source: 3DVCSoftware/branches/HTM-13.1-dev0/source/Lib/TLibEncoder/TEncRateCtrl.h @ 1314

Last change on this file since 1314 was 1175, checked in by tech, 10 years ago

Added direct dependency type for qtl.
Updated cfg files.
updated copy right headers.
File size: 15.1 KB
Line 
1/* The copyright in this software is being made available under the BSD
2 * License, included below. This software may be subject to other third party
3 * and contributor rights, including patent rights, and no such rights are
4 * granted under this license. 
5 *
6* Copyright (c) 2010-2015, ITU/ISO/IEC
7 * All rights reserved.
8 *
9 * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
10 * modification, are permitted provided that the following conditions are met:
11 *
12 *  * Redistributions of source code must retain the above copyright notice,
13 *    this list of conditions and the following disclaimer.
14 *  * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright notice,
15 *    this list of conditions and the following disclaimer in the documentation
16 *    and/or other materials provided with the distribution.
17 *  * Neither the name of the ITU/ISO/IEC nor the names of its contributors may
18 *    be used to endorse or promote products derived from this software without
19 *    specific prior written permission.
20 *
21 * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS"
22 * AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
23 * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
24 * ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT HOLDER OR CONTRIBUTORS
25 * BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
26 * CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
27 * SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
28 * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
29 * CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
30 * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF
31 * THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
32 */
33
34/** \file     TEncRateCtrl.h
35    \brief    Rate control manager class
36*/
37
38#ifndef _HM_TENCRATECTRL_H_
39#define _HM_TENCRATECTRL_H_
40
41#if _MSC_VER > 1000
42#pragma once
43#endif // _MSC_VER > 1000
44
45
46#include "../TLibCommon/CommonDef.h"
47#include "../TLibCommon/TComDataCU.h"
48
49#include <vector>
50#include <algorithm>
51
52using namespace std;
53
54//! \ingroup TLibEncoder
55//! \{
56
57#include "../TLibEncoder/TEncCfg.h"
58#include <list>
59#include <cassert>
60
61const Int g_RCInvalidQPValue = -999;
62const Int g_RCSmoothWindowSize = 40;
63const Int g_RCMaxPicListSize = 32;
64const Double g_RCWeightPicTargetBitInGOP    = 0.9;
65const Double g_RCWeightPicRargetBitInBuffer = 1.0 - g_RCWeightPicTargetBitInGOP;
66const Int g_RCIterationNum = 20;
67const Double g_RCWeightHistoryLambda = 0.5;
68const Double g_RCWeightCurrentLambda = 1.0 - g_RCWeightHistoryLambda;
69const Int g_RCLCUSmoothWindowSize = 4;
70const Double g_RCAlphaMinValue = 0.05;
71const Double g_RCAlphaMaxValue = 500.0;
72const Double g_RCBetaMinValue  = -3.0;
73const Double g_RCBetaMaxValue  = -0.1;
74
75#define ALPHA     6.7542;
76#define BETA1     1.2517
77#define BETA2     1.7860
78
79struct TRCLCU
80{
81  Int m_actualBits;
82  Int m_QP;     // QP of skip mode is set to g_RCInvalidQPValue
83  Int m_targetBits;
84  Double m_lambda;
85  Double m_bitWeight;
86  Int m_numberOfPixel;
87  Double m_costIntra;
88  Int m_targetBitsLeft;
89#if KWU_RC_MADPRED_E0227
90  Double m_MAD;
91  Int m_CUWidth;
92  Int m_CUHeight;
93  Double m_IVMAD;
94#endif
95};
96
97struct TRCParameter
98{
99  Double m_alpha;
100  Double m_beta;
101};
102
103class TEncRCSeq
104{
105public:
106  TEncRCSeq();
107  ~TEncRCSeq();
108
109public:
110  Void create( Int totalFrames, Int targetBitrate, Int frameRate, Int GOPSize, Int picWidth, Int picHeight, Int LCUWidth, Int LCUHeight, Int numberOfLevel, Bool useLCUSeparateModel, Int adaptiveBit );
111  Void destroy();
112  Void initBitsRatio( Int bitsRatio[] );
113  Void initGOPID2Level( Int GOPID2Level[] );
114  Void initPicPara( TRCParameter* picPara  = NULL );    // NULL to initial with default value
