source: SHVCSoftware/branches/SHM-dev/source/Lib/TLibEncoder/TEncRateCtrl.cpp @ 1598

Last change on this file since 1598 was 1549, checked in by seregin, 9 years ago

port rev 4732, update copyright notice to include 2016

  • Property svn:eol-style set to native
File size: 37.4 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  m_picActualHeaderBits = 0;
485  m_picActualBits       = 0;
486  m_picQP               = 0;
487  m_picLambda           = 0.0;
488}
489
490TEncRCPic::~TEncRCPic()
491{
492  destroy();
493}
494
495Int TEncRCPic::xEstPicTargetBits( TEncRCSeq* encRCSeq, TEncRCGOP* encRCGOP )
496{
497  Int targetBits        = 0;
498  Int GOPbitsLeft       = encRCGOP->getBitsLeft();
499
500  Int i;
501  Int currPicPosition = encRCGOP->getNumPic()-encRCGOP->getPicLeft();
502  Int currPicRatio    = encRCSeq->getBitRatio( currPicPosition );
503  Int totalPicRatio   = 0;
504  for ( i=currPicPosition; i<encRCGOP->getNumPic(); i++ )
505  {
506    totalPicRatio += encRCSeq->getBitRatio( i );
507  }
508
509  targetBits  = Int( ((Double)GOPbitsLeft) * currPicRatio / totalPicRatio );
510
511  if ( targetBits < 100 )
512  {
513    targetBits = 100;   // at least allocate 100 bits for one picture
514  }
515
516  if ( m_encRCSeq->getFramesLeft() > 16 )
517  {
518    targetBits = Int( g_RCWeightPicRargetBitInBuffer * targetBits + g_RCWeightPicTargetBitInGOP * m_encRCGOP->getTargetBitInGOP( currPicPosition ) );
519  }
520
521  return targetBits;
522}
523
524Int TEncRCPic::xEstPicHeaderBits( list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures, Int frameLevel )
525{
526  Int numPreviousPics   = 0;
527  Int totalPreviousBits = 0;
528
529  list<TEncRCPic*>::iterator it;
530  for ( it = listPreviousPictures.begin(); it != listPreviousPictures.end(); it++ )
531  {
532    if ( (*it)->getFrameLevel() == frameLevel )
533    {
534      totalPreviousBits += (*it)->getPicActualHeaderBits();
535      numPreviousPics++;
536    }
537  }
538
539  Int estHeaderBits = 0;
540  if ( numPreviousPics > 0 )
541  {
542    estHeaderBits = totalPreviousBits / numPreviousPics;
543  }
544
545  return estHeaderBits;
546}
547
548#if V0078_ADAPTIVE_LOWER_BOUND
549Int TEncRCPic::xEstPicLowerBound(TEncRCSeq* encRCSeq, TEncRCGOP* encRCGOP)
550{
551  Int lowerBound = 0;
552  Int GOPbitsLeft = encRCGOP->getBitsLeft();
553
554  const Int nextPicPosition = (encRCGOP->getNumPic() - encRCGOP->getPicLeft() + 1) % encRCGOP->getNumPic();
555  const Int nextPicRatio = encRCSeq->getBitRatio(nextPicPosition);
556
557  Int totalPicRatio = 0;
558  for (Int i = nextPicPosition; i < encRCGOP->getNumPic(); i++)
559  {
560    totalPicRatio += encRCSeq->getBitRatio(i);
561  }
562
563  if (nextPicPosition == 0)
564  {
565    GOPbitsLeft = encRCGOP->getTargetBits();
566  }
567  else
568  {
569    GOPbitsLeft -= m_targetBits;
570  }
571
572  lowerBound = Int(((Double)GOPbitsLeft) * nextPicRatio / totalPicRatio);
573
574  if (lowerBound < 100)
575  {
576    lowerBound = 100;   // at least allocate 100 bits for one picture
577  }
578
579  if (m_encRCSeq->getFramesLeft() > 16)
580  {
581    lowerBound = Int(g_RCWeightPicRargetBitInBuffer * lowerBound + g_RCWeightPicTargetBitInGOP * m_encRCGOP->getTargetBitInGOP(nextPicPosition));
582  }
583
584  return lowerBound;
585}
586#endif
587
588Void TEncRCPic::addToPictureLsit( list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures )
589{
590  if ( listPreviousPictures.size() > g_RCMaxPicListSize )
591  {
592    TEncRCPic* p = listPreviousPictures.front();
593    listPreviousPictures.pop_front();
594    p->destroy();
595    delete p;
596  }
597
598  listPreviousPictures.push_back( this );
599}
600
