749c088a3499cf486d033f2fa7045450860dc588
[ffmpeg.git] / 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 "motion_est.h"
44 #include "mpegvideodsp.h"
45 #include "mpegvideoencdsp.h"
46 #include "pixblockdsp.h"
47 #include "put_bits.h"
48 #include "ratecontrol.h"
49 #include "parser.h"
50 #include "mpegutils.h"
51 #include "mpeg12data.h"
52 #include "qpeldsp.h"
53 #include "thread.h"
54 #include "videodsp.h"
55
56 #include "libavutil/opt.h"
57 #include "libavutil/timecode.h"
58
59 #define FRAME_SKIPPED 100 ///< return value for header parsers if frame is not coded
60
61 #define MAX_FCODE 7
62
63 #define MAX_THREADS 32
64 #define MAX_PICTURE_COUNT 36
65
66 #define MAX_B_FRAMES 16
67
68 #define ME_MAP_SIZE 64
69
70 #define MAX_MB_BYTES (30*16*16*3/8 + 120)
71
72 #define INPLACE_OFFSET 16
73
74 #define EDGE_WIDTH 16
75
76 /* Start codes. */
77 #define SEQ_END_CODE            0x000001b7
78 #define SEQ_START_CODE          0x000001b3
79 #define GOP_START_CODE          0x000001b8
80 #define PICTURE_START_CODE      0x00000100
81 #define SLICE_MIN_START_CODE    0x00000101
82 #define SLICE_MAX_START_CODE    0x000001af
83 #define EXT_START_CODE          0x000001b5
84 #define USER_START_CODE         0x000001b2
85
86 /**
87  * Picture.
88  */
89 typedef struct Picture{
90     struct AVFrame *f;
91     ThreadFrame tf;
92
93     AVBufferRef *qscale_table_buf;
94     int8_t *qscale_table;
95
96     AVBufferRef *motion_val_buf[2];
97     int16_t (*motion_val[2])[2];
98
99     AVBufferRef *mb_type_buf;
100     uint32_t *mb_type;          ///< types and macros are defined in mpegutils.h
101
102     AVBufferRef *mbskip_table_buf;
103     uint8_t *mbskip_table;
104
105     AVBufferRef *ref_index_buf[2];
106     int8_t *ref_index[2];
107
108     AVBufferRef *mb_var_buf;
109     uint16_t *mb_var;           ///< Table for MB variances
110
111     AVBufferRef *mc_mb_var_buf;
112     uint16_t *mc_mb_var;        ///< Table for motion compensated MB variances
113
114     int alloc_mb_width;         ///< mb_width used to allocate tables
115     int alloc_mb_height;        ///< mb_height used to allocate tables
116
117     AVBufferRef *mb_mean_buf;
118     uint8_t *mb_mean;           ///< Table for MB luminance
119
120     AVBufferRef *hwaccel_priv_buf;
121     /**
122      * hardware accelerator private data
123      */
124     void *hwaccel_picture_private;
125
126     int field_picture;          ///< whether or not the picture was encoded in separate fields
127
128     int64_t mb_var_sum;         ///< sum of MB variance for current frame
129     int64_t mc_mb_var_sum;      ///< motion compensated MB variance for current frame
130
131     int b_frame_score;
132     int needs_realloc;          ///< Picture needs to be reallocated (eg due to a frame size change)
133
134     int reference;
135     int shared;
136
137     uint64_t error[AV_NUM_DATA_POINTERS];
138 } Picture;
139
140 typedef struct ScratchpadContext {
141     uint8_t *edge_emu_buffer;     ///< temporary buffer for if MVs point to out-of-frame data
142     uint8_t *rd_scratchpad;       ///< scratchpad for rate distortion mb decision
143     uint8_t *obmc_scratchpad;
144     uint8_t *b_scratchpad;        ///< scratchpad used for writing into write only buffers
145 } ScratchpadContext;
146
147 /**
148  * MpegEncContext.
