source: 3DVCSoftware/trunk/source/Lib/TLibEncoder/TEncRateCtrl.cpp @ 1413

Last change on this file since 1413 was 1413, checked in by tech, 6 years ago

Merged HTM-16.2-dev@1412

File size: 46.1 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) 2010-2017, 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
556Int TEncRCPic::xEstPicLowerBound(TEncRCSeq* encRCSeq, TEncRCGOP* encRCGOP)
557{
558  Int lowerBound = 0;
559  Int GOPbitsLeft = encRCGOP->getBitsLeft();
560
561  const Int nextPicPosition = (encRCGOP->getNumPic() - encRCGOP->getPicLeft() + 1) % encRCGOP->getNumPic();
562  const Int nextPicRatio = encRCSeq->getBitRatio(nextPicPosition);
563
564  Int totalPicRatio = 0;
565  for (Int i = nextPicPosition; i < encRCGOP->getNumPic(); i++)
566  {
567    totalPicRatio += encRCSeq->getBitRatio(i);
568  }
569
570  if (nextPicPosition == 0)
571  {
572    GOPbitsLeft = encRCGOP->getTargetBits();
573  }
574  else
575  {
576    GOPbitsLeft -= m_targetBits;
577  }
578
579  lowerBound = Int(((Double)GOPbitsLeft) * nextPicRatio / totalPicRatio);
580
581  if (lowerBound < 100)
582  {
583    lowerBound = 100;   // at least allocate 100 bits for one picture
584  }
585
586  if (m_encRCSeq->getFramesLeft() > 16)
587  {
588    lowerBound = Int(g_RCWeightPicRargetBitInBuffer * lowerBound + g_RCWeightPicTargetBitInGOP * m_encRCGOP->getTargetBitInGOP(nextPicPosition));
589  }
590
591  return lowerBound;
592}
593
594Void TEncRCPic::addToPictureLsit( list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures )
595{
596  if ( listPreviousPictures.size() > g_RCMaxPicListSize )
597  {
598    TEncRCPic* p = listPreviousPictures.front();
599    listPreviousPictures.pop_front();
600    p->destroy();
601    delete p;
602  }
603
604  listPreviousPictures.push_back( this );
605}
606
607#if KWU_RC_MADPRED_E0227
608Void TEncRCPic::addToPictureLsitIV( list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures )
609{
610  m_lastIVPicture = NULL;
611  m_lastIVPicture = this;
612}
613
614Void TEncRCPic::setIVPic( TEncRCPic* BaseRCPic )
615{
616  m_lastIVPicture = BaseRCPic;
617}
618#endif
619
620#if KWU_RC_MADPRED_E0227
621Void TEncRCPic::create( TEncRCSeq* encRCSeq, TEncRCGOP* encRCGOP, Int frameLevel, list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures, Int layerID )
622#else
623Void TEncRCPic::create( TEncRCSeq* encRCSeq, TEncRCGOP* encRCGOP, Int frameLevel, list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures )
624#endif
625{
626  destroy();
627  m_encRCSeq = encRCSeq;
628  m_encRCGOP = encRCGOP;
629
630  Int targetBits    = xEstPicTargetBits( encRCSeq, encRCGOP );
631  Int estHeaderBits = xEstPicHeaderBits( listPreviousPictures, frameLevel );
632
633  if ( targetBits < estHeaderBits + 100 )
634  {
635    targetBits = estHeaderBits + 100;   // at least allocate 100 bits for picture data
636  }
637
638  m_frameLevel       = frameLevel;
639  m_numberOfPixel    = encRCSeq->getNumPixel();
640  m_numberOfLCU      = encRCSeq->getNumberOfLCU();
641  m_estPicLambda     = 100.0;
642  m_targetBits       = targetBits;
643  m_estHeaderBits    = estHeaderBits;
644  m_bitsLeft         = m_targetBits;
645  Int picWidth       = encRCSeq->getPicWidth();
646  Int picHeight      = encRCSeq->getPicHeight();
647  Int LCUWidth       = encRCSeq->getLCUWidth();
648  Int LCUHeight      = encRCSeq->getLCUHeight();
649  Int picWidthInLCU  = ( picWidth  % LCUWidth  ) == 0 ? picWidth  / LCUWidth  : picWidth  / LCUWidth  + 1;
650  Int picHeightInLCU = ( picHeight % LCUHeight ) == 0 ? picHeight / LCUHeight : picHeight / LCUHeight + 1;
651  m_lowerBound       = xEstPicLowerBound( encRCSeq, encRCGOP );
652
653  m_LCULeft         = m_numberOfLCU;
654  m_bitsLeft       -= m_estHeaderBits;
655  m_pixelsLeft      = m_numberOfPixel;
656
657  m_LCUs           = new TRCLCU[m_numberOfLCU];
658  Int i, j;
659  Int LCUIdx;
660  for ( i=0; i<picWidthInLCU; i++ )
661  {
662    for ( j=0; j<picHeightInLCU; j++ )
663    {
664      LCUIdx = j*picWidthInLCU + i;
665      m_LCUs[LCUIdx].m_actualBits = 0;
666      m_LCUs[LCUIdx].m_QP         = 0;
667      m_LCUs[LCUIdx].m_lambda     = 0.0;
668      m_LCUs[LCUIdx].m_targetBits = 0;
669      m_LCUs[LCUIdx].m_bitWeight  = 1.0;
670      Int currWidth  = ( (i == picWidthInLCU -1) ? picWidth  - LCUWidth *(picWidthInLCU -1) : LCUWidth  );
671      Int currHeight = ( (j == picHeightInLCU-1) ? picHeight - LCUHeight*(picHeightInLCU-1) : LCUHeight );
672      m_LCUs[LCUIdx].m_numberOfPixel = currWidth * currHeight;