601Void TEncRCPic::create( TEncRCSeq* encRCSeq, TEncRCGOP* encRCGOP, Int frameLevel, list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures )
602{
603  destroy();
604  m_encRCSeq = encRCSeq;
605  m_encRCGOP = encRCGOP;
606
607  Int targetBits    = xEstPicTargetBits( encRCSeq, encRCGOP );
608  Int estHeaderBits = xEstPicHeaderBits( listPreviousPictures, frameLevel );
609
610  if ( targetBits < estHeaderBits + 100 )
611  {
612    targetBits = estHeaderBits + 100;   // at least allocate 100 bits for picture data
613  }
614
615  m_frameLevel       = frameLevel;
616  m_numberOfPixel    = encRCSeq->getNumPixel();
617  m_numberOfLCU      = encRCSeq->getNumberOfLCU();
618  m_estPicLambda     = 100.0;
619  m_targetBits       = targetBits;
620  m_estHeaderBits    = estHeaderBits;
621  m_bitsLeft         = m_targetBits;
622  Int picWidth       = encRCSeq->getPicWidth();
623  Int picHeight      = encRCSeq->getPicHeight();
624  Int LCUWidth       = encRCSeq->getLCUWidth();
625  Int LCUHeight      = encRCSeq->getLCUHeight();
626  Int picWidthInLCU  = ( picWidth  % LCUWidth  ) == 0 ? picWidth  / LCUWidth  : picWidth  / LCUWidth  + 1;
627  Int picHeightInLCU = ( picHeight % LCUHeight ) == 0 ? picHeight / LCUHeight : picHeight / LCUHeight + 1;
628#if V0078_ADAPTIVE_LOWER_BOUND
629  m_lowerBound       = xEstPicLowerBound( encRCSeq, encRCGOP );
630#endif
631
632  m_LCULeft         = m_numberOfLCU;
633  m_bitsLeft       -= m_estHeaderBits;
634  m_pixelsLeft      = m_numberOfPixel;
635
636  m_LCUs           = new TRCLCU[m_numberOfLCU];
637  Int i, j;
638  Int LCUIdx;
639  for ( i=0; i<picWidthInLCU; i++ )
640  {
641    for ( j=0; j<picHeightInLCU; j++ )
642    {
643      LCUIdx = j*picWidthInLCU + i;
644      m_LCUs[LCUIdx].m_actualBits = 0;
645      m_LCUs[LCUIdx].m_QP         = 0;
646      m_LCUs[LCUIdx].m_lambda     = 0.0;
647      m_LCUs[LCUIdx].m_targetBits = 0;
648      m_LCUs[LCUIdx].m_bitWeight  = 1.0;
649      Int currWidth  = ( (i == picWidthInLCU -1) ? picWidth  - LCUWidth *(picWidthInLCU -1) : LCUWidth  );
650      Int currHeight = ( (j == picHeightInLCU-1) ? picHeight - LCUHeight*(picHeightInLCU-1) : LCUHeight );
651      m_LCUs[LCUIdx].m_numberOfPixel = currWidth * currHeight;
652    }
653  }
654  m_picActualHeaderBits = 0;
655  m_picActualBits       = 0;
656  m_picQP               = 0;
657  m_picLambda           = 0.0;
658}
659
660Void TEncRCPic::destroy()
661{
662  if( m_LCUs != NULL )
663  {
664    delete[] m_LCUs;
665    m_LCUs = NULL;
666  }
667  m_encRCSeq = NULL;
668  m_encRCGOP = NULL;
669}
670
671
672Double TEncRCPic::estimatePicLambda( list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures, SliceType eSliceType)
673{
674  Double alpha         = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_alpha;
675  Double beta          = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_beta;
676  Double bpp       = (Double)m_targetBits/(Double)m_numberOfPixel;
677  Double estLambda;
678  if (eSliceType == I_SLICE)
679  {
680    estLambda = calculateLambdaIntra(alpha, beta, pow(m_totalCostIntra/(Double)m_numberOfPixel, BETA1), bpp);
681  }
682  else
683  {
684    estLambda = alpha * pow( bpp, beta );
685  }
686
687  Double lastLevelLambda = -1.0;
688  Double lastPicLambda   = -1.0;
689  Double lastValidLambda = -1.0;
690  list<TEncRCPic*>::iterator it;
691  for ( it = listPreviousPictures.begin(); it != listPreviousPictures.end(); it++ )
692  {
693    if ( (*it)->getFrameLevel() == m_frameLevel )
694    {
695      lastLevelLambda = (*it)->getPicActualLambda();
696    }
697    lastPicLambda     = (*it)->getPicActualLambda();
698
699    if ( lastPicLambda > 0.0 )
700    {
701      lastValidLambda = lastPicLambda;
702    }
703  }
704