115  Void initLCUPara( TRCParameter** LCUPara = NULL );    // NULL to initial with default value
116  Void updateAfterPic ( Int bits );
117  Void setAllBitRatio( Double basicLambda, Double* equaCoeffA, Double* equaCoeffB );
118
119public:
120  Int  getTotalFrames()                 { return m_totalFrames; }
121  Int  getTargetRate()                  { return m_targetRate; }
122  Int  getFrameRate()                   { return m_frameRate; }
123  Int  getGOPSize()                     { return m_GOPSize; }
124  Int  getPicWidth()                    { return m_picWidth; }
125  Int  getPicHeight()                   { return m_picHeight; } 
126  Int  getLCUWidth()                    { return m_LCUWidth; }
127  Int  getLCUHeight()                   { return m_LCUHeight; }
128  Int  getNumberOfLevel()               { return m_numberOfLevel; }
129  Int  getAverageBits()                 { return m_averageBits; }
130  Int  getLeftAverageBits()             { assert( m_framesLeft > 0 ); return (Int)(m_bitsLeft / m_framesLeft); }
131  Bool getUseLCUSeparateModel()         { return m_useLCUSeparateModel; }
132
133  Int  getNumPixel()                    { return m_numberOfPixel; }
134  Int64  getTargetBits()                { return m_targetBits; }
135  Int  getNumberOfLCU()                 { return m_numberOfLCU; }
136  Int* getBitRatio()                    { return m_bitsRatio; }
137  Int  getBitRatio( Int idx )           { assert( idx<m_GOPSize); return m_bitsRatio[idx]; }
138  Int* getGOPID2Level()                 { return m_GOPID2Level; }
139  Int  getGOPID2Level( Int ID )         { assert( ID < m_GOPSize ); return m_GOPID2Level[ID]; }
140  TRCParameter*  getPicPara()                                   { return m_picPara; }
141  TRCParameter   getPicPara( Int level )                        { assert( level < m_numberOfLevel ); return m_picPara[level]; }
142  Void           setPicPara( Int level, TRCParameter para )     { assert( level < m_numberOfLevel ); m_picPara[level] = para; }
143  TRCParameter** getLCUPara()                                   { return m_LCUPara; }
144  TRCParameter*  getLCUPara( Int level )                        { assert( level < m_numberOfLevel ); return m_LCUPara[level]; }
145  TRCParameter   getLCUPara( Int level, Int LCUIdx )            { assert( LCUIdx  < m_numberOfLCU ); return getLCUPara(level)[LCUIdx]; }
146  Void           setLCUPara( Int level, Int LCUIdx, TRCParameter para ) { assert( level < m_numberOfLevel ); assert( LCUIdx  < m_numberOfLCU ); m_LCUPara[level][LCUIdx] = para; }
147
148  Int  getFramesLeft()                  { return m_framesLeft; }
149  Int64  getBitsLeft()                  { return m_bitsLeft; }
150
151  Double getSeqBpp()                    { return m_seqTargetBpp; }
152  Double getAlphaUpdate()               { return m_alphaUpdate; }
153  Double getBetaUpdate()                { return m_betaUpdate; }
154
155  Int    getAdaptiveBits()              { return m_adaptiveBit;  }
156  Double getLastLambda()                { return m_lastLambda;   }
157  Void   setLastLambda( Double lamdba ) { m_lastLambda = lamdba; }
158
159private:
160  Int m_totalFrames;
161  Int m_targetRate;
162  Int m_frameRate; 
163  Int m_GOPSize;
164  Int m_picWidth;
165  Int m_picHeight;
166  Int m_LCUWidth;
167  Int m_LCUHeight;
168  Int m_numberOfLevel;
169  Int m_averageBits;
170
171  Int m_numberOfPixel;
172  Int64 m_targetBits;
173  Int m_numberOfLCU;
174  Int* m_bitsRatio;
175  Int* m_GOPID2Level;
176  TRCParameter*  m_picPara;
177  TRCParameter** m_LCUPara;
178
179  Int m_framesLeft;
180  Int64 m_bitsLeft;
181  Double m_seqTargetBpp;
182  Double m_alphaUpdate;
183  Double m_betaUpdate;
184  Bool m_useLCUSeparateModel;
185
186  Int m_adaptiveBit;
187  Double m_lastLambda;
188};
189
190class TEncRCGOP
191{
192public:
193  TEncRCGOP();
194  ~TEncRCGOP();
195
196public:
197  Void create( TEncRCSeq* encRCSeq, Int numPic );
198  Void destroy();
199  Void updateAfterPicture( Int bitsCost );
200
201private:
202  Int  xEstGOPTargetBits( TEncRCSeq* encRCSeq, Int GOPSize );
