openh264 宏块级码率控制函数关系
宏块级核心函数分析
WelsRcMbInitGom函数
功能 :openh264 码率控制框架中宏块级码率控制函数,根据是否启用GOM QP来决定如何设置宏块的QP值,以控制编码的质量和比特率。原理过程 :
函数参数: pEncCtx: 指向编码上下文的指针,包含编码过程中所需的全局信息。 pCurMb: 指向当前宏块的指针,宏块是视频编码的基本单位。 pSlice: 指向当前切片的指针,切片是一系列连续宏块的集合。 局部变量: pWelsSvcRc: 指向服务层码率控制结构的指针。 pSOverRc: 指向切片覆盖码率控制结构的指针。 pCurLayer: 指向当前解码质量层的指针。 kuiChromaQpIndexOffset: 色度QP索引偏移量,用于调整色度通道的量化参数。 主要逻辑: 首先,获取当前宏块的比特流位置,并更新到切片覆盖码率控制结构中。 如果全局优化码率控制(GOM QP)被启用: 如果当前宏块是GOM的起始宏块(即其索引能被GOM的数量整除),并且不是切片的起始宏块,则增加复杂度指数。 调用RcCalculateGomQp
函数计算GOM的QP值。 调用RcGomTargetBits
函数计算GOM的目标比特数。 调用RcCalculateMbQp
函数计算当前宏块的QP值。 如果GOM QP未启用: 将当前宏块的亮度QP值设置为全局QP值。 根据亮度QP值和色度QP索引偏移量,计算并设置色度QP值。 关键功能: 函数通过判断是否启用GOM QP来决定如何设置宏块的量化参数(QP),这影响编码后视频的质量和比特率。 使用CLIP3_QP_0_51宏来确保QP值在有效范围内(0到51)。
源码 :
void WelsRcMbInitGom ( sWelsEncCtx* pEncCtx, SMB* pCurMb, SSlice* pSlice) { SWelsSvcRc* pWelsSvcRc = & pEncCtx-> pWelsSvcRc[ pEncCtx-> uiDependencyId] ; SRCSlicing* pSOverRc = & pSlice-> sSlicingOverRc; SDqLayer* pCurLayer = pEncCtx-> pCurDqLayer; const uint8_t kuiChromaQpIndexOffset = pCurLayer-> sLayerInfo. pPpsP-> uiChromaQpIndexOffset; pSOverRc-> iBsPosSlice = pEncCtx-> pFuncList-> pfGetBsPosition ( pSlice) ; if ( pWelsSvcRc-> bEnableGomQp) { if ( 0 == ( pCurMb-> iMbXY % pWelsSvcRc-> iNumberMbGom) ) { if ( pCurMb-> iMbXY != pSOverRc-> iStartMbSlice) { pSOverRc-> iComplexityIndexSlice++ ; RcCalculateGomQp ( pEncCtx, pSlice, pCurMb) ; } RcGomTargetBits ( pEncCtx, pSlice) ; } RcCalculateMbQp ( pEncCtx, pSlice, pCurMb) ; } else { pCurMb-> uiLumaQp = pEncCtx-> iGlobalQp; pCurMb-> uiChromaQp = g_kuiChromaQpTable[ CLIP3_QP_0_51 ( pCurMb-> uiLumaQp + kuiChromaQpIndexOffset) ] ; } }
RcCalculateGomQp函数
功能 :计算宏块组的量化参数 qp 的具体实现原理过程 :
函数参数: pEncCtx: 指向编码上下文的指针,包含编码过程中所需的全局信息。 pSlice: 指向当前切片的指针。 pCurMb: 指向当前宏块的指针,虽然在这段代码中没有直接使用。 局部变量: pWelsSvcRc: 指向服务层码率控制结构的指针。 pSOverRc: 指向切片覆盖码率控制结构的指针。 iBitsRatio: 用于计算比特率比例的变量。 主要逻辑: 计算剩余的比特数 iLeftBits,即目标比特数减去已使用的比特数。 计算目标剩余比特数 iTargetLeftBits,考虑了当前GOM的已用比特数。 QP调整逻辑: 如果剩余比特数小于或等于0,增加QP以降低质量,减少比特率的使用。 否则,根据比特率比例 iBitsRatio 来调整QP: 如果 iBitsRatio 小于 8409,增加QP 2。 