git.sesse.net Git - x264/blob - encoder/ratecontrol.c

   1 /*****************************************************************************
   2  * ratecontrol.c: h264 encoder library (Rate Control)
   3  *****************************************************************************
   4  * Copyright (C) 2005-2008 x264 project
   5  *
   6  * Authors: Loren Merritt <lorenm@u.washington.edu>
   7  *          Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   8  *          Gabriel Bouvigne <gabriel.bouvigne@joost.com>
   9  *          Fiona Glaser <fiona@x264.com>
  10  *          Måns Rullgård <mru@mru.ath.cx>
  11  *
  12  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  13  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  14  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  15  * (at your option) any later version.
  16  *
  17  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  20  * GNU General Public License for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  23  * along with this program; if not, write to the Free Software
  24  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02111, USA.
  25  *****************************************************************************/
  26
  27 #define _ISOC99_SOURCE
  28 #undef NDEBUG // always check asserts, the speed effect is far too small to disable them
  29 #include <math.h>
  30
  31 #include "common/common.h"
  32 #include "ratecontrol.h"
  33 #include "me.h"
  34
  35 typedef struct
  36 {
  37     int pict_type;
  38     int frame_type;
  39     int kept_as_ref;
  40     double qscale;
  41     int mv_bits;
  42     int tex_bits;
  43     int misc_bits;
  44     uint64_t expected_bits; /*total expected bits up to the current frame (current one excluded)*/
  45     double expected_vbv;
  46     double new_qscale;
  47     int new_qp;
  48     int i_count;
  49     int p_count;
  50     int s_count;
  51     float blurred_complexity;
  52     char direct_mode;
  53     int16_t weight[2];
  54     int16_t i_weight_denom;
  55     int refcount[16];
  56     int refs;
  57     int i_duration;
  58     int i_cpb_duration;
  59 } ratecontrol_entry_t;
  60
  61 typedef struct
  62 {
  63     double coeff;
  64     double count;
  65     double decay;
  66     double offset;
  67 } predictor_t;
  68
  69 struct x264_ratecontrol_t
  70 {
  71     /* constants */
  72     int b_abr;
  73     int b_2pass;
  74     int b_vbv;
  75     int b_vbv_min_rate;
  76     double fps;
  77     double bitrate;
  78     double rate_tolerance;
  79     double qcompress;
  80     int nmb;                    /* number of macroblocks in a frame */
  81     int qp_constant[5];
  82
  83     /* current frame */
  84     ratecontrol_entry_t *rce;
  85     int qp;                     /* qp for current frame */
  86     float qpm;                  /* qp for current macroblock: precise float for AQ */
  87     float qpa_rc;               /* average of macroblocks' qp before aq */
  88     float qpa_aq;               /* average of macroblocks' qp after aq */
  89     float qp_novbv;             /* QP for the current frame if 1-pass VBV was disabled. */
  90     int qp_force;
  91
  92     /* VBV stuff */
  93     double buffer_size;
  94     double buffer_fill_final;   /* real buffer as of the last finished frame */
  95     double buffer_fill;         /* planned buffer, if all in-progress frames hit their bit budget */
  96     double buffer_rate;         /* # of bits added to buffer_fill after each frame */
  97     double vbv_max_rate;        /* # of bits added to buffer_fill per second */
  98     predictor_t *pred;          /* predict frame size from satd */
  99     int single_frame_vbv;
 100     double rate_factor_max_increment; /* Don't allow RF above (CRF + this value). */
 101
 102     /* ABR stuff */
 103     int    last_satd;
 104     double last_rceq;
 105     double cplxr_sum;           /* sum of bits*qscale/rceq */
 106     double expected_bits_sum;   /* sum of qscale2bits after rceq, ratefactor, and overflow, only includes finished frames */
 107     double wanted_bits_window;  /* target bitrate * window */
 108     double cbr_decay;
 109     double short_term_cplxsum;
 110     double short_term_cplxcount;
 111     double rate_factor_constant;
 112     double ip_offset;
 113     double pb_offset;
 114
 115     /* 2pass stuff */
 116     FILE *p_stat_file_out;
 117     char *psz_stat_file_tmpname;
 118     FILE *p_mbtree_stat_file_out;
 119     char *psz_mbtree_stat_file_tmpname;
 120     char *psz_mbtree_stat_file_name;
 121     FILE *p_mbtree_stat_file_in;
 122
 123     int num_entries;            /* number of ratecontrol_entry_ts */
 124     ratecontrol_entry_t *entry; /* FIXME: copy needed data and free this once init is done */
 125     double last_qscale;
 126     double last_qscale_for[5];  /* last qscale for a specific pict type, used for max_diff & ipb factor stuff  */
 127     int last_non_b_pict_type;
 128     double accum_p_qp;          /* for determining I-frame quant */
 129     double accum_p_norm;
 130     double last_accum_p_norm;
 131     double lmin[5];             /* min qscale by frame type */
 132     double lmax[5];
 133     double lstep;               /* max change (multiply) in qscale per frame */
 134     uint16_t *qp_buffer[2];     /* Global buffers for converting MB-tree quantizer data. */
 135     int qpbuf_pos;              /* In order to handle pyramid reordering, QP buffer acts as a stack.
