source: 3DVCSoftware/branches/HTM-16.1-dev/source/Lib/TLibEncoder/TEncRateCtrl.cpp

Last change on this file was 1402, checked in by tech, 8 years ago

Initial merge of HM-16.9.

File size: 46.3 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) 2010-2016, 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.cpp
35    \brief    Rate control manager class
36*/
37#include "TEncRateCtrl.h"
38#include "../TLibCommon/TComPic.h"
39#include "../TLibCommon/TComChromaFormat.h"
40
41#include <cmath>
42
43using namespace std;
44
45//sequence level
46TEncRCSeq::TEncRCSeq()
47{
48  m_totalFrames         = 0;
49  m_targetRate          = 0;
50  m_frameRate           = 0;
51  m_targetBits          = 0;
52  m_GOPSize             = 0;
53  m_picWidth            = 0;
54  m_picHeight           = 0;
55  m_LCUWidth            = 0;
56  m_LCUHeight           = 0;
57  m_numberOfLevel       = 0;
58  m_numberOfLCU         = 0;
59  m_averageBits         = 0;
60  m_bitsRatio           = NULL;
61  m_GOPID2Level         = NULL;
62  m_picPara             = NULL;
63  m_LCUPara             = NULL;
64  m_numberOfPixel       = 0;
65  m_framesLeft          = 0;
66  m_bitsLeft            = 0;
67  m_useLCUSeparateModel = false;
68  m_adaptiveBit         = 0;
69  m_lastLambda          = 0.0;
70}
71
72TEncRCSeq::~TEncRCSeq()
73{
74  destroy();
75}
76
77Void TEncRCSeq::create( Int totalFrames, Int targetBitrate, Int frameRate, Int GOPSize, Int picWidth, Int picHeight, Int LCUWidth, Int LCUHeight, Int numberOfLevel, Bool useLCUSeparateModel, Int adaptiveBit )
78{
79  destroy();
80  m_totalFrames         = totalFrames;
81  m_targetRate          = targetBitrate;
82  m_frameRate           = frameRate;
83  m_GOPSize             = GOPSize;
84  m_picWidth            = picWidth;
85  m_picHeight           = picHeight;
86  m_LCUWidth            = LCUWidth;
87  m_LCUHeight           = LCUHeight;
88  m_numberOfLevel       = numberOfLevel;
89  m_useLCUSeparateModel = useLCUSeparateModel;
90
91  m_numberOfPixel   = m_picWidth * m_picHeight;
92  m_targetBits      = (Int64)m_totalFrames * (Int64)m_targetRate / (Int64)m_frameRate;
93  m_seqTargetBpp = (Double)m_targetRate / (Double)m_frameRate / (Double)m_numberOfPixel;
94  if ( m_seqTargetBpp < 0.03 )
95  {
96    m_alphaUpdate = 0.01;
97    m_betaUpdate  = 0.005;
98  }
99  else if ( m_seqTargetBpp < 0.08 )
100  {
101    m_alphaUpdate = 0.05;
102    m_betaUpdate  = 0.025;
103  }
104  else if ( m_seqTargetBpp < 0.2 )
105  {
106    m_alphaUpdate = 0.1;
107    m_betaUpdate  = 0.05;
108  }
109  else if ( m_seqTargetBpp < 0.5 )
110  {
111    m_alphaUpdate = 0.2;
112    m_betaUpdate  = 0.1;
113  }
114  else
115  {
116    m_alphaUpdate = 0.4;
117    m_betaUpdate  = 0.2;
118  }
119
120  m_averageBits     = (Int)(m_targetBits / totalFrames);
121  Int picWidthInBU  = ( m_picWidth  % m_LCUWidth  ) == 0 ? m_picWidth  / m_LCUWidth  : m_picWidth  / m_LCUWidth  + 1;
122  Int picHeightInBU = ( m_picHeight % m_LCUHeight ) == 0 ? m_picHeight / m_LCUHeight : m_picHeight / m_LCUHeight + 1;
123  m_numberOfLCU     = picWidthInBU * picHeightInBU;
124
125  m_bitsRatio   = new Int[m_GOPSize];
126  for ( Int i=0; i<m_GOPSize; i++ )
127  {
128    m_bitsRatio[i] = 1;
129  }
130
131  m_GOPID2Level = new Int[m_GOPSize];
132  for ( Int i=0; i<m_GOPSize; i++ )
133  {
134    m_GOPID2Level[i] = 1;
135  }
136
137  m_picPara = new TRCParameter[m_numberOfLevel];
138  for ( Int i=0; i<m_numberOfLevel; i++ )
139  {
140    m_picPara[i].m_alpha = 0.0;
141    m_picPara[i].m_beta  = 0.0;
142  }
143
144  if ( m_useLCUSeparateModel )
145  {
146    m_LCUPara = new TRCParameter*[m_numberOfLevel];
147    for ( Int i=0; i<m_numberOfLevel; i++ )
148    {
149      m_LCUPara[i] = new TRCParameter[m_numberOfLCU];
150      for ( Int j=0; j<m_numberOfLCU; j++)
151      {
152        m_LCUPara[i][j].m_alpha = 0.0;
153        m_LCUPara[i][j].m_beta  = 0.0;
154      }
155    }
156  }
157
158  m_framesLeft = m_totalFrames;
159  m_bitsLeft   = m_targetBits;
160  m_adaptiveBit = adaptiveBit;
161  m_lastLambda = 0.0;
162}
163
164Void TEncRCSeq::destroy()
165{
166  if (m_bitsRatio != NULL)
167  {
168    delete[] m_bitsRatio;
169    m_bitsRatio = NULL;
170  }
171
172  if ( m_GOPID2Level != NULL )
173  {
174    delete[] m_GOPID2Level;
175    m_GOPID2Level = NULL;
176  }
177
178  if ( m_picPara != NULL )
179  {
180    delete[] m_picPara;
181    m_picPara = NULL;
182  }
183
184  if ( m_LCUPara != NULL )
185  {
186    for ( Int i=0; i<m_numberOfLevel; i++ )
187    {
188      delete[] m_LCUPara[i];
189    }
190    delete[] m_LCUPara;
191    m_LCUPara = NULL;
192  }
193}
194
195Void TEncRCSeq::initBitsRatio( Int bitsRatio[])
196{
197  for (Int i=0; i<m_GOPSize; i++)
198  {
199    m_bitsRatio[i] = bitsRatio[i];
200  }
201}
202
203Void TEncRCSeq::initGOPID2Level( Int GOPID2Level[] )
204{
205  for ( Int i=0; i<m_GOPSize; i++ )
206  {
207    m_GOPID2Level[i] = GOPID2Level[i];
208  }
209}
210
211Void TEncRCSeq::initPicPara( TRCParameter* picPara )
212{
213  assert( m_picPara != NULL );
214
215  if ( picPara == NULL )
216  {
217    for ( Int i=0; i<m_numberOfLevel; i++ )
218    {
219      if (i>0)
220      {
221        m_picPara[i].m_alpha = 3.2003;
222        m_picPara[i].m_beta  = -1.367;
223      }
224      else
225      {
226        m_picPara[i].m_alpha = ALPHA;
227        m_picPara[i].m_beta  = BETA2;
228      }
229    }
230  }
231  else
232  {
233    for ( Int i=0; i<m_numberOfLevel; i++ )
234    {
235      m_picPara[i] = picPara[i];
236    }
237  }
238}
239
240Void TEncRCSeq::initLCUPara( TRCParameter** LCUPara )
241{
242  if ( m_LCUPara == NULL )
243  {
244    return;
245  }
246  if ( LCUPara == NULL )
247  {
248    for ( Int i=0; i<m_numberOfLevel; i++ )
249    {
250      for ( Int j=0; j<m_numberOfLCU; j++)
251      {
252        m_LCUPara[i][j].m_alpha = m_picPara[i].m_alpha;
253        m_LCUPara[i][j].m_beta  = m_picPara[i].m_beta;
254      }
255    }
256  }
257  else
258  {
259    for ( Int i=0; i<m_numberOfLevel; i++ )
260    {
261      for ( Int j=0; j<m_numberOfLCU; j++)
262      {
263        m_LCUPara[i][j] = LCUPara[i][j];
264      }
265    }
266  }
267}
268
269Void TEncRCSeq::updateAfterPic ( Int bits )
270{
271  m_bitsLeft -= bits;
272  m_framesLeft--;
273}
274