如果 iBitsRatio 在 8409 和 9439 之间,增加QP 1。 如果 iBitsRatio 大于 10600,减少QP 1。 如果 iBitsRatio 大于 11900,减少QP 2。 QP值的边界限制: 使用 WELS_CLIP3 宏来确保计算出的QP值在允许的最小值和最大值之间。 重置GOM比特计数器: 将 iGomBitsSlice 重置为0,为下一个GOM的比特计数做准备。 注释: 注释中提到了一个可能的日志记录语句,但在这段代码中被注释掉了。 设计目的: 函数的目的是根据当前的编码比特率情况动态调整量化参数,以控制视频的质量和编码效率。 关键功能: 函数通过计算剩余比特数与目标比特数的比例,动态调整QP值,实现码率控制。
源码 :
void RcCalculateGomQp ( sWelsEncCtx* pEncCtx, SSlice* pSlice, SMB* pCurMb) { SWelsSvcRc* pWelsSvcRc = & pEncCtx-> pWelsSvcRc[ pEncCtx-> uiDependencyId] ; SRCSlicing* pSOverRc = & pSlice-> sSlicingOverRc; int64_t iBitsRatio = 1 ; int64_t iLeftBits = pSOverRc-> iTargetBitsSlice - pSOverRc-> iFrameBitsSlice; int64_t iTargetLeftBits = iLeftBits + pSOverRc-> iGomBitsSlice - pSOverRc-> iGomTargetBits; if ( ( iLeftBits <= 0 ) || ( iTargetLeftBits <= 0 ) ) { pSOverRc-> iCalculatedQpSlice += 2 ; } else {
iBitsRatio = 10000 * iLeftBits / ( iTargetLeftBits + 1 ) ; if ( iBitsRatio < 8409 ) pSOverRc-> iCalculatedQpSlice += 2 ; else if ( iBitsRatio < 9439 ) pSOverRc-> iCalculatedQpSlice += 1 ; else if ( iBitsRatio > 10600 ) pSOverRc-> iCalculatedQpSlice -= 1 ; else if ( iBitsRatio > 11900 ) pSOverRc-> iCalculatedQpSlice -= 2 ; } pSOverRc-> iCalculatedQpSlice = WELS_CLIP3 ( pSOverRc-> iCalculatedQpSlice, pWelsSvcRc-> iMinFrameQp, pWelsSvcRc-> iMaxFrameQp) ;
pSOverRc-> iGomBitsSlice = 0 ; }
RcGomTargetBits函数
功能 :在视频编码过程中为一个组(Group of Macroblocks,GOM)分配目标比特数。原理过程 :
函数参数: pEncCtx: 指向编码上下文的指针,包含编码过程中所需的全局信息。 pSlice: 指向当前切片的指针。 局部变量: pWelsSvcRc: 指向当前依赖层的码率控制服务结构体的指针。 pWelsSvcRc_Base: 指向基础码率控制服务结构体的指针,可能用于比较或计算。 pSOverRc: 指向切片覆盖码率控制结构的指针。 iAllocateBits: 用于存储分配给当前GOM的比特数。 iSumSad: 用于累加GOM的总SAD(Sum of Absolute Differences)值。 iLastGomIndex: 表示最后一个GOM的索引。 iLeftBits: 表示剩余的比特数。 kiComplexityIndex: 表示当前GOM的复杂度指数。 主要逻辑: 计算最后一个GOM的索引 iLastGomIndex。 计算剩余的比特数 iLeftBits。 如果剩余比特数小于或等于0,将GOM的目标比特数设置为0并返回。 如果当前复杂度指数等于最后一个GOM的索引,将所有剩余比特数分配给当前GOM。 否则,计算从当前复杂度指数到最后一个GOM的SAD总和 iSumSad。 根据SAD值按比例分配剩余比特数。 比特分配策略: 如果 iSumSad 为0,等比例分配剩余比特数。 如果 iSumSad 不为0,根据当前GOM的SAD值占总SAD的比例来分配比特数。 辅助函数: RcJudgeBaseUsability