673
674#if KWU_RC_MADPRED_E0227
675      m_LCUs[LCUIdx].m_CUWidth = currWidth;
676      m_LCUs[LCUIdx].m_CUHeight = currHeight;
677      m_LCUs[LCUIdx].m_IVMAD = -1.0;
678#endif
679    }
680  }
681  m_picActualHeaderBits = 0;
682  m_picActualBits       = 0;
683  m_picQP               = 0;
684  m_picLambda           = 0.0;
685
686
687#if KWU_RC_MADPRED_E0227
688  m_LayerID = layerID;
689  m_lastIVPicture = NULL;
690  m_IVtotalMAD            = 0.0;
691#endif
692
693
694#if KWU_RC_MADPRED_E0227
695  list<TEncRCPic*>::reverse_iterator it;
696  if( m_LayerID != 0)
697  {
698    m_lastIVPicture = NULL;
699    for ( it = listPreviousPictures.rbegin(); it != listPreviousPictures.rend(); it++ )
700    {
701      if ( (*it)->getLayerID() == 0 )
702      {
703        m_lastIVPicture = (*it);
704        break;
705      }
706    }
707  }
708
709  m_lastPicture = NULL;
710  for ( it = listPreviousPictures.rbegin(); it != listPreviousPictures.rend(); it++ )
711  {
712    if ( (*it)->getFrameLevel() == m_frameLevel )
713    {
714      m_lastPicture = (*it);
715      break;
716    }
717  }
718#endif
719}
720
721Void TEncRCPic::destroy()
722{
723  if( m_LCUs != NULL )
724  {
725    delete[] m_LCUs;
726    m_LCUs = NULL;
727  }
728  m_encRCSeq = NULL;
729  m_encRCGOP = NULL;
730}
731
732
733Double TEncRCPic::estimatePicLambda( list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures, SliceType eSliceType)
734{
735  Double alpha         = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_alpha;
736  Double beta          = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_beta;
737  Double bpp       = (Double)m_targetBits/(Double)m_numberOfPixel;
738  Double estLambda;
739  if (eSliceType == I_SLICE)
740  {
741    estLambda = calculateLambdaIntra(alpha, beta, pow(m_totalCostIntra/(Double)m_numberOfPixel, BETA1), bpp);
742  }
743  else
744  {
745    estLambda = alpha * pow( bpp, beta );
746  }
747
748  Double lastLevelLambda = -1.0;
749  Double lastPicLambda   = -1.0;
750  Double lastValidLambda = -1.0;
751  list<TEncRCPic*>::iterator it;
752  for ( it = listPreviousPictures.begin(); it != listPreviousPictures.end(); it++ )
753  {
754    if ( (*it)->getFrameLevel() == m_frameLevel )
755    {
756      lastLevelLambda = (*it)->getPicActualLambda();
757    }
758    lastPicLambda     = (*it)->getPicActualLambda();
759
760    if ( lastPicLambda > 0.0 )
761    {
762      lastValidLambda = lastPicLambda;
763    }
764  }
765
766  if ( lastLevelLambda > 0.0 )
767  {
768    lastLevelLambda = Clip3( 0.1, 10000.0, lastLevelLambda );
769    estLambda = Clip3( lastLevelLambda * pow( 2.0, -3.0/3.0 ), lastLevelLambda * pow( 2.0, 3.0/3.0 ), estLambda );
770  }
771
772  if ( lastPicLambda > 0.0 )
773  {
774    lastPicLambda = Clip3( 0.1, 2000.0, lastPicLambda );
775    estLambda = Clip3( lastPicLambda * pow( 2.0, -10.0/3.0 ), lastPicLambda * pow( 2.0, 10.0/3.0 ), estLambda );
776  }
777  else if ( lastValidLambda > 0.0 )
778  {
779    lastValidLambda = Clip3( 0.1, 2000.0, lastValidLambda );
780    estLambda = Clip3( lastValidLambda * pow(2.0, -10.0/3.0), lastValidLambda * pow(2.0, 10.0/3.0), estLambda );
781  }
782  else
783  {
784    estLambda = Clip3( 0.1, 10000.0, estLambda );
785  }
786
787  if ( estLambda < 0.1 )
788  {
789    estLambda = 0.1;
790  }
791
792  m_estPicLambda = estLambda;
793
794  Double totalWeight = 0.0;
795  // initial BU bit allocation weight
796  for ( Int i=0; i<m_numberOfLCU; i++ )
797  {
798    Double alphaLCU, betaLCU;
799    if ( m_encRCSeq->getUseLCUSeparateModel() )
800    {
801      alphaLCU = m_encRCSeq->getLCUPara( m_frameLevel, i ).m_alpha;
802      betaLCU  = m_encRCSeq->getLCUPara( m_frameLevel, i ).m_beta;
803    }
804    else
805    {
806      alphaLCU = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_alpha;
807      betaLCU  = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_beta;
808    }
809
810    m_LCUs[i].m_bitWeight =  m_LCUs[i].m_numberOfPixel * pow( estLambda/alphaLCU, 1.0/betaLCU );
811
812    if ( m_LCUs[i].m_bitWeight < 0.01 )
813    {
814      m_LCUs[i].m_bitWeight = 0.01;
815    }
816    totalWeight += m_LCUs[i].m_bitWeight;
817  }
818  for ( Int i=0; i<m_numberOfLCU; i++ )
819  {
820    Double BUTargetBits = m_targetBits * m_LCUs[i].m_bitWeight / totalWeight;
821    m_LCUs[i].m_bitWeight = BUTargetBits;
822  }
823
824  return estLambda;
825}
826
827Int TEncRCPic::estimatePicQP( Double lambda, list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures )
828{
829  Int QP = Int( 4.2005 * log( lambda ) + 13.7122 + 0.5 );
830
831  Int lastLevelQP = g_RCInvalidQPValue;
832  Int lastPicQP   = g_RCInvalidQPValue;
833  Int lastValidQP = g_RCInvalidQPValue;
834  list<TEncRCPic*>::iterator it;
835  for ( it = listPreviousPictures.begin(); it != listPreviousPictures.end(); it++ )
836  {
837    if ( (*it)->getFrameLevel() == m_frameLevel )
838    {
839      lastLevelQP = (*it)->getPicActualQP();
840    }
841    lastPicQP = (*it)->getPicActualQP();
842    if ( lastPicQP > g_RCInvalidQPValue )
843    {
844      lastValidQP = lastPicQP;
845    }
846  }
847
848  if ( lastLevelQP > g_RCInvalidQPValue )
849  {
850    QP = Clip3( lastLevelQP - 3, lastLevelQP + 3, QP );
851  }
852
853  if( lastPicQP > g_RCInvalidQPValue )
854  {
855    QP = Clip3( lastPicQP - 10, lastPicQP + 10, QP );
856  }
857  else if( lastValidQP > g_RCInvalidQPValue )
858  {
859    QP = Clip3( lastValidQP - 10, lastValidQP + 10, QP );
860  }
861
862  return QP;
863}
864
865
866#if KWU_RC_MADPRED_E0227
867Double TEncRCPic::estimatePicLambdaIV( list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures, Int CurPOC )
868{
869  Double alpha         = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_alpha;
870  Double beta          = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_beta;
871  Double bpp       = (Double)m_targetBits/(Double)m_numberOfPixel;
872  Double estLambda = alpha * pow( bpp, beta );
873  Double lastLevelLambda = -1.0;
874  Double lastPicLambda   = -1.0;
875  Double lastValidLambda = -1.0;
876  list<TEncRCPic*>::iterator it;
877
878  if(listPreviousPictures.size() == 0 || CurPOC%8 == 0)
879  {
880    lastLevelLambda = m_lastIVPicture->getPicActualLambda();
881    lastPicLambda     = m_lastIVPicture->getPicActualLambda();
882  }
883  else
884  {
885    for ( it = listPreviousPictures.begin(); it != listPreviousPictures.end(); it++ )
886    {
887      if ( (*it)->getFrameLevel() == m_frameLevel )
888      {
889        lastLevelLambda = (*it)->getPicActualLambda();
890      }
891      lastPicLambda     = (*it)->getPicActualLambda();
892
893      if ( lastPicLambda > 0.0 )
894      {
895        lastValidLambda = lastPicLambda;
896      }
897    }
898  }
899
900  if ( lastLevelLambda > 0.0 )
901  {
902    lastLevelLambda = Clip3( 0.1, 10000.0, lastLevelLambda );
903    estLambda = Clip3( lastLevelLambda * pow( 2.0, -3.0/3.0 ), lastLevelLambda * pow( 2.0, 3.0/3.0 ), estLambda );
904  }
905
906  if ( lastPicLambda > 0.0 )
907  {
908    lastPicLambda = Clip3( 0.1, 2000.0, lastPicLambda );
909    estLambda = Clip3( lastPicLambda * pow( 2.0, -10.0/3.0 ), lastPicLambda * pow( 2.0, 10.0/3.0 ), estLambda );
910  }
911  else if ( lastValidLambda > 0.0 )
912  {
913    lastValidLambda = Clip3( 0.1, 2000.0, lastValidLambda );
914    estLambda = Clip3( lastValidLambda * pow(2.0, -10.0/3.0), lastValidLambda * pow(2.0, 10.0/3.0), estLambda );
915  }
916  else
917  {
918    estLambda = Clip3( 0.1, 10000.0, estLambda );
919  }
920
921  if ( estLambda < 0.1 )
922  {
923    estLambda = 0.1;
924  }
925
926  m_estPicLambda = estLambda;
927  return estLambda;
928}
929#endif
930
931
932Double TEncRCPic::getLCUTargetBpp(SliceType eSliceType)
933{
934  Int   LCUIdx    = getLCUCoded();
935  Double bpp      = -1.0;
936  Int avgBits     = 0;
937
938  if (eSliceType == I_SLICE)
939  {
940    Int noOfLCUsLeft = m_numberOfLCU - LCUIdx + 1;
941    Int bitrateWindow = min(4,noOfLCUsLeft);
942    Double MAD      = getLCU(LCUIdx).m_costIntra;
943
944    if (m_remainingCostIntra > 0.1 )
945    {
946      Double weightedBitsLeft = (m_bitsLeft*bitrateWindow+(m_bitsLeft-getLCU(LCUIdx).m_targetBitsLeft)*noOfLCUsLeft)/(Double)bitrateWindow;
947      avgBits = Int( MAD*weightedBitsLeft/m_remainingCostIntra );
948    }
949    else
950    {
951      avgBits = Int( m_bitsLeft / m_LCULeft );
952    }
953    m_remainingCostIntra -= MAD;
954  }
955  else
956  {
957    Double totalWeight = 0;
958    for ( Int i=LCUIdx; i<m_numberOfLCU; i++ )
959    {
960      totalWeight += m_LCUs[i].m_bitWeight;
961    }
962    Int realInfluenceLCU = min( g_RCLCUSmoothWindowSize, getLCULeft() );
963    avgBits = (Int)( m_LCUs[LCUIdx].m_bitWeight - ( totalWeight - m_bitsLeft ) / realInfluenceLCU + 0.5 );
964  }
965
966  if ( avgBits < 1 )
967  {
968    avgBits = 1;
969  }
970
971  bpp = ( Double )avgBits/( Double )m_LCUs[ LCUIdx ].m_numberOfPixel;
972  m_LCUs[ LCUIdx ].m_targetBits = avgBits;