149  */
150 typedef struct MpegEncContext {
151     AVClass *class;
152
153     int y_dc_scale, c_dc_scale;
154     int ac_pred;
155     int block_last_index[12];  ///< last non zero coefficient in block
156     int h263_aic;              ///< Advanded INTRA Coding (AIC)
157
158     /* scantables */
159     ScanTable inter_scantable; ///< if inter == intra then intra should be used to reduce tha cache usage
160     ScanTable intra_scantable;
161     ScanTable intra_h_scantable;
162     ScanTable intra_v_scantable;
163
164     /* WARNING: changes above this line require updates to hardcoded
165      *          offsets used in asm. */
166
167     struct AVCodecContext *avctx;
168     /* the following parameters must be initialized before encoding */
169     int width, height;///< picture size. must be a multiple of 16
170     int gop_size;
171     int intra_only;   ///< if true, only intra pictures are generated
172     int bit_rate;     ///< wanted bit rate
173     enum OutputFormat out_format; ///< output format
174     int h263_pred;    ///< use mpeg4/h263 ac/dc predictions
175     int pb_frame;     ///< PB frame mode (0 = none, 1 = base, 2 = improved)
176
177 /* the following codec id fields are deprecated in favor of codec_id */
178     int h263_plus;    ///< h263 plus headers
179     int h263_flv;     ///< use flv h263 header
180
181     enum AVCodecID codec_id;     /* see AV_CODEC_ID_xxx */
182     int fixed_qscale; ///< fixed qscale if non zero
183     int encoding;     ///< true if we are encoding (vs decoding)
184     int max_b_frames; ///< max number of b-frames for encoding
185     int luma_elim_threshold;
186     int chroma_elim_threshold;
187     int strict_std_compliance; ///< strictly follow the std (MPEG4, ...)
188     int workaround_bugs;       ///< workaround bugs in encoders which cannot be detected automatically
189     int codec_tag;             ///< internal codec_tag upper case converted from avctx codec_tag
190     /* the following fields are managed internally by the encoder */
191
192     /* sequence parameters */
193     int context_initialized;
194     int input_picture_number;  ///< used to set pic->display_picture_number, should not be used for/by anything else
195     int coded_picture_number;  ///< used to set pic->coded_picture_number, should not be used for/by anything else
196     int picture_number;       //FIXME remove, unclear definition
197     int picture_in_gop_number; ///< 0-> first pic in gop, ...
198     int mb_width, mb_height;   ///< number of MBs horizontally & vertically
199     int mb_stride;             ///< mb_width+1 used for some arrays to allow simple addressing of left & top MBs without sig11
200     int b8_stride;             ///< 2*mb_width+1 used for some 8x8 block arrays to allow simple addressing
201     int h_edge_pos, v_edge_pos;///< horizontal / vertical position of the right/bottom edge (pixel replication)
202     int mb_num;                ///< number of MBs of a picture
203     ptrdiff_t linesize;        ///< line size, in bytes, may be different from width
204     ptrdiff_t uvlinesize;      ///< line size, for chroma in bytes, may be different from width
205     Picture *picture;          ///< main picture buffer
206     Picture **input_picture;   ///< next pictures on display order for encoding
207     Picture **reordered_input_picture; ///< pointer to the next pictures in codedorder for encoding
208
209     int64_t user_specified_pts; ///< last non-zero pts from AVFrame which was passed into avcodec_encode_video2()
210     /**
211      * pts difference between the first and second input frame, used for
212      * calculating dts of the first frame when there's a delay */
213     int64_t dts_delta;
214     /**
215      * reordered pts to be used as dts for the next output frame when there's
216      * a delay */
217     int64_t reordered_pts;
218
219     /** bit output */
220     PutBitContext pb;
221
222     int start_mb_y;            ///< start mb_y of this thread (so current thread should process start_mb_y <= row < end_mb_y)
223     int end_mb_y;              ///< end   mb_y of this thread (so current thread should process start_mb_y <= row < end_mb_y)
224     struct MpegEncContext *thread_context[MAX_THREADS];
225     int slice_context_count;   ///< number of used thread_contexts
226
227     /**
228      * copy of the previous picture structure.
229      * note, linesize & data, might not match the previous picture (for field pictures)
230      */
231     Picture last_picture;
232
233     /**
234      * copy of the next picture structure.
235      * note, linesize & data, might not match the next picture (for field pictures)
236      */
237     Picture next_picture;
238
239     /**
240      * copy of the source picture structure for encoding.
241      * note, linesize & data, might not match the source picture (for field pictures)
242      */
243     Picture new_picture;
244
245     /**
246      * copy of the current picture structure.
247      * note, linesize & data, might not match the current picture (for field pictures)