: 用于判断基础码率控制服务结构体的可用性,其返回值可能用于计算。 设计目的: 函数的目的是根据宏块的复杂度和剩余的比特资源,动态地为每个GOM分配目标比特数,以优化视频质量和编码效率。 关键功能: 函数通过计算SAD值来评估宏块的复杂度,并据此分配比特数,实现码率控制。
源码 :
void RcGomTargetBits ( sWelsEncCtx* pEncCtx, SSlice* pSlice) { SWelsSvcRc* pWelsSvcRc = & pEncCtx-> pWelsSvcRc[ pEncCtx-> uiDependencyId] ; SWelsSvcRc* pWelsSvcRc_Base = NULL ; SRCSlicing* pSOverRc = & pSlice-> sSlicingOverRc; int32_t iAllocateBits = 0 ; int32_t iSumSad = 0 ; int32_t iLastGomIndex = 0 ; int32_t iLeftBits = 0 ; const int32_t kiComplexityIndex = pSOverRc-> iComplexityIndexSlice; int32_t i; iLastGomIndex = pSOverRc-> iEndMbSlice / pWelsSvcRc-> iNumberMbGom; iLeftBits = pSOverRc-> iTargetBitsSlice - pSOverRc-> iFrameBitsSlice; if ( iLeftBits <= 0 ) { pSOverRc-> iGomTargetBits = 0 ; return ; } else if ( kiComplexityIndex >= iLastGomIndex) { iAllocateBits = iLeftBits; } else { pWelsSvcRc_Base = RcJudgeBaseUsability ( pEncCtx) ; pWelsSvcRc_Base = ( pWelsSvcRc_Base) ? pWelsSvcRc_Base : pWelsSvcRc; for ( i = kiComplexityIndex + 1 ; i <= iLastGomIndex; i++ ) { iSumSad += pWelsSvcRc_Base-> pCurrentFrameGomSad[ i] ; } if ( 0 == iSumSad) iAllocateBits = WELS_DIV_ROUND ( iLeftBits, ( iLastGomIndex - kiComplexityIndex) ) ; else iAllocateBits = WELS_DIV_ROUND ( ( int64_t ) iLeftBits * pWelsSvcRc_Base-> pCurrentFrameGomSad[ kiComplexityIndex + 1 ] , iSumSad) ; } pSOverRc-> iGomTargetBits = iAllocateBits;
}
RcCalculateMbQp函数
功能 :作用是在视频编码过程中为当前宏块(Macroblock, MB)计算量化参数(Quantization Parameter, QP)原理过程 :
函数参数: pEncCtx: 指向编码上下文的指针,包含编码过程中所需的全局信息。 pSlice: 指向当前切片的指针。 pCurMb: 指向当前宏块的指针。 局部变量: pWelsSvcRc: 指向服务层码率控制结构的指针。 pSOverRc: 指向切片覆盖码率控制结构的指针。 iLumaQp: 存储计算得到的亮度QP值。 pCurLayer: 指向当前解码质量层的指针。 kuiChromaQpIndexOffset: 色度QP索引偏移量。 主要逻辑: 从切片覆盖码率控制结构中获取iCalculatedQpSlice计算得到的亮度QP值 iLumaQp。 如果启用了自适应量化(bEnableAdaptiveQuant),则根据宏块的运动和纹理信息调整QP值。 自适应量化: 如果启用自适应量化,使用 pMotionTextureIndexToDeltaQp 数组,根据宏块的位置 MbXY 来获取QP调整值,并将其加到基础QP值iLumaQp上。 调整后的QP值通过 WELS_CLIP3 宏确保在允许的范围内。 色度QP计算: 使用色度QP表 g_kuiChromaQpTable 和色度QP索引偏移量 kuiChromaQpIndexOffset 来计算色度QP值。 色度QP值通过 CLIP3_QP_0_51 宏确保在0到51的范围内。 宏块QP赋值: 将计算得到的亮度QP和色度QP值赋给当前宏块 pCurMb。