 136                                  * This value is the current position (0 or 1). */
 137
 138     /* MBRC stuff */
 139     float frame_size_estimated; /* Access to this variable must be atomic: double is
 140                                  * not atomic on all arches we care about */
 141     double frame_size_maximum;  /* Maximum frame size due to MinCR */
 142     double frame_size_planned;
 143     double slice_size_planned;
 144     double max_frame_error;
 145     predictor_t (*row_pred)[2];
 146     predictor_t row_preds[5][2];
 147     predictor_t *pred_b_from_p; /* predict B-frame size from P-frame satd */
 148     int bframes;                /* # consecutive B-frames before this P-frame */
 149     int bframe_bits;            /* total cost of those frames */
 150
 151     int i_zones;
 152     x264_zone_t *zones;
 153     x264_zone_t *prev_zone;
 154
 155     /* hrd stuff */
 156     int initial_cpb_removal_delay;
 157     int initial_cpb_removal_delay_offset;
 158     double nrt_first_access_unit; /* nominal removal time */
 159     double previous_cpb_final_arrival_time;
 160 };
 161
 162
 163 static int parse_zones( x264_t *h );
 164 static int init_pass2(x264_t *);
 165 static float rate_estimate_qscale( x264_t *h );
 166 static int update_vbv( x264_t *h, int bits );
 167 static void update_vbv_plan( x264_t *h, int overhead );
 168 static double predict_size( predictor_t *p, double q, double var );
 169 static void update_predictor( predictor_t *p, double q, double var, double bits );
 170
 171 #define CMP_OPT_FIRST_PASS( opt, param_val )\
 172 {\
 173     if( ( p = strstr( opts, opt "=" ) ) && sscanf( p, opt "=%d" , &i ) && param_val != i )\
 174     {\
 175         x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "different " opt " setting than first pass (%d vs %d)\n", param_val, i );\
 176         return -1;\
 177     }\
 178 }
 179
 180 /* Terminology:
 181  * qp = h.264's quantizer
 182  * qscale = linearized quantizer = Lagrange multiplier
 183  */
 184 static inline double qp2qscale( double qp )
 185 {
 186     return 0.85 * pow( 2.0, ( qp - 12.0 ) / 6.0 );
 187 }
 188 static inline double qscale2qp( double qscale )
 189 {
 190     return 12.0 + 6.0 * log2( qscale/0.85 );
 191 }
 192
 193 /* Texture bitrate is not quite inversely proportional to qscale,
 194  * probably due the the changing number of SKIP blocks.