705  if ( lastLevelLambda > 0.0 )
706  {
707    lastLevelLambda = Clip3( 0.1, 10000.0, lastLevelLambda );
708    estLambda = Clip3( lastLevelLambda * pow( 2.0, -3.0/3.0 ), lastLevelLambda * pow( 2.0, 3.0/3.0 ), estLambda );
709  }
710
711  if ( lastPicLambda > 0.0 )
712  {
713    lastPicLambda = Clip3( 0.1, 2000.0, lastPicLambda );
714    estLambda = Clip3( lastPicLambda * pow( 2.0, -10.0/3.0 ), lastPicLambda * pow( 2.0, 10.0/3.0 ), estLambda );
715  }
716  else if ( lastValidLambda > 0.0 )
717  {
718    lastValidLambda = Clip3( 0.1, 2000.0, lastValidLambda );
719    estLambda = Clip3( lastValidLambda * pow(2.0, -10.0/3.0), lastValidLambda * pow(2.0, 10.0/3.0), estLambda );
720  }
721  else
722  {
723    estLambda = Clip3( 0.1, 10000.0, estLambda );
724  }
725
726  if ( estLambda < 0.1 )
727  {
728    estLambda = 0.1;
729  }
730
731  m_estPicLambda = estLambda;
732
733  Double totalWeight = 0.0;
734  // initial BU bit allocation weight
735  for ( Int i=0; i<m_numberOfLCU; i++ )
736  {
737    Double alphaLCU, betaLCU;
738    if ( m_encRCSeq->getUseLCUSeparateModel() )
739    {
740      alphaLCU = m_encRCSeq->getLCUPara( m_frameLevel, i ).m_alpha;
741      betaLCU  = m_encRCSeq->getLCUPara( m_frameLevel, i ).m_beta;
742    }
743    else
744    {
745      alphaLCU = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_alpha;
746      betaLCU  = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_beta;
747    }
748
749    m_LCUs[i].m_bitWeight =  m_LCUs[i].m_numberOfPixel * pow( estLambda/alphaLCU, 1.0/betaLCU );
750
751    if ( m_LCUs[i].m_bitWeight < 0.01 )
752    {
753      m_LCUs[i].m_bitWeight = 0.01;
754    }
755    totalWeight += m_LCUs[i].m_bitWeight;
756  }
757  for ( Int i=0; i<m_numberOfLCU; i++ )
758  {
759    Double BUTargetBits = m_targetBits * m_LCUs[i].m_bitWeight / totalWeight;
760    m_LCUs[i].m_bitWeight = BUTargetBits;
761  }
762
763  return estLambda;
764}
765
766Int TEncRCPic::estimatePicQP( Double lambda, list<TEncRCPic*>& listPreviousPictures )
767{
768  Int QP = Int( 4.2005 * log( lambda ) + 13.7122 + 0.5 );
769
770  Int lastLevelQP = g_RCInvalidQPValue;
771  Int lastPicQP   = g_RCInvalidQPValue;
772  Int lastValidQP = g_RCInvalidQPValue;
773  list<TEncRCPic*>::iterator it;
774  for ( it = listPreviousPictures.begin(); it != listPreviousPictures.end(); it++ )
775  {
776    if ( (*it)->getFrameLevel() == m_frameLevel )
777    {
778      lastLevelQP = (*it)->getPicActualQP();
779    }
780    lastPicQP = (*it)->getPicActualQP();
781    if ( lastPicQP > g_RCInvalidQPValue )
782    {
783      lastValidQP = lastPicQP;
784    }
785  }
786
787  if ( lastLevelQP > g_RCInvalidQPValue )
788  {
789    QP = Clip3( lastLevelQP - 3, lastLevelQP + 3, QP );
790  }
791
792  if( lastPicQP > g_RCInvalidQPValue )
793  {
794    QP = Clip3( lastPicQP - 10, lastPicQP + 10, QP );
795  }
796  else if( lastValidQP > g_RCInvalidQPValue )
797  {
798    QP = Clip3( lastValidQP - 10, lastValidQP + 10, QP );
799  }
800
801  return QP;
802}
803
804Double TEncRCPic::getLCUTargetBpp(SliceType eSliceType)
805{
806  Int   LCUIdx    = getLCUCoded();
807  Double bpp      = -1.0;
808  Int avgBits     = 0;
809
810  if (eSliceType == I_SLICE)
811  {
812    Int noOfLCUsLeft = m_numberOfLCU - LCUIdx + 1;
813    Int bitrateWindow = min(4,noOfLCUsLeft);
814    Double MAD      = getLCU(LCUIdx).m_costIntra;
815
816    if (m_remainingCostIntra > 0.1 )
817    {
818      Double weightedBitsLeft = (m_bitsLeft*bitrateWindow+(m_bitsLeft-getLCU(LCUIdx).m_targetBitsLeft)*noOfLCUsLeft)/(Double)bitrateWindow;
819      avgBits = Int( MAD*weightedBitsLeft/m_remainingCostIntra );
820    }
821    else
822    {
823      avgBits = Int( m_bitsLeft / m_LCULeft );
