bc67fdc951837c87fa1271b95223a4b902dee4a2
[ffmpeg.git] / libavcodec / h265_profile_level.c
1 /*
2  * This file is part of FFmpeg.
3  *
4  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
5  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
6  * License as published by the Free Software Foundation; either
7  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
8  *
9  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
12  * Lesser General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
15  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
17  */
18
19 #include "h265_profile_level.h"
20
21
22 static const H265LevelDescriptor h265_levels[] = {
23     // Name             CpbFactor-Main    MaxSliceSegmentsPerPicture
24     // |  level_idc            | CpbFactor-High           MaxLumaSr      BrFactor-High
25     // |      |   MaxLumaPs    |       |      | MaxTileRows   |   BrFactor-Main | MinCr-Main
26     // |      |      |         |       |      |   | MaxTileCols         |       |    |  MinCr-High
27     { "1",    30,    36864,    350,      0,  16,  1,  1,     552960,    128,      0, 2, 2 },
28     { "2",    60,   122880,   1500,      0,  16,  1,  1,    3686400,   1500,      0, 2, 2 },
29     { "2.1",  63,   245760,   3000,      0,  20,  1,  1,    7372800,   3000,      0, 2, 2 },
30     { "3",    90,   552960,   6000,      0,  30,  2,  2,   16588800,   6000,      0, 2, 2 },
31     { "3.1",  93,   983040,  10000,      0,  40,  3,  3,   33177600,  10000,      0, 2, 2 },
32     { "4",   120,  2228224,  12000,  30000,  75,  5,  5,   66846720,  12000,  30000, 4, 4 },
33     { "4.1", 123,  2228224,  20000,  50000,  75,  5,  5,  133693440,  20000,  50000, 4, 4 },
34     { "5",   150,  8912896,  25000, 100000, 200, 11, 10,  267386880,  25000, 100000, 6, 4 },
35     { "5.1", 153,  8912896,  40000, 160000, 200, 11, 10,  534773760,  40000, 160000, 8, 4 },
36     { "5.2", 156,  8912896,  60000, 240000, 200, 11, 10, 1069547520,  60000, 240000, 8, 4 },
37     { "6",   180, 35651584,  60000, 240000, 600, 22, 20, 1069547520,  60000, 240000, 8, 4 },
38     { "6.1", 183, 35651584, 120000, 480000, 600, 22, 20, 2139095040, 120000, 480000, 8, 4 },
39     { "6.2", 186, 35651584, 240000, 800000, 600, 22, 20, 4278190080, 240000, 800000, 6, 4 },
40 };
41
42 static const H265ProfileDescriptor h265_profiles[] = {
43     // profile_idc   8bit       one-picture
44     //   HT-profile  | 422chroma    | lower-bit-rate
45     //   |  14bit    |  | 420chroma |  | CpbVclFactor     MinCrScaleFactor
46     //   |  |  12bit |  |  | monochrome|    | CpbNalFactor    |
47     //   |  |  |  10bit |  |  | intra  |    |     | FormatCapabilityFactor
48     { "Monochrome", //  |  |  |  |  |  |    |     |     |     |
49       4, 0, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 1,  667,  733, 1.000, 1.0 },
50     { "Monochrome 12",
51       4, 0, 2, 1, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 1000, 1100, 1.500, 1.0 },
52     { "Monochrome 16",
53       4, 0, 2, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 1333, 1467, 2.000, 1.0 },
54     { "Main",
55       1, 0, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1000, 1100, 1.500, 1.0 },
56     { "Screen-Extended Main",
57       9, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1000, 1100, 1.500, 1.0 },
58     { "Main 10",
59       2, 0, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1000, 1100, 1.875, 1.0 },
60     { "Screen-Extended Main 10",
61       9, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1000, 1100, 1.875, 1.0 },
62     { "Main 12",
63       4, 0, 2, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1500, 1650, 2.250, 1.0 },
64     { "Main Still Picture",
65       3, 0, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1000, 1100, 1.500, 1.0 },
66     { "Main 4:2:2 10",
67       4, 0, 2, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 1667, 1833, 2.500, 0.5 },
68     { "Main 4:2:2 12",
69       4, 0, 2, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 2000, 2200, 3.000, 0.5 },
70     { "Main 4:4:4",
71       4, 0, 2, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 2000, 2200, 3.000, 0.5 },
72     { "High Throughput 4:4:4",
73       5, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 2000, 2200, 3.000, 0.5 },
74     { "Screen-Extended Main 4:4:4",
75       9, 0, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 2000, 2200, 3.000, 0.5 },
76     { "Screen-Extended High Throughput 4:4:4",
77       9, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 2000, 2200, 3.000, 0.5 },
78     { "Main 4:4:4 10",
79       4, 0, 2, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 2500, 2750, 3.750, 0.5 },
80     { "High Throughput 4:4:4 10",
81       5, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 2500, 2750, 3.750, 0.5 },
82     { "Screen-Extended Main 4:4:4 10",
83       9, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 2500, 2750, 3.750, 0.5 },
84     { "Screen-Extended High Throughput 4:4:4 10",
85       9, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 2500, 2750, 3.750, 0.5 },
86     { "Main 4:4:4 12",
87       4, 0, 2, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 3000, 3300, 4.500, 0.5 },
88     { "High Throughput 4:4:4 14",
89       5, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 3500, 3850, 5.250, 0.5 },
90     { "Screen-Extended High Throughput 4:4:4 14",
91       9, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 3500, 3850, 5.250, 0.5 },
92     { "Main Intra",
93       4, 0, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 2, 1000, 1100, 1.500, 1.0 },
94     { "Main 10 Intra",
95       4, 0, 2, 1, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 2, 1000, 1100, 1.875, 1.0 },