 195  * MV bits level off at about qp<=12, because the lambda used
 196  * for motion estimation is constant there. */
 197 static inline double qscale2bits( ratecontrol_entry_t *rce, double qscale )
 198 {
 199     if( qscale<0.1 )
 200         qscale = 0.1;
 201     return (rce->tex_bits + .1) * pow( rce->qscale / qscale, 1.1 )
 202            + rce->mv_bits * pow( X264_MAX(rce->qscale, 1) / X264_MAX(qscale, 1), 0.5 )
 203            + rce->misc_bits;
 204 }
 205
 206 static ALWAYS_INLINE uint32_t ac_energy_plane( x264_t *h, int mb_x, int mb_y, x264_frame_t *frame, int i )
 207 {
 208     int w = i ? 8 : 16;
 209     int shift = i ? 6 : 8;
 210     int stride = frame->i_stride[i];
 211     int offset = h->mb.b_interlaced
 212         ? w * (mb_x + (mb_y&~1) * stride) + (mb_y&1) * stride
 213         : w * (mb_x + mb_y * stride);
 214     int pix = i ? PIXEL_8x8 : PIXEL_16x16;
 215     stride <<= h->mb.b_interlaced;
 216     uint64_t res = h->pixf.var[pix]( frame->plane[i] + offset, stride );
 217     uint32_t sum = (uint32_t)res;
 218     uint32_t sqr = res >> 32;
 219     return sqr - (sum * sum >> shift);
 220 }
 221
 222 // Find the total AC energy of the block in all planes.
 223 static NOINLINE uint32_t ac_energy_mb( x264_t *h, int mb_x, int mb_y, x264_frame_t *frame )
 224 {
 225     /* This function contains annoying hacks because GCC has a habit of reordering emms
 226      * and putting it after floating point ops.  As a result, we put the emms at the end of the
 227      * function and make sure that its always called before the float math.  Noinline makes
 228      * sure no reordering goes on. */
 229     uint32_t var = ac_energy_plane( h, mb_x, mb_y, frame, 0 );
 230     var         += ac_energy_plane( h, mb_x, mb_y, frame, 1 );
 231     var         += ac_energy_plane( h, mb_x, mb_y, frame, 2 );
 232     x264_emms();
 233     return var;
 234 }
 235
 236 void x264_adaptive_quant_frame( x264_t *h, x264_frame_t *frame )
 237 {
 238     /* constants chosen to result in approximately the same overall bitrate as without AQ.
 239      * FIXME: while they're written in 5 significant digits, they're only tuned to 2. */
 240     float strength;
 241     float avg_adj = 0.f;
 242     /* Need to init it anyways for MB tree. */
 243     if( h->param.rc.f_aq_strength == 0 )
 244     {
 245         memset( frame->f_qp_offset, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(float) );
 246         memset( frame->f_qp_offset_aq, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(float) );
 247         if( h->frames.b_have_lowres )
 248             for( int mb_xy = 0; mb_xy < h->mb.i_mb_count; mb_xy++ )
 249                 frame->i_inv_qscale_factor[mb_xy] = 256;
 250         return;
 251     }
 252
 253     if( h->param.rc.i_aq_mode == X264_AQ_AUTOVARIANCE )
 254     {
 255         float avg_adj_pow2 = 0.f;
 256         for( int mb_y = 0; mb_y < h->sps->i_mb_height; mb_y++ )
 257             for( int mb_x = 0; mb_x < h->sps->i_mb_width; mb_x++ )
 258             {
 259                 uint32_t energy = ac_energy_mb( h, mb_x, mb_y, frame );
 260                 float qp_adj = powf( energy + 1, 0.125f );
 261                 frame->f_qp_offset[mb_x + mb_y*h->mb.i_mb_stride] = qp_adj;
 262                 avg_adj += qp_adj;
 263                 avg_adj_pow2 += qp_adj * qp_adj;
 264             }
 265         avg_adj /= h->mb.i_mb_count;
 266         avg_adj_pow2 /= h->mb.i_mb_count;
 267         strength = h->param.rc.f_aq_strength * avg_adj;
 268         avg_adj = avg_adj - 0.5f * (avg_adj_pow2 - 14.f) / avg_adj;
 269     }
 270     else
 271         strength = h->param.rc.f_aq_strength * 1.0397f;
 272
 273     for( int mb_y = 0; mb_y < h->sps->i_mb_height; mb_y++ )
 274         for( int mb_x = 0; mb_x < h->sps->i_mb_width; mb_x++ )
 275         {
 276             float qp_adj;
 277             if( h->param.rc.i_aq_mode == X264_AQ_AUTOVARIANCE )
 278             {
 279                 qp_adj = frame->f_qp_offset[mb_x + mb_y*h->mb.i_mb_stride];
 280                 qp_adj = strength * (qp_adj - avg_adj);
 281             }
 282             else
 283             {
 284                 uint32_t energy = ac_energy_mb( h, mb_x, mb_y, frame );