275Void TEncRCSeq::setAllBitRatio( Double basicLambda, Double* equaCoeffA, Double* equaCoeffB )
276{
277  Int* bitsRatio = new Int[m_GOPSize];
278  for ( Int i=0; i<m_GOPSize; i++ )
279  {
280    bitsRatio[i] = (Int)( equaCoeffA[i] * pow( basicLambda, equaCoeffB[i] ) * m_numberOfPixel );
281  }
282  initBitsRatio( bitsRatio );
283  delete[] bitsRatio;
284}
285
286//GOP level
287TEncRCGOP::TEncRCGOP()
288{
289  m_encRCSeq  = NULL;
290  m_picTargetBitInGOP = NULL;
291  m_numPic     = 0;
292  m_targetBits = 0;
293  m_picLeft    = 0;
294  m_bitsLeft   = 0;
295}
296
297TEncRCGOP::~TEncRCGOP()
298{
299  destroy();
300}
301
302Void TEncRCGOP::create( TEncRCSeq* encRCSeq, Int numPic )
303{
304  destroy();
305  Int targetBits = xEstGOPTargetBits( encRCSeq, numPic );
306
307  if ( encRCSeq->getAdaptiveBits() > 0 && encRCSeq->getLastLambda() > 0.1 )
308  {
309    Double targetBpp = (Double)targetBits / encRCSeq->getNumPixel();
310    Double basicLambda = 0.0;
311    Double* lambdaRatio = new Double[encRCSeq->getGOPSize()];
312    Double* equaCoeffA = new Double[encRCSeq->getGOPSize()];
313    Double* equaCoeffB = new Double[encRCSeq->getGOPSize()];
314
315    if ( encRCSeq->getAdaptiveBits() == 1 )   // for GOP size =4, low delay case
316    {
317      if ( encRCSeq->getLastLambda() < 120.0 )
318      {
319        lambdaRatio[1] = 0.725 * log( encRCSeq->getLastLambda() ) + 0.5793;
320        lambdaRatio[0] = 1.3 * lambdaRatio[1];
321        lambdaRatio[2] = 1.3 * lambdaRatio[1];
322        lambdaRatio[3] = 1.0;
323      }
324      else
325      {
326        lambdaRatio[0] = 5.0;
327        lambdaRatio[1] = 4.0;
328        lambdaRatio[2] = 5.0;
329        lambdaRatio[3] = 1.0;
330      }
331    }
332    else if ( encRCSeq->getAdaptiveBits() == 2 )  // for GOP size = 8, random access case
333    {
334      if ( encRCSeq->getLastLambda() < 90.0 )
335      {
336        lambdaRatio[0] = 1.0;
337        lambdaRatio[1] = 0.725 * log( encRCSeq->getLastLambda() ) + 0.7963;
338        lambdaRatio[2] = 1.3 * lambdaRatio[1];
339        lambdaRatio[3] = 3.25 * lambdaRatio[1];
340        lambdaRatio[4] = 3.25 * lambdaRatio[1];
341        lambdaRatio[5] = 1.3  * lambdaRatio[1];
342        lambdaRatio[6] = 3.25 * lambdaRatio[1];
343        lambdaRatio[7] = 3.25 * lambdaRatio[1];
344      }
345      else
346      {
347        lambdaRatio[0] = 1.0;
348        lambdaRatio[1] = 4.0;
349        lambdaRatio[2] = 5.0;
350        lambdaRatio[3] = 12.3;
351        lambdaRatio[4] = 12.3;
352        lambdaRatio[5] = 5.0;
353        lambdaRatio[6] = 12.3;
354        lambdaRatio[7] = 12.3;
355      }
356    }
357
358    xCalEquaCoeff( encRCSeq, lambdaRatio, equaCoeffA, equaCoeffB, encRCSeq->getGOPSize() );
359    basicLambda = xSolveEqua( targetBpp, equaCoeffA, equaCoeffB, encRCSeq->getGOPSize() );
360    encRCSeq->setAllBitRatio( basicLambda, equaCoeffA, equaCoeffB );
361
362    delete []lambdaRatio;
363    delete []equaCoeffA;
364    delete []equaCoeffB;
365  }
366
367  m_picTargetBitInGOP = new Int[numPic];
368  Int i;
369  Int totalPicRatio = 0;
370  Int currPicRatio = 0;
371  for ( i=0; i<numPic; i++ )
372  {
373    totalPicRatio += encRCSeq->getBitRatio( i );
374  }
375  for ( i=0; i<numPic; i++ )
376  {
377    currPicRatio = encRCSeq->getBitRatio( i );
378    m_picTargetBitInGOP[i] = (Int)( ((Double)targetBits) * currPicRatio / totalPicRatio );
379  }
380
381  m_encRCSeq    = encRCSeq;
382  m_numPic       = numPic;
383  m_targetBits   = targetBits;
384  m_picLeft      = m_numPic;
385  m_bitsLeft     = m_targetBits;
386}
387
388Void TEncRCGOP::xCalEquaCoeff( TEncRCSeq* encRCSeq, Double* lambdaRatio, Double* equaCoeffA, Double* equaCoeffB, Int GOPSize )
389{
390  for ( Int i=0; i<GOPSize; i++ )
391  {
392    Int frameLevel = encRCSeq->getGOPID2Level(i);
393    Double alpha   = encRCSeq->getPicPara(frameLevel).m_alpha;
394    Double beta    = encRCSeq->getPicPara(frameLevel).m_beta;
395    equaCoeffA[i] = pow( 1.0/alpha, 1.0/beta ) * pow( lambdaRatio[i], 1.0/beta );
396    equaCoeffB[i] = 1.0/beta;
397  }
398}
399
400Double TEncRCGOP::xSolveEqua( Double targetBpp, Double* equaCoeffA, Double* equaCoeffB, Int GOPSize )
401{
402  Double solution = 100.0;
403  Double minNumber = 0.1;
404  Double maxNumber = 10000.0;
405  for ( Int i=0; i<g_RCIterationNum; i++ )
406  {
407    Double fx = 0.0;
408    for ( Int j=0; j<GOPSize; j++ )
409    {
410      fx += equaCoeffA[j] * pow( solution, equaCoeffB[j] );
411    }
412
413    if ( fabs( fx - targetBpp ) < 0.000001 )
414    {
415      break;
416    }
417
418    if ( fx > targetBpp )
419    {
420      minNumber = solution;
421      solution = ( solution + maxNumber ) / 2.0;
422    }
423    else
424    {
425      maxNumber = solution;
426      solution = ( solution + minNumber ) / 2.0;
427    }
428  }
429
430  solution = Clip3( 0.1, 10000.0, solution );
431  return solution;
432}
433
434Void TEncRCGOP::destroy()
435{
436  m_encRCSeq = NULL;
437  if ( m_picTargetBitInGOP != NULL )
438  {
439    delete[] m_picTargetBitInGOP;
440    m_picTargetBitInGOP = NULL;
441  }
442}
443
444Void TEncRCGOP::updateAfterPicture( Int bitsCost )
445{
446  m_bitsLeft -= bitsCost;
447  m_picLeft--;
448}
449
450Int TEncRCGOP::xEstGOPTargetBits( TEncRCSeq* encRCSeq, Int GOPSize )
451{
452  Int realInfluencePicture = min( g_RCSmoothWindowSize, encRCSeq->getFramesLeft() );
453  Int averageTargetBitsPerPic = (Int)( encRCSeq->getTargetBits() / encRCSeq->getTotalFrames() );
454  Int currentTargetBitsPerPic = (Int)( ( encRCSeq->getBitsLeft() - averageTargetBitsPerPic * (encRCSeq->getFramesLeft() - realInfluencePicture) ) / realInfluencePicture );
455  Int targetBits = currentTargetBitsPerPic * GOPSize;
456
457  if ( targetBits < 200 )
458  {
459    targetBits = 200;   // at least allocate 200 bits for one GOP
460  }
461
462  return targetBits;
463}
464
465//picture level
466TEncRCPic::TEncRCPic()
467{
468  m_encRCSeq = NULL;
469  m_encRCGOP = NULL;
470
471  m_frameLevel    = 0;
472  m_numberOfPixel = 0;
473  m_numberOfLCU   = 0;
474  m_targetBits    = 0;
475  m_estHeaderBits = 0;
476  m_estPicQP      = 0;
477  m_estPicLambda  = 0.0;
478
479  m_LCULeft       = 0;
480  m_bitsLeft      = 0;
481  m_pixelsLeft    = 0;
482
483  m_LCUs         = NULL;
484#if KWU_RC_MADPRED_E0227
485  m_lastIVPicture = NULL;