96     { "Main 12 Intra",
97       4, 0, 2, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 2, 1500, 1650, 2.250, 1.0 },
98     { "Main 4:2:2 10 Intra",
99       4, 0, 2, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 2, 1667, 1833, 2.500, 0.5 },
100     { "Main 4:2:2 12 Intra",
101       4, 0, 2, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 2, 2000, 2200, 3.000, 0.5 },
102     { "Main 4:4:4 Intra",
103       4, 0, 2, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 2, 2000, 2200, 3.000, 0.5 },
104     { "Main 4:4:4 10 Intra",
105       4, 0, 2, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 2, 2500, 2750, 3.750, 0.5 },
106     { "Main 4:4:4 12 Intra",
107       4, 0, 2, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 2, 3000, 3300, 4.500, 0.5 },
108     { "Main 4:4:4 16 Intra",
109       4, 0, 2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 2, 4000, 4400, 6.000, 0.5 },
110     { "Main 4:4:4 Still Picture",
111       4, 0, 2, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 2, 2000, 2200, 3.000, 0.5 },
112     { "Main 4:4:4 16 Still Picture",
113       4, 0, 2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 2, 4000, 4400, 6.000, 0.5 },
114     { "High Throughput 4:4:4 16 Intra",
115       5, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 2, 4000, 4400, 6.000, 0.5 },
116 };
117
118
119 const H265LevelDescriptor *ff_h265_get_level(int level_idc)
120 {
121     int i;
122
123     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(h265_levels); i++) {
124         if (h265_levels[i].level_idc == level_idc)
125             return &h265_levels[i];
126     }
127
128     return NULL;
129 }
130
131 const H265ProfileDescriptor *ff_h265_get_profile(const H265RawProfileTierLevel *ptl)
132 {
133     int i;
134
135     if (ptl->general_profile_space)
136         return NULL;
137
138     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(h265_profiles); i++) {
139         const H265ProfileDescriptor *profile = &h265_profiles[i];
140
141         if (ptl->general_profile_idc &&
142             ptl->general_profile_idc != profile->profile_idc)
143             continue;
144         if (!ptl->general_profile_compatibility_flag[profile->profile_idc])
145             continue;
146
147 #define check_flag(name) \
148         if (profile->name < 2) { \
149             if (profile->name != ptl->general_ ## name ## _constraint_flag) \
150                 continue; \
151         }
152         check_flag(max_14bit);
153         check_flag(max_12bit);
154         check_flag(max_10bit);
155         check_flag(max_8bit);
156         check_flag(max_422chroma);
157         check_flag(max_420chroma);
158         check_flag(max_monochrome);
159         check_flag(intra);
160         check_flag(one_picture_only);
161         check_flag(lower_bit_rate);
162 #undef check_flag
163
164         return profile;
165     }
166
167     return NULL;
168 }
169
170 const H265LevelDescriptor *ff_h265_guess_level(const H265RawProfileTierLevel *ptl,
171                                                int64_t bitrate,
172                                                int width, int height,
173                                                int slice_segments,
174                                                int tile_rows, int tile_cols,
175                                                int max_dec_pic_buffering)
176 {
177     const H265ProfileDescriptor *profile;
178     int pic_size, hbr_factor;
179     int i;
180
181     if (ptl)
182         profile = ff_h265_get_profile(ptl);
183     else
184         profile = NULL;
185     if (!profile) {
186         // Default to using multiplication factors for Main profile.
187         profile = &h265_profiles[3];
188     }
189
190     pic_size = width * height;
191
192     if (profile->profile_idc == 1 || profile->profile_idc == 2) {
193         hbr_factor = 1;
194     } else if (profile->high_throughput) {
195         if (profile->intra)
196             hbr_factor = 24 - 12 * ptl->general_lower_bit_rate_constraint_flag;
197         else
198             hbr_factor = 6;
199     } else {
200         hbr_factor = 2 - ptl->general_lower_bit_rate_constraint_flag;
201     }
202
203     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(h265_levels); i++) {
204         const H265LevelDescriptor *level = &h265_levels[i];
205         int max_br, max_dpb_size;
206
207         if (pic_size > level->max_luma_ps)
208             continue;
209         if (width  * width  > 8 * level->max_luma_ps)
210             continue;
211         if (height * height > 8 * level->max_luma_ps)
212             continue;
213
214         if (slice_segments > level->max_slice_segments_per_picture)
215             continue;
216         if (tile_rows > level->max_tile_rows)
217             continue;
218         if (tile_cols > level->max_tile_cols)
219             continue;
220
221         if (ptl->general_tier_flag)
222             max_br = level->max_br_high;
223         else
224             max_br = level->max_br_main;
225         if (!max_br)
226             continue;
227         if (bitrate > (int64_t)profile->cpb_nal_factor * hbr_factor * max_br)
228             continue;
229
230         if (pic_size < (level->max_luma_ps >> 2))
231             max_dpb_size = 16;
232         else if (pic_size < (level->max_luma_ps >> 1))
233             max_dpb_size = 14;
234         else if (pic_size < (3 * level->max_luma_ps >> 2))
235             max_dpb_size = 9;
236         else
237             max_dpb_size = 7;
238         if (max_dec_pic_buffering > max_dpb_size)
239             continue;
240
241         return level;
242     }
243
244     return NULL;
245 }