use correct qp & lambda for ME on the second pass
[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 library is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
8  * License as published by the Free Software Foundation; either
9  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
14  * Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License along with this library; if not, write to the Free Software
18  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
19  */
20
21 /**
22  * @file mpegvideo.h
23  * mpegvideo header.
24  */
25
26 #ifndef AVCODEC_MPEGVIDEO_H
27 #define AVCODEC_MPEGVIDEO_H
28
29 #include "dsputil.h"
30 #include "bitstream.h"
31
32 #define FRAME_SKIPPED 100 ///< return value for header parsers if frame is not coded
33
34 enum OutputFormat {
35     FMT_MPEG1,
36     FMT_H261,
37     FMT_H263,
38     FMT_MJPEG,
39     FMT_H264,
40 };
41
42 #define EDGE_WIDTH 16
43
44 #define MPEG_BUF_SIZE (16 * 1024)
45
46 #define QMAT_SHIFT_MMX 16
47 #define QMAT_SHIFT 22
48
49 #define MAX_FCODE 7
50 #define MAX_MV 2048
51
52 #define MAX_THREADS 8
53
54 #define MAX_PICTURE_COUNT 32
55
56 #define ME_MAP_SIZE 64
57 #define ME_MAP_SHIFT 3
58 #define ME_MAP_MV_BITS 11
59
60 /* run length table */
61 #define MAX_RUN    64
62 #define MAX_LEVEL  64
63
64 #define I_TYPE FF_I_TYPE  ///< Intra
65 #define P_TYPE FF_P_TYPE  ///< Predicted
66 #define B_TYPE FF_B_TYPE  ///< Bi-dir predicted
67 #define S_TYPE FF_S_TYPE  ///< S(GMC)-VOP MPEG4
68 #define SI_TYPE FF_SI_TYPE  ///< Switching Intra
69 #define SP_TYPE FF_SP_TYPE  ///< Switching Predicted
70
71 #define MAX_MB_BYTES (30*16*16*3/8 + 120)
72
73 typedef struct Predictor{
74     double coeff;
75     double count;
76     double decay;
77 } Predictor;
78
79 typedef struct RateControlEntry{
80     int pict_type;
81     float qscale;
82     int mv_bits;
83     int i_tex_bits;
84     int p_tex_bits;
85     int misc_bits;
86     uint64_t expected_bits;
87     int new_pict_type;
88     float new_qscale;
89     int mc_mb_var_sum;
90     int mb_var_sum;
91     int i_count;
92     int f_code;
93     int b_code;
94 }RateControlEntry;
95
96 /**
97  * rate control context.
98  */
99 typedef struct RateControlContext{
100     FILE *stats_file;
101     int num_entries;              ///< number of RateControlEntries
102     RateControlEntry *entry;
103     double buffer_index;          ///< amount of bits in the video/audio buffer
104     Predictor pred[5];
105     double short_term_qsum;       ///< sum of recent qscales
106     double short_term_qcount;     ///< count of recent qscales
107     double pass1_rc_eq_output_sum;///< sum of the output of the rc equation, this is used for normalization
108     double pass1_wanted_bits;     ///< bits which should have been outputed by the pass1 code (including complexity init)
109     double last_qscale;
110     double last_qscale_for[5];    ///< last qscale for a specific pict type, used for max_diff & ipb factor stuff
111     int last_mc_mb_var_sum;
112     int last_mb_var_sum;
113     uint64_t i_cplx_sum[5];
114     uint64_t p_cplx_sum[5];
115     uint64_t mv_bits_sum[5];
116     uint64_t qscale_sum[5];
117     int frame_count[5];
118     int last_non_b_pict_type;
119 }RateControlContext;
120
121 /**
122  * Scantable.
123  */
124 typedef struct ScanTable{
125     const uint8_t *scantable;
126     uint8_t permutated[64];
127     uint8_t raster_end[64];
128 #ifdef ARCH_POWERPC
129                 /** Used by dct_quantise_alitvec to find last-non-zero */
130     uint8_t __align8 inverse[64];
131 #endif
132 } ScanTable;
133
134 /**
135  * Picture.
136  */
137 typedef struct Picture{
138     FF_COMMON_FRAME
139
140     /**
141      * halfpel luma planes.
142      */
143     uint8_t *interpolated[3];
144     int16_t (*motion_val_base[2])[2];
145     uint32_t *mb_type_base;
146 #define MB_TYPE_INTRA MB_TYPE_INTRA4x4 //default mb_type if theres just one type
147 #define IS_INTRA4x4(a)   ((a)&MB_TYPE_INTRA4x4)
148 #define IS_INTRA16x16(a) ((a)&MB_TYPE_INTRA16x16)
149 #define IS_PCM(a)        ((a)&MB_TYPE_INTRA_PCM)
150 #define IS_INTRA(a)      ((a)&7)
151 #define IS_INTER(a)      ((a)&(MB_TYPE_16x16|MB_TYPE_16x8|MB_TYPE_8x16|MB_TYPE_8x8))
152 #define IS_SKIP(a)       ((a)&MB_TYPE_SKIP)
153 #define IS_INTRA_PCM(a)  ((a)&MB_TYPE_INTRA_PCM)
154 #define IS_INTERLACED(a) ((a)&MB_TYPE_INTERLACED)
155 #define IS_DIRECT(a)     ((a)&MB_TYPE_DIRECT2)
156 #define IS_GMC(a)        ((a)&MB_TYPE_GMC)
157 #define IS_16X16(a)      ((a)&MB_TYPE_16x16)
158 #define IS_16X8(a)       ((a)&MB_TYPE_16x8)
159 #define IS_8X16(a)       ((a)&MB_TYPE_8x16)
160 #define IS_8X8(a)        ((a)&MB_TYPE_8x8)
161 #define IS_SUB_8X8(a)    ((a)&MB_TYPE_16x16) //note reused
162 #define IS_SUB_8X4(a)    ((a)&MB_TYPE_16x8)  //note reused
163 #define IS_SUB_4X8(a)    ((a)&MB_TYPE_8x16)  //note reused
164 #define IS_SUB_4X4(a)    ((a)&MB_TYPE_8x8)   //note reused
165 #define IS_ACPRED(a)     ((a)&MB_TYPE_ACPRED)
166 #define IS_QUANT(a)      ((a)&MB_TYPE_QUANT)
167 #define IS_DIR(a, part, list) ((a) & (MB_TYPE_P0L0<<((part)+2*(list))))
168 #define USES_LIST(a, list) ((a) & ((MB_TYPE_P0L0|MB_TYPE_P1L0)<<(2*(list)))) ///< does this mb use listX, note doesnt work if subMBs
169 #define HAS_CBP(a)        ((a)&MB_TYPE_CBP)
170
171     int field_poc[2];           ///< h264 top/bottom POC
172     int poc;                    ///< h264 frame POC