824    }
825    m_remainingCostIntra -= MAD;
826  }
827  else
828  {
829    Double totalWeight = 0;
830    for ( Int i=LCUIdx; i<m_numberOfLCU; i++ )
831    {
832      totalWeight += m_LCUs[i].m_bitWeight;
833    }
834    Int realInfluenceLCU = min( g_RCLCUSmoothWindowSize, getLCULeft() );
835    avgBits = (Int)( m_LCUs[LCUIdx].m_bitWeight - ( totalWeight - m_bitsLeft ) / realInfluenceLCU + 0.5 );
836  }
837
838  if ( avgBits < 1 )
839  {
840    avgBits = 1;
841  }
842
843  bpp = ( Double )avgBits/( Double )m_LCUs[ LCUIdx ].m_numberOfPixel;
844  m_LCUs[ LCUIdx ].m_targetBits = avgBits;
845
846  return bpp;
847}
848
849Double TEncRCPic::getLCUEstLambda( Double bpp )
850{
851  Int   LCUIdx = getLCUCoded();
852  Double alpha;
853  Double beta;
854  if ( m_encRCSeq->getUseLCUSeparateModel() )
855  {
856    alpha = m_encRCSeq->getLCUPara( m_frameLevel, LCUIdx ).m_alpha;
857    beta  = m_encRCSeq->getLCUPara( m_frameLevel, LCUIdx ).m_beta;
858  }
859  else
860  {
861    alpha = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_alpha;
862    beta  = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_beta;
863  }
864
865  Double estLambda = alpha * pow( bpp, beta );
866  //for Lambda clip, picture level clip
867  Double clipPicLambda = m_estPicLambda;
868
869  //for Lambda clip, LCU level clip
870  Double clipNeighbourLambda = -1.0;
871  for ( Int i=LCUIdx - 1; i>=0; i-- )
872  {
873    if ( m_LCUs[i].m_lambda > 0 )
874    {
875      clipNeighbourLambda = m_LCUs[i].m_lambda;
876      break;
877    }
878  }
879
880  if ( clipNeighbourLambda > 0.0 )
881  {
882    estLambda = Clip3( clipNeighbourLambda * pow( 2.0, -1.0/3.0 ), clipNeighbourLambda * pow( 2.0, 1.0/3.0 ), estLambda );
883  }
884
885  if ( clipPicLambda > 0.0 )
886  {
887    estLambda = Clip3( clipPicLambda * pow( 2.0, -2.0/3.0 ), clipPicLambda * pow( 2.0, 2.0/3.0 ), estLambda );
888  }
889  else
890  {
891    estLambda = Clip3( 10.0, 1000.0, estLambda );
892  }
893
894  if ( estLambda < 0.1 )
895  {
896    estLambda = 0.1;
897  }
898
899  return estLambda;
900}
901
902Int TEncRCPic::getLCUEstQP( Double lambda, Int clipPicQP )
903{
904  Int LCUIdx = getLCUCoded();
905  Int estQP = Int( 4.2005 * log( lambda ) + 13.7122 + 0.5 );
906
907  //for Lambda clip, LCU level clip
908  Int clipNeighbourQP = g_RCInvalidQPValue;
909  for ( Int i=LCUIdx - 1; i>=0; i-- )
910  {
911    if ( (getLCU(i)).m_QP > g_RCInvalidQPValue )
912    {
913      clipNeighbourQP = getLCU(i).m_QP;
914      break;
915    }
916  }
917
918  if ( clipNeighbourQP > g_RCInvalidQPValue )
919  {
920    estQP = Clip3( clipNeighbourQP - 1, clipNeighbourQP + 1, estQP );
921  }
922
923  estQP = Clip3( clipPicQP - 2, clipPicQP + 2, estQP );
924
925  return estQP;
926}
927
928Void TEncRCPic::updateAfterCTU( Int LCUIdx, Int bits, Int QP, Double lambda, Bool updateLCUParameter )
929{
930  m_LCUs[LCUIdx].m_actualBits = bits;
931  m_LCUs[LCUIdx].m_QP         = QP;
932  m_LCUs[LCUIdx].m_lambda     = lambda;
933
934  m_LCULeft--;
935  m_bitsLeft   -= bits;
936  m_pixelsLeft -= m_LCUs[LCUIdx].m_numberOfPixel;
937
938  if ( !updateLCUParameter )
939  {
940    return;
941  }
942
943  if ( !m_encRCSeq->getUseLCUSeparateModel() )
944  {
945    return;
946  }
947
948  Double alpha = m_encRCSeq->getLCUPara( m_frameLevel, LCUIdx ).m_alpha;
949  Double beta  = m_encRCSeq->getLCUPara( m_frameLevel, LCUIdx ).m_beta;
950
951  Int LCUActualBits   = m_LCUs[LCUIdx].m_actualBits;
952  Int LCUTotalPixels  = m_LCUs[LCUIdx].m_numberOfPixel;
953  Double bpp         = ( Double )LCUActualBits/( Double )LCUTotalPixels;
954  Double calLambda   = alpha * pow( bpp, beta );
955  Double inputLambda = m_LCUs[LCUIdx].m_lambda;
956
