLAG_NAQ          0x0010
 692 #define FF_MPV_FLAG_MV0          0x0020
 693
 694 #ifndef FF_MPV_OFFSET
 695 #define FF_MPV_OFFSET(x) offsetof(MpegEncContext, x)
 696 #endif
 697 #define FF_MPV_OPT_FLAGS (AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM)
 698 #define FF_MPV_COMMON_OPTS \
 699 { "mpv_flags",      "Flags common for all mpegvideo-based encoders.", FF_MPV_OFFSET(mpv_flags), AV_OPT_TYPE_FLAGS, { .i64 = 0 }, INT_MIN, INT_MAX, FF_MPV_OPT_FLAGS, "mpv_flags" },\
 700 { "skip_rd",        "RD optimal MB level residual skipping", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_MPV_FLAG_SKIP_RD },    0, 0, FF_MPV_OPT_FLAGS, "mpv_flags" },\
 701 { "strict_gop",     "Strictly enforce gop size",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_MPV_FLAG_STRICT_GOP }, 0, 0, FF_MPV_OPT_FLAGS, "mpv_flags" },\
 702 { "qp_rd",          "Use rate distortion optimization for qp selection", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_MPV_FLAG_QP_RD },  0, 0, FF_MPV_OPT_FLAGS, "mpv_flags" },\
 703 { "cbp_rd",         "use rate distortion optimization for CBP",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_MPV_FLAG_CBP_RD }, 0, 0, FF_MPV_OPT_FLAGS, "mpv_flags" },\
 704 { "naq",            "normalize adaptive quantization",                   0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_MPV_FLAG_NAQ },    0, 0, FF_MPV_OPT_FLAGS, "mpv_flags" },\
 705 { "mv0",            "always try a mb with mv=<0,0>",                     0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_MPV_FLAG_MV0 },    0, 0, FF_MPV_OPT_FLAGS, "mpv_flags" },\
 706 { "luma_elim_threshold",   "single coefficient elimination threshold for luminance (negative values also consider dc coefficient)",\
 707                                                                       FF_MPV_OFFSET(luma_elim_threshold), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, INT_MIN, INT_MAX, FF_MPV_OPT_FLAGS },\
 708 { "chroma_elim_threshold", "single coefficient elimination threshold for chrominance (negative values also consider dc coefficient)",\
 709                                                                       FF_MPV_OFFSET(chroma_elim_threshold), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, INT_MIN, INT_MAX, FF_MPV_OPT_FLAGS },\
 710 { "quantizer_noise_shaping", NULL,                                  FF_MPV_OFFSET(quantizer_noise_shaping), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 },       0, INT_MAX, FF_MPV_OPT_FLAGS },\
 711 { "error_rate", "Simulate errors in the bitstream to test error concealment.",                                                                                                  \
 712                                                                     FF_MPV_OFFSET(error_rate),              AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 },       0, INT_MAX, FF_MPV_OPT_FLAGS },\
 713 {"qsquish", "how to keep quantizer between qmin and qmax (0 = clip, 1 = use differentiable function)",                                                                          \
 714                                                                     FF_MPV_OFFSET(rc_qsquish), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0 }, 0, 99, FF_MPV_OPT_FLAGS},                        \
 715 {"rc_qmod_amp", "experimental quantizer modulation",                FF_MPV_OFFSET(rc_qmod_amp), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0 }, -FLT_MAX, FLT_MAX, FF_MPV_OPT_FLAGS},           \
 716 {"rc_qmod_freq", "experimental quantizer modulation",               FF_MPV_OFFSET(rc_qmod_freq), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0 }, INT_MIN, INT_MAX, FF_MPV_OPT_FLAGS},             \