248      */
249     Picture current_picture;    ///< buffer to store the decompressed current picture
250
251     Picture *last_picture_ptr;     ///< pointer to the previous picture.
252     Picture *next_picture_ptr;     ///< pointer to the next picture (for bidir pred)
253     Picture *current_picture_ptr;  ///< pointer to the current picture
254     int last_dc[3];                ///< last DC values for MPEG1
255     int16_t *dc_val_base;
256     int16_t *dc_val[3];            ///< used for mpeg4 DC prediction, all 3 arrays must be continuous
257     const uint8_t *y_dc_scale_table;     ///< qscale -> y_dc_scale table
258     const uint8_t *c_dc_scale_table;     ///< qscale -> c_dc_scale table
259     const uint8_t *chroma_qscale_table;  ///< qscale -> chroma_qscale (h263)
260     uint8_t *coded_block_base;
261     uint8_t *coded_block;          ///< used for coded block pattern prediction (msmpeg4v3, wmv1)
262     int16_t (*ac_val_base)[16];
263     int16_t (*ac_val[3])[16];      ///< used for mpeg4 AC prediction, all 3 arrays must be continuous
264     int mb_skipped;                ///< MUST BE SET only during DECODING
265     uint8_t *mbskip_table;        /**< used to avoid copy if macroblock skipped (for black regions for example)
266                                    and used for b-frame encoding & decoding (contains skip table of next P Frame) */
267     uint8_t *mbintra_table;       ///< used to avoid setting {ac, dc, cbp}-pred stuff to zero on inter MB decoding
268     uint8_t *cbp_table;           ///< used to store cbp, ac_pred for partitioned decoding
269     uint8_t *pred_dir_table;      ///< used to store pred_dir for partitioned decoding
270
271     ScratchpadContext sc;
272
273     int qscale;                 ///< QP
274     int chroma_qscale;          ///< chroma QP
275     unsigned int lambda;        ///< lagrange multipler used in rate distortion
276     unsigned int lambda2;       ///< (lambda*lambda) >> FF_LAMBDA_SHIFT
277     int *lambda_table;
278     int adaptive_quant;         ///< use adaptive quantization
279     int dquant;                 ///< qscale difference to prev qscale
280     int closed_gop;             ///< MPEG1/2 GOP is closed
281     int pict_type;              ///< AV_PICTURE_TYPE_I, AV_PICTURE_TYPE_P, AV_PICTURE_TYPE_B, ...
282     int vbv_delay;
283     int last_pict_type; //FIXME removes
284     int last_non_b_pict_type;   ///< used for mpeg4 gmc b-frames & ratecontrol
285     int droppable;
286     int frame_rate_index;
287     AVRational mpeg2_frame_rate_ext;
288     int last_lambda_for[5];     ///< last lambda for a specific pict type
289     int skipdct;                ///< skip dct and code zero residual
290
291     /* motion compensation */
292     int unrestricted_mv;        ///< mv can point outside of the coded picture
293     int h263_long_vectors;      ///< use horrible h263v1 long vector mode
294
295     BlockDSPContext bdsp;
296     FDCTDSPContext fdsp;
297     H264ChromaContext h264chroma;
298     HpelDSPContext hdsp;
299     IDCTDSPContext idsp;
300     MECmpContext mecc;
301     MpegVideoDSPContext mdsp;
302     MpegvideoEncDSPContext mpvencdsp;
303     PixblockDSPContext pdsp;
304     QpelDSPContext qdsp;
305     VideoDSPContext vdsp;
306     H263DSPContext h263dsp;
307     int f_code;                 ///< forward MV resolution
308     int b_code;                 ///< backward MV resolution for B Frames (mpeg4)
309     int16_t (*p_mv_table_base)[2];
310     int16_t (*b_forw_mv_table_base)[2];
311     int16_t (*b_back_mv_table_base)[2];
312     int16_t (*b_bidir_forw_mv_table_base)[2];
313     int16_t (*b_bidir_back_mv_table_base)[2];
314     int16_t (*b_direct_mv_table_base)[2];
315     int16_t (*p_field_mv_table_base[2][2])[2];
316     int16_t (*b_field_mv_table_base[2][2][2])[2];
317     int16_t (*p_mv_table)[2];            ///< MV table (1MV per MB) p-frame encoding
318     int16_t (*b_forw_mv_table)[2];       ///< MV table (1MV per MB) forward mode b-frame encoding
319     int16_t (*b_back_mv_table)[2];       ///< MV table (1MV per MB) backward mode b-frame encoding
320     int16_t (*b_bidir_forw_mv_table)[2]; ///< MV table (1MV per MB) bidir mode b-frame encoding
321     int16_t (*b_bidir_back_mv_table)[2]; ///< MV table (1MV per MB) bidir mode b-frame encoding
322     int16_t (*b_direct_mv_table)[2];     ///< MV table (1MV per MB) direct mode b-frame encoding
323     int16_t (*p_field_mv_table[2][2])[2];   ///< MV table (2MV per MB) interlaced p-frame encoding
324     int16_t (*b_field_mv_table[2][2][2])[2];///< MV table (4MV per MB) interlaced b-frame encoding
325     uint8_t (*p_field_select_table[2]);
326     uint8_t (*b_field_select_table[2][2]);
327     int me_method;                       ///< ME algorithm
328     int mv_dir;
329 #define MV_DIR_FORWARD   1
330 #define MV_DIR_BACKWARD  2
331 #define MV_DIRECT        4 ///< bidirectional mode where the difference equals the MV of the last P/S/I-Frame (mpeg4)
332     int mv_type;
333 #define MV_TYPE_16X16       0   ///< 1 vector for the whole mb
334 #define MV_TYPE_8X8         1   ///< 4 vectors (h263, mpeg4 4MV)
335 #define MV_TYPE_16X8        2   ///< 2 vectors, one per 16x8 block
336 #define MV_TYPE_FIELD       3   ///< 2 vectors, one per field
337 #define MV_TYPE_DMV         4   ///< 2 vectors, special mpeg2 Dual Prime Vectors
338     /**motion vectors for a macroblock
339        first coordinate : 0 = forward 1 = backward
340        second "         : depend on type
341        third  "         : 0 = x, 1 = y
342     */
343     int mv[2][4][2];
344     int field_select[2][2];
345     int last_mv[2][2][2];             ///< last MV, used for MV prediction in MPEG1 & B-frame MPEG4
346     uint8_t *fcode_tab;               ///< smallest fcode needed for each MV
347     int16_t direct_scale_mv[2][64];   ///< precomputed to avoid divisions in ff_mpeg4_set_direct_mv
348
349     MotionEstContext me;
350
351     int no_rounding;  /**< apply no rounding to motion compensation (MPEG4, msmpeg4, ...)