173     int frame_num;              ///< h264 frame_num
174     int pic_id;                 ///< h264 pic_num or long_term_pic_idx
175     int long_ref;               ///< 1->long term reference 0->short term reference
176     int ref_poc[2][16];         ///< h264 POCs of the frames used as reference
177     int ref_count[2];           ///< number of entries in ref_poc
178
179     int mb_var_sum;             ///< sum of MB variance for current frame
180     int mc_mb_var_sum;          ///< motion compensated MB variance for current frame
181     uint16_t *mb_var;           ///< Table for MB variances
182     uint16_t *mc_mb_var;        ///< Table for motion compensated MB variances
183     uint8_t *mb_mean;           ///< Table for MB luminance
184     int32_t *mb_cmp_score;      ///< Table for MB cmp scores, for mb decision FIXME remove
185     int b_frame_score;          /* */
186 } Picture;
187
188 typedef struct ParseContext{
189     uint8_t *buffer;
190     int index;
191     int last_index;
192     int buffer_size;
193     uint32_t state;             ///< contains the last few bytes in MSB order
194     int frame_start_found;
195     int overread;               ///< the number of bytes which where irreversibly read from the next frame
196     int overread_index;         ///< the index into ParseContext.buffer of the overreaded bytes
197 } ParseContext;
198
199 struct MpegEncContext;
200
201 /**
202  * Motion estimation context.
203  */
204 typedef struct MotionEstContext{
205     AVCodecContext *avctx;
206     int skip;                          ///< set if ME is skipped for the current MB
207     int co_located_mv[4][2];           ///< mv from last p frame for direct mode ME
208     int direct_basis_mv[4][2];
209     uint8_t *scratchpad;               ///< data area for the me algo, so that the ME doesnt need to malloc/free
210     uint8_t *best_mb;
211     uint8_t *temp_mb[2];
212     uint8_t *temp;
213     int best_bits;
214     uint32_t *map;                     ///< map to avoid duplicate evaluations
215     uint32_t *score_map;               ///< map to store the scores
216     int map_generation;
217     int pre_penalty_factor;
218     int penalty_factor;
219     int sub_penalty_factor;
220     int mb_penalty_factor;
221     int flags;
222     int sub_flags;
223     int mb_flags;
224     int pre_pass;                      ///< = 1 for the pre pass
225     int dia_size;
226     int xmin;
227     int xmax;
228     int ymin;
229     int ymax;
230     int pred_x;
231     int pred_y;
232     uint8_t *src[4][4];
233     uint8_t *ref[4][4];
234     int stride;
235     int uvstride;
236     /* temp variables for picture complexity calculation */
237     int mc_mb_var_sum_temp;
238     int mb_var_sum_temp;
239     int scene_change_score;
240 /*    cmp, chroma_cmp;*/
241     op_pixels_func (*hpel_put)[4];
242     op_pixels_func (*hpel_avg)[4];
243     qpel_mc_func (*qpel_put)[16];
244     qpel_mc_func (*qpel_avg)[16];
245     uint8_t (*mv_penalty)[MAX_MV*2+1];  ///< amount of bits needed to encode a MV
246     uint8_t *current_mv_penalty;
247     int (*sub_motion_search)(struct MpegEncContext * s,
248                                   int *mx_ptr, int *my_ptr, int dmin,
249                                   int src_index, int ref_index,
250                                   int size, int h);
251 }MotionEstContext;
252
253 /**
254  * MpegEncContext.
255  */
256 typedef struct MpegEncContext {
257     struct AVCodecContext *avctx;
258     /* the following parameters must be initialized before encoding */
259     int width, height;///< picture size. must be a multiple of 16
260     int gop_size;
261     int intra_only;   ///< if true, only intra pictures are generated
262     int bit_rate;     ///< wanted bit rate
263     enum OutputFormat out_format; ///< output format
264     int h263_pred;    ///< use mpeg4/h263 ac/dc predictions
265
266 /* the following codec id fields are deprecated in favor of codec_id */
267     int h263_plus;    ///< h263 plus headers
268     int h263_msmpeg4; ///< generate MSMPEG4 compatible stream (deprecated, use msmpeg4_version instead)
269     int h263_flv;     ///< use flv h263 header
270
271     enum CodecID codec_id;     /* see CODEC_ID_xxx */
272     int fixed_qscale; ///< fixed qscale if non zero
273     int encoding;     ///< true if we are encoding (vs decoding)
274     int flags;        ///< AVCodecContext.flags (HQ, MV4, ...)
275     int flags2;       ///< AVCodecContext.flags2
276     int max_b_frames; ///< max number of b-frames for encoding
277     int luma_elim_threshold;
278     int chroma_elim_threshold;
279     int strict_std_compliance; ///< strictly follow the std (MPEG4, ...)
280     int workaround_bugs;       ///< workaround bugs in encoders which cannot be detected automatically
281     /* the following fields are managed internally by the encoder */
282
283     /** bit output */
284     PutBitContext pb;
285
286     /* sequence parameters */
287     int context_initialized;
288     int input_picture_number;  ///< used to set pic->display_picture_number, shouldnt be used for/by anything else
289     int coded_picture_number;  ///< used to set pic->coded_picture_number, shouldnt be used for/by anything else
290     int picture_number;       //FIXME remove, unclear definition
291     int picture_in_gop_number; ///< 0-> first pic in gop, ...