 717 {"rc_eq", "Set rate control equation. When computing the expression, besides the standard functions "                                                                           \
 718           "defined in the section 'Expression Evaluation', the following functions are available: "                                                                             \
 719           "bits2qp(bits), qp2bits(qp). Also the following constants are available: iTex pTex tex mv "                                                                           \
 720           "fCode iCount mcVar var isI isP isB avgQP qComp avgIITex avgPITex avgPPTex avgBPTex avgTex.",                                                                         \
 721                                                                     FF_MPV_OFFSET(rc_eq), AV_OPT_TYPE_STRING,                           .flags = FF_MPV_OPT_FLAGS },            \
 722 {"rc_init_cplx", "initial complexity for 1-pass encoding",          FF_MPV_OFFSET(rc_initial_cplx), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0 }, -FLT_MAX, FLT_MAX, FF_MPV_OPT_FLAGS},       \
 723 {"rc_buf_aggressivity", "currently useless",                        FF_MPV_OFFSET(rc_buffer_aggressivity), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1.0 }, -FLT_MAX, FLT_MAX, FF_MPV_OPT_FLAGS}, \
 724 {"border_mask", "increase the quantizer for macroblocks close to borders", FF_MPV_OFFSET(border_masking), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0 }, -FLT_MAX, FLT_MAX, FF_MPV_OPT_FLAGS},    \
 725 {"lmin", "minimum Lagrange factor (VBR)",                           FF_MPV_OFFSET(lmin), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 =  2*FF_QP2LAMBDA }, 0, INT_MAX, FF_MPV_OPT_FLAGS },            \
 726 {"lmax", "maximum Lagrange factor (VBR)",                           FF_MPV_OFFSET(lmax), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 31*FF_QP2LAMBDA }, 0, INT_MAX, FF_MPV_OPT_FLAGS },            \
 727
 728 extern const AVOption ff_mpv_generic_options[];
 729
 730 #define FF_MPV_GENERIC_CLASS(name) \
 731 static const AVClass name ## _class = {\
 732     .class_name = #name " encoder",\
 733     .item_name  = av_default_item_name,\
 734     .option     = ff_mpv_generic_options,\
 735     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,\
 736 };
 737
 738 /**
 739  * Set the given MpegEncContext to common defaults (same for encoding
 740  * and decoding).  The changed fields will not depend upon the prior
 741  * state of the MpegEncContext.
 742  */
 743 void ff_mpv_common_defaults(MpegEncContext *s);
 744
 745 void ff_dct_encode_init_x86(MpegEncContext *s);
 746
 747 int ff_mpv_common_init(MpegEncContext *s);
 748 void ff_mpv_common_init_arm(MpegEncContext *s);
 749 void ff_mpv_common_init_axp(MpegEncContext *s);
 750 void ff_mpv_common_init_neon(MpegEncContext *s);
 751 void ff_mpv_common_init_ppc(MpegEncContext *s);
 752 void ff_mpv_common_init_x86(MpegEncContext *s);
 753
 754 int ff_mpv_common_frame_size_change(MpegEncContext *s);
 755 void ff_mpv_common_end(MpegEncContext *s);
 756
 757 void ff_mpv_decode_defaults(MpegEncContext *s);
 758 void ff_mpv_decode_init(MpegEncContext *s, AVCodecContext *avctx);
 759 void ff_mpv_decode_mb(MpegEncContext *s, int16_t block[12][64]);
 760 void ff_mpv_report_decode_progress(MpegEncContext *s);
 761
 762 int ff_mpv_frame_start(MpegEncContext *s, AVCodecContext *avctx);
 763 void ff_mpv_frame_end(MpegEncContext *s);
 764