352                         for b-frames rounding mode is always 0 */
353
354     /* macroblock layer */
355     int mb_x, mb_y;
356     int mb_skip_run;
357     int mb_intra;
358     uint16_t *mb_type;  ///< Table for candidate MB types for encoding (defines in mpegutils.h)
359
360     int block_index[6]; ///< index to current MB in block based arrays with edges
361     int block_wrap[6];
362     uint8_t *dest[3];
363
364     int *mb_index2xy;        ///< mb_index -> mb_x + mb_y*mb_stride
365
366     /** matrix transmitted in the bitstream */
367     uint16_t intra_matrix[64];
368     uint16_t chroma_intra_matrix[64];
369     uint16_t inter_matrix[64];
370     uint16_t chroma_inter_matrix[64];
371
372     int intra_quant_bias;    ///< bias for the quantizer
373     int inter_quant_bias;    ///< bias for the quantizer
374     int min_qcoeff;          ///< minimum encodable coefficient
375     int max_qcoeff;          ///< maximum encodable coefficient
376     int ac_esc_length;       ///< num of bits needed to encode the longest esc
377     uint8_t *intra_ac_vlc_length;
378     uint8_t *intra_ac_vlc_last_length;
379     uint8_t *intra_chroma_ac_vlc_length;
380     uint8_t *intra_chroma_ac_vlc_last_length;
381     uint8_t *inter_ac_vlc_length;
382     uint8_t *inter_ac_vlc_last_length;
383     uint8_t *luma_dc_vlc_length;
384 #define UNI_AC_ENC_INDEX(run,level) ((run)*128 + (level))
385
386     int coded_score[12];
387
388     /** precomputed matrix (combine qscale and DCT renorm) */
389     int (*q_intra_matrix)[64];
390     int (*q_chroma_intra_matrix)[64];
391     int (*q_inter_matrix)[64];
392     /** identical to the above but for MMX & these are not permutated, second 64 entries are bias*/
393     uint16_t (*q_intra_matrix16)[2][64];
394     uint16_t (*q_chroma_intra_matrix16)[2][64];
395     uint16_t (*q_inter_matrix16)[2][64];
396
397     /* noise reduction */
398     int (*dct_error_sum)[64];
399     int dct_count[2];
400     uint16_t (*dct_offset)[64];
401
402     /* bit rate control */
403     int64_t total_bits;
404     int frame_bits;                ///< bits used for the current frame
405     int stuffing_bits;             ///< bits used for stuffing
406     int next_lambda;               ///< next lambda used for retrying to encode a frame
407     RateControlContext rc_context; ///< contains stuff only accessed in ratecontrol.c
408
409     /* statistics, used for 2-pass encoding */
410     int mv_bits;
411     int header_bits;
412     int i_tex_bits;
413     int p_tex_bits;
414     int i_count;
415     int f_count;
416     int b_count;
417     int skip_count;
418     int misc_bits; ///< cbp, mb_type
419     int last_bits; ///< temp var used for calculating the above vars
420
421     /* error concealment / resync */
422     int resync_mb_x;                 ///< x position of last resync marker
423     int resync_mb_y;                 ///< y position of last resync marker
424     GetBitContext last_resync_gb;    ///< used to search for the next resync marker
425     int mb_num_left;                 ///< number of MBs left in this video packet (for partitioned Slices only)
426     int next_p_frame_damaged;        ///< set if the next p frame is damaged, to avoid showing trashed b frames
427
428     ParseContext parse_context;
429
430     /* H.263 specific */
431     int gob_index;
432     int obmc;                       ///< overlapped block motion compensation
433     int mb_info;                    ///< interval for outputting info about mb offsets as side data
434     int prev_mb_info, last_mb_info;
435     uint8_t *mb_info_ptr;
436     int mb_info_size;
437     int ehc_mode;
438
439     /* H.263+ specific */
440     int umvplus;                    ///< == H263+ && unrestricted_mv
441     int h263_aic_dir;               ///< AIC direction: 0 = left, 1 = top
442     int h263_slice_structured;
443     int alt_inter_vlc;              ///< alternative inter vlc
444     int modified_quant;
445     int loop_filter;
446     int custom_pcf;
447
448     /* mpeg4 specific */
449     ///< number of bits to represent the fractional part of time (encoder only)