292     int b_frames_since_non_b;  ///< used for encoding, relative to not yet reordered input
293     int64_t user_specified_pts;///< last non zero pts from AVFrame which was passed into avcodec_encode_video()
294     int mb_width, mb_height;   ///< number of MBs horizontally & vertically
295     int mb_stride;             ///< mb_width+1 used for some arrays to allow simple addressing of left & top MBs without sig11
296     int b8_stride;             ///< 2*mb_width+1 used for some 8x8 block arrays to allow simple addressing
297     int b4_stride;             ///< 4*mb_width+1 used for some 4x4 block arrays to allow simple addressing
298     int h_edge_pos, v_edge_pos;///< horizontal / vertical position of the right/bottom edge (pixel replication)
299     int mb_num;                ///< number of MBs of a picture
300     int linesize;              ///< line size, in bytes, may be different from width
301     int uvlinesize;            ///< line size, for chroma in bytes, may be different from width
302     Picture *picture;          ///< main picture buffer
303     Picture **input_picture;   ///< next pictures on display order for encoding
304     Picture **reordered_input_picture; ///< pointer to the next pictures in codedorder for encoding
305
306     int start_mb_y;            ///< start mb_y of this thread (so current thread should process start_mb_y <= row < end_mb_y)
307     int end_mb_y;              ///< end   mb_y of this thread (so current thread should process start_mb_y <= row < end_mb_y)
308     struct MpegEncContext *thread_context[MAX_THREADS];
309
310     /**
311      * copy of the previous picture structure.
312      * note, linesize & data, might not match the previous picture (for field pictures)
313      */
314     Picture last_picture;
315
316     /**
317      * copy of the next picture structure.
318      * note, linesize & data, might not match the next picture (for field pictures)
319      */
320     Picture next_picture;
321
322     /**
323      * copy of the source picture structure for encoding.
324      * note, linesize & data, might not match the source picture (for field pictures)
325      */
326     Picture new_picture;
327
328     /**
329      * copy of the current picture structure.
330      * note, linesize & data, might not match the current picture (for field pictures)
331      */
332     Picture current_picture;    ///< buffer to store the decompressed current picture
333
334     Picture *last_picture_ptr;     ///< pointer to the previous picture.
335     Picture *next_picture_ptr;     ///< pointer to the next picture (for bidir pred)
336     Picture *current_picture_ptr;  ///< pointer to the current picture
337     uint8_t *visualization_buffer[3]; //< temporary buffer vor MV visualization
338     int last_dc[3];                ///< last DC values for MPEG1
339     int16_t *dc_val_base;
340     int16_t *dc_val[3];            ///< used for mpeg4 DC prediction, all 3 arrays must be continuous
341     int16_t dc_cache[4*5];
342     int y_dc_scale, c_dc_scale;
343     const uint8_t *y_dc_scale_table;     ///< qscale -> y_dc_scale table
344     const uint8_t *c_dc_scale_table;     ///< qscale -> c_dc_scale table
345     const uint8_t *chroma_qscale_table;  ///< qscale -> chroma_qscale (h263)
346     uint8_t *coded_block_base;
347     uint8_t *coded_block;          ///< used for coded block pattern prediction (msmpeg4v3, wmv1)
348     int16_t (*ac_val_base)[16];
349     int16_t (*ac_val[3])[16];      ///< used for for mpeg4 AC prediction, all 3 arrays must be continuous
350     int ac_pred;
351     uint8_t *prev_pict_types;     ///< previous picture types in bitstream order, used for mb skip
352 #define PREV_PICT_TYPES_BUFFER_SIZE 256
353     int mb_skipped;                ///< MUST BE SET only during DECODING
354     uint8_t *mbskip_table;        /**< used to avoid copy if macroblock skipped (for black regions for example)
355                                    and used for b-frame encoding & decoding (contains skip table of next P Frame) */
356     uint8_t *mbintra_table;       ///< used to avoid setting {ac, dc, cbp}-pred stuff to zero on inter MB decoding
357     uint8_t *cbp_table;           ///< used to store cbp, ac_pred for partitioned decoding
358     uint8_t *pred_dir_table;      ///< used to store pred_dir for partitioned decoding
359     uint8_t *allocated_edge_emu_buffer;
360     uint8_t *edge_emu_buffer;     ///< points into the middle of allocated_edge_emu_buffer
361     uint8_t *rd_scratchpad;       ///< scratchpad for rate distortion mb decision
362     uint8_t *obmc_scratchpad;
363     uint8_t *b_scratchpad;        ///< scratchpad used for writing into write only buffers
364
365     int qscale;                 ///< QP
366     int chroma_qscale;          ///< chroma QP
367     int lambda;                 ///< lagrange multipler used in rate distortion
368     int lambda2;                ///< (lambda*lambda) >> FF_LAMBDA_SHIFT
369     int *lambda_table;
370     int adaptive_quant;         ///< use adaptive quantization
371     int dquant;                 ///< qscale difference to prev qscale
372     int pict_type;              ///< I_TYPE, P_TYPE, B_TYPE, ...