486#endif
487
488  m_picActualHeaderBits = 0;
489  m_picActualBits       = 0;
490  m_picQP               = 0;
491  m_picLambda           = 0.0;
492
493#if KWU_RC_MADPRED_E0227
494  m_IVtotalMAD            = 0.0;
495#endif
496}
497
498TEncRCPic::~TEncRCPic()
499{
500  destroy();
501}
502
503Int TEncRCPic::xEstPicTargetBits( TEncRCSeq* encRCSeq, TEncRCGOP* encRCGOP )
504{
505  Int targetBits        = 0;
506  Int GOPbitsLeft       = encRCGOP->getBitsLeft();
507
508  Int i;
509  Int currPicPosition = encRCGOP->getNumPic()-encRCGOP->getPicLeft();
510  Int currPicRatio    = encRCSeq->getBitRatio( currPicPosition );
511  Int totalPicRatio   = 0;
512  for ( i=currPicPosition; i<encRCGOP->getNumPic(); i++ )
513  {
514    totalPicRatio += encRCSeq->getBitRatio( i );
515  }
516
517  targetBits  = Int( ((Double)GOPbitsLeft) * currPicRatio / totalPicRatio );
518
519  if ( targetBits < 100 )
520  {
521    targetBits = 100;   // at least allocate 100 bits for one picture
522  }
523
524  if ( m_encRCSeq->getFramesLeft() > 16 )
525  {
526    targetBits = Int( g_RCWeightPicRargetBitInBuffer * targetBits + g_RCWeightPicTargetBitInGOP * m_encRCGOP->getTargetBitInGOP( currPicPosition ) );
527  }
528
529  return targetBits;
530}
531
532Int TEncRCPic::xEstPicHeaderBits( list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures, Int frameLevel )
533{
534  Int numPreviousPics   = 0;
535  Int totalPreviousBits = 0;
536
537  list<TEncRCPic*>::iterator it;
538  for ( it = listPreviousPictures.begin(); it != listPreviousPictures.end(); it++ )
539  {
540    if ( (*it)->getFrameLevel() == frameLevel )
541    {
542      totalPreviousBits += (*it)->getPicActualHeaderBits();
543      numPreviousPics++;
544    }
545  }
546
547  Int estHeaderBits = 0;
548  if ( numPreviousPics > 0 )
549  {
550    estHeaderBits = totalPreviousBits / numPreviousPics;
551  }
552
553  return estHeaderBits;
554}
555
556#if V0078_ADAPTIVE_LOWER_BOUND
557Int TEncRCPic::xEstPicLowerBound(TEncRCSeq* encRCSeq, TEncRCGOP* encRCGOP)
558{
559  Int lowerBound = 0;
560  Int GOPbitsLeft = encRCGOP->getBitsLeft();
561
562  const Int nextPicPosition = (encRCGOP->getNumPic() - encRCGOP->getPicLeft() + 1) % encRCGOP->getNumPic();
563  const Int nextPicRatio = encRCSeq->getBitRatio(nextPicPosition);
564
565  Int totalPicRatio = 0;
566  for (Int i = nextPicPosition; i < encRCGOP->getNumPic(); i++)
567  {
568    totalPicRatio += encRCSeq->getBitRatio(i);
569  }
570
571  if (nextPicPosition == 0)
572  {
573    GOPbitsLeft = encRCGOP->getTargetBits();
574  }
575  else
576  {
577    GOPbitsLeft -= m_targetBits;
578  }
579
580  lowerBound = Int(((Double)GOPbitsLeft) * nextPicRatio / totalPicRatio);
581
582  if (lowerBound < 100)
583  {
584    lowerBound = 100;   // at least allocate 100 bits for one picture
585  }
586
587  if (m_encRCSeq->getFramesLeft() > 16)
588  {
589    lowerBound = Int(g_RCWeightPicRargetBitInBuffer * lowerBound + g_RCWeightPicTargetBitInGOP * m_encRCGOP->getTargetBitInGOP(nextPicPosition));
590  }
591
592  return lowerBound;
593}
594#endif
595
596
597Void TEncRCPic::addToPictureLsit( list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures )
598{
599  if ( listPreviousPictures.size() > g_RCMaxPicListSize )
600  {
601    TEncRCPic* p = listPreviousPictures.front();
602    listPreviousPictures.pop_front();
603    p->destroy();
604    delete p;
605  }
606
607  listPreviousPictures.push_back( this );
608}
609
610#if KWU_RC_MADPRED_E0227
611Void TEncRCPic::addToPictureLsitIV( list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures )
612{
613  m_lastIVPicture = NULL;
614  m_lastIVPicture = this;
615}
616
617Void TEncRCPic::setIVPic( TEncRCPic* BaseRCPic )
618{
619  m_lastIVPicture = BaseRCPic;
620}
621#endif
622
623#if KWU_RC_MADPRED_E0227
624Void TEncRCPic::create( TEncRCSeq* encRCSeq, TEncRCGOP* encRCGOP, Int frameLevel, list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures, Int layerID )
625#else
626Void TEncRCPic::create( TEncRCSeq* encRCSeq, TEncRCGOP* encRCGOP, Int frameLevel, list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures )
627#endif
628{
629  destroy();
630  m_encRCSeq = encRCSeq;
631  m_encRCGOP = encRCGOP;
632
633  Int targetBits    = xEstPicTargetBits( encRCSeq, encRCGOP );
634  Int estHeaderBits = xEstPicHeaderBits( listPreviousPictures, frameLevel );
635
636  if ( targetBits < estHeaderBits + 100 )
637  {
638    targetBits = estHeaderBits + 100;   // at least allocate 100 bits for picture data
639  }
640
641  m_frameLevel       = frameLevel;
642  m_numberOfPixel    = encRCSeq->getNumPixel();
643  m_numberOfLCU      = encRCSeq->getNumberOfLCU();
644  m_estPicLambda     = 100.0;
645  m_targetBits       = targetBits;
646  m_estHeaderBits    = estHeaderBits;
647  m_bitsLeft         = m_targetBits;
648  Int picWidth       = encRCSeq->getPicWidth();
649  Int picHeight      = encRCSeq->getPicHeight();
650  Int LCUWidth       = encRCSeq->getLCUWidth();
651  Int LCUHeight      = encRCSeq->getLCUHeight();
652  Int picWidthInLCU  = ( picWidth  % LCUWidth  ) == 0 ? picWidth  / LCUWidth  : picWidth  / LCUWidth  + 1;
653  Int picHeightInLCU = ( picHeight % LCUHeight ) == 0 ? picHeight / LCUHeight : picHeight / LCUHeight + 1;
654#if V0078_ADAPTIVE_LOWER_BOUND
655  m_lowerBound       = xEstPicLowerBound( encRCSeq, encRCGOP );
656#endif
657
658  m_LCULeft         = m_numberOfLCU;
659  m_bitsLeft       -= m_estHeaderBits;
660  m_pixelsLeft      = m_numberOfPixel;
661
662  m_LCUs           = new TRCLCU[m_numberOfLCU];
663  Int i, j;
664  Int LCUIdx;
665  for ( i=0; i<picWidthInLCU; i++ )
666  {
667    for ( j=0; j<picHeightInLCU; j++ )
668    {
669      LCUIdx = j*picWidthInLCU + i;
670      m_LCUs[LCUIdx].m_actualBits = 0;
671      m_LCUs[LCUIdx].m_QP         = 0;
672      m_LCUs[LCUIdx].m_lambda     = 0.0;
673      m_LCUs[LCUIdx].m_targetBits = 0;
674      m_LCUs[LCUIdx].m_bitWeight  = 1.0;
675      Int currWidth  = ( (i == picWidthInLCU -1) ? picWidth  - LCUWidth *(picWidthInLCU -1) : LCUWidth  );
676      Int currHeight = ( (j == picHeightInLCU-1) ? picHeight - LCUHeight*(picHeightInLCU-1) : LCUHeight );
677      m_LCUs[LCUIdx].m_numberOfPixel = currWidth * currHeight;
678
679#if KWU_RC_MADPRED_E0227
680      m_LCUs[LCUIdx].m_CUWidth = currWidth;