973
974  return bpp;
975}
976
977
978#if KWU_RC_MADPRED_E0227
979Double TEncRCPic::getLCUTargetBppforInterView( list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures, TComDataCU* pcCU, Double basePos, Double curPos, Double focalLen, Double znear, Double zfar, Int direction, Int* disparity )
980{
981  Int   LCUIdx    = getLCUCoded();
982  Double bpp      = -1.0;
983  Int avgBits     = 0;
984#if !M0036_RC_IMPROVEMENT
985  Double totalMAD = -1.0;
986  Double MAD      = -1.0;
987#endif
988
989  Double totalMAD = -1.0;
990  Double MAD      = -1.0;
991
992  Double IVMAD      = -1.0;
993  Double SAD = 0.0;
994  Int     x, y;
995  Int Sum = 0;
996
997  {
998    Pel*  pOrg    = pcCU->getSlice()->getIvPic(false, 0)->getPicYuvOrg()->getLumaAddr(pcCU->getAddr(), 0);
999    Pel*  pRec    = pcCU->getSlice()->getIvPic(false, 0)->getPicYuvRec()->getLumaAddr(pcCU->getAddr(), 0);
1000    Pel*  pDep    = pcCU->getSlice()->getIvPic(true, pcCU->getSlice()->getViewIndex())->getPicYuvOrg()->getLumaAddr(pcCU->getAddr(), 0);
1001    Int   iStride = pcCU->getSlice()->getIvPic(true, pcCU->getSlice()->getViewIndex())->getPicYuvOrg()->getStride();
1002
1003    Int   width  = m_LCUs[ LCUIdx ].m_CUWidth;
1004    Int   height = m_LCUs[ LCUIdx ].m_CUHeight;
1005
1006    for( y = 0 ; y < pcCU->getSlice()->getSPS()->getMaxCUHeight() ; y+=8)
1007    {
1008      for( x = 0 ; x < pcCU->getSlice()->getSPS()->getMaxCUWidth() ; x+=8)
1009      {
1010        Sum += pDep[x];
1011      }
1012      pDep += iStride;
1013    }
1014
1015    Double AvgDepth = (Double)Sum/((pcCU->getSlice()->getSPS()->getMaxCUHeight()/8)*(pcCU->getSlice()->getSPS()->getMaxCUWidth()/8));
1016
1017    Double fL = focalLen * abs( basePos - curPos );
1018    Double z  = abs( 1.0 / znear - 1.0 / zfar ) * ((Double)(AvgDepth) / (( 1 << g_bitDepthY ) - 1) ) + abs(1.0 / zfar);
1019    *disparity = (Int)(direction*fL * z);
1020    Int shift = DISTORTION_PRECISION_ADJUSTMENT(g_bitDepthY-8);
1021
1022    Int disp = *disparity;
1023    Int posX, posY;
1024    pcCU->getPosInPic(0, posX, posY);
1025    if((posX + *disparity) < 0 || (posX + *disparity + width) >= pcCU->getSlice()->getSPS()->getMaxCUWidth())
1026    {
1027      disp = 0;
1028    }
1029
1030    for( y = 0; y < height; y++ )
1031    {
1032      for( x = 0; x < width; x++ )
1033      {
1034        SAD += abs( pOrg[Clip3(0, (Int)(pcCU->getPic()->getPicYuvOrg()->getWidth() - pcCU->getSlice()->getSPS()->getMaxCUWidth()), x + disp)]
1035                  - pRec[Clip3(0, (Int)(pcCU->getPic()->getPicYuvOrg()->getWidth() - pcCU->getSlice()->getSPS()->getMaxCUWidth()), x + disp)] )>>shift;
1036      }
1037      pOrg += iStride;
1038      pRec += iStride;
1039    }
1040    IVMAD = SAD / (Double)(height * width);
1041    IVMAD = IVMAD * IVMAD;
1042
1043    m_LCUs[ LCUIdx ].m_IVMAD = IVMAD;
1044    if(m_lastPicture)
1045    {
1046      m_LCUs[ LCUIdx ].m_MAD = m_lastPicture->getLCU(LCUIdx).m_MAD;
1047    }
1048
1049    MAD = m_LCUs[ LCUIdx ].m_IVMAD;
1050
1051    if(m_lastPicture)
1052    {
1053      totalMAD = m_lastPicture->getTotalMAD();      // get total MAD of temporal frame
1054      for ( Int i=0; i<LCUIdx; i++ )
1055      {
1056        totalMAD -= m_lastPicture->getLCU(i).m_MAD;
1057      }
1058    }
1059    else
1060    {
1061      totalMAD = m_lastIVPicture->getTotalMAD();      // get total MAD of inter-view frame
1062      for ( Int i=0; i<LCUIdx; i++ )
1063      {
1064        totalMAD -= m_lastIVPicture->getLCU(i).m_MAD;
1065      }
1066    }
1067
1068
1069    if ( totalMAD > 0.1 )
1070    {
1071      avgBits = Int( (m_bitsLeft * MAD) / totalMAD );
1072    }
1073    else
1074    {
1075      avgBits = Int( (m_bitsLeft) / m_LCULeft );
1076    }
1077  }
1078
1079  if ( avgBits < 5 )
1080  {
1081    avgBits = 5;
1082  }
1083
1084  bpp = ( Double )avgBits/( Double )m_LCUs[ LCUIdx ].m_numberOfPixel;
1085  m_LCUs[ LCUIdx ].m_targetBits = avgBits;
1086
1087  return bpp;
1088}
1089#endif
1090
1091
1092
1093
1094Double TEncRCPic::getLCUEstLambda( Double bpp )
1095{
1096  Int   LCUIdx = getLCUCoded();
1097  Double alpha;
1098  Double beta;
1099  if ( m_encRCSeq->getUseLCUSeparateModel() )
1100  {
1101    alpha = m_encRCSeq->getLCUPara( m_frameLevel, LCUIdx ).m_alpha;
1102    beta  = m_encRCSeq->getLCUPara( m_frameLevel, LCUIdx ).m_beta;
1103  }
1104  else
1105  {
1106    alpha = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_alpha;
1107    beta  = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_beta;