957  if( inputLambda < 0.01 || calLambda < 0.01 || bpp < 0.0001 )
958  {
959    alpha *= ( 1.0 - m_encRCSeq->getAlphaUpdate() / 2.0 );
960    beta  *= ( 1.0 - m_encRCSeq->getBetaUpdate() / 2.0 );
961
962    alpha = Clip3( g_RCAlphaMinValue, g_RCAlphaMaxValue, alpha );
963    beta  = Clip3( g_RCBetaMinValue,  g_RCBetaMaxValue,  beta  );
964
965    TRCParameter rcPara;
966    rcPara.m_alpha = alpha;
967    rcPara.m_beta  = beta;
968    m_encRCSeq->setLCUPara( m_frameLevel, LCUIdx, rcPara );
969
970    return;
971  }
972
973  calLambda = Clip3( inputLambda / 10.0, inputLambda * 10.0, calLambda );
974  alpha += m_encRCSeq->getAlphaUpdate() * ( log( inputLambda ) - log( calLambda ) ) * alpha;
975  Double lnbpp = log( bpp );
976  lnbpp = Clip3( -5.0, -0.1, lnbpp );
977  beta  += m_encRCSeq->getBetaUpdate() * ( log( inputLambda ) - log( calLambda ) ) * lnbpp;
978
979  alpha = Clip3( g_RCAlphaMinValue, g_RCAlphaMaxValue, alpha );
980  beta  = Clip3( g_RCBetaMinValue,  g_RCBetaMaxValue,  beta  );
981
982  TRCParameter rcPara;
983  rcPara.m_alpha = alpha;
984  rcPara.m_beta  = beta;
985  m_encRCSeq->setLCUPara( m_frameLevel, LCUIdx, rcPara );
986
987}
988
989Double TEncRCPic::calAverageQP()
990{
991  Int totalQPs = 0;
992  Int numTotalLCUs = 0;
993
994  Int i;
995  for ( i=0; i<m_numberOfLCU; i++ )
996  {
997    if ( m_LCUs[i].m_QP > 0 )
998    {
999      totalQPs += m_LCUs[i].m_QP;
1000      numTotalLCUs++;
1001    }
1002  }
1003
1004  Double avgQP = 0.0;
1005  if ( numTotalLCUs == 0 )
1006  {
1007    avgQP = g_RCInvalidQPValue;
1008  }
1009  else
1010  {
1011    avgQP = ((Double)totalQPs) / ((Double)numTotalLCUs);
1012  }
1013  return avgQP;
1014}
1015
1016Double TEncRCPic::calAverageLambda()
1017{
1018  Double totalLambdas = 0.0;
1019  Int numTotalLCUs = 0;
1020
1021  Int i;
1022  for ( i=0; i<m_numberOfLCU; i++ )
1023  {
1024    if ( m_LCUs[i].m_lambda > 0.01 )
1025    {
1026      totalLambdas += log( m_LCUs[i].m_lambda );
1027      numTotalLCUs++;
1028    }
1029  }
1030
1031  Double avgLambda;
1032  if( numTotalLCUs == 0 )
1033  {
1034    avgLambda = -1.0;
1035  }
1036  else
1037  {
1038    avgLambda = pow( 2.7183, totalLambdas / numTotalLCUs );
1039  }
1040  return avgLambda;
1041}
1042
1043
1044Void TEncRCPic::updateAfterPicture( Int actualHeaderBits, Int actualTotalBits, Double averageQP, Double averageLambda, SliceType eSliceType)
1045{
1046  m_picActualHeaderBits = actualHeaderBits;
1047  m_picActualBits       = actualTotalBits;
1048  if ( averageQP > 0.0 )
1049  {
1050    m_picQP             = Int( averageQP + 0.5 );
1051  }
1052  else
1053  {
1054    m_picQP             = g_RCInvalidQPValue;
1055  }
1056  m_picLambda           = averageLambda;
1057
1058  Double alpha = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_alpha;
1059  Double beta  = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_beta;
1060
1061  if (eSliceType == I_SLICE)
1062  {
1063    updateAlphaBetaIntra(&alpha, &beta);
1064  }
1065  else
1066  {
1067    // update parameters
1068    Double picActualBits = ( Double )m_picActualBits;
1069    Double picActualBpp  = picActualBits/(Double)m_numberOfPixel;
1070    Double calLambda     = alpha * pow( picActualBpp, beta );
1071    Double inputLambda   = m_picLambda;
1072
1073    if ( inputLambda < 0.01 || calLambda < 0.01 || picActualBpp < 0.0001 )
1074    {
1075      alpha *= ( 1.0 - m_encRCSeq->getAlphaUpdate() / 2.0 );
1076      beta  *= ( 1.0 - m_encRCSeq->getBetaUpdate() / 2.0 );
1077
1078      alpha = Clip3( g_RCAlphaMinValue, g_RCAlphaMaxValue, alpha );
1079      beta  = Clip3( g_RCBetaMinValue,  g_RCBetaMaxValue,  beta  );
1080
1081      TRCParameter rcPara;
1082      rcPara.m_alpha = alpha;