681      m_LCUs[LCUIdx].m_CUHeight = currHeight;
682      m_LCUs[LCUIdx].m_IVMAD = -1.0;
683#endif
684    }
685  }
686  m_picActualHeaderBits = 0;
687  m_picActualBits       = 0;
688  m_picQP               = 0;
689  m_picLambda           = 0.0;
690
691
692#if KWU_RC_MADPRED_E0227
693  m_LayerID = layerID;
694  m_lastIVPicture = NULL;
695  m_IVtotalMAD            = 0.0;
696#endif
697
698
699#if KWU_RC_MADPRED_E0227
700  list<TEncRCPic*>::reverse_iterator it;
701  if( m_LayerID != 0)
702  {
703    m_lastIVPicture = NULL;
704    for ( it = listPreviousPictures.rbegin(); it != listPreviousPictures.rend(); it++ )
705    {
706      if ( (*it)->getLayerID() == 0 )
707      {
708        m_lastIVPicture = (*it);
709        break;
710      }
711    }
712  }
713
714  m_lastPicture = NULL;
715  for ( it = listPreviousPictures.rbegin(); it != listPreviousPictures.rend(); it++ )
716  {
717    if ( (*it)->getFrameLevel() == m_frameLevel )
718    {
719      m_lastPicture = (*it);
720      break;
721    }
722  }
723#endif
724}
725
726Void TEncRCPic::destroy()
727{
728  if( m_LCUs != NULL )
729  {
730    delete[] m_LCUs;
731    m_LCUs = NULL;
732  }
733  m_encRCSeq = NULL;
734  m_encRCGOP = NULL;
735}
736
737
738Double TEncRCPic::estimatePicLambda( list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures, SliceType eSliceType)
739{
740  Double alpha         = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_alpha;
741  Double beta          = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_beta;
742  Double bpp       = (Double)m_targetBits/(Double)m_numberOfPixel;
743  Double estLambda;
744  if (eSliceType == I_SLICE)
745  {
746    estLambda = calculateLambdaIntra(alpha, beta, pow(m_totalCostIntra/(Double)m_numberOfPixel, BETA1), bpp);
747  }
748  else
749  {
750    estLambda = alpha * pow( bpp, beta );
751  }
752
753  Double lastLevelLambda = -1.0;
754  Double lastPicLambda   = -1.0;
755  Double lastValidLambda = -1.0;
756  list<TEncRCPic*>::iterator it;
757  for ( it = listPreviousPictures.begin(); it != listPreviousPictures.end(); it++ )
758  {
759    if ( (*it)->getFrameLevel() == m_frameLevel )
760    {
761      lastLevelLambda = (*it)->getPicActualLambda();
762    }
763    lastPicLambda     = (*it)->getPicActualLambda();
764
765    if ( lastPicLambda > 0.0 )
766    {
767      lastValidLambda = lastPicLambda;
768    }
769  }
770
771  if ( lastLevelLambda > 0.0 )
772  {
773    lastLevelLambda = Clip3( 0.1, 10000.0, lastLevelLambda );
774    estLambda = Clip3( lastLevelLambda * pow( 2.0, -3.0/3.0 ), lastLevelLambda * pow( 2.0, 3.0/3.0 ), estLambda );
775  }
776
777  if ( lastPicLambda > 0.0 )
778  {
779    lastPicLambda = Clip3( 0.1, 2000.0, lastPicLambda );
780    estLambda = Clip3( lastPicLambda * pow( 2.0, -10.0/3.0 ), lastPicLambda * pow( 2.0, 10.0/3.0 ), estLambda );
781  }
782  else if ( lastValidLambda > 0.0 )
783  {
784    lastValidLambda = Clip3( 0.1, 2000.0, lastValidLambda );
785    estLambda = Clip3( lastValidLambda * pow(2.0, -10.0/3.0), lastValidLambda * pow(2.0, 10.0/3.0), estLambda );
786  }
787  else
788  {
789    estLambda = Clip3( 0.1, 10000.0, estLambda );
790  }
791
792  if ( estLambda < 0.1 )
793  {
794    estLambda = 0.1;
795  }
796
797  m_estPicLambda = estLambda;
798
799  Double totalWeight = 0.0;
800  // initial BU bit allocation weight
801  for ( Int i=0; i<m_numberOfLCU; i++ )
802  {
803    Double alphaLCU, betaLCU;
804    if ( m_encRCSeq->getUseLCUSeparateModel() )
805    {
806      alphaLCU = m_encRCSeq->getLCUPara( m_frameLevel, i ).m_alpha;
807      betaLCU  = m_encRCSeq->getLCUPara( m_frameLevel, i ).m_beta;
808    }
809    else
810    {
811      alphaLCU = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_alpha;
812      betaLCU  = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_beta;
813    }
814
815    m_LCUs[i].m_bitWeight =  m_LCUs[i].m_numberOfPixel * pow( estLambda/alphaLCU, 1.0/betaLCU );
816
817    if ( m_LCUs[i].m_bitWeight < 0.01 )
818    {
819      m_LCUs[i].m_bitWeight = 0.01;
820    }
821    totalWeight += m_LCUs[i].m_bitWeight;
822  }
823  for ( Int i=0; i<m_numberOfLCU; i++ )
824  {
825    Double BUTargetBits = m_targetBits * m_LCUs[i].m_bitWeight / totalWeight;
826    m_LCUs[i].m_bitWeight = BUTargetBits;
827  }
828
829  return estLambda;
830}
831
832Int TEncRCPic::estimatePicQP( Double lambda, list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures )
833{
834  Int QP = Int( 4.2005 * log( lambda ) + 13.7122 + 0.5 );
835
836  Int lastLevelQP = g_RCInvalidQPValue;
837  Int lastPicQP   = g_RCInvalidQPValue;
838  Int lastValidQP = g_RCInvalidQPValue;
839  list<TEncRCPic*>::iterator it;
840  for ( it = listPreviousPictures.begin(); it != listPreviousPictures.end(); it++ )
841  {
842    if ( (*it)->getFrameLevel() == m_frameLevel )
843    {
844      lastLevelQP = (*it)->getPicActualQP();
845    }
846    lastPicQP = (*it)->getPicActualQP();
847    if ( lastPicQP > g_RCInvalidQPValue )
848    {
849      lastValidQP = lastPicQP;
850    }
851  }
852
853  if ( lastLevelQP > g_RCInvalidQPValue )
854  {
855    QP = Clip3( lastLevelQP - 3, lastLevelQP + 3, QP );
856  }
857
858  if( lastPicQP > g_RCInvalidQPValue )
859  {
860    QP = Clip3( lastPicQP - 10, lastPicQP + 10, QP );
861  }
862  else if( lastValidQP > g_RCInvalidQPValue )
863  {
864    QP = Clip3( lastValidQP - 10, lastValidQP + 10, QP );
865  }
866
867  return QP;
868}
869
870
871#if KWU_RC_MADPRED_E0227
872Double TEncRCPic::estimatePicLambdaIV( list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures, Int CurPOC )
873{
874  Double alpha         = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_alpha;
875  Double beta          = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_beta;
876  Double bpp       = (Double)m_targetBits/(Double)m_numberOfPixel;
877  Double estLambda = alpha * pow( bpp, beta );
878  Double lastLevelLambda = -1.0;
879  Double lastPicLambda   = -1.0;
880  Double lastValidLambda = -1.0;
881  list<TEncRCPic*>::iterator it;
882
883  if(listPreviousPictures.size() == 0 || CurPOC%8 == 0)
884  {
885    lastLevelLambda = m_lastIVPicture->getPicActualLambda();
886    lastPicLambda     = m_lastIVPicture->getPicActualLambda();
887  }
888  else
889  {
890    for ( it = listPreviousPictures.begin(); it != listPreviousPictures.end(); it++ )