373     int last_pict_type; //FIXME removes
374     int last_non_b_pict_type;   ///< used for mpeg4 gmc b-frames & ratecontrol
375     int dropable;
376     int frame_rate_index;
377
378     /* motion compensation */
379     int unrestricted_mv;        ///< mv can point outside of the coded picture
380     int h263_long_vectors;      ///< use horrible h263v1 long vector mode
381     int decode;                 ///< if 0 then decoding will be skipped (for encoding b frames for example)
382
383     DSPContext dsp;             ///< pointers for accelerated dsp functions
384     int f_code;                 ///< forward MV resolution
385     int b_code;                 ///< backward MV resolution for B Frames (mpeg4)
386     int16_t (*p_mv_table_base)[2];
387     int16_t (*b_forw_mv_table_base)[2];
388     int16_t (*b_back_mv_table_base)[2];
389     int16_t (*b_bidir_forw_mv_table_base)[2];
390     int16_t (*b_bidir_back_mv_table_base)[2];
391     int16_t (*b_direct_mv_table_base)[2];
392     int16_t (*p_field_mv_table_base[2][2])[2];
393     int16_t (*b_field_mv_table_base[2][2][2])[2];
394     int16_t (*p_mv_table)[2];            ///< MV table (1MV per MB) p-frame encoding
395     int16_t (*b_forw_mv_table)[2];       ///< MV table (1MV per MB) forward mode b-frame encoding
396     int16_t (*b_back_mv_table)[2];       ///< MV table (1MV per MB) backward mode b-frame encoding
397     int16_t (*b_bidir_forw_mv_table)[2]; ///< MV table (1MV per MB) bidir mode b-frame encoding
398     int16_t (*b_bidir_back_mv_table)[2]; ///< MV table (1MV per MB) bidir mode b-frame encoding
399     int16_t (*b_direct_mv_table)[2];     ///< MV table (1MV per MB) direct mode b-frame encoding
400     int16_t (*p_field_mv_table[2][2])[2];   ///< MV table (2MV per MB) interlaced p-frame encoding
401     int16_t (*b_field_mv_table[2][2][2])[2];///< MV table (4MV per MB) interlaced b-frame encoding
402     uint8_t (*p_field_select_table[2]);
403     uint8_t (*b_field_select_table[2][2]);
404     int me_method;                       ///< ME algorithm
405     int mv_dir;
406 #define MV_DIR_BACKWARD  1
407 #define MV_DIR_FORWARD   2
408 #define MV_DIRECT        4 ///< bidirectional mode where the difference equals the MV of the last P/S/I-Frame (mpeg4)
409     int mv_type;
410 #define MV_TYPE_16X16       0   ///< 1 vector for the whole mb
411 #define MV_TYPE_8X8         1   ///< 4 vectors (h263, mpeg4 4MV)
412 #define MV_TYPE_16X8        2   ///< 2 vectors, one per 16x8 block
413 #define MV_TYPE_FIELD       3   ///< 2 vectors, one per field
414 #define MV_TYPE_DMV         4   ///< 2 vectors, special mpeg2 Dual Prime Vectors
415     /**motion vectors for a macroblock
416        first coordinate : 0 = forward 1 = backward
417        second "         : depend on type
418        third  "         : 0 = x, 1 = y
419     */
420     int mv[2][4][2];
421     int field_select[2][2];
422     int last_mv[2][2][2];             ///< last MV, used for MV prediction in MPEG1 & B-frame MPEG4
423     uint8_t *fcode_tab;               ///< smallest fcode needed for each MV
424
425     MotionEstContext me;
426
427     int no_rounding;  /**< apply no rounding to motion compensation (MPEG4, msmpeg4, ...)
428                         for b-frames rounding mode is allways 0 */
429
430     int hurry_up;     /**< when set to 1 during decoding, b frames will be skipped
431                          when set to 2 idct/dequant will be skipped too */
432
433     /* macroblock layer */
434     int mb_x, mb_y;
435     int mb_skip_run;
436     int mb_intra;
437     uint16_t *mb_type;           ///< Table for candidate MB types for encoding
438 #define CANDIDATE_MB_TYPE_INTRA    0x01
439 #define CANDIDATE_MB_TYPE_INTER    0x02
440 #define CANDIDATE_MB_TYPE_INTER4V  0x04
441 #define CANDIDATE_MB_TYPE_SKIPPED   0x08
442 //#define MB_TYPE_GMC      0x10
443
444 #define CANDIDATE_MB_TYPE_DIRECT   0x10
445 #define CANDIDATE_MB_TYPE_FORWARD  0x20
446 #define CANDIDATE_MB_TYPE_BACKWARD 0x40
447 #define CANDIDATE_MB_TYPE_BIDIR    0x80
448
449 #define CANDIDATE_MB_TYPE_INTER_I    0x100
450 #define CANDIDATE_MB_TYPE_FORWARD_I  0x200
451 #define CANDIDATE_MB_TYPE_BACKWARD_I 0x400
452 #define CANDIDATE_MB_TYPE_BIDIR_I    0x800
453
454     int block_index[6]; ///< index to current MB in block based arrays with edges
455     int block_wrap[6];
456     uint8_t *dest[3];
457
458     int *mb_index2xy;        ///< mb_index -> mb_x + mb_y*mb_stride
459
460     /** matrix transmitted in the bitstream */
461     uint16_t intra_matrix[64];
462     uint16_t chroma_intra_matrix[64];
463     uint16_t inter_matrix[64];
464     uint16_t chroma_inter_matrix[64];
465 #define QUANT_BIAS_SHIFT 8
466     int intra_quant_bias;    ///< bias for the quantizer
467     int inter_quant_bias;    ///< bias for the quantizer
468     int min_qcoeff;          ///< minimum encodable coefficient
469     int max_qcoeff;          ///< maximum encodable coefficient
470     int ac_esc_length;       ///< num of bits needed to encode the longest esc
471     uint8_t *intra_ac_vlc_length;
472     uint8_t *intra_ac_vlc_last_length;
473     uint8_t *inter_ac_vlc_length;
474     uint8_t *inter_ac_vlc_last_length;
475     uint8_t *luma_dc_vlc_length;
476     uint8_t *chroma_dc_vlc_length;
477 #define UNI_AC_ENC_INDEX(run,level) ((run)*128 + (level))
478
479     int coded_score[6];
480
481     /** precomputed matrix (combine qscale and DCT renorm) */
482     int (*q_intra_matrix)[64];
483     int (*q_inter_matrix)[64];
484     /** identical to the above but for MMX & these are not permutated, second 64 entries are bias*/
485     uint16_t (*q_intra_matrix16)[2][64];
486     uint16_t (*q_inter_matrix16)[2][64];
487     int block_last_index[12];  ///< last non zero coefficient in block
488     /* scantables */
489     ScanTable __align8 intra_scantable;
490     ScanTable intra_h_scantable;
491     ScanTable intra_v_scantable;
492     ScanTable inter_scantable; ///< if inter == intra then intra should be used to reduce tha cache usage
493
494     /* noise reduction */
495     int (*dct_error_sum)[64];
496     int dct_count[2];
497     uint16_t (*dct_offset)[64];
498
499     void *opaque;              ///< private data for the user
500
501     /* bit rate control */
502     int64_t wanted_bits;
503     int64_t total_bits;
504     int frame_bits;                ///< bits used for the current frame
505     RateControlContext rc_context; ///< contains stuff only accessed in ratecontrol.c
506
507     /* statistics, used for 2-pass encoding */
508     int mv_bits;
509     int header_bits;
510     int i_tex_bits;
511     int p_tex_bits;
512     int i_count;
513     int f_count;
514     int b_count;
515     int skip_count;
516     int misc_bits; ///< cbp, mb_type
517     int last_bits; ///< temp var used for calculating the above vars
518
519     /* error concealment / resync */
520     int error_count;
521     uint8_t *error_status_table;       ///< table of the error status of each MB
522 #define VP_START            1          ///< current MB is the first after a resync marker
523 #define AC_ERROR            2
524 #define DC_ERROR            4
525 #define MV_ERROR            8
526 #define AC_END              16
527 #define DC_END              32
528 #define MV_END              64
529 //FIXME some prefix?