450     int time_increment_bits;
451     int last_time_base;
452     int time_base;                  ///< time in seconds of last I,P,S Frame
453     int64_t time;                   ///< time of current frame
454     int64_t last_non_b_time;
455     uint16_t pp_time;               ///< time distance between the last 2 p,s,i frames
456     uint16_t pb_time;               ///< time distance between the last b and p,s,i frame
457     uint16_t pp_field_time;
458     uint16_t pb_field_time;         ///< like above, just for interlaced
459     int real_sprite_warping_points;
460     int sprite_offset[2][2];         ///< sprite offset[isChroma][isMVY]
461     int sprite_delta[2][2];          ///< sprite_delta [isY][isMVY]
462     int mcsel;
463     int quant_precision;
464     int quarter_sample;              ///< 1->qpel, 0->half pel ME/MC
465     int aspect_ratio_info; //FIXME remove
466     int sprite_warping_accuracy;
467     int data_partitioning;           ///< data partitioning flag from header
468     int partitioned_frame;           ///< is current frame partitioned
469     int low_delay;                   ///< no reordering needed / has no b-frames
470     int vo_type;
471     PutBitContext tex_pb;            ///< used for data partitioned VOPs
472     PutBitContext pb2;               ///< used for data partitioned VOPs
473     int mpeg_quant;
474     int padding_bug_score;             ///< used to detect the VERY common padding bug in MPEG4
475
476     /* divx specific, used to workaround (many) bugs in divx5 */
477     int divx_packed;
478     uint8_t *bitstream_buffer; //Divx 5.01 puts several frames in a single one, this is used to reorder them
479     int bitstream_buffer_size;
480     unsigned int allocated_bitstream_buffer_size;
481
482     /* RV10 specific */
483     int rv10_version; ///< RV10 version: 0 or 3
484     int rv10_first_dc_coded[3];
485
486     /* MJPEG specific */
487     struct MJpegContext *mjpeg_ctx;
488     int esc_pos;
489
490     /* MSMPEG4 specific */
491     int mv_table_index;
492     int rl_table_index;
493     int rl_chroma_table_index;
494     int dc_table_index;
495     int use_skip_mb_code;
496     int slice_height;      ///< in macroblocks
497     int first_slice_line;  ///< used in mpeg4 too to handle resync markers
498     int flipflop_rounding;
499     int msmpeg4_version;   ///< 0=not msmpeg4, 1=mp41, 2=mp42, 3=mp43/divx3 4=wmv1/7 5=wmv2/8
500     int per_mb_rl_table;
501     int esc3_level_length;
502     int esc3_run_length;
503     /** [mb_intra][isChroma][level][run][last] */
504     int (*ac_stats)[2][MAX_LEVEL+1][MAX_RUN+1][2];
505     int inter_intra_pred;
506     int mspel;
507
508     /* decompression specific */
509     GetBitContext gb;
510
511     /* Mpeg1 specific */
512     int gop_picture_number;  ///< index of the first picture of a GOP based on fake_pic_num & mpeg1 specific
513     int last_mv_dir;         ///< last mv_dir, used for b frame encoding
514     uint8_t *vbv_delay_ptr;  ///< pointer to vbv_delay in the bitstream
515
516     /* MPEG-2-specific - I wished not to have to support this mess. */
517     int progressive_sequence;
518     int mpeg_f_code[2][2];
519
520     // picture structure defines are loaded from mpegutils.h
521     int picture_structure;
522
523     int intra_dc_precision;
524     int frame_pred_frame_dct;
525     int top_field_first;
526     int concealment_motion_vectors;
527     int q_scale_type;
528     int intra_vlc_format;
529     int alternate_scan;
530     int seq_disp_ext;
531     int repeat_first_field;
532     int chroma_420_type;
533     int chroma_format;
534 #define CHROMA_420 1
535 #define CHROMA_422 2
536 #define CHROMA_444 3
537     int chroma_x_shift;//depend on pix_format, that depend on chroma_format
538     int chroma_y_shift;
539
540     int progressive_frame;
541     int full_pel[2];
542     int interlaced_dct;
543     int first_field;         ///< is 1 for the first field of a field picture 0 otherwise
544     int drop_frame_timecode; ///< timecode is in drop frame format.