891    {
892      if ( (*it)->getFrameLevel() == m_frameLevel )
893      {
894        lastLevelLambda = (*it)->getPicActualLambda();
895      }
896      lastPicLambda     = (*it)->getPicActualLambda();
897
898      if ( lastPicLambda > 0.0 )
899      {
900        lastValidLambda = lastPicLambda;
901      }
902    }
903  }
904
905  if ( lastLevelLambda > 0.0 )
906  {
907    lastLevelLambda = Clip3( 0.1, 10000.0, lastLevelLambda );
908    estLambda = Clip3( lastLevelLambda * pow( 2.0, -3.0/3.0 ), lastLevelLambda * pow( 2.0, 3.0/3.0 ), estLambda );
909  }
910
911  if ( lastPicLambda > 0.0 )
912  {
913    lastPicLambda = Clip3( 0.1, 2000.0, lastPicLambda );
914    estLambda = Clip3( lastPicLambda * pow( 2.0, -10.0/3.0 ), lastPicLambda * pow( 2.0, 10.0/3.0 ), estLambda );
915  }
916  else if ( lastValidLambda > 0.0 )
917  {
918    lastValidLambda = Clip3( 0.1, 2000.0, lastValidLambda );
919    estLambda = Clip3( lastValidLambda * pow(2.0, -10.0/3.0), lastValidLambda * pow(2.0, 10.0/3.0), estLambda );
920  }
921  else
922  {
923    estLambda = Clip3( 0.1, 10000.0, estLambda );
924  }
925
926  if ( estLambda < 0.1 )
927  {
928    estLambda = 0.1;
929  }
930
931  m_estPicLambda = estLambda;
932  return estLambda;
933}
934#endif
935
936
937Double TEncRCPic::getLCUTargetBpp(SliceType eSliceType)
938{
939  Int   LCUIdx    = getLCUCoded();
940  Double bpp      = -1.0;
941  Int avgBits     = 0;
942
943  if (eSliceType == I_SLICE)
944  {
945    Int noOfLCUsLeft = m_numberOfLCU - LCUIdx + 1;
946    Int bitrateWindow = min(4,noOfLCUsLeft);
947    Double MAD      = getLCU(LCUIdx).m_costIntra;
948
949    if (m_remainingCostIntra > 0.1 )
950    {
951      Double weightedBitsLeft = (m_bitsLeft*bitrateWindow+(m_bitsLeft-getLCU(LCUIdx).m_targetBitsLeft)*noOfLCUsLeft)/(Double)bitrateWindow;
952      avgBits = Int( MAD*weightedBitsLeft/m_remainingCostIntra );
953    }
954    else
955    {
956      avgBits = Int( m_bitsLeft / m_LCULeft );
957    }
958    m_remainingCostIntra -= MAD;
959  }
960  else
961  {
962    Double totalWeight = 0;
963    for ( Int i=LCUIdx; i<m_numberOfLCU; i++ )
964    {
965      totalWeight += m_LCUs[i].m_bitWeight;
966    }
967    Int realInfluenceLCU = min( g_RCLCUSmoothWindowSize, getLCULeft() );
968    avgBits = (Int)( m_LCUs[LCUIdx].m_bitWeight - ( totalWeight - m_bitsLeft ) / realInfluenceLCU + 0.5 );
969  }
970
971  if ( avgBits < 1 )
972  {
973    avgBits = 1;
974  }
975
976  bpp = ( Double )avgBits/( Double )m_LCUs[ LCUIdx ].m_numberOfPixel;
977  m_LCUs[ LCUIdx ].m_targetBits = avgBits;
978
979  return bpp;
980}
981
982
983#if KWU_RC_MADPRED_E0227
984Double TEncRCPic::getLCUTargetBppforInterView( list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures, TComDataCU* pcCU, Double basePos, Double curPos, Double focalLen, Double znear, Double zfar, Int direction, Int* disparity )
985{
986  Int   LCUIdx    = getLCUCoded();
987  Double bpp      = -1.0;
988  Int avgBits     = 0;
989#if !M0036_RC_IMPROVEMENT
990  Double totalMAD = -1.0;
991  Double MAD      = -1.0;
992#endif
993
994  Double totalMAD = -1.0;
995  Double MAD      = -1.0;
996
997  Double IVMAD      = -1.0;
998  Double SAD = 0.0;
999  Int     x, y;
1000  Int Sum = 0;
1001
1002  {
1003    Pel*  pOrg    = pcCU->getSlice()->getIvPic(false, 0)->getPicYuvOrg()->getLumaAddr(pcCU->getAddr(), 0);
1004    Pel*  pRec    = pcCU->getSlice()->getIvPic(false, 0)->getPicYuvRec()->getLumaAddr(pcCU->getAddr(), 0);
1005    Pel*  pDep    = pcCU->getSlice()->getIvPic(true, pcCU->getSlice()->getViewIndex())->getPicYuvOrg()->getLumaAddr(pcCU->getAddr(), 0);
1006    Int   iStride = pcCU->getSlice()->getIvPic(true, pcCU->getSlice()->getViewIndex())->getPicYuvOrg()->getStride();
1007
1008    Int   width  = m_LCUs[ LCUIdx ].m_CUWidth;
1009    Int   height = m_LCUs[ LCUIdx ].m_CUHeight;
1010
1011    for( y = 0 ; y < pcCU->getSlice()->getSPS()->getMaxCUHeight() ; y+=8)
1012    {
1013      for( x = 0 ; x < pcCU->getSlice()->getSPS()->getMaxCUWidth() ; x+=8)
1014      {
1015        Sum += pDep[x];
1016      }
1017      pDep += iStride;
1018    }
1019
1020    Double AvgDepth = (Double)Sum/((pcCU->getSlice()->getSPS()->getMaxCUHeight()/8)*(pcCU->getSlice()->getSPS()->getMaxCUWidth()/8));
1021
1022    Double fL = focalLen * abs( basePos - curPos );
1023    Double z  = abs( 1.0 / znear - 1.0 / zfar ) * ((Double)(AvgDepth) / (( 1 << g_bitDepthY ) - 1) ) + abs(1.0 / zfar);
1024    *disparity = (Int)(direction*fL * z);
1025    Int shift = DISTORTION_PRECISION_ADJUSTMENT(g_bitDepthY-8);
1026
1027    Int disp = *disparity;
1028    Int posX, posY;
1029    pcCU->getPosInPic(0, posX, posY);
1030    if((posX + *disparity) < 0 || (posX + *disparity + width) >= pcCU->getSlice()->getSPS()->getMaxCUWidth())
1031    {
1032      disp = 0;
1033    }
1034
1035    for( y = 0; y < height; y++ )
1036    {
1037      for( x = 0; x < width; x++ )
1038      {
1039        SAD += abs( pOrg[Clip3(0, (Int)(pcCU->getPic()->getPicYuvOrg()->getWidth() - pcCU->getSlice()->getSPS()->getMaxCUWidth()), x + disp)]
1040                  - pRec[Clip3(0, (Int)(pcCU->getPic()->getPicYuvOrg()->getWidth() - pcCU->getSlice()->getSPS()->getMaxCUWidth()), x + disp)] )>>shift;
1041      }
1042      pOrg += iStride;
1043      pRec += iStride;
1044    }
1045    IVMAD = SAD / (Double)(height * width);
1046    IVMAD = IVMAD * IVMAD;
1047
1048    m_LCUs[ LCUIdx ].m_IVMAD = IVMAD;
1049    if(m_lastPicture)
1050    {
1051      m_LCUs[ LCUIdx ].m_MAD = m_lastPicture->getLCU(LCUIdx).m_MAD;
1052    }
1053
1054    MAD = m_LCUs[ LCUIdx ].m_IVMAD;
1055
1056    if(m_lastPicture)
1057    {
1058      totalMAD = m_lastPicture->getTotalMAD();      // get total MAD of temporal frame
1059      for ( Int i=0; i<LCUIdx; i++ )
1060      {
1061        totalMAD -= m_lastPicture->getLCU(i).m_MAD;
1062      }
1063    }
1064    else
1065    {
1066      totalMAD = m_lastIVPicture->getTotalMAD();      // get total MAD of inter-view frame
1067      for ( Int i=0; i<LCUIdx; i++ )
1068      {
1069        totalMAD -= m_lastIVPicture->getLCU(i).m_MAD;
1070      }
1071    }
1072
1073
1074    if ( totalMAD > 0.1 )
1075    {
1076      avgBits = Int( (m_bitsLeft * MAD) / totalMAD );
1077    }
1078    else
1079    {
1080      avgBits = Int( (m_bitsLeft) / m_LCULeft );