1108  }
1109
1110  Double estLambda = alpha * pow( bpp, beta );
1111  //for Lambda clip, picture level clip
1112  Double clipPicLambda = m_estPicLambda;
1113
1114  //for Lambda clip, LCU level clip
1115  Double clipNeighbourLambda = -1.0;
1116  for ( Int i=LCUIdx - 1; i>=0; i-- )
1117  {
1118    if ( m_LCUs[i].m_lambda > 0 )
1119    {
1120      clipNeighbourLambda = m_LCUs[i].m_lambda;
1121      break;
1122    }
1123  }
1124
1125  if ( clipNeighbourLambda > 0.0 )
1126  {
1127    estLambda = Clip3( clipNeighbourLambda * pow( 2.0, -1.0/3.0 ), clipNeighbourLambda * pow( 2.0, 1.0/3.0 ), estLambda );
1128  }
1129
1130  if ( clipPicLambda > 0.0 )
1131  {
1132    estLambda = Clip3( clipPicLambda * pow( 2.0, -2.0/3.0 ), clipPicLambda * pow( 2.0, 2.0/3.0 ), estLambda );
1133  }
1134  else
1135  {
1136    estLambda = Clip3( 10.0, 1000.0, estLambda );
1137  }
1138
1139  if ( estLambda < 0.1 )
1140  {
1141    estLambda = 0.1;
1142  }
1143
1144  return estLambda;
1145}
1146
1147Int TEncRCPic::getLCUEstQP( Double lambda, Int clipPicQP )
1148{
1149  Int LCUIdx = getLCUCoded();
1150  Int estQP = Int( 4.2005 * log( lambda ) + 13.7122 + 0.5 );
1151
1152  //for Lambda clip, LCU level clip
1153  Int clipNeighbourQP = g_RCInvalidQPValue;
1154  for ( Int i=LCUIdx - 1; i>=0; i-- )
1155  {
1156    if ( (getLCU(i)).m_QP > g_RCInvalidQPValue )
1157    {
1158      clipNeighbourQP = getLCU(i).m_QP;
1159      break;
1160    }
1161  }
1162
1163  if ( clipNeighbourQP > g_RCInvalidQPValue )
1164  {
1165    estQP = Clip3( clipNeighbourQP - 1, clipNeighbourQP + 1, estQP );
1166  }
1167
1168  estQP = Clip3( clipPicQP - 2, clipPicQP + 2, estQP );
1169
1170  return estQP;
1171}
1172
1173Void TEncRCPic::updateAfterCTU( Int LCUIdx, Int bits, Int QP, Double lambda, Bool updateLCUParameter )
1174{
1175  m_LCUs[LCUIdx].m_actualBits = bits;
1176  m_LCUs[LCUIdx].m_QP         = QP;
1177  m_LCUs[LCUIdx].m_lambda     = lambda;
1178
1179  m_LCULeft--;
1180  m_bitsLeft   -= bits;
1181  m_pixelsLeft -= m_LCUs[LCUIdx].m_numberOfPixel;
1182
1183  if ( !updateLCUParameter )
1184  {
1185    return;
1186  }
1187
1188  if ( !m_encRCSeq->getUseLCUSeparateModel() )
1189  {
1190    return;
1191  }
1192
1193  Double alpha = m_encRCSeq->getLCUPara( m_frameLevel, LCUIdx ).m_alpha;
1194  Double beta  = m_encRCSeq->getLCUPara( m_frameLevel, LCUIdx ).m_beta;
1195
1196  Int LCUActualBits   = m_LCUs[LCUIdx].m_actualBits;
1197  Int LCUTotalPixels  = m_LCUs[LCUIdx].m_numberOfPixel;
1198  Double bpp         = ( Double )LCUActualBits/( Double )LCUTotalPixels;
1199  Double calLambda   = alpha * pow( bpp, beta );
1200  Double inputLambda = m_LCUs[LCUIdx].m_lambda;
1201
1202  if( inputLambda < 0.01 || calLambda < 0.01 || bpp < 0.0001 )
1203  {
1204    alpha *= ( 1.0 - m_encRCSeq->getAlphaUpdate() / 2.0 );
1205    beta  *= ( 1.0 - m_encRCSeq->getBetaUpdate() / 2.0 );
1206
1207    alpha = Clip3( g_RCAlphaMinValue, g_RCAlphaMaxValue, alpha );
1208    beta  = Clip3( g_RCBetaMinValue,  g_RCBetaMaxValue,  beta  );
1209
1210    TRCParameter rcPara;
1211    rcPara.m_alpha = alpha;
1212    rcPara.m_beta  = beta;
1213    m_encRCSeq->setLCUPara( m_frameLevel, LCUIdx, rcPara );
1214
1215    return;
1216  }
1217
1218  calLambda = Clip3( inputLambda / 10.0, inputLambda * 10.0, calLambda );
1219  alpha += m_encRCSeq->getAlphaUpdate() * ( log( inputLambda ) - log( calLambda ) ) * alpha;
1220  Double lnbpp = log( bpp );
1221  lnbpp = Clip3( -5.0, -0.1, lnbpp );
1222  beta  += m_encRCSeq->getBetaUpdate() * ( log( inputLambda ) - log( calLambda ) ) * lnbpp;
1223
1224  alpha = Clip3( g_RCAlphaMinValue, g_RCAlphaMaxValue, alpha );
1225  beta  = Clip3( g_RCBetaMinValue,  g_RCBetaMaxValue,  beta  );
1226
1227  TRCParameter rcPara;
1228  rcPara.m_alpha = alpha;
1229  rcPara.m_beta  = beta;
1230  m_encRCSeq->setLCUPara( m_frameLevel, LCUIdx, rcPara );
1231
1232}
1233
1234Double TEncRCPic::calAverageQP()
1235{
1236  Int totalQPs = 0;
1237  Int numTotalLCUs = 0;
1238
1239  Int i;
1240  for ( i=0; i<m_numberOfLCU; i++ )
1241  {
1242    if ( m_LCUs[i].m_QP > 0 )
1243    {
1244      totalQPs += m_LCUs[i].m_QP;
1245      numTotalLCUs++;
1246    }
1247  }
1248
1249  Double avgQP = 0.0;
1250  if ( numTotalLCUs == 0 )
1251  {
1252    avgQP = g_RCInvalidQPValue;
1253  }
1254  else
1255  {
1256    avgQP = ((Double)totalQPs) / ((Double)numTotalLCUs);
1257  }
1258  return avgQP;
1259}
1260
1261Double TEncRCPic::calAverageLambda()
1262{
1263  Double totalLambdas = 0.0;