545     int scan_offset;         ///< reserve space for SVCD scan offset user data.
546
547     /* RTP specific */
548     int rtp_mode;
549
550     char *tc_opt_str;        ///< timecode option string
551     AVTimecode tc;           ///< timecode context
552
553     uint8_t *ptr_lastgob;
554     int swap_uv;             //vcr2 codec is an MPEG-2 variant with U and V swapped
555     int pack_pblocks;        //xvmc needs to keep blocks without gaps.
556     int16_t (*pblocks[12])[64];
557
558     int16_t (*block)[64]; ///< points to one of the following blocks
559     int16_t (*blocks)[12][64]; // for HQ mode we need to keep the best block
560     int (*decode_mb)(struct MpegEncContext *s, int16_t block[6][64]); // used by some codecs to avoid a switch()
561 #define SLICE_OK         0
562 #define SLICE_ERROR     -1
563 #define SLICE_END       -2 ///<end marker found
564 #define SLICE_NOEND     -3 ///<no end marker or error found but mb count exceeded
565
566     void (*dct_unquantize_mpeg1_intra)(struct MpegEncContext *s,
567                            int16_t *block/*align 16*/, int n, int qscale);
568     void (*dct_unquantize_mpeg1_inter)(struct MpegEncContext *s,
569                            int16_t *block/*align 16*/, int n, int qscale);
570     void (*dct_unquantize_mpeg2_intra)(struct MpegEncContext *s,
571                            int16_t *block/*align 16*/, int n, int qscale);
572     void (*dct_unquantize_mpeg2_inter)(struct MpegEncContext *s,
573                            int16_t *block/*align 16*/, int n, int qscale);
574     void (*dct_unquantize_h263_intra)(struct MpegEncContext *s,
575                            int16_t *block/*align 16*/, int n, int qscale);
576     void (*dct_unquantize_h263_inter)(struct MpegEncContext *s,
577                            int16_t *block/*align 16*/, int n, int qscale);
578     void (*dct_unquantize_intra)(struct MpegEncContext *s, // unquantizer to use (mpeg4 can use both)
579                            int16_t *block/*align 16*/, int n, int qscale);
580     void (*dct_unquantize_inter)(struct MpegEncContext *s, // unquantizer to use (mpeg4 can use both)
581                            int16_t *block/*align 16*/, int n, int qscale);
582     int (*dct_quantize)(struct MpegEncContext *s, int16_t *block/*align 16*/, int n, int qscale, int *overflow);
583     int (*fast_dct_quantize)(struct MpegEncContext *s, int16_t *block/*align 16*/, int n, int qscale, int *overflow);
584     void (*denoise_dct)(struct MpegEncContext *s, int16_t *block);
585
586     int mpv_flags;      ///< flags set by private options
587     int quantizer_noise_shaping;
588
589     /**
590      * ratecontrol qmin qmax limiting method
591      * 0-> clipping, 1-> use a nice continuous function to limit qscale within qmin/qmax.
592      */
593     float rc_qsquish;
594     float rc_qmod_amp;
595     int   rc_qmod_freq;
596     float rc_initial_cplx;
597     float rc_buffer_aggressivity;
598     float border_masking;
599     int lmin, lmax;
600
601     char *rc_eq;
602
603     /* temp buffers for rate control */
604     float *cplx_tab, *bits_tab;
605
606     /* flag to indicate a reinitialization is required, e.g. after
607      * a frame size change */
608     int context_reinit;
609
610     ERContext er;
611
612     int error_rate;
613
614     /* temporary frames used by b_frame_strategy = 2 */
615     AVFrame *tmp_frames[MAX_B_FRAMES + 2];
616 } MpegEncContext;
617
618 /* mpegvideo_enc common options */
619 #define FF_MPV_FLAG_SKIP_RD      0x0001
620 #define FF_MPV_FLAG_STRICT_GOP   0x0002
621 #define FF_MPV_FLAG_QP_RD        0x0004
622 #define FF_MPV_FLAG_CBP_RD       0x0008
623 #define FF_MPV_FLAG_NAQ          0x0010
624 #define FF_MPV_FLAG_MV0          0x0020
625
626 #ifndef FF_MPV_OFFSET
627 #define FF_MPV_OFFSET(x) offsetof(MpegEncContext, x)
628 #endif
629 #define FF_MPV_OPT_FLAGS (AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM)
630 #define FF_MPV_COMMON_OPTS \
631 { "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" },\
632 { "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" },\
633 { "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" },\
634 { "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" },\