1081    }
1082  }
1083
1084  if ( avgBits < 5 )
1085  {
1086    avgBits = 5;
1087  }
1088
1089  bpp = ( Double )avgBits/( Double )m_LCUs[ LCUIdx ].m_numberOfPixel;
1090  m_LCUs[ LCUIdx ].m_targetBits = avgBits;
1091
1092  return bpp;
1093}
1094#endif
1095
1096
1097
1098
1099Double TEncRCPic::getLCUEstLambda( Double bpp )
1100{
1101  Int   LCUIdx = getLCUCoded();
1102  Double alpha;
1103  Double beta;
1104  if ( m_encRCSeq->getUseLCUSeparateModel() )
1105  {
1106    alpha = m_encRCSeq->getLCUPara( m_frameLevel, LCUIdx ).m_alpha;
1107    beta  = m_encRCSeq->getLCUPara( m_frameLevel, LCUIdx ).m_beta;
1108  }
1109  else
1110  {
1111    alpha = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_alpha;
1112    beta  = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_beta;
1113  }
1114
1115  Double estLambda = alpha * pow( bpp, beta );
1116  //for Lambda clip, picture level clip
1117  Double clipPicLambda = m_estPicLambda;
1118
1119  //for Lambda clip, LCU level clip
1120  Double clipNeighbourLambda = -1.0;
1121  for ( Int i=LCUIdx - 1; i>=0; i-- )
1122  {
1123    if ( m_LCUs[i].m_lambda > 0 )
1124    {
1125      clipNeighbourLambda = m_LCUs[i].m_lambda;
1126      break;
1127    }
1128  }
1129
1130  if ( clipNeighbourLambda > 0.0 )
1131  {
1132    estLambda = Clip3( clipNeighbourLambda * pow( 2.0, -1.0/3.0 ), clipNeighbourLambda * pow( 2.0, 1.0/3.0 ), estLambda );
1133  }
1134
1135  if ( clipPicLambda > 0.0 )
1136  {
1137    estLambda = Clip3( clipPicLambda * pow( 2.0, -2.0/3.0 ), clipPicLambda * pow( 2.0, 2.0/3.0 ), estLambda );
1138  }
1139  else
1140  {
1141    estLambda = Clip3( 10.0, 1000.0, estLambda );
1142  }
1143
1144  if ( estLambda < 0.1 )
1145  {
1146    estLambda = 0.1;
1147  }
1148
1149  return estLambda;
1150}
1151
1152Int TEncRCPic::getLCUEstQP( Double lambda, Int clipPicQP )
1153{
1154  Int LCUIdx = getLCUCoded();
1155  Int estQP = Int( 4.2005 * log( lambda ) + 13.7122 + 0.5 );
1156
1157  //for Lambda clip, LCU level clip
1158  Int clipNeighbourQP = g_RCInvalidQPValue;
1159  for ( Int i=LCUIdx - 1; i>=0; i-- )
1160  {
1161    if ( (getLCU(i)).m_QP > g_RCInvalidQPValue )
1162    {
1163      clipNeighbourQP = getLCU(i).m_QP;
1164      break;
1165    }
1166  }
1167
1168  if ( clipNeighbourQP > g_RCInvalidQPValue )
1169  {
1170    estQP = Clip3( clipNeighbourQP - 1, clipNeighbourQP + 1, estQP );
1171  }
1172
1173  estQP = Clip3( clipPicQP - 2, clipPicQP + 2, estQP );
1174
1175  return estQP;
1176}
1177
1178Void TEncRCPic::updateAfterCTU( Int LCUIdx, Int bits, Int QP, Double lambda, Bool updateLCUParameter )
1179{
1180  m_LCUs[LCUIdx].m_actualBits = bits;
1181  m_LCUs[LCUIdx].m_QP         = QP;
1182  m_LCUs[LCUIdx].m_lambda     = lambda;
1183
1184  m_LCULeft--;
1185  m_bitsLeft   -= bits;
1186  m_pixelsLeft -= m_LCUs[LCUIdx].m_numberOfPixel;
1187
1188  if ( !updateLCUParameter )
1189  {
1190    return;
1191  }
1192
1193  if ( !m_encRCSeq->getUseLCUSeparateModel() )
1194  {
1195    return;
1196  }
1197
1198  Double alpha = m_encRCSeq->getLCUPara( m_frameLevel, LCUIdx ).m_alpha;
1199  Double beta  = m_encRCSeq->getLCUPara( m_frameLevel, LCUIdx ).m_beta;
1200
1201  Int LCUActualBits   = m_LCUs[LCUIdx].m_actualBits;
1202  Int LCUTotalPixels  = m_LCUs[LCUIdx].m_numberOfPixel;
1203  Double bpp         = ( Double )LCUActualBits/( Double )LCUTotalPixels;
1204  Double calLambda   = alpha * pow( bpp, beta );
1205  Double inputLambda = m_LCUs[LCUIdx].m_lambda;
1206
1207  if( inputLambda < 0.01 || calLambda < 0.01 || bpp < 0.0001 )
1208  {
1209    alpha *= ( 1.0 - m_encRCSeq->getAlphaUpdate() / 2.0 );
1210    beta  *= ( 1.0 - m_encRCSeq->getBetaUpdate() / 2.0 );
1211
1212    alpha = Clip3( g_RCAlphaMinValue, g_RCAlphaMaxValue, alpha );
1213    beta  = Clip3( g_RCBetaMinValue,  g_RCBetaMaxValue,  beta  );
1214
1215    TRCParameter rcPara;
1216    rcPara.m_alpha = alpha;
1217    rcPara.m_beta  = beta;
1218    m_encRCSeq->setLCUPara( m_frameLevel, LCUIdx, rcPara );
1219
1220    return;
1221  }
1222
1223  calLambda = Clip3( inputLambda / 10.0, inputLambda * 10.0, calLambda );
1224  alpha += m_encRCSeq->getAlphaUpdate() * ( log( inputLambda ) - log( calLambda ) ) * alpha;
1225  Double lnbpp = log( bpp );
1226  lnbpp = Clip3( -5.0, -0.1, lnbpp );
1227  beta  += m_encRCSeq->getBetaUpdate() * ( log( inputLambda ) - log( calLambda ) ) * lnbpp;
1228
1229  alpha = Clip3( g_RCAlphaMinValue, g_RCAlphaMaxValue, alpha );
1230  beta  = Clip3( g_RCBetaMinValue,  g_RCBetaMaxValue,  beta  );
1231
1232  TRCParameter rcPara;
1233  rcPara.m_alpha = alpha;
1234  rcPara.m_beta  = beta;
1235  m_encRCSeq->setLCUPara( m_frameLevel, LCUIdx, rcPara );
1236
1237}
1238
1239Double TEncRCPic::calAverageQP()
1240{
1241  Int totalQPs = 0;
1242  Int numTotalLCUs = 0;
1243
1244  Int i;
1245  for ( i=0; i<m_numberOfLCU; i++ )
1246  {
1247    if ( m_LCUs[i].m_QP > 0 )
1248    {
1249      totalQPs += m_LCUs[i].m_QP;
1250      numTotalLCUs++;
1251    }
1252  }
1253
1254  Double avgQP = 0.0;
1255  if ( numTotalLCUs == 0 )
1256  {
1257    avgQP = g_RCInvalidQPValue;
1258  }
1259  else
1260  {
1261    avgQP = ((Double)totalQPs) / ((Double)numTotalLCUs);
1262  }
1263  return avgQP;
1264}
1265
1266Double TEncRCPic::calAverageLambda()
1267{
1268  Double totalLambdas = 0.0;
1269  Int numTotalLCUs = 0;
1270
1271  Int i;
1272  for ( i=0; i<m_numberOfLCU; i++ )
1273  {
1274    if ( m_LCUs[i].m_lambda > 0.01 )
1275    {
1276      totalLambdas += log( m_LCUs[i].m_lambda );
1277      numTotalLCUs++;
1278    }
1279  }
1280
1281  Double avgLambda;
1282  if( numTotalLCUs == 0 )
1283  {
1284    avgLambda = -1.0;
1285  }
1286  else
1287  {
1288    avgLambda = pow( 2.7183, totalLambdas / numTotalLCUs );
1289  }
1290  return avgLambda;
1291}
1292
1293
1294Void TEncRCPic::updateAfterPicture( Int actualHeaderBits, Int actualTotalBits, Double averageQP, Double averageLambda, SliceType eSliceType)
1295{
1296  m_picActualHeaderBits = actualHeaderBits;
1297  m_picActualBits       = actualTotalBits;
1298  if ( averageQP > 0.0 )
1299  {
1300    m_picQP             = Int( averageQP + 0.5 );
1301  }
1302  else
1303  {
1304    m_picQP             = g_RCInvalidQPValue;
1305  }
1306  m_picLambda           = averageLambda;
1307#if KWU_RC_MADPRED_E0227
1308  m_totalMAD = 0;
1309  for ( Int i=0; i<m_numberOfLCU; i++ )
