Disable deblocking filter in frames of sufficiently low QP that it would have no...
[x262.git] / encoder / set.c
1 /*****************************************************************************
2  * set: h264 encoder (SPS and PPS init and write)
3  *****************************************************************************
4  * Copyright (C) 2003 Laurent Aimar
5  * $Id: set.c,v 1.1 2004/06/03 19:27:08 fenrir Exp $
6  *
7  * Authors: Laurent Aimar <fenrir@via.ecp.fr>
8  *
9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
10  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
11  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
12  * (at your option) any later version.
13  *
14  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
17  * GNU General Public License for more details.
18  *
19  * You should have received a copy of the GNU General Public License
20  * along with this program; if not, write to the Free Software
21  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111, USA.
22  *****************************************************************************/
23
24 #ifdef HAVE_STDINT_H
25 #include <stdint.h>
26 #else
27 #include <inttypes.h>
28 #endif
29 #include <stdlib.h>
30 #include <stdio.h>
31 #include <string.h>
32 #include <stdarg.h>
33
34 #include "x264.h"
35 #include "common/bs.h"
36 #include "common/set.h"
37
38 void x264_sps_init( x264_sps_t *sps, int i_id, x264_param_t *param )
39 {
40     sps->i_id               = i_id;
41
42     if( param->b_cabac || param->i_bframe > 0 )
43         sps->i_profile_idc      = PROFILE_MAIN;
44     else
45         sps->i_profile_idc      = PROFILE_BASELINE;
46     sps->i_level_idc = param->i_level_idc;
47
48     sps->b_constraint_set0  = 0;
49     sps->b_constraint_set1  = 0;
50     sps->b_constraint_set2  = 0;
51
52     sps->i_log2_max_frame_num = 4;  /* at least 4 */
53     while( (1 << sps->i_log2_max_frame_num) <= param->i_keyint_max )
54     {
55         sps->i_log2_max_frame_num++;
56     }
57     sps->i_log2_max_frame_num++;    /* just in case */
58
59     sps->i_poc_type = 0;
60     if( sps->i_poc_type == 0 )
61     {
62         sps->i_log2_max_poc_lsb = sps->i_log2_max_frame_num + 1;    /* max poc = 2*frame_num */
63     }
64     else if( sps->i_poc_type == 1 )
65     {
66         int i;
67
68         /* FIXME */
69         sps->b_delta_pic_order_always_zero = 1;
70         sps->i_offset_for_non_ref_pic = 0;
71         sps->i_offset_for_top_to_bottom_field = 0;
72         sps->i_num_ref_frames_in_poc_cycle = 0;
73
74         for( i = 0; i < sps->i_num_ref_frames_in_poc_cycle; i++ )
75         {
76             sps->i_offset_for_ref_frame[i] = 0;
77         }
78     }
79
80     sps->i_num_ref_frames = param->i_frame_reference;
81     if( param->i_bframe )
82         sps->i_num_ref_frames++; /* for 2 ref in B */
83     sps->b_gaps_in_frame_num_value_allowed = 0;
84     sps->i_mb_width = ( param->i_width + 15 ) / 16;
85     sps->i_mb_height= ( param->i_height + 15 )/ 16;
86     sps->b_frame_mbs_only = 1;
87     sps->b_mb_adaptive_frame_field = 0;
88     sps->b_direct8x8_inference = 0;
89     if( sps->b_frame_mbs_only == 0 ||
90         !(param->analyse.inter & X264_ANALYSE_PSUB8x8) )
91     {
92         sps->b_direct8x8_inference = 1;
93     }
94
95     if( param->i_width % 16 != 0 || param->i_height % 16 != 0 )
96     {
97         sps->b_crop = 1;
98         sps->crop.i_left    = 0;
99         sps->crop.i_right   = ( 16 - param->i_width % 16)/2;
100         sps->crop.i_top     = 0;