1083      rcPara.m_beta  = beta;
1084      m_encRCSeq->setPicPara( m_frameLevel, rcPara );
1085
1086      return;
1087    }
1088
1089    calLambda = Clip3( inputLambda / 10.0, inputLambda * 10.0, calLambda );
1090    alpha += m_encRCSeq->getAlphaUpdate() * ( log( inputLambda ) - log( calLambda ) ) * alpha;
1091    Double lnbpp = log( picActualBpp );
1092    lnbpp = Clip3( -5.0, -0.1, lnbpp );
1093
1094    beta  += m_encRCSeq->getBetaUpdate() * ( log( inputLambda ) - log( calLambda ) ) * lnbpp;
1095
1096    alpha = Clip3( g_RCAlphaMinValue, g_RCAlphaMaxValue, alpha );
1097    beta  = Clip3( g_RCBetaMinValue,  g_RCBetaMaxValue,  beta  );
1098  }
1099
1100  TRCParameter rcPara;
1101  rcPara.m_alpha = alpha;
1102  rcPara.m_beta  = beta;
1103
1104  m_encRCSeq->setPicPara( m_frameLevel, rcPara );
1105
1106  if ( m_frameLevel == 1 )
1107  {
1108    Double currLambda = Clip3( 0.1, 10000.0, m_picLambda );
1109    Double updateLastLambda = g_RCWeightHistoryLambda * m_encRCSeq->getLastLambda() + g_RCWeightCurrentLambda * currLambda;
1110    m_encRCSeq->setLastLambda( updateLastLambda );
1111  }
1112}
1113
1114Int TEncRCPic::getRefineBitsForIntra( Int orgBits )
1115{
1116  Double alpha=0.25, beta=0.5582;
1117  Int iIntraBits;
1118
1119  if (orgBits*40 < m_numberOfPixel)
1120  {
1121    alpha=0.25;
1122  }
1123  else
1124  {
1125    alpha=0.30;
1126  }
1127
1128  iIntraBits = (Int)(alpha* pow(m_totalCostIntra*4.0/(Double)orgBits, beta)*(Double)orgBits+0.5);
1129
1130  return iIntraBits;
1131}
1132
1133Double TEncRCPic::calculateLambdaIntra(Double alpha, Double beta, Double MADPerPixel, Double bitsPerPixel)
1134{
1135  return ( (alpha/256.0) * pow( MADPerPixel/bitsPerPixel, beta ) );
1136}
1137
1138Void TEncRCPic::updateAlphaBetaIntra(Double *alpha, Double *beta)
1139{
1140  Double lnbpp = log(pow(m_totalCostIntra / (Double)m_numberOfPixel, BETA1));
1141  Double diffLambda = (*beta)*(log((Double)m_picActualBits)-log((Double)m_targetBits));
1142
1143  diffLambda = Clip3(-0.125, 0.125, 0.25*diffLambda);
1144  *alpha    =  (*alpha) * exp(diffLambda);
1145  *beta     =  (*beta) + diffLambda / lnbpp;
1146}
1147
1148
1149Void TEncRCPic::getLCUInitTargetBits()
1150{
1151  Int iAvgBits     = 0;
1152
1153  m_remainingCostIntra = m_totalCostIntra;
1154  for (Int i=m_numberOfLCU-1; i>=0; i--)
1155  {
1156    iAvgBits += Int(m_targetBits * getLCU(i).m_costIntra/m_totalCostIntra);
1157    getLCU(i).m_targetBitsLeft = iAvgBits;
1158  }
1159}
1160
1161
1162Double TEncRCPic::getLCUEstLambdaAndQP(Double bpp, Int clipPicQP, Int *estQP)
1163{
1164  Int   LCUIdx = getLCUCoded();
1165
1166  Double   alpha = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_alpha;
1167  Double   beta  = m_encRCSeq->getPicPara( m_frameLevel ).m_beta;
1168
1169  Double costPerPixel = getLCU(LCUIdx).m_costIntra/(Double)getLCU(LCUIdx).m_numberOfPixel;
1170  costPerPixel = pow(costPerPixel, BETA1);
1171  Double estLambda = calculateLambdaIntra(alpha, beta, costPerPixel, bpp);
1172
1173  Int clipNeighbourQP = g_RCInvalidQPValue;
1174  for (Int i=LCUIdx-1; i>=0; i--)
1175  {
1176    if ((getLCU(i)).m_QP > g_RCInvalidQPValue)
1177    {
1178      clipNeighbourQP = getLCU(i).m_QP;
1179      break;
1180    }
1181  }
1182
1183  Int minQP = clipPicQP - 2;
1184  Int maxQP = clipPicQP + 2;
1185
1186  if ( clipNeighbourQP > g_RCInvalidQPValue )
1187  {
1188    maxQP = min(clipNeighbourQP + 1, maxQP);
1189    minQP = max(clipNeighbourQP - 1, minQP);
1190  }
1191
1192  Double maxLambda=exp(((Double)(maxQP+0.49)-13.7122)/4.2005);
1193  Double minLambda=exp(((Double)(minQP-0.49)-13.7122)/4.2005);
1194
1195  estLambda = Clip3(minLambda, maxLambda, estLambda);
1196
1197  *estQP = Int( 4.2005 * log(estLambda) + 13.7122 + 0.5 );