1310  {
1311    m_totalMAD += m_LCUs[i].m_MAD;
1312  }
1313#endif
1314
1315  Double alpha = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_alpha;
1316  Double beta  = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_beta;
1317
1318  if (eSliceType == I_SLICE)
1319  {
1320    updateAlphaBetaIntra(&alpha, &beta);
1321  }
1322  else
1323  {
1324    // update parameters
1325    Double picActualBits = ( Double )m_picActualBits;
1326    Double picActualBpp  = picActualBits/(Double)m_numberOfPixel;
1327    Double calLambda     = alpha * pow( picActualBpp, beta );
1328    Double inputLambda   = m_picLambda;
1329
1330    if ( inputLambda < 0.01 || calLambda < 0.01 || picActualBpp < 0.0001 )
1331    {
1332      alpha *= ( 1.0 - m_encRCSeq->getAlphaUpdate() / 2.0 );
1333      beta  *= ( 1.0 - m_encRCSeq->getBetaUpdate() / 2.0 );
1334
1335      alpha = Clip3( g_RCAlphaMinValue, g_RCAlphaMaxValue, alpha );
1336      beta  = Clip3( g_RCBetaMinValue,  g_RCBetaMaxValue,  beta  );
1337
1338      TRCParameter rcPara;
1339      rcPara.m_alpha = alpha;
1340      rcPara.m_beta  = beta;
1341      m_encRCSeq->setPicPara( m_frameLevel, rcPara );
1342
1343      return;
1344    }
1345
1346    calLambda = Clip3( inputLambda / 10.0, inputLambda * 10.0, calLambda );
1347    alpha += m_encRCSeq->getAlphaUpdate() * ( log( inputLambda ) - log( calLambda ) ) * alpha;
1348    Double lnbpp = log( picActualBpp );
1349    lnbpp = Clip3( -5.0, -0.1, lnbpp );
1350
1351    beta  += m_encRCSeq->getBetaUpdate() * ( log( inputLambda ) - log( calLambda ) ) * lnbpp;
1352
1353    alpha = Clip3( g_RCAlphaMinValue, g_RCAlphaMaxValue, alpha );
1354    beta  = Clip3( g_RCBetaMinValue,  g_RCBetaMaxValue,  beta  );
1355  }
1356
1357  TRCParameter rcPara;
1358  rcPara.m_alpha = alpha;
1359  rcPara.m_beta  = beta;
1360
1361  m_encRCSeq->setPicPara( m_frameLevel, rcPara );
1362
1363  if ( m_frameLevel == 1 )
1364  {
1365    Double currLambda = Clip3( 0.1, 10000.0, m_picLambda );
1366    Double updateLastLambda = g_RCWeightHistoryLambda * m_encRCSeq->getLastLambda() + g_RCWeightCurrentLambda * currLambda;
1367    m_encRCSeq->setLastLambda( updateLastLambda );
1368  }
1369}
1370
1371Int TEncRCPic::getRefineBitsForIntra( Int orgBits )
1372{
1373  Double alpha=0.25, beta=0.5582;
1374  Int iIntraBits;
1375
1376  if (orgBits*40 < m_numberOfPixel)
1377  {
1378    alpha=0.25;
1379  }
1380  else
1381  {
1382    alpha=0.30;
1383  }
1384
1385  iIntraBits = (Int)(alpha* pow(m_totalCostIntra*4.0/(Double)orgBits, beta)*(Double)orgBits+0.5);
1386
1387  return iIntraBits;
1388}
1389
1390Double TEncRCPic::calculateLambdaIntra(Double alpha, Double beta, Double MADPerPixel, Double bitsPerPixel)
1391{
1392  return ( (alpha/256.0) * pow( MADPerPixel/bitsPerPixel, beta ) );
1393}
1394
1395Void TEncRCPic::updateAlphaBetaIntra(Double *alpha, Double *beta)
1396{
1397  Double lnbpp = log(pow(m_totalCostIntra / (Double)m_numberOfPixel, BETA1));
1398  Double diffLambda = (*beta)*(log((Double)m_picActualBits)-log((Double)m_targetBits));
1399
1400  diffLambda = Clip3(-0.125, 0.125, 0.25*diffLambda);
1401  *alpha    =  (*alpha) * exp(diffLambda);
1402  *beta     =  (*beta) + diffLambda / lnbpp;
1403}
1404
1405
1406Void TEncRCPic::getLCUInitTargetBits()
1407{
1408  Int iAvgBits     = 0;
1409
1410  m_remainingCostIntra = m_totalCostIntra;
1411  for (Int i=m_numberOfLCU-1; i>=0; i--)
1412  {
1413    iAvgBits += Int(m_targetBits * getLCU(i).m_costIntra/m_totalCostIntra);
1414    getLCU(i).m_targetBitsLeft = iAvgBits;
1415  }
1416}
1417
1418
1419Double TEncRCPic::getLCUEstLambdaAndQP(Double bpp, Int clipPicQP, Int *estQP)
1420{
1421  Int   LCUIdx = getLCUCoded();
1422
1423  Double   alpha = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_alpha;
1424  Double   beta  = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_beta;
1425
1426  Double costPerPixel = getLCU(LCUIdx).m_costIntra/(Double)getLCU(LCUIdx).m_numberOfPixel;
1427  costPerPixel = pow(costPerPixel, BETA1);
1428  Double estLambda = calculateLambdaIntra(alpha, beta, costPerPixel, bpp);
1429
1430  Int clipNeighbourQP = g_RCInvalidQPValue;
1431  for (Int i=LCUIdx-1; i>=0; i--)
1432  {
1433    if ((getLCU(i)).m_QP > g_RCInvalidQPValue)
1434    {
1435      clipNeighbourQP = getLCU(i).m_QP;
1436      break;
1437    }
1438  }
1439
1440  Int minQP = clipPicQP - 2;
1441  Int maxQP = clipPicQP + 2;
1442
1443  if ( clipNeighbourQP > g_RCInvalidQPValue )
1444  {
1445    maxQP = min(clipNeighbourQP + 1, maxQP);
1446    minQP = max(clipNeighbourQP - 1, minQP);
1447  }
1448
1449  Double maxLambda=exp(((Double)(maxQP+0.49)-13.7122)/4.2005);
1450  Double minLambda=exp(((Double)(minQP-0.49)-13.7122)/4.2005);
1451
1452  estLambda = Clip3(minLambda, maxLambda, estLambda);
1453
1454  *estQP = Int( 4.2005 * log(estLambda) + 13.7122 + 0.5 );
1455  *estQP = Clip3(minQP, maxQP, *estQP);
1456
1457  return estLambda;
1458}
1459
1460TEncRateCtrl::TEncRateCtrl()
1461{
1462  m_encRCSeq = NULL;
1463  m_encRCGOP = NULL;
1464  m_encRCPic = NULL;
1465}
1466
1467TEncRateCtrl::~TEncRateCtrl()
1468{
1469  destroy();
1470}
1471
1472Void TEncRateCtrl::destroy()
1473{
1474  if ( m_encRCSeq != NULL )
1475  {
1476    delete m_encRCSeq;
1477    m_encRCSeq = NULL;
1478  }
1479  if ( m_encRCGOP != NULL )
1480  {
1481    delete m_encRCGOP;
1482    m_encRCGOP = NULL;
1483  }
1484  while ( m_listRCPictures.size() > 0 )
1485  {
1486    TEncRCPic* p = m_listRCPictures.front();
1487    m_listRCPictures.pop_front();
1488    delete p;
1489  }
1490}
1491
1492#if KWU_RC_MADPRED_E0227
1493Void TEncRateCtrl::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 )
1494#else
1495Void TEncRateCtrl::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] )
1496#endif
1497{
1498  destroy();
1499
1500  Bool isLowdelay = true;
1501  for ( Int i=0; i<GOPSize-1; i++ )
1502  {
1503    if ( GOPList[i].m_POC > GOPList[i+1].m_POC )
1504    {
1505      isLowdelay = false;
1506      break;
1507    }
1508  }
1509
1510  Int numberOfLevel = 1;
1511  Int adaptiveBit = 0;
1512  if ( keepHierBits > 0 )
1513  {
1514    numberOfLevel = Int( log((Double)GOPSize)/log(2.0) + 0.5 ) + 1;
1515  }
1516  if ( !isLowdelay && GOPSize == 8 )
1517  {
1518    numberOfLevel = Int( log((Double)GOPSize)/log(2.0) + 0.5 ) + 1;