101         sps->crop.i_bottom  = ( 16 - param->i_height % 16)/2;
102     }
103     else
104     {
105         sps->b_crop = 0;
106         sps->crop.i_left    = 0;
107         sps->crop.i_right   = 0;
108         sps->crop.i_top     = 0;
109         sps->crop.i_bottom  = 0;
110     }
111
112     sps->b_vui = 0;
113     sps->vui.b_aspect_ratio_info_present = 0;
114
115     if( param->vui.i_sar_width > 0 && param->vui.i_sar_height > 0 )
116     {
117         sps->vui.b_aspect_ratio_info_present = 1;
118         sps->vui.i_sar_width = param->vui.i_sar_width;
119         sps->vui.i_sar_height= param->vui.i_sar_height;
120     }
121     sps->b_vui |= sps->vui.b_aspect_ratio_info_present;
122
123     if( param->i_fps_num > 0 && param->i_fps_den > 0)
124     {
125         sps->vui.b_timing_info_present = 1;
126         /* The standard is confusing me, but this seems to work best
127            with other encoders */
128         sps->vui.i_num_units_in_tick = param->i_fps_den;
129         sps->vui.i_time_scale = param->i_fps_num;
130         sps->vui.b_fixed_frame_rate = 1;
131     }
132     sps->b_vui |= sps->vui.b_timing_info_present;
133 }
134
135
136 void x264_sps_write( bs_t *s, x264_sps_t *sps )
137 {
138     bs_write( s, 8, sps->i_profile_idc );
139     bs_write( s, 1, sps->b_constraint_set0 );
140     bs_write( s, 1, sps->b_constraint_set1 );
141     bs_write( s, 1, sps->b_constraint_set2 );
142
143     bs_write( s, 5, 0 );    /* reserved */
144
145     bs_write( s, 8, sps->i_level_idc );
146
147     bs_write_ue( s, sps->i_id );
148     bs_write_ue( s, sps->i_log2_max_frame_num - 4 );
149     bs_write_ue( s, sps->i_poc_type );
150     if( sps->i_poc_type == 0 )
151     {
152         bs_write_ue( s, sps->i_log2_max_poc_lsb - 4 );
153     }
154     else if( sps->i_poc_type == 1 )
155     {
156         int i;
157
158         bs_write( s, 1, sps->b_delta_pic_order_always_zero );
159         bs_write_se( s, sps->i_offset_for_non_ref_pic );
160         bs_write_se( s, sps->i_offset_for_top_to_bottom_field );
161         bs_write_ue( s, sps->i_num_ref_frames_in_poc_cycle );
162
163         for( i = 0; i < sps->i_num_ref_frames_in_poc_cycle; i++ )
164         {
165             bs_write_se( s, sps->i_offset_for_ref_frame[i] );
166         }
167     }
168     bs_write_ue( s, sps->i_num_ref_frames );
169     bs_write( s, 1, sps->b_gaps_in_frame_num_value_allowed );
170     bs_write_ue( s, sps->i_mb_width - 1 );
171     bs_write_ue( s, sps->i_mb_height - 1);
172     bs_write( s, 1, sps->b_frame_mbs_only );
173     if( !sps->b_frame_mbs_only )
174     {
175         bs_write( s, 1, sps->b_mb_adaptive_frame_field );
176     }
177     bs_write( s, 1, sps->b_direct8x8_inference );
178
179     bs_write( s, 1, sps->b_crop );
180     if( sps->b_crop )
181     {
182         bs_write_ue( s, sps->crop.i_left );
183         bs_write_ue( s, sps->crop.i_right );
184         bs_write_ue( s, sps->crop.i_top );
185         bs_write_ue( s, sps->crop.i_bottom );
186     }
187
188     bs_write( s, 1, sps->b_vui );
189     if( sps->b_vui )
190     {
191         bs_write1( s, sps->vui.b_aspect_ratio_info_present );
192         if( sps->vui.b_aspect_ratio_info_present )
193         {
194             int i;
195             static const struct { int w, h; int sar; } sar[] =
196             {
197                 { 1,   1, 1 }, { 12, 11, 2 }, { 10, 11, 3 }, { 16, 11, 4 },
198                 { 40, 33, 5 }, { 24, 11, 6 }, { 20, 11, 7 }, { 32, 11, 8 },