1264  Int numTotalLCUs = 0;
1265
1266  Int i;
1267  for ( i=0; i<m_numberOfLCU; i++ )
1268  {
1269    if ( m_LCUs[i].m_lambda > 0.01 )
1270    {
1271      totalLambdas += log( m_LCUs[i].m_lambda );
1272      numTotalLCUs++;
1273    }
1274  }
1275
1276  Double avgLambda;
1277  if( numTotalLCUs == 0 )
1278  {
1279    avgLambda = -1.0;
1280  }
1281  else
1282  {
1283    avgLambda = pow( 2.7183, totalLambdas / numTotalLCUs );
1284  }
1285  return avgLambda;
1286}
1287
1288
1289Void TEncRCPic::updateAfterPicture( Int actualHeaderBits, Int actualTotalBits, Double averageQP, Double averageLambda, SliceType eSliceType)
1290{
1291  m_picActualHeaderBits = actualHeaderBits;
1292  m_picActualBits       = actualTotalBits;
1293  if ( averageQP > 0.0 )
1294  {
1295    m_picQP             = Int( averageQP + 0.5 );
1296  }
1297  else
1298  {
1299    m_picQP             = g_RCInvalidQPValue;
1300  }
1301  m_picLambda           = averageLambda;
1302#if KWU_RC_MADPRED_E0227
1303  m_totalMAD = 0;
1304  for ( Int i=0; i<m_numberOfLCU; i++ )
1305  {
1306    m_totalMAD += m_LCUs[i].m_MAD;
1307  }
1308#endif
1309
1310  Double alpha = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_alpha;
1311  Double beta  = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_beta;
1312
1313  if (eSliceType == I_SLICE)
1314  {
1315    updateAlphaBetaIntra(&alpha, &beta);
1316  }
1317  else
1318  {
1319    // update parameters
1320    Double picActualBits = ( Double )m_picActualBits;
1321    Double picActualBpp  = picActualBits/(Double)m_numberOfPixel;
1322    Double calLambda     = alpha * pow( picActualBpp, beta );
1323    Double inputLambda   = m_picLambda;
1324
1325    if ( inputLambda < 0.01 || calLambda < 0.01 || picActualBpp < 0.0001 )
1326    {
1327      alpha *= ( 1.0 - m_encRCSeq->getAlphaUpdate() / 2.0 );
1328      beta  *= ( 1.0 - m_encRCSeq->getBetaUpdate() / 2.0 );
1329
1330      alpha = Clip3( g_RCAlphaMinValue, g_RCAlphaMaxValue, alpha );
1331      beta  = Clip3( g_RCBetaMinValue,  g_RCBetaMaxValue,  beta  );
1332
1333      TRCParameter rcPara;
1334      rcPara.m_alpha = alpha;
1335      rcPara.m_beta  = beta;
1336      m_encRCSeq->setPicPara( m_frameLevel, rcPara );
1337
1338      return;
1339    }
1340
1341    calLambda = Clip3( inputLambda / 10.0, inputLambda * 10.0, calLambda );
1342    alpha += m_encRCSeq->getAlphaUpdate() * ( log( inputLambda ) - log( calLambda ) ) * alpha;
1343    Double lnbpp = log( picActualBpp );
1344    lnbpp = Clip3( -5.0, -0.1, lnbpp );
1345
1346    beta  += m_encRCSeq->getBetaUpdate() * ( log( inputLambda ) - log( calLambda ) ) * lnbpp;
1347
1348    alpha = Clip3( g_RCAlphaMinValue, g_RCAlphaMaxValue, alpha );
1349    beta  = Clip3( g_RCBetaMinValue,  g_RCBetaMaxValue,  beta  );
1350  }
1351
1352  TRCParameter rcPara;
1353  rcPara.m_alpha = alpha;
1354  rcPara.m_beta  = beta;
1355
1356  m_encRCSeq->setPicPara( m_frameLevel, rcPara );
1357
1358  if ( m_frameLevel == 1 )
1359  {
1360    Double currLambda = Clip3( 0.1, 10000.0, m_picLambda );
1361    Double updateLastLambda = g_RCWeightHistoryLambda * m_encRCSeq->getLastLambda() + g_RCWeightCurrentLambda * currLambda;
1362    m_encRCSeq->setLastLambda( updateLastLambda );
1363  }
1364}
1365
1366Int TEncRCPic::getRefineBitsForIntra( Int orgBits )
1367{
1368  Double alpha=0.25, beta=0.5582;
1369  Int iIntraBits;
1370
1371  if (orgBits*40 < m_numberOfPixel)
1372  {
1373    alpha=0.25;
1374  }
1375  else
1376  {
1377    alpha=0.30;
1378  }
1379
1380  iIntraBits = (Int)(alpha* pow(m_totalCostIntra*4.0/(Double)orgBits, beta)*(Double)orgBits+0.5);
1381
1382  return iIntraBits;
1383}
1384
1385Double TEncRCPic::calculateLambdaIntra(Double alpha, Double beta, Double MADPerPixel, Double bitsPerPixel)
1386{
1387  return ( (alpha/256.0) * pow( MADPerPixel/bitsPerPixel, beta ) );
1388}
1389
1390Void TEncRCPic::updateAlphaBetaIntra(Double *alpha, Double *beta)
1391{
1392  Double lnbpp = log(pow(m_totalCostIntra / (Double)m_numberOfPixel, BETA1));
1393  Double diffLambda = (*beta)*(log((Double)m_picActualBits)-log((Double)m_targetBits));
1394
1395  diffLambda = Clip3(-0.125, 0.125, 0.25*diffLambda);
1396  *alpha    =  (*alpha) * exp(diffLambda);
1397  *beta     =  (*beta) + diffLambda / lnbpp;
1398}
1399
1400
1401Void TEncRCPic::getLCUInitTargetBits()
1402{
1403  Int iAvgBits     = 0;
1404
1405  m_remainingCostIntra = m_totalCostIntra;
1406  for (Int i=m_numberOfLCU-1; i>=0; i--)
1407  {
1408    iAvgBits += Int(m_targetBits * getLCU(i).m_costIntra/m_totalCostIntra);
