Windows Mobile

开发平台：
C/C++

mpeg2enc.doc：源码内容
							
                                 mpeg2encode
                                 ===========
                   MPEG-2 Video Encoder, Version 1.1, June 1994
                        MPEG Software Simulation Group
                             (MPEG-L@netcom.com)
Contents:
=========
1. Overview
2. Features and Limitations
3. Usage
4. Interpreting the status information
5. Description of the Encoder Model
6. References
1. Overview
===========
  This is the second public release of our MPEG-2 encoder. It converts an
  ordered set of uncompressed input pictures into a compressed bitstream
  compliant with ISO/IEC 13818-2 DIS [1] (MPEG-2).
  This program will evolve to become: ISO/IEC 13818-5 Software Simulation
  of MPEG-2 Systems, Video, and Audio.
2. Features and Limitations
===========================
 2.1 Features
  - generates constant bit rate streams
  - encoder model based on MPEG-2 test model 5 (TM5) rev. 2 [2]
  - progressive and interlaced video
  - also generates ISO/IEC 11172-2 (MPEG-1) sequences
  - input formats: separate YUV, combined YUV, PPM
  - trace and statistics output
  - verifies user parameter settings are legal within Profile and Level
 2.2 Current limitations
  The encoder currently does not support
  - scalable extensions
  - MPEG-1 integer pel vectors (half-pel is typically 1 dB better anyway) 
    and D frame sequences.
  - checking for maximum number of generated bits per macroblock
  - automatic 3:2 pulldown detection or irregular 3:2 pulldown signaling.
  - intra refresh slices (e.g. low delay)
  - concealment motion vectors 
  - special low delay mode rate control
  - editing of encoded video 
  - variable bit rate encoding
  - scene change rate control
 
3. Usage
========
  The execution template for the encoder is:
      mpeg2encode parameter_file output.m2v
  Coding parameters can be modified by editing the parameter_file. Since the
  parser expects the operating parameters to be on certain line numbers, 
  kindly do not insert or delete lines from the file.
  We have provided a couple of sample parameter files in the par directory.
  It is recommended to use the one closest to your application as a starting
  point for customization.
  The first line of the parameter file is a comment which is inserted near
  the beginning of the MPEG bitstream as a user_data field, and can be 
  used for arbitrary purposes.
  The remaining lines are described below:
 /* name of source frame files */
  A printf format string defining the name of the input files. It has to
  contain exactly one numerical descriptor (%d, %x etc.):
  Example: frame%02d 
  Then the encoder looks for files: frame00, frame01, frame02
  The encoder adds an extension (.yuv, .ppm, etc.) which depends on the 
  input file format. Input files have to be in frame format, containing 
  two interleaved fields (for interlaced video).
 /* name of reconstructed frame files */
  This user parameter tells the encoder what name to give the reconstructed 
  frames. These frames are identical to frame reconstructions of decoders 
  following normative guidelines (except of course for differences caused by 
  different IDCT implementation). Specifying a name starting with - (or just 
  - by itself) disables output of reconstructed frames.
  The reconstructed frames are always stored in Y,U,V format (see below),
  independent of the input file format.
 /* name of intra quant matrix file     ("-": default matrix) */ 
  Setting this to a value other than  -  specifies a file containing
  a custom intra quantization matrix to be used instead of the default 
  matrix specified in ISO/IEC 13818-2 and 11172-2. This file has to contain 
  64 integer values (range 1...255) separated by white space (blank, tab, 
  or newline), one corresponding  to each of the 64 DCT coefficients. They 
  are ordered line by line, i.e. v-u frequency matrix order (not by the 
  zig-zag pattern used for transmission). The file intra.mat contains the 
  default matrix as a starting point for customization. It is neither 
  necessary or recommended to specify the default matrix explicitly.
  Large values correspond to coarse quantization and consequently more
  noise at that particular spatial frequency.
  For the intra quantization matrix, the first value in the file (DC value)
  is ignored. Use the parameter intra_dc_precision (see below) to define
  the quantization of the DC value.
    