530
531     int resync_mb_x;                 ///< x position of last resync marker
532     int resync_mb_y;                 ///< y position of last resync marker
533     GetBitContext last_resync_gb;    ///< used to search for the next resync marker
534     int mb_num_left;                 ///< number of MBs left in this video packet (for partitioned Slices only)
535     int next_p_frame_damaged;        ///< set if the next p frame is damaged, to avoid showing trashed b frames
536     int error_resilience;
537
538     ParseContext parse_context;
539
540     /* H.263 specific */
541     int gob_index;
542     int obmc;                       ///< overlapped block motion compensation
543
544     /* H.263+ specific */
545     int umvplus;                    ///< == H263+ && unrestricted_mv
546     int h263_aic;                   ///< Advanded INTRA Coding (AIC)
547     int h263_aic_dir;               ///< AIC direction: 0 = left, 1 = top
548     int h263_slice_structured;
549     int alt_inter_vlc;              ///< alternative inter vlc
550     int modified_quant;
551     int loop_filter;
552     int custom_pcf;
553
554     /* mpeg4 specific */
555     int time_increment_bits;        ///< number of bits to represent the fractional part of time
556     int last_time_base;
557     int time_base;                  ///< time in seconds of last I,P,S Frame
558     int64_t time;                   ///< time of current frame
559     int64_t last_non_b_time;
560     uint16_t pp_time;               ///< time distance between the last 2 p,s,i frames
561     uint16_t pb_time;               ///< time distance between the last b and p,s,i frame
562     uint16_t pp_field_time;
563     uint16_t pb_field_time;         ///< like above, just for interlaced
564     int shape;
565     int vol_sprite_usage;
566     int sprite_width;
567     int sprite_height;
568     int sprite_left;
569     int sprite_top;
570     int sprite_brightness_change;
571     int num_sprite_warping_points;
572     int real_sprite_warping_points;
573     int sprite_offset[2][2];         ///< sprite offset[isChroma][isMVY]
574     int sprite_delta[2][2];          ///< sprite_delta [isY][isMVY]
575     int sprite_shift[2];             ///< sprite shift [isChroma]
576     int mcsel;
577     int quant_precision;
578     int quarter_sample;              ///< 1->qpel, 0->half pel ME/MC
579     int scalability;
580     int hierachy_type;
581     int enhancement_type;
582     int new_pred;
583     int reduced_res_vop;
584     int aspect_ratio_info; //FIXME remove
585     int sprite_warping_accuracy;
586     int low_latency_sprite;
587     int data_partitioning;           ///< data partitioning flag from header
588     int partitioned_frame;           ///< is current frame partitioned
589     int rvlc;                        ///< reversible vlc
590     int resync_marker;               ///< could this stream contain resync markers
591     int low_delay;                   ///< no reordering needed / has no b-frames
592     int vo_type;
593     int vol_control_parameters;      ///< does the stream contain the low_delay flag, used to workaround buggy encoders
594     int intra_dc_threshold;          ///< QP above whch the ac VLC should be used for intra dc
595     PutBitContext tex_pb;            ///< used for data partitioned VOPs
596     PutBitContext pb2;               ///< used for data partitioned VOPs
597     int mpeg_quant;
598     int t_frame;                       ///< time distance of first I -> B, used for interlaced b frames
599     int padding_bug_score;             ///< used to detect the VERY common padding bug in MPEG4
600
601     /* divx specific, used to workaround (many) bugs in divx5 */
602     int divx_version;
603     int divx_build;
604     int divx_packed;
605     uint8_t *bitstream_buffer; //Divx 5.01 puts several frames in a single one, this is used to reorder them
606     int bitstream_buffer_size;
607     int allocated_bitstream_buffer_size;
608
609     int xvid_build;
610
611     /* lavc specific stuff, used to workaround bugs in libavcodec */
612     int lavc_build;
613
614     /* RV10 specific */
615     int rv10_version; ///< RV10 version: 0 or 3
616     int rv10_first_dc_coded[3];
617
618     /* MJPEG specific */
619     struct MJpegContext *mjpeg_ctx;
620     int mjpeg_vsample[3];       ///< vertical sampling factors, default = {2, 1, 1}
621     int mjpeg_hsample[3];       ///< horizontal sampling factors, default = {2, 1, 1}
622     int mjpeg_write_tables;     ///< do we want to have quantisation- and huffmantables in the jpeg file ?