 285                 qp_adj = strength * (x264_log2( X264_MAX(energy, 1) ) - 14.427f);
 286             }
 287             frame->f_qp_offset[mb_x + mb_y*h->mb.i_mb_stride] =
 288             frame->f_qp_offset_aq[mb_x + mb_y*h->mb.i_mb_stride] = qp_adj;
 289             if( h->frames.b_have_lowres )
 290                 frame->i_inv_qscale_factor[mb_x + mb_y*h->mb.i_mb_stride] = x264_exp2fix8(qp_adj);
 291         }
 292 }
 293
 294 int x264_macroblock_tree_read( x264_t *h, x264_frame_t *frame )
 295 {
 296     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
 297     uint8_t i_type_actual = rc->entry[frame->i_frame].pict_type;
 298
 299     if( rc->entry[frame->i_frame].kept_as_ref )
 300     {
 301         uint8_t i_type;
 302         if( rc->qpbuf_pos < 0 )
 303         {
 304             do
 305             {
 306                 rc->qpbuf_pos++;
 307
 308                 if( !fread( &i_type, 1, 1, rc->p_mbtree_stat_file_in ) )
 309                     goto fail;
 310                 if( fread( rc->qp_buffer[rc->qpbuf_pos], sizeof(uint16_t), h->mb.i_mb_count, rc->p_mbtree_stat_file_in ) != h->mb.i_mb_count )
 311                     goto fail;
 312
 313                 if( i_type != i_type_actual && rc->qpbuf_pos == 1 )
 314                 {
 315                     x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "MB-tree frametype %d doesn't match actual frametype %d.\n", i_type, i_type_actual);
 316                     return -1;
 317                 }
 318             } while( i_type != i_type_actual );
 319         }
 320
 321         for( int i = 0; i < h->mb.i_mb_count; i++ )
 322         {
 323             frame->f_qp_offset[i] = ((float)(int16_t)endian_fix16( rc->qp_buffer[rc->qpbuf_pos][i] )) * (1/256.0);
 324             if( h->frames.b_have_lowres )
 325                 frame->i_inv_qscale_factor[i] = x264_exp2fix8(frame->f_qp_offset[i]);
 326         }
 327         rc->qpbuf_pos--;
 328     }
 329     else
 330         x264_adaptive_quant_frame( h, frame );
 331     return 0;
 332 fail:
 333     x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "Incomplete MB-tree stats file.\n");
 334     return -1;
 335 }
 336
 337 int x264_reference_build_list_optimal( x264_t *h )
 338 {
 339     ratecontrol_entry_t *rce = h->rc->rce;
 340     x264_frame_t *frames[16];
 341     x264_weight_t weights[16][3];
 342     int refcount[16];
 343
 344     if( rce->refs != h->i_ref0 )
 345         return -1;
 346
 347     memcpy( frames, h->fref0, sizeof(frames) );
 348     memcpy( refcount, rce->refcount, sizeof(refcount) );
 349     memcpy( weights, h->fenc->weight, sizeof(weights) );
 350     memset( &h->fenc->weight[1][0], 0, sizeof(x264_weight_t[15][3]) );
 351
 352     /* For now don't reorder ref 0; it seems to lower quality
 353        in most cases due to skips. */
 354     for( int ref = 1; ref < h->i_ref0; ref++ )
 355     {
 356         int max = -1;
 357         int bestref = 1;
 358
 359         for( int i = 1; i < h->i_ref0; i++ )
 360             /* Favor lower POC as a tiebreaker. */
 361             COPY2_IF_GT( max, refcount[i], bestref, i );
 362
 363         /* FIXME: If there are duplicates from frames other than ref0 then it is possible
 364          * that the optimal ordering doesnt place every duplicate. */
 365
 366         refcount[bestref] = -1;
 367         h->fref0[ref] = frames[bestref];
 368         memcpy( h->fenc->weight[ref], weights[bestref], sizeof(weights[bestref]) );
 369     }
 370
 371     return 0;
 372 }
 373
 374 static char *x264_strcat_filename( char *input, char *suffix )
 375 {
 376     char *output = x264_malloc( strlen( input ) + strlen( suffix ) + 1 );
 377     if( !output )
 378         return NULL;
 379     strcpy( output, input );
 380     strcat( output, suffix );
 381     return output;
 382 }
 383
 384 void x264_ratecontrol_init_reconfigurable( x264_t *h, int b_init )
 385 {
 386     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
 387     if( !b_init && rc->b_2pass )
 388         return;
 389
 390     if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF )
 391     {
 392         /* Arbitrary rescaling to make CRF somewhat similar to QP.