 /* name of non intra quant matrix file ("-": default matrix) */
  This parameter field follows the same rules as described for the above 
  intra quant matrix parameter, but specifies the file for the NON-INTRA 
  coded (predicted / interpolated) blocks. In this case the first 
  coefficient of the matrix is NOT ignored.    
  The default matrix uses a constant value of 16 for all 64 coefficients.
  (a flat matrix is thought to statistically minimize mean square error). 
  The file inter.mat contains an alternate matrix, used in the MPEG-2 test
  model.
 /* name of statistics file */
  Statistics output is stored into the specified file. - directs statistics
  output to stdout.
 /* input picture file format */ 
  A number defining the format of the source input frames.
  
  Code  Format description
  ----  ------------------------------------------------------------------
  0     separate files for luminance (.Y extension), and chrominance (.U, .V)
        all files are in headerless 8 bit per pixel format. .U and .V must 
        correspond to the selected chroma_format (4:2:0, 4:2:2, 4:4:4, see
        below).  Note that in this document, Cb = U, and Cr = V. This format
        is also used in the Stanford PVRG encoder.
  1     similar to 0, but concatenated into one file (extension .yuv).
        This is the format used by the Berkeley MPEG-1 encoder.
  2     PPM, Portable PixMap, only the raw format (P6) is supported.
 /* number of frames */
  This defines the length of the sequence in integer units of frames.
 /* number of first frame */
  Usually 0 or 1, but any other (positive) value is valid.
 /* timecode of first frame */
  This line is used to set the timecode encoded into the first 'Group of
  Pictures' header. The format is based on the SMPTE style:
  hh:mm:ss:ff (hh=hour, mm=minute, ss=second, ff=frame (0..picture_rate-1)
 /* N (# of frames in GOP) */
  This defines the distance between I frames (and 'Group of Pictures'
  headers). Common values are 15 for 30 Hz video and 12 for 25 Hz video.
 /* M (I/P frame distance) */
  Distance between consecutive I or P frames. Usually set to 3.
  N has to be a multiple of M.   M = 1 means no B frames in the sequence.
  (in a future edition of this program, M=0 will mean only I frames).
 /* ISO/IEC 11172-2 stream */
  Set to 1 if you want to generate an MPEG-1 sequence. In this case some
  of the subsequent MPEG-2 specific values are ignored.
 /* picture format */
  0 selects frame picture coding, in which both fields of a frame are coded
  simultaneously, 1 select field picture coding, where fields are coded
  separately. The latter is permitted for interlaced video only.
 /* horizontal_size */
  Pixel width of the frames. It does not need to be a multiple of 16. 
  You have to provide a correct value even for PPM files (the PPM 
  file header is currently ignored).
 
 /* vertical_size */
  Pixel height of the frames. It does not need to be a multiple of 16. 
  You have to provide a correct value even for PPM files (the PPM file 
  header is currently ignored).
 /* aspect_ratio_information */
  Defines the display aspect ratio. Legal values are:
  Code    Meaning
  ----    --------------
  1       square pels
  2       4:3 display
  3       16:9 display
  4       2.21:1 display
  MPEG-1 uses a different coding of aspect ratios. In this cases codes
  1 to 14 are valid.
 /* frame_rate_code */
  Defines the frame rate (for interlaced sequences: field rate is twice 
  the frame rate). Legal values are:
  Code  Frames/sec    Meaning
  ----  ----------    -----------------------------------------------
  1     24000/1001    23.976 fps -- NTSC encapsulated film rate 
  2     24            Standard international cinema film rate
  3     25            PAL (625/50) video frame rate
  4     30000/1001    29.97 -- NTSC video frame rate 
  5     30            NTSC drop-frame (525/60) video frame rate
  6     50            double frame rate/progressive PAL 
  7     60000/1001    double frame rate NTSC
  8     60            double frame rate drop-frame NTSC
 /* bit_rate */
  A positive floating point value specifying the target bitrate.
  In units of bits/sec.
 /* vbv_buffer_size (in multiples 16 kbit) */
  Specifies, according to the Video Buffering Verifier decoder model,  
  the size of the bitstream input buffer required in downstream 
  decoders in order for the sequence to be decoded without underflows or 
  or overflows.  You probably will wish to leave this value at 112 for
  MPEG-2 Main Profile at Main Level, and 20 for Constrained Parameters
  Bitstreams MPEG-1.
 /* low_delay */
  