 765 int ff_mpv_lowest_referenced_row(MpegEncContext *s, int dir);
 766
 767 int ff_mpv_encode_init(AVCodecContext *avctx);
 768 void ff_mpv_encode_init_x86(MpegEncContext *s);
 769
 770 int ff_mpv_encode_end(AVCodecContext *avctx);
 771 int ff_mpv_encode_picture(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 772                           const AVFrame *frame, int *got_packet);
 773
 774 void ff_clean_intra_table_entries(MpegEncContext *s);
 775 void ff_mpeg_draw_horiz_band(MpegEncContext *s, int y, int h);
 776 void ff_mpeg_flush(AVCodecContext *avctx);
 777
 778 void ff_print_debug_info(MpegEncContext *s, Picture *p, AVFrame *pict);
 779 void ff_print_debug_info2(AVCodecContext *avctx, AVFrame *pict, uint8_t *mbskip_table,
 780                          uint32_t *mbtype_table, int8_t *qscale_table, int16_t (*motion_val[2])[2],
 781                          int *low_delay,
 782                          int mb_width, int mb_height, int mb_stride, int quarter_sample);
 783
 784 int ff_mpv_export_qp_table(MpegEncContext *s, AVFrame *f, Picture *p, int qp_type);
 785
 786 void ff_write_quant_matrix(PutBitContext *pb, uint16_t *matrix);
 787 int ff_find_unused_picture(MpegEncContext *s, int shared);
 788 int ff_update_duplicate_context(MpegEncContext *dst, MpegEncContext *src);
 789 int ff_mpeg_update_thread_context(AVCodecContext *dst, const AVCodecContext *src);
 790 void ff_set_qscale(MpegEncContext * s, int qscale);
 791
 792 void ff_mpv_idct_init(MpegEncContext *s);
 793 int ff_dct_encode_init(MpegEncContext *s);
 794 void ff_convert_matrix(MpegEncContext *s, int (*qmat)[64], uint16_t (*qmat16)[2][64],
 795                        const uint16_t *quant_matrix, int bias, int qmin, int qmax, int intra);
 796 int ff_dct_quantize_c(MpegEncContext *s, int16_t *block, int n, int qscale, int *overflow);
 797
 798 void ff_init_block_index(MpegEncContext *s);
 799
 800 void ff_mpv_motion(MpegEncContext *s,
 801                    uint8_t *dest_y, uint8_t *dest_cb,
 802                    uint8_t *dest_cr, int dir,
 803                    uint8_t **ref_picture,
 804                    op_pixels_func (*pix_op)[4],
 805                    qpel_mc_func (*qpix_op)[16]);
 806
 807 /**
 808  * Allocate a Picture.
 809  * The pixels are allocated/set by calling get_buffer() if shared = 0.
 810  */
 811 int ff_alloc_picture(MpegEncContext *s, Picture *pic, int shared);
 812
 813 /**
 814  * permute block according to permuatation.
 815  * @param last last non zero element in scantable order
 816  */
 817 void ff_block_permute(int16_t *block, uint8_t *permutation, const uint8_t *scantable, int last);
 818
 819 static inline void ff_update_block_index(MpegEncContext *s){
 820     const int block_size= 8 >> s->avctx->lowres;
 821
 822     s->block_index[0]+=2;
 823     s->block_index[1]+=2;
 824     s->block_index[2]+=2;
 825     s->block_index[3]+=2;
 826     s->block_index[4]++;
 827     s->block_index[5]++;
 828     s->dest[0]+= 2*block_size;
 829     s->dest[1]+= block_size;
 830     s->dest[2]+= block_size;
 831 }
 832
 833 static inline int get_bits_diff(MpegEncContext *s){
 834     const int bits= put_bits_count(&s->pb);
 835     const int last= s->last_bits;
 836
 837     s->last_bits = bits;
 838
 839     return bits - last;
 840 }
 841
 842 static inline int ff_h263_round_chroma(int x){
 843     static const uint8_t h263_chroma_roundtab[16] = {
 844     //  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9 10 11 12 13 14 15
 845         0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1,
 846     };
 847     return h263_chroma_roundtab[x & 0xf] + (x >> 3);