203  Void   xCalEquaCoeff( TEncRCSeq* encRCSeq, Double* lambdaRatio, Double* equaCoeffA, Double* equaCoeffB, Int GOPSize );
204  Double xSolveEqua( Double targetBpp, Double* equaCoeffA, Double* equaCoeffB, Int GOPSize );
205
206public:
207  TEncRCSeq* getEncRCSeq()        { return m_encRCSeq; }
208  Int  getNumPic()                { return m_numPic;}
209  Int  getTargetBits()            { return m_targetBits; }
210  Int  getPicLeft()               { return m_picLeft; }
211  Int  getBitsLeft()              { return m_bitsLeft; }
212  Int  getTargetBitInGOP( Int i ) { return m_picTargetBitInGOP[i]; }
213
214private:
215  TEncRCSeq* m_encRCSeq;
216  Int* m_picTargetBitInGOP;
217  Int m_numPic;
218  Int m_targetBits;
219  Int m_picLeft;
220  Int m_bitsLeft;
221};
222
223class TEncRCPic
224{
225public:
226  TEncRCPic();
227  ~TEncRCPic();
228
229public:
230#if KWU_RC_MADPRED_E0227
231  Void create( TEncRCSeq* encRCSeq, TEncRCGOP* encRCGOP, Int frameLevel, list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures, Int layerID );
232#else
233  Void create( TEncRCSeq* encRCSeq, TEncRCGOP* encRCGOP, Int frameLevel, list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures );
234#endif
235  Void destroy();
236
237#if KWU_RC_MADPRED_E0227
238  Double estimatePicLambdaIV( list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures, Int curPOC );
239#endif
240  Int    estimatePicQP    ( Double lambda, list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures );
241  Int    getRefineBitsForIntra(Int orgBits);
242  Double calculateLambdaIntra(double alpha, double beta, double MADPerPixel, double bitsPerPixel);
243  Double estimatePicLambda( list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures, SliceType eSliceType);
244
245  Void   updateAlphaBetaIntra(double *alpha, double *beta);
246
247  Double getLCUTargetBpp(SliceType eSliceType);
248  Double getLCUEstLambdaAndQP(Double bpp, Int clipPicQP, Int *estQP);
249#if KWU_RC_MADPRED_E0227
250  Double getLCUTargetBppforInterView( list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures, TComDataCU* pcCU, Double basePos, Double curPos, Double focalLen, Double znear, Double zfar, Int direction, Int* disparity );
251#endif
252  Double getLCUEstLambda( Double bpp );
253  Int    getLCUEstQP( Double lambda, Int clipPicQP );
254
255  Void updateAfterLCU( Int LCUIdx, Int bits, Int QP, Double lambda, Bool updateLCUParameter = true );
256  Void updateAfterPicture( Int actualHeaderBits, Int actualTotalBits, Double averageQP, Double averageLambda, SliceType eSliceType);
257
258  Void addToPictureLsit( list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures );
259#if KWU_RC_MADPRED_E0227
260  Void addToPictureLsitIV( list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures );
261  Void setIVPic( TEncRCPic* baseRCPic );
262#endif
263  Double calAverageQP();
264  Double calAverageLambda();
265
266private:
267  Int xEstPicTargetBits( TEncRCSeq* encRCSeq, TEncRCGOP* encRCGOP );
268  Int xEstPicHeaderBits( list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures, Int frameLevel );
269
270public:
271  TEncRCSeq*      getRCSequence()                         { return m_encRCSeq; }
272  TEncRCGOP*      getRCGOP()                              { return m_encRCGOP; }
273
274  Int  getFrameLevel()                                    { return m_frameLevel; }
275  Int  getNumberOfPixel()                                 { return m_numberOfPixel; }
276  Int  getNumberOfLCU()                                   { return m_numberOfLCU; }
277  Int  getTargetBits()                                    { return m_targetBits; }
278  Int  getEstHeaderBits()                                 { return m_estHeaderBits; }
279  Int  getLCULeft()                                       { return m_LCULeft; }
280  Int  getBitsLeft()                                      { return m_bitsLeft; }
281  Int  getPixelsLeft()                                    { return m_pixelsLeft; }
282  Int  getBitsCoded()                                     { return m_targetBits - m_estHeaderBits - m_bitsLeft; }
283  Int  getLCUCoded()                                      { return m_numberOfLCU - m_LCULeft; }