  When set to 1, this flag specifies whether encoder operates in low delay 
  mode.  Essentially, no B pictures are coded and a different rate control 
  strategy is adopted which allows picture skipping and VBV underflows.  
  This feature has not yet been implemented. Please leave at zero for now.
 /* constrained_parameters_flag */
  Always 0 for MPEG-2. You may set this to 1 if you encode an MPEG-1 
  sequence which meets the parameter limits defined in ISO/IEC 11172-2 
  for constrained parameter bitstreams:
    horizontal_size <= 768
    vertical_size   <= 576
    picture_area    <= 396 macroblocks
    pixel_rate      <= 396x25 macroblocks per second
    vbv_buffer_size <= 20x16384 bit
    bitrate         <= 1856000 bits/second
    motion vector range <= -64...63.5
 /* Profile ID */
  Specifies the subset of the MPEG-2 syntax required for decoding the 
  sequence. All MPEG-2 sequences generated by the current version of 
  the encoder are either Main Profile or Simple Profile sequences.
  Code  Meaning                       Typical use
  ----  --------------------------    ------------------------
  1     High Profile                  production equipment requiring 4:2:2
  2     Spatially Scalable Profile    Simulcasting 
  3     SNR Scalable Profile          Simulcasting
  4     Main Profile                  95 % of TVs, VCRs, cable applications
  5     Simple Profile                Low cost memory, e.g. no B pictures
 /* Level ID */
  Specifies coded parameter constraints, such as bitrate, sample rate, and 
  maximum allowed motion vector range.
  Code  Meaning         Typical use
  ----  --------------- -----------------------------------------------
  4     High Level      HDTV production rates: e.g. 1920 x 1080 x 30 Hz
  6     High 1440 Level HDTV consumer rates: e.g. 1440 x 960 x 30 Hz
  8     Main Level      CCIR 601 rates: e.g. 720 x 480 x 30 Hz
  10    Low Level       SIF video rate: e.g. 352 x 240 x 30 Hz
 /* progressive_sequence */
  
  0 in the case of a sequences containing interlaced video (e.g. 
  video camera source), 1 for progressive video (e.g. film source).
 /* chroma_format */
  Specifies the resolution of chrominance data
  Code  Meaning
  ----  ------- ----------------------------------------
  1     4:2:0   half resolution in both dimensions (most common format)
  2     4:2:2   half resolution in horizontal direction (High Profile only)
  3     4:4:4   full resolution (not allowed in any currently defined profile)
 /* video_format: 0=comp., 1=PAL, 2=NTSC, 3=SECAM, 4=MAC, 5=unspec. */
 