199                 { 80, 33, 9 }, { 18, 11, 10}, { 15, 11, 11}, { 64, 33, 12},
200                 { 160,99, 13}, { 0, 0, -1 }
201             };
202             for( i = 0; sar[i].sar != -1; i++ )
203             {
204                 if( sar[i].w == sps->vui.i_sar_width &&
205                     sar[i].h == sps->vui.i_sar_height )
206                     break;
207             }
208             if( sar[i].sar != -1 )
209             {
210                 bs_write( s, 8, sar[i].sar );
211             }
212             else
213             {
214                 bs_write( s, 8, 255);   /* aspect_ratio_idc (extented) */
215                 bs_write( s, 16, sps->vui.i_sar_width );
216                 bs_write( s, 16, sps->vui.i_sar_height );
217             }
218         }
219
220         bs_write1( s, 0 );      /* overscan_info_present_flag */
221
222         bs_write1( s, 0 );      /* video_signal_type_present_flag */
223 #if 0
224         bs_write( s, 3, 5 );    /* unspecified video format */
225         bs_write1( s, 1 );      /* video full range flag */
226         bs_write1( s, 0 );      /* colour description present flag */
227 #endif
228         bs_write1( s, 0 );      /* chroma_loc_info_present_flag */
229
230         bs_write1( s, sps->vui.b_timing_info_present );
231         if( sps->vui.b_timing_info_present )
232         {
233             bs_write( s, 32, sps->vui.i_num_units_in_tick );
234             bs_write( s, 32, sps->vui.i_time_scale );
235             bs_write1( s, sps->vui.b_fixed_frame_rate );
236         }
237
238         bs_write1( s, 0 );      /* nal_hrd_parameters_present_flag */
239         bs_write1( s, 0 );      /* vcl_hrd_parameters_present_flag */
240         bs_write1( s, 0 );      /* pic_struct_present_flag */
241         bs_write1( s, 0 );      /* bitstream_restriction_flag */
242     }
243
244     bs_rbsp_trailing( s );
245 }
246
247 void x264_pps_init( x264_pps_t *pps, int i_id, x264_param_t *param, x264_sps_t *sps )
248 {
249     pps->i_id = i_id;
250     pps->i_sps_id = sps->i_id;
251     pps->b_cabac = param->b_cabac;
252
253     pps->b_pic_order = 0;
254     pps->i_num_slice_groups = 1;
255
256     if( pps->i_num_slice_groups > 1 )
257     {
258         int i;
259
260         pps->i_slice_group_map_type = 0;
261         if( pps->i_slice_group_map_type == 0 )
262         {
263             for( i = 0; i < pps->i_num_slice_groups; i++ )
264             {
265                 pps->i_run_length[i] = 1;
266             }
267         }
268         else if( pps->i_slice_group_map_type == 2 )
269         {
270             for( i = 0; i < pps->i_num_slice_groups; i++ )
271             {
272                 pps->i_top_left[i] = 0;
273                 pps->i_bottom_right[i] = 0;
274             }
275         }
276         else if( pps->i_slice_group_map_type >= 3 &&
277                  pps->i_slice_group_map_type <= 5 )
278         {
279             pps->b_slice_group_change_direction = 0;
280             pps->i_slice_group_change_rate = 0;
281         }
282         else if( pps->i_slice_group_map_type == 6 )
283         {
284             pps->i_pic_size_in_map_units = 1;
285             for( i = 0; i < pps->i_pic_size_in_map_units; i++ )
286             {
287                 pps->i_slice_group_id[i] = 0;
288             }
289         }
290     }
291     pps->i_num_ref_idx_l0_active = 1;
292     pps->i_num_ref_idx_l1_active = 1;
293
294     pps->b_weighted_pred = 0;
295     pps->b_weighted_bipred = param->analyse.b_weighted_bipred ? 2 : 0;
296