635 { "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" },\
636 { "naq",            "normalize adaptive quantization",                   0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_MPV_FLAG_NAQ },    0, 0, FF_MPV_OPT_FLAGS, "mpv_flags" },\
637 { "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" },\
638 { "luma_elim_threshold",   "single coefficient elimination threshold for luminance (negative values also consider dc coefficient)",\
639                                                                       FF_MPV_OFFSET(luma_elim_threshold), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, INT_MIN, INT_MAX, FF_MPV_OPT_FLAGS },\
640 { "chroma_elim_threshold", "single coefficient elimination threshold for chrominance (negative values also consider dc coefficient)",\
641                                                                       FF_MPV_OFFSET(chroma_elim_threshold), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, INT_MIN, INT_MAX, FF_MPV_OPT_FLAGS },\
642 { "quantizer_noise_shaping", NULL,                                  FF_MPV_OFFSET(quantizer_noise_shaping), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 },       0, INT_MAX, FF_MPV_OPT_FLAGS },\
643 { "error_rate", "Simulate errors in the bitstream to test error concealment.",                                                                                                  \
644                                                                     FF_MPV_OFFSET(error_rate),              AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 },       0, INT_MAX, FF_MPV_OPT_FLAGS },\
645 {"qsquish", "how to keep quantizer between qmin and qmax (0 = clip, 1 = use differentiable function)",                                                                          \
646                                                                     FF_MPV_OFFSET(rc_qsquish), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0 }, 0, 99, FF_MPV_OPT_FLAGS},                        \
647 {"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},           \
648 {"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},             \
649 {"rc_eq", "Set rate control equation. When computing the expression, besides the standard functions "                                                                           \
650           "defined in the section 'Expression Evaluation', the following functions are available: "                                                                             \
651           "bits2qp(bits), qp2bits(qp). Also the following constants are available: iTex pTex tex mv "                                                                           \
652           "fCode iCount mcVar var isI isP isB avgQP qComp avgIITex avgPITex avgPPTex avgBPTex avgTex.",                                                                         \
653                                                                     FF_MPV_OFFSET(rc_eq), AV_OPT_TYPE_STRING,                           .flags = FF_MPV_OPT_FLAGS },            \
654 {"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},       \
655 {"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}, \
656 {"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},    \
657 {"lmin", "minimum Lagrange factor (VBR)",                           FF_MPV_OFFSET(lmin), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 =  2*FF_QP2LAMBDA }, 0, INT_MAX, FF_MPV_OPT_FLAGS },            \
658 {"lmax", "maximum Lagrange factor (VBR)",                           FF_MPV_OFFSET(lmax), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 31*FF_QP2LAMBDA }, 0, INT_MAX, FF_MPV_OPT_FLAGS },            \
659
660 extern const AVOption ff_mpv_generic_options[];
661
662 #define FF_MPV_GENERIC_CLASS(name) \
663 static const AVClass name ## _class = {\
664     .class_name = #name " encoder",\
665     .item_name  = av_default_item_name,\
666     .option     = ff_mpv_generic_options,\
667     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,\
668 };
669
670 /**
671  * Set the given MpegEncContext to common defaults (same for encoding
672  * and decoding).  The changed fields will not depend upon the prior
673  * state of the MpegEncContext.