 393          * Try to compensate for MB-tree's effects as well. */
 394         double base_cplx = h->mb.i_mb_count * (h->param.i_bframe ? 120 : 80);
 395         double mbtree_offset = h->param.rc.b_mb_tree ? (1.0-h->param.rc.f_qcompress)*13.5 : 0;
 396         rc->rate_factor_constant = pow( base_cplx, 1 - rc->qcompress )
 397                                  / qp2qscale( h->param.rc.f_rf_constant + mbtree_offset );
 398     }
 399
 400     if( h->param.rc.i_vbv_max_bitrate > 0 && h->param.rc.i_vbv_buffer_size > 0 )
 401     {
 402         if( h->param.rc.i_vbv_buffer_size < (int)(h->param.rc.i_vbv_max_bitrate / rc->fps) )
 403         {
 404             h->param.rc.i_vbv_buffer_size = h->param.rc.i_vbv_max_bitrate / rc->fps;
 405             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "VBV buffer size cannot be smaller than one frame, using %d kbit\n",
 406                       h->param.rc.i_vbv_buffer_size );
 407         }
 408
 409         /* We don't support changing the ABR bitrate right now,
 410            so if the stream starts as CBR, keep it CBR. */
 411         if( rc->b_vbv_min_rate )
 412             h->param.rc.i_vbv_max_bitrate = h->param.rc.i_bitrate;
 413
 414         int vbv_buffer_size = h->param.rc.i_vbv_buffer_size * 1000;
 415         int vbv_max_bitrate = h->param.rc.i_vbv_max_bitrate * 1000;
 416
 417         /* Init HRD */
 418         if( h->param.i_nal_hrd && b_init )
 419         {
 420             h->sps->vui.hrd.i_cpb_cnt = 1;
 421             h->sps->vui.hrd.b_cbr_hrd = h->param.i_nal_hrd == X264_NAL_HRD_CBR;
 422             h->sps->vui.hrd.i_time_offset_length = 0;
 423
 424             #define BR_SHIFT  6
 425             #define CPB_SHIFT 4
 426
 427             int bitrate = 1000*h->param.rc.i_vbv_max_bitrate;
 428             int bufsize = 1000*h->param.rc.i_vbv_buffer_size;
 429
 430             // normalize HRD size and rate to the value / scale notation
 431             h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_scale = x264_clip3( x264_ctz( bitrate ) - BR_SHIFT, 0, 15 );
 432             h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_value = bitrate >> ( h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_scale + BR_SHIFT );
 433             h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_unscaled = h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_value << ( h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_scale + BR_SHIFT );
 434             h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_scale = x264_clip3( x264_ctz( bufsize ) - CPB_SHIFT, 0, 15 );
 435             h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_value = bufsize >> ( h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_scale + CPB_SHIFT );
 436             h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_unscaled = h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_value << ( h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_scale + CPB_SHIFT );
 437
 438             #undef CPB_SHIFT
 439             #undef BR_SHIFT
 440
 441             // arbitrary
 442             #define MAX_DURATION 0.5
 443
 444             int max_cpb_output_delay = h->param.i_keyint_max * MAX_DURATION * h->sps->vui.i_time_scale / h->sps->vui.i_num_units_in_tick;
 445             int max_dpb_output_delay = h->sps->vui.i_max_dec_frame_buffering * MAX_DURATION * h->sps->vui.i_time_scale / h->sps->vui.i_num_units_in_tick;
 446             int max_delay = (int)(90000.0 * (double)h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_unscaled / h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_unscaled + 0.5);
 447
 448             h->sps->vui.hrd.i_initial_cpb_removal_delay_length = 2 + x264_clip3( 32 - x264_clz( max_delay ), 4, 22 );
 449             h->sps->vui.hrd.i_cpb_removal_delay_length = x264_clip3( 32 - x264_clz( max_cpb_output_delay ), 4, 32 );
 450             h->sps->vui.hrd.i_dpb_output_delay_length  = x264_clip3( 32 - x264_clz( max_dpb_output_delay ), 4, 32 );