1198  *estQP = Clip3(minQP, maxQP, *estQP);
1199
1200  return estLambda;
1201}
1202
1203TEncRateCtrl::TEncRateCtrl()
1204{
1205  m_encRCSeq = NULL;
1206  m_encRCGOP = NULL;
1207  m_encRCPic = NULL;
1208}
1209
1210TEncRateCtrl::~TEncRateCtrl()
1211{
1212  destroy();
1213}
1214
1215Void TEncRateCtrl::destroy()
1216{
1217  if ( m_encRCSeq != NULL )
1218  {
1219    delete m_encRCSeq;
1220    m_encRCSeq = NULL;
1221  }
1222  if ( m_encRCGOP != NULL )
1223  {
1224    delete m_encRCGOP;
1225    m_encRCGOP = NULL;
1226  }
1227  while ( m_listRCPictures.size() > 0 )
1228  {
1229    TEncRCPic* p = m_listRCPictures.front();
1230    m_listRCPictures.pop_front();
1231    delete p;
1232  }
1233}
1234
1235Void 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] )
1236{
1237  destroy();
1238
1239  Bool isLowdelay = true;
1240  for ( Int i=0; i<GOPSize-1; i++ )
1241  {
1242    if ( GOPList[i].m_POC > GOPList[i+1].m_POC )
1243    {
1244      isLowdelay = false;
1245      break;
1246    }
1247  }
1248
1249  Int numberOfLevel = 1;
1250  Int adaptiveBit = 0;
1251  if ( keepHierBits > 0 )
1252  {
1253    numberOfLevel = Int( log((Double)GOPSize)/log(2.0) + 0.5 ) + 1;
1254  }
1255  if ( !isLowdelay && GOPSize == 8 )
1256  {
1257    numberOfLevel = Int( log((Double)GOPSize)/log(2.0) + 0.5 ) + 1;
1258  }
1259  numberOfLevel++;    // intra picture
1260  numberOfLevel++;    // non-reference picture
1261
1262
1263  Int* bitsRatio;
1264  bitsRatio = new Int[ GOPSize ];
1265  for ( Int i=0; i<GOPSize; i++ )
1266  {
1267    bitsRatio[i] = 10;
1268    if ( !GOPList[i].m_refPic )
1269    {
1270      bitsRatio[i] = 2;
1271    }
1272  }
1273
1274  if ( keepHierBits > 0 )
1275  {
1276    Double bpp = (Double)( targetBitrate / (Double)( frameRate*picWidth*picHeight ) );
1277    if ( GOPSize == 4 && isLowdelay )
1278    {
1279      if ( bpp > 0.2 )
1280      {
1281        bitsRatio[0] = 2;
1282        bitsRatio[1] = 3;
1283        bitsRatio[2] = 2;
1284        bitsRatio[3] = 6;
1285      }
1286      else if( bpp > 0.1 )
1287      {
1288        bitsRatio[0] = 2;
1289        bitsRatio[1] = 3;
1290        bitsRatio[2] = 2;
1291        bitsRatio[3] = 10;
1292      }
1293      else if ( bpp > 0.05 )
1294      {
1295        bitsRatio[0] = 2;
1296        bitsRatio[1] = 3;
1297        bitsRatio[2] = 2;
1298        bitsRatio[3] = 12;
1299      }
1300      else
1301      {
1302        bitsRatio[0] = 2;
1303        bitsRatio[1] = 3;
1304        bitsRatio[2] = 2;
1305        bitsRatio[3] = 14;
1306      }
1307
1308      if ( keepHierBits == 2 )
1309      {
1310        adaptiveBit = 1;
1311      }
1312    }
1313    else if ( GOPSize == 8 && !isLowdelay )
1314    {
1315      if ( bpp > 0.2 )
1316      {
1317        bitsRatio[0] = 15;
1318        bitsRatio[1] = 5;
1319        bitsRatio[2] = 4;
1320        bitsRatio[3] = 1;
1321        bitsRatio[4] = 1;
1322        bitsRatio[5] = 4;
1323        bitsRatio[6] = 1;
1324        bitsRatio[7] = 1;
1325      }
1326      else if ( bpp > 0.1 )
1327      {
1328        bitsRatio[0] = 20;
1329        bitsRatio[1] = 6;
1330        bitsRatio[2] = 4;
1331        bitsRatio[3] = 1;
1332        bitsRatio[4] = 1;
1333        bitsRatio[5] = 4;
1334        bitsRatio[6] = 1;
1335        bitsRatio[7] = 1;
1336      }
1337      else if ( bpp > 0.05 )
1338      {
1339        bitsRatio[0] = 25;
1340        bitsRatio[1] = 7;
1341        bitsRatio[2] = 4;
1342        bitsRatio[3] = 1;
1343        bitsRatio[4] = 1;
1344        bitsRatio[5] = 4;
1345        bitsRatio[6] = 1;
1346        bitsRatio[7] = 1;
1347      }
1348      else
1349      {
1350        bitsRatio[0] = 30;
1351        bitsRatio[1] = 8;
