• x264_macroblock_encode 概述
  • I_PCM 编码模式
  • P_Skip 模式和 B_Skip 模式编码

本文主要记录 X264 中对于x264_macroblock_encode函数的分析，该函数主要变换和量化，对应 X264 中的宏块编码模块。

x264_macroblock_encode 概述

该函数主要在x264_slice_write()函数调用，它主要完成了编码器中的变换、量化部分，该函数主要是封装了x264_macroblock_encode_internal()函数，它包括如下几个步骤：

1
2
3
4
5
6
7

void x264_macroblock_encode(x264_t *h)
{
    if(CHROMA444)
        x264_macroblock_encode_internal(h, 3, 0);
    else
        x264_macroblock_encode_internal(h, 1, 1);
}

1. 如果宏块类型为 PCM 类型，直接存储重建帧数据。
2. 如果宏块类型为 Skip 类型，调用x264_macroblock_encode_skip()编码 Skip 类型宏块，包括P_SKIP和B_SKIP类型。
3. 如果宏块类型为I_16x16，调用x264_mb_encode_i16x16()编码 Intra 16x16 类型的宏块，该函数除了进行 DCT 变换之外，还对 16 个小块的 DC 系数进行 Hadamard 变换。
4. 如果宏块类型为I_4x4，调用x264_mb_encode_i4x4()编码 Intra 4x4 类型的宏块。
5. 帧间宏块编码，该部分并没有单独的函数完成，而是写在了x264_macroblock_encode_internal函数内部。
6. 调用x264_mb_encode_chroma()函数编码色度卡。

I_PCM 编码模式

I_PCM 是一种帧内编码模式，在该模式下，编码器直接传输图像的像素值，而不经过预测和变换。在一些特殊的情况下，特别是图像 内容不规则或者量化参数非常低时，该模式比常规的操作（帧内预测-变换-量化-编码）效率更高。

I_PCM 模式用于以下目的：

1. 允许编码器精确地表示像素值。
2. 提供表示不规则图像内容的准确性，而不引起重大的数据量增加。
3. 严格限制宏块解码比特数，但不降低编码效率。

对 I_PCM 类型的编码，实现代码如下：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

...
if(h->mb.i_type == I_PCM)
{
    //if PCM is chosen, we need to store reconstructed frame data
    for(int p = 0; p < plane_count; p++)
    {
        h->mc.copy[PIXEL_16x16](h->mb.pic.p_fdec[p], FDEC_STRIDE, h->mb.pic.p_fenc[p], FENC_STRIDE, 16);
    }
    if(chroma)
    {
        int height = 16 >> CHROMA_V_SHIFT;
        h->mc.copy[PIXEL_8x8](h->mb.pic.p_fdec[1], FDEC_STRIDE, h->mb.pic.p_fenc[1], FENC_STRIDE, height);
        h->mc.copy[PIXEL_8x8](h->mb.pic.p_fdec[2], FDEC_STRIDE, h->mb.pic.p_fenc[2], FENC_STRIDE, height);
    }
    return;
}
...

P_Skip 模式和 B_Skip 模式编码

• P_Skip 类型宏块：即 COPY 宏块，无像素残差，无运动矢量残差(MVD)。直接利用预测 MV 得到的像素预测值。像素重构值= 像素预测值。
• B_Skip 类型宏块：无像素残差，无运动矢量残差(MVD)。解码时，通过 Direct 预测模式(时间或空间)计算出前、后向 MV 后，直接利用前、后向 MV 得到像素预测值。像素重构值 = 像素预测值。