源码 :
void RcCalculateMbQp ( sWelsEncCtx* pEncCtx, SSlice* pSlice, SMB* pCurMb) { SWelsSvcRc* pWelsSvcRc = & pEncCtx-> pWelsSvcRc[ pEncCtx-> uiDependencyId] ; SRCSlicing* pSOverRc = & pSlice-> sSlicingOverRc; int32_t iLumaQp = pSOverRc-> iCalculatedQpSlice; SDqLayer* pCurLayer = pEncCtx-> pCurDqLayer; const uint8_t kuiChromaQpIndexOffset = pCurLayer-> sLayerInfo. pPpsP-> uiChromaQpIndexOffset; if ( pEncCtx-> pSvcParam-> bEnableAdaptiveQuant) { iLumaQp = ( int8_t ) WELS_CLIP3 ( iLumaQp + pEncCtx-> pVaa-> sAdaptiveQuantParam. pMotionTextureIndexToDeltaQp[ pCurMb-> iMbXY] , pWelsSvcRc-> iMinFrameQp, pWelsSvcRc-> iMaxFrameQp) ; } pCurMb-> uiChromaQp = g_kuiChromaQpTable[ CLIP3_QP_0_51 ( iLumaQp + kuiChromaQpIndexOffset) ] ; pCurMb-> uiLumaQp = iLumaQp;
}
WelsRcMbInfoUpdateGom函数
功能 :通过收集和更新宏块的编码信息来帮助编码器动态调整编码参数,以优化视频质量和编码效率。原理过程 :
函数参数: pEncCtx: 指向编码上下文的指针,包含编码过程中所需的全局信息。 pCurMb: 指向当前宏块的指针。 iCostLuma: 当前宏块的亮度成本,用于码率控制。 pSlice: 指向当前切片的指针。 局部变量: pWelsSvcRc: 指向服务层码率控制结构的指针。 pSOverRc: 指向切片覆盖码率控制结构的指针。 kiComplexityIndex: 复杂度指数,用于码率控制策略。 主要逻辑: 计算当前宏块的比特数iCurMbBits,即从切片开始到当前宏块的比特流位置差。 更新切片的总比特数iFrameBitsSlice和GOM(Group of Macroblocks)的总比特数iGomBitsSlice。 码率控制相关操作: 累加当前宏块的亮度成本iCostLuma到对应复杂度指数的成本数组pGomCost中。 如果当前宏块的比特数大于0,更新切片的总QP(量化参数)和宏块计数器。 设计目的: 该函数的目的是在编码过程中收集和更新宏块的相关信息,以便进行有效的码率控制。 关键功能: 函数通过更新宏块的比特数和亮度成本,为后续的码率控制决策提供数据支持。
源码 :
void WelsRcMbInfoUpdateGom ( sWelsEncCtx* pEncCtx, SMB* pCurMb, int32_t iCostLuma, SSlice* pSlice) { SWelsSvcRc* pWelsSvcRc = & pEncCtx-> pWelsSvcRc[ pEncCtx-> uiDependencyId] ; SRCSlicing* pSOverRc = & pSlice-> sSlicingOverRc; const int32_t kiComplexityIndex = pSOverRc-> iComplexityIndexSlice; int32_t iCurMbBits = pEncCtx-> pFuncList-> pfGetBsPosition ( pSlice) - pSOverRc-> iBsPosSlice; pSOverRc-> iFrameBitsSlice += iCurMbBits; pSOverRc-> iGomBitsSlice += iCurMbBits; pWelsSvcRc-> pGomCost[ kiComplexityIndex] += iCostLuma; if ( iCurMbBits > 0 ) { pSOverRc-> iTotalQpSlice += pCurMb-> uiLumaQp; pSOverRc-> iTotalMbSlice++ ; }
}