297     pps->i_pic_init_qp = 26;
298     pps->i_pic_init_qs = 26;
299
300     pps->i_chroma_qp_index_offset = 0;
301     pps->b_deblocking_filter_control = 1;
302     pps->b_constrained_intra_pred = 0;
303     pps->b_redundant_pic_cnt = 0;
304 }
305
306 void x264_pps_write( bs_t *s, x264_pps_t *pps )
307 {
308     bs_write_ue( s, pps->i_id );
309     bs_write_ue( s, pps->i_sps_id );
310
311     bs_write( s, 1, pps->b_cabac );
312     bs_write( s, 1, pps->b_pic_order );
313     bs_write_ue( s, pps->i_num_slice_groups - 1 );
314
315     if( pps->i_num_slice_groups > 1 )
316     {
317         int i;
318
319         bs_write_ue( s, pps->i_slice_group_map_type );
320         if( pps->i_slice_group_map_type == 0 )
321         {
322             for( i = 0; i < pps->i_num_slice_groups; i++ )
323             {
324                 bs_write_ue( s, pps->i_run_length[i] - 1 );
325             }
326         }
327         else if( pps->i_slice_group_map_type == 2 )
328         {
329             for( i = 0; i < pps->i_num_slice_groups; i++ )
330             {
331                 bs_write_ue( s, pps->i_top_left[i] );
332                 bs_write_ue( s, pps->i_bottom_right[i] );
333             }
334         }
335         else if( pps->i_slice_group_map_type >= 3 &&
336                  pps->i_slice_group_map_type <= 5 )
337         {
338             bs_write( s, 1, pps->b_slice_group_change_direction );
339             bs_write_ue( s, pps->b_slice_group_change_direction - 1 );
340         }
341         else if( pps->i_slice_group_map_type == 6 )
342         {
343             bs_write_ue( s, pps->i_pic_size_in_map_units - 1 );
344             for( i = 0; i < pps->i_pic_size_in_map_units; i++ )
345             {
346                 /* FIXME */
347                 /* bs_write( s, ceil( log2( pps->i_pic_size_in_map_units +1 ) ),
348                  *              pps->i_slice_group_id[i] );
349                  */
350             }
351         }
352     }
353
354     bs_write_ue( s, pps->i_num_ref_idx_l0_active - 1 );
355     bs_write_ue( s, pps->i_num_ref_idx_l1_active - 1 );
356     bs_write( s, 1, pps->b_weighted_pred );
357     bs_write( s, 2, pps->b_weighted_bipred );
358
359     bs_write_se( s, pps->i_pic_init_qp - 26 );
360     bs_write_se( s, pps->i_pic_init_qs - 26 );
361     bs_write_se( s, pps->i_chroma_qp_index_offset );
362
363     bs_write( s, 1, pps->b_deblocking_filter_control );
364     bs_write( s, 1, pps->b_constrained_intra_pred );
365     bs_write( s, 1, pps->b_redundant_pic_cnt );
366
367     bs_rbsp_trailing( s );
368 }
369
370 void x264_sei_version_write( bs_t *s )
371 {
372     int i;
373     // random ID number generated according to ISO-11578
374     const uint8_t uuid[16] = {
375         0xdc, 0x45, 0xe9, 0xbd, 0xe6, 0xd9, 0x48, 0xb7,
376         0x96, 0x2c, 0xd8, 0x20, 0xd9, 0x23, 0xee, 0xef
377     };
378     char version[256];
379     int length;
380     sprintf( version, "x264 - core 0x%x - H.264/MPEG-4 AVC codec - Copyleft 2005 - http://www.videolan.org/x264.html",
381              X264_BUILD );
382     length = strlen(version)+1+16;
383
384     bs_write( s, 8, 0x5 ); // payload_type = user_data_unregistered
385     while( length > 255 )
386         bs_write( s, 8, 255 ), length -= 255;
387     bs_write( s, 8, length ); // payload_size
388
389     for( i = 0; i < 16; i++ )
390         bs_write( s, 8, uuid[i] );
391     for( i = 0; i < length-16; i++ )
392         bs_write( s, 8, version[i] );
393
394     bs_rbsp_trailing( s );
395 }