623     int mjpeg_data_only_frames; ///< frames only with SOI, SOS and EOI markers
624
625     /* MSMPEG4 specific */
626     int mv_table_index;
627     int rl_table_index;
628     int rl_chroma_table_index;
629     int dc_table_index;
630     int use_skip_mb_code;
631     int slice_height;      ///< in macroblocks
632     int first_slice_line;  ///< used in mpeg4 too to handle resync markers
633     int flipflop_rounding;
634     int msmpeg4_version;   ///< 0=not msmpeg4, 1=mp41, 2=mp42, 3=mp43/divx3 4=wmv1/7 5=wmv2/8
635     int per_mb_rl_table;
636     int esc3_level_length;
637     int esc3_run_length;
638     /** [mb_intra][isChroma][level][run][last] */
639     int (*ac_stats)[2][MAX_LEVEL+1][MAX_RUN+1][2];
640     int inter_intra_pred;
641     int mspel;
642
643     /* decompression specific */
644     GetBitContext gb;
645
646     /* Mpeg1 specific */
647     int gop_picture_number;  ///< index of the first picture of a GOP based on fake_pic_num & mpeg1 specific
648     int last_mv_dir;         ///< last mv_dir, used for b frame encoding
649     int broken_link;         ///< no_output_of_prior_pics_flag
650     uint8_t *vbv_delay_ptr;  ///< pointer to vbv_delay in the bitstream
651
652     /* MPEG2 specific - I wish I had not to support this mess. */
653     int progressive_sequence;
654     int mpeg_f_code[2][2];
655     int picture_structure;
656 /* picture type */
657 #define PICT_TOP_FIELD     1
658 #define PICT_BOTTOM_FIELD  2
659 #define PICT_FRAME         3
660
661     int intra_dc_precision;
662     int frame_pred_frame_dct;
663     int top_field_first;
664     int concealment_motion_vectors;
665     int q_scale_type;
666     int intra_vlc_format;
667     int alternate_scan;
668     int repeat_first_field;
669     int chroma_420_type;
670     int chroma_format;
671 #define CHROMA_420 1
672 #define CHROMA_422 2
673 #define CHROMA_444 3
674     int chroma_x_shift;//depend on pix_format, that depend on chroma_format
675     int chroma_y_shift;
676
677     int progressive_frame;
678     int full_pel[2];
679     int interlaced_dct;
680     int first_slice;
681     int first_field;         ///< is 1 for the first field of a field picture 0 otherwise
682
683     /* RTP specific */
684     int rtp_mode;
685
686     uint8_t *ptr_lastgob;
687     int swap_uv;//vcr2 codec is mpeg2 varint with UV swaped
688     short * pblocks[12];
689
690     DCTELEM (*block)[64]; ///< points to one of the following blocks
691     DCTELEM (*blocks)[6][64]; // for HQ mode we need to keep the best block
692     int (*decode_mb)(struct MpegEncContext *s, DCTELEM block[6][64]); // used by some codecs to avoid a switch()
693 #define SLICE_OK         0
694 #define SLICE_ERROR     -1
695 #define SLICE_END       -2 ///<end marker found
696 #define SLICE_NOEND     -3 ///<no end marker or error found but mb count exceeded
697
698     void (*dct_unquantize_mpeg1_intra)(struct MpegEncContext *s,
699                            DCTELEM *block/*align 16*/, int n, int qscale);
700     void (*dct_unquantize_mpeg1_inter)(struct MpegEncContext *s,
701                            DCTELEM *block/*align 16*/, int n, int qscale);
702     void (*dct_unquantize_mpeg2_intra)(struct MpegEncContext *s,
703                            DCTELEM *block/*align 16*/, int n, int qscale);
704     void (*dct_unquantize_mpeg2_inter)(struct MpegEncContext *s,
705                            DCTELEM *block/*align 16*/, int n, int qscale);
706     void (*dct_unquantize_h263_intra)(struct MpegEncContext *s,
707                            DCTELEM *block/*align 16*/, int n, int qscale);
708     void (*dct_unquantize_h263_inter)(struct MpegEncContext *s,
709                            DCTELEM *block/*align 16*/, int n, int qscale);
710     void (*dct_unquantize_h261_intra)(struct MpegEncContext *s,
711                            DCTELEM *block/*align 16*/, int n, int qscale);
712     void (*dct_unquantize_h261_inter)(struct MpegEncContext *s,
713                            DCTELEM *block/*align 16*/, int n, int qscale);
714     void (*dct_unquantize_intra)(struct MpegEncContext *s, // unquantizer to use (mpeg4 can use both)
715                            DCTELEM *block/*align 16*/, int n, int qscale);
716     void (*dct_unquantize_inter)(struct MpegEncContext *s, // unquantizer to use (mpeg4 can use both)
717                            DCTELEM *block/*align 16*/, int n, int qscale);
718     int (*dct_quantize)(struct MpegEncContext *s, DCTELEM *block/*align 16*/, int n, int qscale, int *overflow);
719     int (*fast_dct_quantize)(struct MpegEncContext *s, DCTELEM *block/*align 16*/, int n, int qscale, int *overflow);
720     void (*denoise_dct)(struct MpegEncContext *s, DCTELEM *block);
721 } MpegEncContext;
722
723
724 int DCT_common_init(MpegEncContext *s);
725 void MPV_decode_defaults(MpegEncContext *s);
726 int MPV_common_init(MpegEncContext *s);
727 void MPV_common_end(MpegEncContext *s);
728 void MPV_decode_mb(MpegEncContext *s, DCTELEM block[12][64]);
729 int MPV_frame_start(MpegEncContext *s, AVCodecContext *avctx);
730 void MPV_frame_end(MpegEncContext *s);
731 int MPV_encode_init(AVCodecContext *avctx);
732 int MPV_encode_end(AVCodecContext *avctx);
733 int MPV_encode_picture(AVCodecContext *avctx, unsigned char *buf, int buf_size, void *data);
734 #ifdef HAVE_MMX
735 void MPV_common_init_mmx(MpegEncContext *s);
736 #endif
737 #ifdef ARCH_ALPHA
738 void MPV_common_init_axp(MpegEncContext *s);
739 #endif
740 #ifdef HAVE_MLIB
741 void MPV_common_init_mlib(MpegEncContext *s);
742 #endif
743 #ifdef HAVE_MMI
744 void MPV_common_init_mmi(MpegEncContext *s);
745 #endif
746 #ifdef ARCH_ARMV4L