 451
 452             #undef MAX_DURATION
 453
 454             vbv_buffer_size = X264_MIN( vbv_buffer_size, h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_unscaled );
 455             vbv_max_bitrate = X264_MIN( vbv_max_bitrate, h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_unscaled );
 456         }
 457         else if( h->param.i_nal_hrd && !b_init )
 458         {
 459             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "VBV parameters cannot be changed when NAL HRD is in use\n" );
 460             return;
 461         }
 462
 463         rc->buffer_rate = vbv_max_bitrate / rc->fps;
 464         rc->vbv_max_rate = vbv_max_bitrate;
 465         rc->buffer_size = vbv_buffer_size;
 466         rc->single_frame_vbv = rc->buffer_rate * 1.1 > rc->buffer_size;
 467         rc->cbr_decay = 1.0 - rc->buffer_rate / rc->buffer_size
 468                       * 0.5 * X264_MAX(0, 1.5 - rc->buffer_rate * rc->fps / rc->bitrate);
 469         if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF && h->param.rc.f_rf_constant_max )
 470         {
 471             rc->rate_factor_max_increment = h->param.rc.f_rf_constant_max - h->param.rc.f_rf_constant;
 472             if( rc->rate_factor_max_increment <= 0 )
 473             {
 474                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "CRF max must be greater than CRF\n" );
 475                 rc->rate_factor_max_increment = 0;
 476             }
 477         }
 478         if( b_init )
 479         {
 480             if( h->param.rc.f_vbv_buffer_init > 1. )
 481                 h->param.rc.f_vbv_buffer_init = x264_clip3f( h->param.rc.f_vbv_buffer_init / h->param.rc.i_vbv_buffer_size, 0, 1 );
 482             h->param.rc.f_vbv_buffer_init = x264_clip3f( X264_MAX( h->param.rc.f_vbv_buffer_init, rc->buffer_rate / rc->buffer_size ), 0, 1);
 483             rc->buffer_fill_final = rc->buffer_size * h->param.rc.f_vbv_buffer_init;
 484             rc->b_vbv = 1;
 485             rc->b_vbv_min_rate = !rc->b_2pass
 486                           && h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR
 487                           && h->param.rc.i_vbv_max_bitrate <= h->param.rc.i_bitrate;
 488         }
 489     }
 490 }
 491
 492 int x264_ratecontrol_new( x264_t *h )
 493 {
 494     x264_ratecontrol_t *rc;
 495
 496     x264_emms();
 497
 498     CHECKED_MALLOCZERO( h->rc, h->param.i_threads * sizeof(x264_ratecontrol_t) );
 499     rc = h->rc;
 500
 501     rc->b_abr = h->param.rc.i_rc_method != X264_RC_CQP && !h->param.rc.b_stat_read;
 502     rc->b_2pass = h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR && h->param.rc.b_stat_read;
 503
 504     /* FIXME: use integers */
 505     if( h->param.i_fps_num > 0 && h->param.i_fps_den > 0 )
 506         rc->fps = (float) h->param.i_fps_num / h->param.i_fps_den;
 507     else
 508         rc->fps = 25.0;
 509
 510     if( h->param.rc.b_mb_tree )
 511     {
 512         h->param.rc.f_pb_factor = 1;
 513         rc->qcompress = 1;
 514     }
 515     else
 516         rc->qcompress = h->param.rc.f_qcompress;
 517
 518     rc->bitrate = h->param.rc.i_bitrate * 1000.;
 519     rc->rate_tolerance = h->param.rc.f_rate_tolerance;
 520     rc->nmb = h->mb.i_mb_count;
 521     rc->last_non_b_pict_type = -1;
 522     rc->cbr_decay = 1.0;
 523
 524     if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF && h->param.rc.b_stat_read )
 525     {
 526         x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "constant rate-factor is incompatible with 2pass.\n");
 527         return -1;
 528     }
 529
 530     x264_ratecontrol_init_reconfigurable( h, 1 );
 531
 532     if( rc->rate_tolerance < 0.01 )
 533     {
 534         x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "bitrate tolerance too small, using .01\n");
 535         rc->rate_tolerance = 0.01;
 536     }
 537
 538     h->mb.b_variable_qp = rc->b_vbv || h->param.rc.i_aq_mode;