284  TRCLCU* getLCU()                                        { return m_LCUs; }
285  TRCLCU& getLCU( Int LCUIdx )                            { return m_LCUs[LCUIdx]; }
286  Int  getPicActualHeaderBits()                           { return m_picActualHeaderBits; }
287  Void setTargetBits( Int bits )                          { m_targetBits = bits; m_bitsLeft = bits;}
288  Void setTotalIntraCost(Double cost)                     { m_totalCostIntra = cost; }
289  Void getLCUInitTargetBits();
290#if KWU_RC_MADPRED_E0227
291  Double getTotalMAD()                                    { return m_totalMAD; }
292  Void   setTotalMAD( Double MAD )                        { m_totalMAD = MAD; }
293
294  Double getIVTotalMAD()                                    { return m_IVtotalMAD; }
295  Void   setIVTotalMAD( Double MAD )                        { m_IVtotalMAD = MAD; }
296#endif
297
298  Int  getPicActualBits()                                 { return m_picActualBits; }
299  Int  getPicActualQP()                                   { return m_picQP; }
300  Double getPicActualLambda()                             { return m_picLambda; }
301  Int  getPicEstQP()                                      { return m_estPicQP; }
302  Void setPicEstQP( Int QP )                              { m_estPicQP = QP; }
303  Double getPicEstLambda()                                { return m_estPicLambda; }
304  Void setPicEstLambda( Double lambda )                   { m_picLambda = lambda; }
305
306#if KWU_RC_MADPRED_E0227
307  Int getLayerID()                                         { return m_LayerID; }
308  Void setLayerID(Int layerid)                              { m_LayerID = layerid; }
309#endif
310private:
311  TEncRCSeq* m_encRCSeq;
312  TEncRCGOP* m_encRCGOP;
313
314  Int m_frameLevel;
315  Int m_numberOfPixel;
316  Int m_numberOfLCU;
317  Int m_targetBits;
318  Int m_estHeaderBits;
319  Int m_estPicQP;
320  Double m_estPicLambda;
321
322  Int m_LCULeft;
323  Int m_bitsLeft;
324  Int m_pixelsLeft;
325
326  TRCLCU* m_LCUs;
327  Int m_picActualHeaderBits;    // only SH and potential APS
328  Double m_totalCostIntra; 
329  Double m_remainingCostIntra;
330  Int m_picActualBits;          // the whole picture, including header
331  Int m_picQP;                  // in integer form
332  Double m_picLambda;
333#if KWU_RC_MADPRED_E0227
334  Double m_totalMAD;
335  TEncRCPic* m_lastPicture;
336  Int m_LayerID;
337  TEncRCPic* m_lastIVPicture;
338  Double m_IVtotalMAD;
339#endif
340};
341
342class TEncRateCtrl
343{
344public:
345  TEncRateCtrl();
346  ~TEncRateCtrl();
347
348public:
349#if KWU_RC_MADPRED_E0227
350  Void init( Int totalFrames, Int targetBitrate, Int frameRate, Int GOPSize, Int picWidth, Int picHeight, Int LCUWidth, Int LCUHeight, Bool keepHierBits, Bool useLCUSeparateModel, GOPEntry GOPList[MAX_GOP], Int layerID );
351#else
352  Void init( Int totalFrames, Int targetBitrate, Int frameRate, Int GOPSize, Int picWidth, Int picHeight, Int LCUWidth, Int LCUHeight, Int keepHierBits, Bool useLCUSeparateModel, GOPEntry GOPList[MAX_GOP] );
353#endif
354  Void destroy();
355  Void initRCPic( Int frameLevel );
356  Void initRCGOP( Int numberOfPictures );
357  Void destroyRCGOP();
358
359public:
360  Void       setRCQP ( Int QP ) { m_RCQP = QP;   }
361  Int        getRCQP ()         { return m_RCQP; }
362  TEncRCSeq* getRCSeq()          { assert ( m_encRCSeq != NULL ); return m_encRCSeq; }
363  TEncRCGOP* getRCGOP()          { assert ( m_encRCGOP != NULL ); return m_encRCGOP; }
364  TEncRCPic* getRCPic()          { assert ( m_encRCPic != NULL ); return m_encRCPic; }
365  list<TEncRCPic*>& getPicList() { return m_listRCPictures; }
366
367#if KWU_RC_MADPRED_E0227
368  Int getLayerID()                { return m_LayerID; }
369  Void setLayerID(Int layerid)     { m_LayerID = layerid; }
370#endif
371private:
372  TEncRCSeq* m_encRCSeq;
373  TEncRCGOP* m_encRCGOP;
374  TEncRCPic* m_encRCPic;
375  list<TEncRCPic*> m_listRCPictures;
376  Int        m_RCQP;
377#if KWU_RC_MADPRED_E0227
378  Int m_LayerID;
379#endif
380};
381
382#endif
383
384
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.