747 void MPV_common_init_armv4l(MpegEncContext *s);
748 #endif
749 #ifdef ARCH_POWERPC
750 void MPV_common_init_ppc(MpegEncContext *s);
751 #endif
752 extern void (*draw_edges)(uint8_t *buf, int wrap, int width, int height, int w);
753 void ff_copy_bits(PutBitContext *pb, uint8_t *src, int length);
754 void ff_clean_intra_table_entries(MpegEncContext *s);
755 void ff_init_scantable(uint8_t *, ScanTable *st, const uint8_t *src_scantable);
756 void ff_draw_horiz_band(MpegEncContext *s, int y, int h);
757 void ff_emulated_edge_mc(uint8_t *buf, uint8_t *src, int linesize, int block_w, int block_h,
758                                     int src_x, int src_y, int w, int h);
759 #define END_NOT_FOUND -100
760 int ff_combine_frame(ParseContext *pc, int next, uint8_t **buf, int *buf_size);
761 void ff_parse_close(AVCodecParserContext *s);
762 void ff_mpeg_flush(AVCodecContext *avctx);
763 void ff_print_debug_info(MpegEncContext *s, AVFrame *pict);
764 void ff_write_quant_matrix(PutBitContext *pb, int16_t *matrix);
765 int ff_find_unused_picture(MpegEncContext *s, int shared);
766 void ff_denoise_dct(MpegEncContext *s, DCTELEM *block);
767 void ff_update_duplicate_context(MpegEncContext *dst, MpegEncContext *src);
768
769 void ff_er_frame_start(MpegEncContext *s);
770 void ff_er_frame_end(MpegEncContext *s);
771 void ff_er_add_slice(MpegEncContext *s, int startx, int starty, int endx, int endy, int status);
772
773
774 extern enum PixelFormat ff_yuv420p_list[2];
775
776 void ff_init_block_index(MpegEncContext *s);
777
778 static inline void ff_update_block_index(MpegEncContext *s){
779     const int block_size= 8>>s->avctx->lowres;
780
781     s->block_index[0]+=2;
782     s->block_index[1]+=2;
783     s->block_index[2]+=2;
784     s->block_index[3]+=2;
785     s->block_index[4]++;
786     s->block_index[5]++;
787     s->dest[0]+= 2*block_size;
788     s->dest[1]+= block_size;
789     s->dest[2]+= block_size;
790 }
791
792 static inline int get_bits_diff(MpegEncContext *s){
793     const int bits= put_bits_count(&s->pb);
794     const int last= s->last_bits;
795
796     s->last_bits = bits;
797
798     return bits - last;
799 }
800
801 /* motion_est.c */
802 void ff_estimate_p_frame_motion(MpegEncContext * s,
803                              int mb_x, int mb_y);
804 void ff_estimate_b_frame_motion(MpegEncContext * s,
805                              int mb_x, int mb_y);
806 int ff_get_best_fcode(MpegEncContext * s, int16_t (*mv_table)[2], int type);
807 void ff_fix_long_p_mvs(MpegEncContext * s);
808 void ff_fix_long_mvs(MpegEncContext * s, uint8_t *field_select_table, int field_select,
809                      int16_t (*mv_table)[2], int f_code, int type, int truncate);
810 void ff_init_me(MpegEncContext *s);
811 int ff_pre_estimate_p_frame_motion(MpegEncContext * s, int mb_x, int mb_y);
812 inline int ff_epzs_motion_search(MpegEncContext * s, int *mx_ptr, int *my_ptr,
813                              int P[10][2], int src_index, int ref_index, int16_t (*last_mv)[2],
814                              int ref_mv_scale, int size, int h);
815 int inline ff_get_mb_score(MpegEncContext * s, int mx, int my, int src_index,
816                                int ref_index, int size, int h, int add_rate);
817
818 /* mpeg12.c */
819 extern const int16_t ff_mpeg1_default_intra_matrix[64];
820 extern const int16_t ff_mpeg1_default_non_intra_matrix[64];
821 extern const uint8_t ff_mpeg1_dc_scale_table[128];
822
823 void mpeg1_encode_picture_header(MpegEncContext *s, int picture_number);
824 void mpeg1_encode_mb(MpegEncContext *s,
825                      DCTELEM block[6][64],
826                      int motion_x, int motion_y);
827 void ff_mpeg1_encode_init(MpegEncContext *s);
828 void ff_mpeg1_encode_slice_header(MpegEncContext *s);
829 void ff_mpeg1_clean_buffers(MpegEncContext *s);
830 int ff_mpeg1_find_frame_end(ParseContext *pc, const uint8_t *buf, int buf_size);
831
832
833 /** RLTable. */
834 typedef struct RLTable {
835     int n;                         ///< number of entries of table_vlc minus 1
836     int last;                      ///< number of values for last = 0
837     const uint16_t (*table_vlc)[2];
838     const int8_t *table_run;
839     const int8_t *table_level;
840     uint8_t *index_run[2];         ///< encoding only
841     int8_t *max_level[2];          ///< encoding & decoding
842     int8_t *max_run[2];            ///< encoding & decoding
843     VLC vlc;                       ///< decoding only deprected FIXME remove
844     RL_VLC_ELEM *rl_vlc[32];       ///< decoding only
845 } RLTable;
846
847 void init_rl(RLTable *rl, int use_static);
848 void init_vlc_rl(RLTable *rl, int use_static);
849
850 static inline int get_rl_index(const RLTable *rl, int last, int run, int level)
851 {
852     int index;
853     index = rl->index_run[last][run];
854     if (index >= rl->n)
855         return rl->n;
856     if (level > rl->max_level[last][run])
857         return rl->n;
858     return index + level - 1;
859 }
860
861 extern const uint8_t ff_mpeg4_y_dc_scale_table[32];
862 extern const uint8_t ff_mpeg4_c_dc_scale_table[32];
863 extern const uint8_t ff_aic_dc_scale_table[32];
864 extern const int16_t ff_mpeg4_default_intra_matrix[64];
865 extern const int16_t ff_mpeg4_default_non_intra_matrix[64];
866 extern const uint8_t ff_h263_chroma_qscale_table[32];
867 extern const uint8_t ff_h263_loop_filter_strength[32];
868
869 /* h261.c */
870 void ff_h261_loop_filter(MpegEncContext *s);
871 void ff_h261_reorder_mb_index(MpegEncContext* s);
872 void ff_h261_encode_mb(MpegEncContext *s,
873                     DCTELEM block[6][64],