674  */
675 void ff_mpv_common_defaults(MpegEncContext *s);
676
677 void ff_dct_encode_init_x86(MpegEncContext *s);
678
679 int ff_mpv_common_init(MpegEncContext *s);
680 void ff_mpv_common_init_arm(MpegEncContext *s);
681 void ff_mpv_common_init_axp(MpegEncContext *s);
682 void ff_mpv_common_init_neon(MpegEncContext *s);
683 void ff_mpv_common_init_ppc(MpegEncContext *s);
684 void ff_mpv_common_init_x86(MpegEncContext *s);
685
686 int ff_mpv_common_frame_size_change(MpegEncContext *s);
687 void ff_mpv_common_end(MpegEncContext *s);
688
689 void ff_mpv_decode_defaults(MpegEncContext *s);
690 void ff_mpv_decode_init(MpegEncContext *s, AVCodecContext *avctx);
691 void ff_mpv_decode_mb(MpegEncContext *s, int16_t block[12][64]);
692 void ff_mpv_report_decode_progress(MpegEncContext *s);
693
694 int ff_mpv_frame_start(MpegEncContext *s, AVCodecContext *avctx);
695 void ff_mpv_frame_end(MpegEncContext *s);
696
697 int ff_mpv_lowest_referenced_row(MpegEncContext *s, int dir);
698
699 int ff_mpv_encode_init(AVCodecContext *avctx);
700 void ff_mpv_encode_init_x86(MpegEncContext *s);
701
702 int ff_mpv_encode_end(AVCodecContext *avctx);
703 int ff_mpv_encode_picture(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
704                           const AVFrame *frame, int *got_packet);
705 int ff_mpv_reallocate_putbitbuffer(MpegEncContext *s, size_t threshold, size_t size_increase);
706
707 void ff_clean_intra_table_entries(MpegEncContext *s);
708 void ff_mpeg_draw_horiz_band(MpegEncContext *s, int y, int h);
709 void ff_mpeg_flush(AVCodecContext *avctx);
710
711 void ff_print_debug_info(MpegEncContext *s, Picture *p, AVFrame *pict);
712 void ff_print_debug_info2(AVCodecContext *avctx, AVFrame *pict, uint8_t *mbskip_table,
713                          uint32_t *mbtype_table, int8_t *qscale_table, int16_t (*motion_val[2])[2],
714                          int *low_delay,
715                          int mb_width, int mb_height, int mb_stride, int quarter_sample);
716
717 int ff_mpv_export_qp_table(MpegEncContext *s, AVFrame *f, Picture *p, int qp_type);
718
719 void ff_write_quant_matrix(PutBitContext *pb, uint16_t *matrix);
720
721 int ff_find_unused_picture(AVCodecContext *avctx, Picture *picture, int shared);
722 int ff_update_duplicate_context(MpegEncContext *dst, MpegEncContext *src);
723 int ff_mpeg_update_thread_context(AVCodecContext *dst, const AVCodecContext *src);
724 void ff_set_qscale(MpegEncContext * s, int qscale);
725
726 void ff_mpv_idct_init(MpegEncContext *s);
727 int ff_dct_encode_init(MpegEncContext *s);
728 void ff_convert_matrix(MpegEncContext *s, int (*qmat)[64], uint16_t (*qmat16)[2][64],
729                        const uint16_t *quant_matrix, int bias, int qmin, int qmax, int intra);
730 int ff_dct_quantize_c(MpegEncContext *s, int16_t *block, int n, int qscale, int *overflow);
731
732 void ff_init_block_index(MpegEncContext *s);
733
734 void ff_mpv_motion(MpegEncContext *s,
735                    uint8_t *dest_y, uint8_t *dest_cb,
736                    uint8_t *dest_cr, int dir,
737                    uint8_t **ref_picture,
738                    op_pixels_func (*pix_op)[4],
739                    qpel_mc_func (*qpix_op)[16]);
740
741 /**
742  * Allocate a Picture.
743  * The pixels are allocated/set by calling get_buffer() if shared = 0.
744  */
745 int ff_alloc_picture(AVCodecContext *avctx, Picture *pic, MotionEstContext *me,
746                      ScratchpadContext *sc, int shared, int encoding,
747                      int chroma_x_shift, int chroma_y_shift, int out_format,
748                      int mb_stride, int mb_width, int mb_height, int b8_stride,
749                      ptrdiff_t *linesize, ptrdiff_t *uvlinesize);
750
751 int ff_mpeg_framesize_alloc(AVCodecContext *avctx, MotionEstContext *me,
752                             ScratchpadContext *sc, int linesize);
753 /**
754  * permute block according to permuatation.
755  * @param last last non zero element in scantable order
756  */
757 void ff_block_permute(int16_t *block, uint8_t *permutation, const uint8_t *scantable, int last);
758
759 static inline void ff_update_block_index(MpegEncContext *s){
760     const int block_size= 8 >> s->avctx->lowres;
761
762     s->block_index[0]+=2;
763     s->block_index[1]+=2;
764     s->block_index[2]+=2;
765     s->block_index[3]+=2;
766     s->block_index[4]++;
767     s->block_index[5]++;
768     s->dest[0]+= 2*block_size;
769     s->dest[1]+= block_size;
770     s->dest[2]+= block_size;
771 }
772
773 static inline int get_bits_diff(MpegEncContext *s){
774     const int bits= put_bits_count(&s->pb);
775     const int last= s->last_bits;
776
777     s->last_bits = bits;
778
779     return bits - last;
780 }
781
782 /* rv10.c */
783 int ff_rv10_encode_picture_header(MpegEncContext *s, int picture_number);
784 int ff_rv_decode_dc(MpegEncContext *s, int n);
785 void ff_rv20_encode_picture_header(MpegEncContext *s, int picture_number);
786
787 int ff_mpeg_ref_picture(AVCodecContext *avctx, Picture *dst, Picture *src);
788 void ff_mpeg_unref_picture(AVCodecContext *avctx, Picture *picture);
789 void ff_free_picture_tables(Picture *pic);
790
791
792 #endif /* AVCODEC_MPEGVIDEO_H */