1519  }
1520  numberOfLevel++;    // intra picture
1521  numberOfLevel++;    // non-reference picture
1522
1523
1524  Int* bitsRatio;
1525  bitsRatio = new Int[ GOPSize ];
1526  for ( Int i=0; i<GOPSize; i++ )
1527  {
1528    bitsRatio[i] = 10;
1529    if ( !GOPList[i].m_refPic )
1530    {
1531      bitsRatio[i] = 2;
1532    }
1533  }
1534
1535  if ( keepHierBits > 0 )
1536  {
1537    Double bpp = (Double)( targetBitrate / (Double)( frameRate*picWidth*picHeight ) );
1538    if ( GOPSize == 4 && isLowdelay )
1539    {
1540      if ( bpp > 0.2 )
1541      {
1542        bitsRatio[0] = 2;
1543        bitsRatio[1] = 3;
1544        bitsRatio[2] = 2;
1545        bitsRatio[3] = 6;
1546      }
1547      else if( bpp > 0.1 )
1548      {
1549        bitsRatio[0] = 2;
1550        bitsRatio[1] = 3;
1551        bitsRatio[2] = 2;
1552        bitsRatio[3] = 10;
1553      }
1554      else if ( bpp > 0.05 )
1555      {
1556        bitsRatio[0] = 2;
1557        bitsRatio[1] = 3;
1558        bitsRatio[2] = 2;
1559        bitsRatio[3] = 12;
1560      }
1561      else
1562      {
1563        bitsRatio[0] = 2;
1564        bitsRatio[1] = 3;
1565        bitsRatio[2] = 2;
1566        bitsRatio[3] = 14;
1567      }
1568
1569      if ( keepHierBits == 2 )
1570      {
1571        adaptiveBit = 1;
1572      }
1573    }
1574    else if ( GOPSize == 8 && !isLowdelay )
1575    {
1576      if ( bpp > 0.2 )
1577      {
1578        bitsRatio[0] = 15;
1579        bitsRatio[1] = 5;
1580        bitsRatio[2] = 4;
1581        bitsRatio[3] = 1;
1582        bitsRatio[4] = 1;
1583        bitsRatio[5] = 4;
1584        bitsRatio[6] = 1;
1585        bitsRatio[7] = 1;
1586      }
1587      else if ( bpp > 0.1 )
1588      {
1589        bitsRatio[0] = 20;
1590        bitsRatio[1] = 6;
1591        bitsRatio[2] = 4;
1592        bitsRatio[3] = 1;
1593        bitsRatio[4] = 1;
1594        bitsRatio[5] = 4;
1595        bitsRatio[6] = 1;
1596        bitsRatio[7] = 1;
1597      }
1598      else if ( bpp > 0.05 )
1599      {
1600        bitsRatio[0] = 25;
1601        bitsRatio[1] = 7;
1602        bitsRatio[2] = 4;
1603        bitsRatio[3] = 1;
1604        bitsRatio[4] = 1;
1605        bitsRatio[5] = 4;
1606        bitsRatio[6] = 1;
1607        bitsRatio[7] = 1;
1608      }
1609      else
1610      {
1611        bitsRatio[0] = 30;
1612        bitsRatio[1] = 8;
1613        bitsRatio[2] = 4;
1614        bitsRatio[3] = 1;
1615        bitsRatio[4] = 1;
1616        bitsRatio[5] = 4;
1617        bitsRatio[6] = 1;
1618        bitsRatio[7] = 1;
1619      }
1620
1621      if ( keepHierBits == 2 )
1622      {
1623        adaptiveBit = 2;
1624      }
1625    }
1626    else
1627    {
1628      printf( "\n hierarchical bit allocation is not support for the specified coding structure currently.\n" );
1629    }
1630  }
1631
1632  Int* GOPID2Level = new Int[ GOPSize ];
1633  for ( Int i=0; i<GOPSize; i++ )
1634  {
1635    GOPID2Level[i] = 1;
1636    if ( !GOPList[i].m_refPic )
1637    {
1638      GOPID2Level[i] = 2;
1639    }
1640  }
1641
1642  if ( keepHierBits > 0 )
1643  {
1644    if ( GOPSize == 4 && isLowdelay )
1645    {
1646      GOPID2Level[0] = 3;
1647      GOPID2Level[1] = 2;
1648      GOPID2Level[2] = 3;
1649      GOPID2Level[3] = 1;
1650    }
1651    else if ( GOPSize == 8 && !isLowdelay )
1652    {
1653      GOPID2Level[0] = 1;
1654      GOPID2Level[1] = 2;
1655      GOPID2Level[2] = 3;
1656      GOPID2Level[3] = 4;
1657      GOPID2Level[4] = 4;
1658      GOPID2Level[5] = 3;
1659      GOPID2Level[6] = 4;
1660      GOPID2Level[7] = 4;
1661    }
1662  }
1663
1664  if ( !isLowdelay && GOPSize == 8 )
1665  {
1666    GOPID2Level[0] = 1;
1667    GOPID2Level[1] = 2;
1668    GOPID2Level[2] = 3;
1669    GOPID2Level[3] = 4;
1670    GOPID2Level[4] = 4;
1671    GOPID2Level[5] = 3;
1672    GOPID2Level[6] = 4;
1673    GOPID2Level[7] = 4;
1674  }
1675
1676  m_encRCSeq = new TEncRCSeq;
1677  m_encRCSeq->create( totalFrames, targetBitrate, frameRate, GOPSize, picWidth, picHeight, LCUWidth, LCUHeight, numberOfLevel, useLCUSeparateModel, adaptiveBit );
1678  m_encRCSeq->initBitsRatio( bitsRatio );
1679  m_encRCSeq->initGOPID2Level( GOPID2Level );
1680  m_encRCSeq->initPicPara();
1681  if ( useLCUSeparateModel )
1682  {
1683    m_encRCSeq->initLCUPara();
1684  }
1685#if U0132_TARGET_BITS_SATURATION
1686  m_CpbSaturationEnabled = false;
1687  m_cpbSize              = targetBitrate;
1688  m_cpbState             = (UInt)(m_cpbSize*0.5f);
1689  m_bufferingRate        = (Int)(targetBitrate / frameRate);
1690#endif
1691
1692#if KWU_RC_MADPRED_E0227
1693  setLayerID(layerID);
1694#endif
1695
1696  delete[] bitsRatio;
1697  delete[] GOPID2Level;
1698}
1699
1700Void TEncRateCtrl::initRCPic( Int frameLevel )
1701{
1702  m_encRCPic = new TEncRCPic;
1703#if KWU_RC_MADPRED_E0227
1704  m_encRCPic->create( m_encRCSeq, m_encRCGOP, frameLevel, m_listRCPictures, m_LayerID );
1705#else
1706  m_encRCPic->create( m_encRCSeq, m_encRCGOP, frameLevel, m_listRCPictures );
1707#endif
1708}
1709
1710Void TEncRateCtrl::initRCGOP( Int numberOfPictures )
1711{
1712  m_encRCGOP = new TEncRCGOP;
1713  m_encRCGOP->create( m_encRCSeq, numberOfPictures );
1714}
1715
1716#if U0132_TARGET_BITS_SATURATION
1717Int  TEncRateCtrl::updateCpbState(Int actualBits)
1718{
1719  Int cpbState = 1;
1720
1721  m_cpbState -= actualBits;
1722  if (m_cpbState < 0)
1723  {
1724    cpbState = -1;
1725  }
1726
1727  m_cpbState += m_bufferingRate;
1728  if (m_cpbState > m_cpbSize)
1729  {
1730    cpbState = 0;
1731  }
1732
1733  return cpbState;
1734}
1735
1736Void TEncRateCtrl::initHrdParam(const TComHRD* pcHrd, Int iFrameRate, Double fInitialCpbFullness)
1737{
1738  m_CpbSaturationEnabled = true;
1739  m_cpbSize = (pcHrd->getCpbSizeValueMinus1(0, 0, 0) + 1) << (4 + pcHrd->getCpbSizeScale());
1740  m_cpbState = (UInt)(m_cpbSize*fInitialCpbFullness);
1741  m_bufferingRate = (UInt)(((pcHrd->getBitRateValueMinus1(0, 0, 0) + 1) << (6 + pcHrd->getBitRateScale())) / iFrameRate);
1742  printf("\nHRD - [Initial CPB state %6d] [CPB Size %6d] [Buffering Rate %6d]\n", m_cpbState, m_cpbSize, m_bufferingRate);
1743}
1744#endif
1745
1746Void TEncRateCtrl::destroyRCGOP()
1747{
1748  delete m_encRCGOP;
1749  m_encRCGOP = NULL;
1750}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.