874                     int motion_x, int motion_y);
875 void ff_h261_encode_picture_header(MpegEncContext * s, int picture_number);
876 void ff_h261_encode_init(MpegEncContext *s);
877
878
879 /* h263.c, h263dec.c */
880 int ff_h263_decode_init(AVCodecContext *avctx);
881 int ff_h263_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
882                              void *data, int *data_size,
883                              uint8_t *buf, int buf_size);
884 int ff_h263_decode_end(AVCodecContext *avctx);
885 void h263_encode_mb(MpegEncContext *s,
886                     DCTELEM block[6][64],
887                     int motion_x, int motion_y);
888 void mpeg4_encode_mb(MpegEncContext *s,
889                     DCTELEM block[6][64],
890                     int motion_x, int motion_y);
891 void h263_encode_picture_header(MpegEncContext *s, int picture_number);
892 void ff_flv_encode_picture_header(MpegEncContext *s, int picture_number);
893 void h263_encode_gob_header(MpegEncContext * s, int mb_line);
894 int16_t *h263_pred_motion(MpegEncContext * s, int block, int dir,
895                         int *px, int *py);
896 void mpeg4_pred_ac(MpegEncContext * s, DCTELEM *block, int n,
897                    int dir);
898 void ff_set_mpeg4_time(MpegEncContext * s, int picture_number);
899 void mpeg4_encode_picture_header(MpegEncContext *s, int picture_number);
900 void h263_encode_init(MpegEncContext *s);
901 void h263_decode_init_vlc(MpegEncContext *s);
902 int h263_decode_picture_header(MpegEncContext *s);
903 int ff_h263_decode_gob_header(MpegEncContext *s);
904 int ff_mpeg4_decode_picture_header(MpegEncContext * s, GetBitContext *gb);
905 void ff_h263_update_motion_val(MpegEncContext * s);
906 void ff_h263_loop_filter(MpegEncContext * s);
907 void ff_set_qscale(MpegEncContext * s, int qscale);
908 int ff_h263_decode_mba(MpegEncContext *s);
909 void ff_h263_encode_mba(MpegEncContext *s);
910
911 int intel_h263_decode_picture_header(MpegEncContext *s);
912 int flv_h263_decode_picture_header(MpegEncContext *s);
913 int ff_h263_decode_mb(MpegEncContext *s,
914                       DCTELEM block[6][64]);
915 int ff_mpeg4_decode_mb(MpegEncContext *s,
916                       DCTELEM block[6][64]);
917 int h263_get_picture_format(int width, int height);
918 void ff_mpeg4_encode_video_packet_header(MpegEncContext *s);
919 void ff_mpeg4_clean_buffers(MpegEncContext *s);
920 void ff_mpeg4_stuffing(PutBitContext * pbc);
921 void ff_mpeg4_init_partitions(MpegEncContext *s);
922 void ff_mpeg4_merge_partitions(MpegEncContext *s);
923 void ff_clean_mpeg4_qscales(MpegEncContext *s);
924 void ff_clean_h263_qscales(MpegEncContext *s);
925 int ff_mpeg4_decode_partitions(MpegEncContext *s);
926 int ff_mpeg4_get_video_packet_prefix_length(MpegEncContext *s);
927 int ff_h263_resync(MpegEncContext *s);
928 int ff_h263_get_gob_height(MpegEncContext *s);
929 int ff_mpeg4_set_direct_mv(MpegEncContext *s, int mx, int my);
930 int ff_h263_round_chroma(int x);
931 void ff_h263_encode_motion(MpegEncContext * s, int val, int f_code);
932 int ff_mpeg4_find_frame_end(ParseContext *pc, const uint8_t *buf, int buf_size);
933
934
935 /* rv10.c */
936 void rv10_encode_picture_header(MpegEncContext *s, int picture_number);
937 int rv_decode_dc(MpegEncContext *s, int n);
938 void rv20_encode_picture_header(MpegEncContext *s, int picture_number);
939
940
941 /* msmpeg4.c */
942 void msmpeg4_encode_picture_header(MpegEncContext * s, int picture_number);
943 void msmpeg4_encode_ext_header(MpegEncContext * s);
944 void msmpeg4_encode_mb(MpegEncContext * s,
945                        DCTELEM block[6][64],
946                        int motion_x, int motion_y);
947 int msmpeg4_decode_picture_header(MpegEncContext * s);
948 int msmpeg4_decode_ext_header(MpegEncContext * s, int buf_size);
949 int ff_msmpeg4_decode_init(MpegEncContext *s);
950 void ff_msmpeg4_encode_init(MpegEncContext *s);
951 int ff_wmv2_decode_picture_header(MpegEncContext * s);
952 int ff_wmv2_decode_secondary_picture_header(MpegEncContext * s);
953 void ff_wmv2_add_mb(MpegEncContext *s, DCTELEM block[6][64], uint8_t *dest_y, uint8_t *dest_cb, uint8_t *dest_cr);
954 void ff_mspel_motion(MpegEncContext *s,
955                                uint8_t *dest_y, uint8_t *dest_cb, uint8_t *dest_cr,
956                                uint8_t **ref_picture, op_pixels_func (*pix_op)[4],
957                                int motion_x, int motion_y, int h);
958 int ff_wmv2_encode_picture_header(MpegEncContext * s, int picture_number);
959 void ff_wmv2_encode_mb(MpegEncContext * s,
960                        DCTELEM block[6][64],
961                        int motion_x, int motion_y);
962
963 /* mjpeg.c */
964 int mjpeg_init(MpegEncContext *s);
965 void mjpeg_close(MpegEncContext *s);
966 void mjpeg_encode_mb(MpegEncContext *s,
967                      DCTELEM block[6][64]);
968 void mjpeg_picture_header(MpegEncContext *s);
969 void mjpeg_picture_trailer(MpegEncContext *s);
970 void ff_mjpeg_stuffing(PutBitContext * pbc);
971
972
973 /* rate control */
974 int ff_rate_control_init(MpegEncContext *s);
975 float ff_rate_estimate_qscale(MpegEncContext *s, int dry_run);
976 void ff_write_pass1_stats(MpegEncContext *s);
977 void ff_rate_control_uninit(MpegEncContext *s);
978 double ff_eval(char *s, double *const_value, const char **const_name,
979                double (**func1)(void *, double), const char **func1_name,
980                double (**func2)(void *, double, double), char **func2_name,
981                void *opaque);
982 int ff_vbv_update(MpegEncContext *s, int frame_size);
983
984
985 #endif /* AVCODEC_MPEGVIDEO_H */