1409    getLCU(i).m_targetBitsLeft = iAvgBits;
1410  }
1411}
1412
1413
1414Double TEncRCPic::getLCUEstLambdaAndQP(Double bpp, Int clipPicQP, Int *estQP)
1415{
1416  Int   LCUIdx = getLCUCoded();
1417
1418  Double   alpha = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_alpha;
1419  Double   beta  = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_beta;
1420
1421  Double costPerPixel = getLCU(LCUIdx).m_costIntra/(Double)getLCU(LCUIdx).m_numberOfPixel;
1422  costPerPixel = pow(costPerPixel, BETA1);
1423  Double estLambda = calculateLambdaIntra(alpha, beta, costPerPixel, bpp);
1424
1425  Int clipNeighbourQP = g_RCInvalidQPValue;
1426  for (Int i=LCUIdx-1; i>=0; i--)
1427  {
1428    if ((getLCU(i)).m_QP > g_RCInvalidQPValue)
1429    {
1430      clipNeighbourQP = getLCU(i).m_QP;
1431      break;
1432    }
1433  }
1434
1435  Int minQP = clipPicQP - 2;
1436  Int maxQP = clipPicQP + 2;
1437
1438  if ( clipNeighbourQP > g_RCInvalidQPValue )
1439  {
1440    maxQP = min(clipNeighbourQP + 1, maxQP);
1441    minQP = max(clipNeighbourQP - 1, minQP);
1442  }
1443
1444  Double maxLambda=exp(((Double)(maxQP+0.49)-13.7122)/4.2005);
1445  Double minLambda=exp(((Double)(minQP-0.49)-13.7122)/4.2005);
1446
1447  estLambda = Clip3(minLambda, maxLambda, estLambda);
1448
1449  *estQP = Int( 4.2005 * log(estLambda) + 13.7122 + 0.5 );
1450  *estQP = Clip3(minQP, maxQP, *estQP);
1451
1452  return estLambda;
1453}
1454
1455TEncRateCtrl::TEncRateCtrl()
1456{
1457  m_encRCSeq = NULL;
1458  m_encRCGOP = NULL;
1459  m_encRCPic = NULL;
1460}
1461
1462TEncRateCtrl::~TEncRateCtrl()
1463{
1464  destroy();
1465}
1466
1467Void TEncRateCtrl::destroy()
1468{
1469  if ( m_encRCSeq != NULL )
1470  {
1471    delete m_encRCSeq;
1472    m_encRCSeq = NULL;
1473  }
1474  if ( m_encRCGOP != NULL )
1475  {
1476    delete m_encRCGOP;
1477    m_encRCGOP = NULL;
1478  }
1479  while ( m_listRCPictures.size() > 0 )
1480  {
1481    TEncRCPic* p = m_listRCPictures.front();
1482    m_listRCPictures.pop_front();
1483    delete p;
1484  }
1485}
1486
1487#if KWU_RC_MADPRED_E0227
1488Void 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 )
1489#else
1490Void 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] )
1491#endif
1492{
1493  destroy();
1494
1495  Bool isLowdelay = true;
1496  for ( Int i=0; i<GOPSize-1; i++ )
1497  {
1498    if ( GOPList[i].m_POC > GOPList[i+1].m_POC )
1499    {
1500      isLowdelay = false;
1501      break;
1502    }
1503  }
1504
1505  Int numberOfLevel = 1;
1506  Int adaptiveBit = 0;
1507  if ( keepHierBits > 0 )
1508  {
1509    numberOfLevel = Int( log((Double)GOPSize)/log(2.0) + 0.5 ) + 1;
1510  }
1511  if ( !isLowdelay && GOPSize == 8 )
1512  {
1513    numberOfLevel = Int( log((Double)GOPSize)/log(2.0) + 0.5 ) + 1;
1514  }
1515  numberOfLevel++;    // intra picture
1516  numberOfLevel++;    // non-reference picture
1517
1518
1519  Int* bitsRatio;
1520  bitsRatio = new Int[ GOPSize ];
1521  for ( Int i=0; i<GOPSize; i++ )
1522  {
1523    bitsRatio[i] = 10;
1524    if ( !GOPList[i].m_refPic )
1525    {
1526      bitsRatio[i] = 2;
1527    }
1528  }
1529
1530  if ( keepHierBits > 0 )
1531  {
1532    Double bpp = (Double)( targetBitrate / (Double)( frameRate*picWidth*picHeight ) );
1533    if ( GOPSize == 4 && isLowdelay )
1534    {
1535      if ( bpp > 0.2 )
1536      {
1537        bitsRatio[0] = 2;
1538        bitsRatio[1] = 3;
1539        bitsRatio[2] = 2;
1540        bitsRatio[3] = 6;
1541      }
1542      else if( bpp > 0.1 )
1543      {
1544        bitsRatio[0] = 2;
1545        bitsRatio[1] = 3;
1546        bitsRatio[2] = 2;
1547        bitsRatio[3] = 10;
1548      }
1549      else if ( bpp > 0.05 )
1550      {
1551        bitsRatio[0] = 2;
1552        bitsRatio[1] = 3;
1553        bitsRatio[2] = 2;
1554        bitsRatio[3] = 12;
1555      }
1556      else
1557      {
1558        bitsRatio[0] = 2;
1559        bitsRatio[1] = 3;
1560        bitsRatio[2] = 2;
1561        bitsRatio[3] = 14;
1562      }
1563
1564      if ( keepHierBits == 2 )
1565      {
1566        adaptiveBit = 1;
1567      }
1568    }
1569    else if ( GOPSize == 8 && !isLowdelay )
1570    {
1571      if ( bpp > 0.2 )
1572      {
1573        bitsRatio[0] = 15;
1574        bitsRatio[1] = 5;
1575        bitsRatio[2] = 4;
1576        bitsRatio[3] = 1;
1577        bitsRatio[4] = 1;
1578        bitsRatio[5] = 4;
1579        bitsRatio[6] = 1;
1580        bitsRatio[7] = 1;
1581      }
1582      else if ( bpp > 0.1 )