 539
 540     if( rc->b_abr )
 541     {
 542         /* FIXME ABR_INIT_QP is actually used only in CRF */
 543 #define ABR_INIT_QP ( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF ? h->param.rc.f_rf_constant : 24 )
 544         rc->accum_p_norm = .01;
 545         rc->accum_p_qp = ABR_INIT_QP * rc->accum_p_norm;
 546         /* estimated ratio that produces a reasonable QP for the first I-frame */
 547         rc->cplxr_sum = .01 * pow( 7.0e5, rc->qcompress ) * pow( h->mb.i_mb_count, 0.5 );
 548         rc->wanted_bits_window = 1.0 * rc->bitrate / rc->fps;
 549         rc->last_non_b_pict_type = SLICE_TYPE_I;
 550     }
 551
 552     rc->ip_offset = 6.0 * log2f( h->param.rc.f_ip_factor );
 553     rc->pb_offset = 6.0 * log2f( h->param.rc.f_pb_factor );
 554     rc->qp_constant[SLICE_TYPE_P] = h->param.rc.i_qp_constant;
 555     rc->qp_constant[SLICE_TYPE_I] = x264_clip3( h->param.rc.i_qp_constant - rc->ip_offset + 0.5, 0, 51 );
 556     rc->qp_constant[SLICE_TYPE_B] = x264_clip3( h->param.rc.i_qp_constant + rc->pb_offset + 0.5, 0, 51 );
 557     h->mb.ip_offset = rc->ip_offset + 0.5;
 558
 559     rc->lstep = pow( 2, h->param.rc.i_qp_step / 6.0 );
 560     rc->last_qscale = qp2qscale( 26 );
 561     int num_preds = h->param.b_sliced_threads * h->param.i_threads + 1;
 562     CHECKED_MALLOC( rc->pred, 5 * sizeof(predictor_t) * num_preds );
 563     CHECKED_MALLOC( rc->pred_b_from_p, sizeof(predictor_t) );
 564     for( int i = 0; i < 5; i++ )
 565     {
 566         rc->last_qscale_for[i] = qp2qscale( ABR_INIT_QP );
 567         rc->lmin[i] = qp2qscale( h->param.rc.i_qp_min );
 568         rc->lmax[i] = qp2qscale( h->param.rc.i_qp_max );
 569         for( int j = 0; j < num_preds; j++ )
 570         {
 571             rc->pred[i+j*5].coeff= 2.0;
 572             rc->pred[i+j*5].count= 1.0;
 573             rc->pred[i+j*5].decay= 0.5;
 574             rc->pred[i+j*5].offset= 0.0;
 575         }
 576         for( int j = 0; j < 2; j++ )
 577         {
 578             rc->row_preds[i][j].coeff= .25;
 579             rc->row_preds[i][j].count= 1.0;
 580             rc->row_preds[i][j].decay= 0.5;
 581             rc->row_preds[i][j].offset= 0.0;
 582         }
 583     }
 584     *rc->pred_b_from_p = rc->pred[0];
 585
 586     if( parse_zones( h ) < 0 )
 587     {
 588         x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "failed to parse zones\n" );
 589         return -1;
 590     }
 591
 592     /* Load stat file and init 2pass algo */
 593     if( h->param.rc.b_stat_read )
 594     {
 595         char *p, *stats_in, *stats_buf;
 596
 597         /* read 1st pass stats */
 598         assert( h->param.rc.psz_stat_in );
 599         stats_buf = stats_in = x264_slurp_file( h->param.rc.psz_stat_in );
 600         if( !stats_buf )
 601         {
 602             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_init: can't open stats file\n");
 603             return -1;
 604         }
 605         if( h->param.rc.b_mb_tree )
 606         {
 607             char *mbtree_stats_in = x264_strcat_filename( h->param.rc.psz_stat_in, ".mbtree" );
 608             if( !mbtree_stats_in )
 609                 return -1;
 610             rc->p_mbtree_stat_file_in = fopen( mbtree_stats_in, "rb" );
 611             x264_free( mbtree_stats_in );
 612             if( !rc->p_mbtree_stat_file_in )
 613             {
 614                 x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_init: can't open mbtree stats file\n");
 615                 return -1;
 616             }
 617         }
 618
 619         /* check whether 1st pass options were compatible with current options */
 620         if( !strncmp( stats_buf, "#options:", 9 ) )
 621         {
 622             int i, j;
 623             uint32_t k, l;
 624             char *opts = stats_buf;
 625             stats_in = strchr( stats_buf, '\n' );
 626             if( !stats_in )
 627                 return -1;
 628             *stats_in = '\0';