 /* color_primaries */
  Specifies the x, y chromaticity coordinates of the source primaries.
  Code   Meaning
  ----   -------
  1      ITU-R Rec. 709 (1990)
  2      unspecified
  4      ITU-R Rec. 624-4 System M
  5      ITU-R Rec. 624-4 System B, G
  6      SMPTE 170M
  7      SMPTE 240M (1987)
 /* transfer_characteristics */
  Specifies the opto-electronic transfer characteristic of the source picture.
  Code   Meaning
  ----   -------
  1      ITU-R Rec. 709 (1990)
  2      unspecified
  4      ITU-R Rec. 624-4 System M
  5      ITU-R Rec. 624-4 System B, G
  6      SMPTE 170M
  7      SMPTE 240M (1987)
  8      linear transfer characteristics
 /* matrix_coefficients */
  Specifies the matrix coefficients used in deriving luminance and chrominance
  signals from the green, blue, and red primaries.
  Code   Meaning
  ----   -------
  1      ITU-R Rec. 709 (1990)
  2      unspecified
  4      FCC
  5      ITU-R Rec. 624-4 System B, G
  6      SMPTE 170M
  7      SMPTE 240M (1987)
 /* display_horizontal_size */
 /* display_vertical_size */
  Display_horizontal_size and display_vertical_size specify the "intended
  display's" active region (which may be smaller or larger than the
  encoded frame size).
 /* intra_dc_precision */
  Specifies the effective precision of the DC coefficient in MPEG-2 
  intra coded macroblocks. 10-bits usually achieves quality saturation.
  Code    Meaning
  ----    -----------------
  0       8 bit
  1       9 bit
  2       10 bit
  3       11 bit
 /* top_field_first */
  Specifies which of the two fields of an interlaced frame comes earlier.
  The top field corresponds to what is often called the "odd field," and 
  the bottom field is also sometimes called the "even field."   
  Code  Meaning
  ----  -----------------
  0     bottom field first
  1     top field first
 /* frame_pred_frame_dct (I P B) */
  Setting this parameter to 1 restricts motion compensation to frame 
  prediction and DCT to frame DCT. You have to specify this separately for 
  I, P and B picture types.
 /* concealment_motion_vectors (I P B) */
  
  Setting these three flags informs encoder whether or not to generate 
  concealment motion vectors for intra coded macroblocks in the 
  three respective coded picture types.  This feature is mostly useful
  in Intra-coded pictures, but may also be used in low-delay applications
  (which attempts to exclusively use P pictures for video signal refresh, 
  saving the time it takes to download a coded Intra picture across a 
  channel). concealment_motion_vectors in B pictures are rather pointless 
  since there is no error propagation from B pictures. This feature is 
  currently not implemented.  Please leave values at zero.
 /* q_scale_type (I P B) */
  
  These flag sets linear (0) or non-linear (1) quantization scale type 
  for the three respective picture types.
 /* intra_vlc_format (I P B) */
  Selects one of the two variable length coding tables for intra coded blocks.
  Table 1 is considered to be statistically optimized for Intra coded 
  pictures coded within the sweet spot range (e.g. 0.3 to 0.6 bit/pixel)
  of MPEG-2.
  
  Code  Meaning
  ----  -----------------
  0     table 0 (= MPEG-1) 
  1     table 1
 /* alternate_scan (I P B) */
  Selects one of two entropy scanning patterns defining the order in 
  which quantized DCT coefficients are run-length coded.  The alternate 
  scanning pattern is considered to be better suited for interlaced video 
  where the encoder does not employ sophisticated forward quantization 
  (as is the case in our current encoder).
  
  Code  Meaning
  ----  -----------------
  0     Zig-Zag scan (= MPEG-1)
  1     Alternate scan 
 /* repeat_first_field */
  If set to one, the first field of a frame is repeated after the second by
  the display process. The exact function depends on progressive_sequence
  and top_field_first.  repeat_first_field is mainly intended to serve as 
  a signal for the Decoder's Display Process to perform 3:2 pulldown.
 