1583      {
1584        bitsRatio[0] = 20;
1585        bitsRatio[1] = 6;
1586        bitsRatio[2] = 4;
1587        bitsRatio[3] = 1;
1588        bitsRatio[4] = 1;
1589        bitsRatio[5] = 4;
1590        bitsRatio[6] = 1;
1591        bitsRatio[7] = 1;
1592      }
1593      else if ( bpp > 0.05 )
1594      {
1595        bitsRatio[0] = 25;
1596        bitsRatio[1] = 7;
1597        bitsRatio[2] = 4;
1598        bitsRatio[3] = 1;
1599        bitsRatio[4] = 1;
1600        bitsRatio[5] = 4;
1601        bitsRatio[6] = 1;
1602        bitsRatio[7] = 1;
1603      }
1604      else
1605      {
1606        bitsRatio[0] = 30;
1607        bitsRatio[1] = 8;
1608        bitsRatio[2] = 4;
1609        bitsRatio[3] = 1;
1610        bitsRatio[4] = 1;
1611        bitsRatio[5] = 4;
1612        bitsRatio[6] = 1;
1613        bitsRatio[7] = 1;
1614      }
1615
1616      if ( keepHierBits == 2 )
1617      {
1618        adaptiveBit = 2;
1619      }
1620    }
1621    else
1622    {
1623      printf( "\n hierarchical bit allocation is not support for the specified coding structure currently.\n" );
1624    }
1625  }
1626
1627  Int* GOPID2Level = new Int[ GOPSize ];
1628  for ( Int i=0; i<GOPSize; i++ )
1629  {
1630    GOPID2Level[i] = 1;
1631    if ( !GOPList[i].m_refPic )
1632    {
1633      GOPID2Level[i] = 2;
1634    }
1635  }
1636
1637  if ( keepHierBits > 0 )
1638  {
1639    if ( GOPSize == 4 && isLowdelay )
1640    {
1641      GOPID2Level[0] = 3;
1642      GOPID2Level[1] = 2;
1643      GOPID2Level[2] = 3;
1644      GOPID2Level[3] = 1;
1645    }
1646    else if ( GOPSize == 8 && !isLowdelay )
1647    {
1648      GOPID2Level[0] = 1;
1649      GOPID2Level[1] = 2;
1650      GOPID2Level[2] = 3;
1651      GOPID2Level[3] = 4;
1652      GOPID2Level[4] = 4;
1653      GOPID2Level[5] = 3;
1654      GOPID2Level[6] = 4;
1655      GOPID2Level[7] = 4;
1656    }
1657  }
1658
1659  if ( !isLowdelay && GOPSize == 8 )
1660  {
1661    GOPID2Level[0] = 1;
1662    GOPID2Level[1] = 2;
1663    GOPID2Level[2] = 3;
1664    GOPID2Level[3] = 4;
1665    GOPID2Level[4] = 4;
1666    GOPID2Level[5] = 3;
1667    GOPID2Level[6] = 4;
1668    GOPID2Level[7] = 4;
1669  }
1670
1671  m_encRCSeq = new TEncRCSeq;
1672  m_encRCSeq->create( totalFrames, targetBitrate, frameRate, GOPSize, picWidth, picHeight, LCUWidth, LCUHeight, numberOfLevel, useLCUSeparateModel, adaptiveBit );
1673  m_encRCSeq->initBitsRatio( bitsRatio );
1674  m_encRCSeq->initGOPID2Level( GOPID2Level );
1675  m_encRCSeq->initPicPara();
1676  if ( useLCUSeparateModel )
1677  {
1678    m_encRCSeq->initLCUPara();
1679  }
1680  m_CpbSaturationEnabled = false;
1681  m_cpbSize              = targetBitrate;
1682  m_cpbState             = (UInt)(m_cpbSize*0.5f);
1683  m_bufferingRate        = (Int)(targetBitrate / frameRate);
1684
1685#if KWU_RC_MADPRED_E0227
1686  setLayerID(layerID);
1687#endif
1688
1689  delete[] bitsRatio;
1690  delete[] GOPID2Level;
1691}
1692
1693Void TEncRateCtrl::initRCPic( Int frameLevel )
1694{
1695  m_encRCPic = new TEncRCPic;
1696#if KWU_RC_MADPRED_E0227
1697  m_encRCPic->create( m_encRCSeq, m_encRCGOP, frameLevel, m_listRCPictures, m_LayerID );
1698#else
1699  m_encRCPic->create( m_encRCSeq, m_encRCGOP, frameLevel, m_listRCPictures );
1700#endif
1701}
1702
1703Void TEncRateCtrl::initRCGOP( Int numberOfPictures )
1704{
1705  m_encRCGOP = new TEncRCGOP;
1706  m_encRCGOP->create( m_encRCSeq, numberOfPictures );
1707}
1708
1709Int  TEncRateCtrl::updateCpbState(Int actualBits)
1710{
1711  Int cpbState = 1;
1712
1713  m_cpbState -= actualBits;
1714  if (m_cpbState < 0)
1715  {
1716    cpbState = -1;
1717  }
1718
1719  m_cpbState += m_bufferingRate;
1720  if (m_cpbState > m_cpbSize)
1721  {
1722    cpbState = 0;
1723  }
1724
1725  return cpbState;
1726}
1727
1728Void TEncRateCtrl::initHrdParam(const TComHRD* pcHrd, Int iFrameRate, Double fInitialCpbFullness)
1729{
1730  m_CpbSaturationEnabled = true;
1731  m_cpbSize = (pcHrd->getCpbSizeValueMinus1(0, 0, 0) + 1) << (4 + pcHrd->getCpbSizeScale());
1732  m_cpbState = (UInt)(m_cpbSize*fInitialCpbFullness);
1733  m_bufferingRate = (UInt)(((pcHrd->getBitRateValueMinus1(0, 0, 0) + 1) << (6 + pcHrd->getBitRateScale())) / iFrameRate);
1734  printf("\nHRD - [Initial CPB state %6d] [CPB Size %6d] [Buffering Rate %6d]\n", m_cpbState, m_cpbSize, m_bufferingRate);
1735}
1736
1737Void TEncRateCtrl::destroyRCGOP()
1738{
1739  delete m_encRCGOP;
1740  m_encRCGOP = NULL;
1741}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.