 848 }
 849
 850 /* motion_est.c */
 851 void ff_estimate_p_frame_motion(MpegEncContext * s,
 852                              int mb_x, int mb_y);
 853 void ff_estimate_b_frame_motion(MpegEncContext * s,
 854                              int mb_x, int mb_y);
 855 int ff_get_best_fcode(MpegEncContext * s, int16_t (*mv_table)[2], int type);
 856 void ff_fix_long_p_mvs(MpegEncContext * s);
 857 void ff_fix_long_mvs(MpegEncContext * s, uint8_t *field_select_table, int field_select,
 858                      int16_t (*mv_table)[2], int f_code, int type, int truncate);
 859 int ff_init_me(MpegEncContext *s);
 860 int ff_pre_estimate_p_frame_motion(MpegEncContext * s, int mb_x, int mb_y);
 861 int ff_epzs_motion_search(MpegEncContext * s, int *mx_ptr, int *my_ptr,
 862                              int P[10][2], int src_index, int ref_index, int16_t (*last_mv)[2],
 863                              int ref_mv_scale, int size, int h);
 864 int ff_get_mb_score(MpegEncContext * s, int mx, int my, int src_index,
 865                                int ref_index, int size, int h, int add_rate);
 866
 867 /* mpeg12.c */
 868 extern const uint8_t ff_mpeg1_dc_scale_table[128];
 869 extern const uint8_t * const ff_mpeg2_dc_scale_table[4];
 870
 871 void ff_mpeg1_encode_picture_header(MpegEncContext *s, int picture_number);
 872 void ff_mpeg1_encode_mb(MpegEncContext *s,
 873                         int16_t block[8][64],
 874                         int motion_x, int motion_y);
 875 void ff_mpeg1_encode_init(MpegEncContext *s);
 876 void ff_mpeg1_encode_slice_header(MpegEncContext *s);
 877
 878 extern const uint8_t ff_aic_dc_scale_table[32];
 879 extern const uint8_t ff_h263_chroma_qscale_table[32];
 880
 881 /* rv10.c */
 882 void ff_rv10_encode_picture_header(MpegEncContext *s, int picture_number);
 883 int ff_rv_decode_dc(MpegEncContext *s, int n);
 884 void ff_rv20_encode_picture_header(MpegEncContext *s, int picture_number);
 885
 886
 887 /* msmpeg4.c */
 888 void ff_msmpeg4_encode_picture_header(MpegEncContext * s, int picture_number);
 889 void ff_msmpeg4_encode_ext_header(MpegEncContext * s);
 890 void ff_msmpeg4_encode_mb(MpegEncContext * s,
 891                           int16_t block[6][64],
 892                           int motion_x, int motion_y);
 893 int ff_msmpeg4_decode_picture_header(MpegEncContext * s);
 894 int ff_msmpeg4_decode_ext_header(MpegEncContext * s, int buf_size);
 895 int ff_msmpeg4_decode_init(AVCodecContext *avctx);
 896 int ff_msmpeg4_encode_init(MpegEncContext *s);
 897 int ff_wmv2_decode_picture_header(MpegEncContext * s);
 898 int ff_wmv2_decode_secondary_picture_header(MpegEncContext * s);
 899 void ff_wmv2_add_mb(MpegEncContext *s, int16_t block[6][64], uint8_t *dest_y, uint8_t *dest_cb, uint8_t *dest_cr);
 900 void ff_mspel_motion(MpegEncContext *s,
 901                                uint8_t *dest_y, uint8_t *dest_cb, uint8_t *dest_cr,
 902                                uint8_t **ref_picture, op_pixels_func (*pix_op)[4],
 903                                int motion_x, int motion_y, int h);
 904 int ff_wmv2_encode_picture_header(MpegEncContext * s, int picture_number);
 905 void ff_wmv2_encode_mb(MpegEncContext * s,
 906                        int16_t block[6][64],
 907                        int motion_x, int motion_y);
 908
 909 int ff_mpeg_ref_picture(MpegEncContext *s, Picture *dst, Picture *src);
 910 void ff_mpeg_unref_picture(MpegEncContext *s, Picture *picture);
 911 void ff_free_picture_tables(Picture *pic);
 912
 913
 914 #endif /* AVCODEC_MPEGVIDEO_H */