 /* progressive_frame */
  Specifies whether the frames are interlaced (0) or progressive (1).
  MPEG-2 permits mixing of interlaced and progressive video. The encoder
  currently only supports either interlaced or progressive video.
  progressive_frame is therefore constant for all frames and usually
  set identical to progressive_sequence.
 /* intra_slice refresh picture period (P factor) */
   
   This value indicates the number of successive P pictures in which  
   all slices (macroblock rows in our encoder model) are refreshed 
   with intra coded macroblocks.  This feature assists low delay mode
   coding.  It is currently not implemented.
 /* rate control: r (reaction parameter) */
 /* rate control: avg_act (initial average activity) */
 /* rate control: Xi (initial I frame global complexity measure) */
 /* rate control: Xp (initial P frame global complexity measure) */
 /* rate control: Xb (initial B frame global complexity measure) */
 /* rate control: d0i (initial I frame virtual buffer fullness) */
 /* rate control: d0p (initial P frame virtual buffer fullness) */
 /* rate control: d0b (initial B frame virtual buffer fullness) */
  These parameters modify the behavior of the rate control scheme. Usually
  set them to 0, in which case default values are computed by the encoder.
 /* P:  forw_hor_f_code forw_vert_f_code search_width/height */
 /* B1: forw_hor_f_code forw_vert_f_code search_width/height */
 /* B1: back_hor_f_code back_vert_f_code search_width/height */
 /* B2: forw_hor_f_code forw_vert_f_code search_width/height */
 /* B2: back_hor_f_code back_vert_f_code search_width/height */
  This set of parameters specifies the maximum length of the motion
  vectors. If this length is set smaller than the actual movement
  of objects in the picture, motion compensation becomes ineffective
  and picture quality drops. If it is set too large, an excessive
  number of bits is allocated for motion vector transmission, indirectly
  reducing picture quality, too.
  All f_code values have to be in the range 1 to 9 (1 to 7 for MPEG-1),
  which translate into maximum motion vector lengths as follows:
  code  range (inclusive)  max search width/height
  ================================================
  1        -8 ...    +7.5       7
  2       -16 ...   +15.5      15
  3       -32 ...   +31.5      31
  4       -64 ...   +63.5      63
  5      -128 ...  +127.5     127
  6      -256 ...  +255.5     255
  7      -512 ...  +511.5     511
  8     -1024 ... +1023.5    1023
  9     -2048 ... +2047.5    2047
  f_code is specified individually for each picture type (P,Bn), direction
  (forward prediction, backward prediction) and component (horizontal,
  vertical). Bn is the n'th B frame surrounded by I or P frames
  (e.g.: I B1 B2 B3 P B1 B2 B3 P ...).
  For MPEG-1 sequences, horizontal and vertical f_code have to be
  identical and the range is restricted to 1...7.
  P frame values have to be specified if N (N = # of frames in GOP) is
  greater than 1 (otherwise the sequences contains only I frames).
  M - 1 (M = distance between I/P frames) sets (two lines each) of values
  have to specified for B frames. The first line of each set defines
  values for forward prediction (i.e. from a past frame), the second
  line those for backward prediction (from a future frame).
  search_width and search_height set the (half) width of the window used
  for motion estimation. The encoder currently employs exhaustive
  integer vector block matching. Execution time for this algorithm depends
  on the product of search_width and search_height and, too a large extent,
  determines the speed of the encoder. Therefore these values have to be
  chosen carefully.
  Here is an example of how to set these values, assuming a maximum
  motion of 10 pels per frame in horizontal and 5 pels per frame in
  vertical direction and M=3 (I B1 B2 P):
  search width / height:
  forward  hor.  vert.     backward  hor.  vert.
  I -> B1  10     5        B1 <- P   20    10
  I -> B2  20    10        B2 <- P   10     5
  I -> P   30    15
  f_code values are then selected as the smallest ones resulting in a range
  larger than the search widths / heights:
  3 2  30 15 /* P:  forw_hor_f_code forw_vert_f_code search_width/height */
  2 1  10  5 /* B1: forw_hor_f_code forw_vert_f_code search_width/height */
  3 2  20 10 /* B1: back_hor_f_code back_vert_f_code search_width/height */
  3 2  20 10 /* B2: forw_hor_f_code forw_vert_f_code search_width/height */
  2 1  10  5 /* B2: back_hor_f_code back_vert_f_code search_width/height */
4. Interpreting the status information 
======================================
 4.1 Description of the macroblock_type map
  The status information routine prints a two-character code for 
  each macroblock in the picture currently being coded:
  First character:
 S: skipped
 I: intra coded
 0: forward prediction without motion compensation
 F: forward frame/16x8 prediction (in frame/field pictures resp.)
 f: forward field prediction
 p: dual prime prediction
 B: backward frame/16x8 prediction
 b: backward field prediction
 D: frame/16x8 interpolation
 d: field interpolation
 Second character:
 space: coded, no quantization change
 Q:     coded, quantization change
 N:     not coded (only predicted)
 4.2 Description of the mquant map
  The mquant map displays the dynamically changing quantization
  parameter as determined by the rate control algorithm. Larger
  values correspond to coarser quantization. Not displayed values
  indicate same quantization as in the previous macroblock.
  Note that for for MPEG-1 sequences the displayed values are twice
  as large as the quant_scale parameter defined in ISO 11172-2.
5. Encoder model
================
  The encoder model describes the "algorithm" or "intelligence" of the 
  encoder.
 5.1 Motion estimation
 