1352        bitsRatio[2] = 4;
1353        bitsRatio[3] = 1;
1354        bitsRatio[4] = 1;
1355        bitsRatio[5] = 4;
1356        bitsRatio[6] = 1;
1357        bitsRatio[7] = 1;
1358      }
1359
1360      if ( keepHierBits == 2 )
1361      {
1362        adaptiveBit = 2;
1363      }
1364    }
1365    else
1366    {
1367      printf( "\n hierarchical bit allocation is not support for the specified coding structure currently.\n" );
1368    }
1369  }
1370
1371  Int* GOPID2Level = new Int[ GOPSize ];
1372  for ( Int i=0; i<GOPSize; i++ )
1373  {
1374    GOPID2Level[i] = 1;
1375    if ( !GOPList[i].m_refPic )
1376    {
1377      GOPID2Level[i] = 2;
1378    }
1379  }
1380
1381  if ( keepHierBits > 0 )
1382  {
1383    if ( GOPSize == 4 && isLowdelay )
1384    {
1385      GOPID2Level[0] = 3;
1386      GOPID2Level[1] = 2;
1387      GOPID2Level[2] = 3;
1388      GOPID2Level[3] = 1;
1389    }
1390    else if ( GOPSize == 8 && !isLowdelay )
1391    {
1392      GOPID2Level[0] = 1;
1393      GOPID2Level[1] = 2;
1394      GOPID2Level[2] = 3;
1395      GOPID2Level[3] = 4;
1396      GOPID2Level[4] = 4;
1397      GOPID2Level[5] = 3;
1398      GOPID2Level[6] = 4;
1399      GOPID2Level[7] = 4;
1400    }
1401  }
1402
1403  if ( !isLowdelay && GOPSize == 8 )
1404  {
1405    GOPID2Level[0] = 1;
1406    GOPID2Level[1] = 2;
1407    GOPID2Level[2] = 3;
1408    GOPID2Level[3] = 4;
1409    GOPID2Level[4] = 4;
1410    GOPID2Level[5] = 3;
1411    GOPID2Level[6] = 4;
1412    GOPID2Level[7] = 4;
1413  }
1414
1415  m_encRCSeq = new TEncRCSeq;
1416  m_encRCSeq->create( totalFrames, targetBitrate, frameRate, GOPSize, picWidth, picHeight, LCUWidth, LCUHeight, numberOfLevel, useLCUSeparateModel, adaptiveBit );
1417  m_encRCSeq->initBitsRatio( bitsRatio );
1418  m_encRCSeq->initGOPID2Level( GOPID2Level );
1419  m_encRCSeq->initPicPara();
1420  if ( useLCUSeparateModel )
1421  {
1422    m_encRCSeq->initLCUPara();
1423  }
1424#if U0132_TARGET_BITS_SATURATION
1425  m_CpbSaturationEnabled = false;
1426  m_cpbSize              = targetBitrate;
1427  m_cpbState             = (UInt)(m_cpbSize*0.5f);
1428  m_bufferingRate        = (Int)(targetBitrate / frameRate);
1429#endif
1430
1431  delete[] bitsRatio;
1432  delete[] GOPID2Level;
1433}
1434
1435Void TEncRateCtrl::initRCPic( Int frameLevel )
1436{
1437  m_encRCPic = new TEncRCPic;
1438  m_encRCPic->create( m_encRCSeq, m_encRCGOP, frameLevel, m_listRCPictures );
1439}
1440
1441Void TEncRateCtrl::initRCGOP( Int numberOfPictures )
1442{
1443  m_encRCGOP = new TEncRCGOP;
1444  m_encRCGOP->create( m_encRCSeq, numberOfPictures );
1445}
1446
1447#if U0132_TARGET_BITS_SATURATION
1448Int  TEncRateCtrl::updateCpbState(Int actualBits)
1449{
1450  Int cpbState = 1;
1451
1452  m_cpbState -= actualBits;
1453  if (m_cpbState < 0)
1454  {
1455    cpbState = -1;
1456  }
1457
1458  m_cpbState += m_bufferingRate;
1459  if (m_cpbState > m_cpbSize)
1460  {
1461    cpbState = 0;
1462  }
1463
1464  return cpbState;
1465}
1466
1467Void TEncRateCtrl::initHrdParam(const TComHRD* pcHrd, Int iFrameRate, Double fInitialCpbFullness)
1468{
1469  m_CpbSaturationEnabled = true;
1470  m_cpbSize = (pcHrd->getCpbSizeValueMinus1(0, 0, 0) + 1) << (4 + pcHrd->getCpbSizeScale());
1471  m_cpbState = (UInt)(m_cpbSize*fInitialCpbFullness);
1472  m_bufferingRate = (UInt)(((pcHrd->getBitRateValueMinus1(0, 0, 0) + 1) << (6 + pcHrd->getBitRateScale())) / iFrameRate);
1473  printf("\nHRD - [Initial CPB state %6d] [CPB Size %6d] [Buffering Rate %6d]\n", m_cpbState, m_cpbSize, m_bufferingRate);
1474}
1475#endif
1476
1477Void TEncRateCtrl::destroyRCGOP()
1478{
1479  delete m_encRCGOP;
1480  m_encRCGOP = NULL;
1481}
1482
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.