  Exhaustive search pattern with L1 (Minimum Absolute Difference) matching
  criteria on the original (non-coded) reference frame.  Performed only
  on luminance samples.  Half pel search is done on a neighborhood of 8
  bi-linearly interpolated luminance samples from the reconstructed 
  reference frame.
 5.2 Rate control and adaptive quantization
  The encoder adheres to a single-pass coding philosophy (no a priori
  measurements guide the allocation of bits at the global layers).
  Target bit allocation for the current picture being encoded is based
  on global bit budget for the Group of Pictures (dependently coded
  sequence of pictures), and a ratio of weighted relative coding
  complexities of the three picture types.  Coding complexity (X) is
  estimated as a picture's product of: average macroblock quantization
  step size (Q) and the number of bits (S) generated by coding the picture
  (e.g.   X = Q*S).
  Local bit allocation is based on two measurements: 
  1. deviancy from estimated buffer fullness for the Nth macroblock
  2. normalized spatial activity
  The picture is approximated and estimated to have a uniform distribution 
  of bits. If the local trend of generated bits begin to stray from this 
  estimation, a compensation factor emerges to modulate the macroblock 
  quantization scale (mquant). The compensation factor is the difference 
  between where the buffer fullness was predicted at the Nth macroblock 
  and where the buffer fullness truly is) 
  Local spatial activity is estimated as the minimum variance of the 
  four luminance 8x8 frame blocks and the corresponding four luminance 8x8
  field blocks of the original picture being coded.  The variance measure
  is then normalized against the average variance of the most recently coded
  picture.  The scaled product of the local activity measure and the buffer
  compensation factor are combined to modify the final mquant value which
  will be used in the quantization stage of the subsequent block coding
  processes.
 5.3 Decision
  The macroblock decision process selects the various prediction
  switches (yes/no coding of prediction error, yes/no motion 
  compensation) which provide the best quality for the relative coding 
  bit cost.  The decision process follows the piecewise path of least 
  distortion, approximating that the decision stages (whether to use 
  forwards, backwards compensation or none at all..., etc.) are mostly 
  uncorrelated (i.e. can be independently decided).
 5.4 Macroblock coding
  
  The forward DCT is based on the fast Chen-Wang 1984 algorithm.
  Quantization is a mirror of the normative inverse quantizer, as
  specified in the MPEG-2 Test Model.  No special dithering or
  entropy-constrained methods are currently employed.
6. References
=============
[1] ISO/IEC 13818 Draft International Standard: Generic Coding of
    Moving Pictures and Associated Audio, Part 2: video
[2] Test Model 5, ISO/IEC JTC1/SC29/WG11/ N0400, MPEG93/457, April 1993.

						