 629             stats_in++;
 630             if( sscanf( opts, "#options: %dx%d", &i, &j ) != 2 )
 631             {
 632                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "resolution specified in stats file not valid\n" );
 633                 return -1;
 634             }
 635             else if( h->param.rc.b_mb_tree && (i != h->param.i_width || j != h->param.i_height)  )
 636             {
 637                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "MB-tree doesn't support different resolution than 1st pass (%dx%d vs %dx%d)\n",
 638                           h->param.i_width, h->param.i_height, i, j );
 639                 return -1;
 640             }
 641
 642             if( ( p = strstr( opts, "timebase=" ) ) && sscanf( p, "timebase=%u/%u", &k, &l ) != 2 )
 643             {
 644                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "timebase specified in stats file not valid\n" );
 645                 return -1;
 646             }
 647             if( k != h->param.i_timebase_num || l != h->param.i_timebase_den )
 648             {
 649                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "timebase mismatch with 1st pass (%u/%u vs %u/%u)\n",
 650                           h->param.i_timebase_num, h->param.i_timebase_den, k, l );
 651                 return -1;
 652             }
 653
 654             CMP_OPT_FIRST_PASS( "weightp", X264_MAX( 0, h->param.analyse.i_weighted_pred ) );
 655             CMP_OPT_FIRST_PASS( "bframes", h->param.i_bframe );
 656             CMP_OPT_FIRST_PASS( "b_pyramid", h->param.i_bframe_pyramid );
 657             CMP_OPT_FIRST_PASS( "intra_refresh", h->param.b_intra_refresh );
 658             CMP_OPT_FIRST_PASS( "keyint", h->param.i_keyint_max );
 659
 660             if( strstr( opts, "qp=0" ) && h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR )
 661                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "1st pass was lossless, bitrate prediction will be inaccurate\n" );
 662
 663             if( !strstr( opts, "direct=3" ) && h->param.analyse.i_direct_mv_pred == X264_DIRECT_PRED_AUTO )
 664             {
 665                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "direct=auto not used on the first pass\n" );
 666                 h->mb.b_direct_auto_write = 1;
 667             }
 668
 669             if( ( p = strstr( opts, "b_adapt=" ) ) && sscanf( p, "b_adapt=%d", &i ) && i >= X264_B_ADAPT_NONE && i <= X264_B_ADAPT_TRELLIS )
 670                 h->param.i_bframe_adaptive = i;
 671             else if( h->param.i_bframe )
 672             {
 673                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "b_adapt method specified in stats file not valid\n" );
 674                 return -1;
 675             }
 676
 677             if( (h->param.rc.b_mb_tree || h->param.rc.i_vbv_buffer_size) && ( p = strstr( opts, "rc_lookahead=" ) ) && sscanf( p, "rc_lookahead=%d", &i ) )
 678                 h->param.rc.i_lookahead = i;
 679         }
 680
 681         /* find number of pics */
 682         p = stats_in;
 683         int num_entries;
 684         for( num_entries = -1; p; num_entries++ )
 685             p = strchr( p + 1, ';' );
 686         if( !num_entries )
 687         {
 688             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "empty stats file\n");
 689             return -1;
 690         }
 691         rc->num_entries = num_entries;
 692
 693         if( h->param.i_frame_total < rc->num_entries && h->param.i_frame_total > 0 )
 694         {
 695             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "2nd pass has fewer frames than 1st pass (%d vs %d)\n",
 696                       h->param.i_frame_total, rc->num_entries );
 697         }
 698         if( h->param.i_frame_total > rc->num_entries )
 699         {
 700             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "2nd pass has more frames than 1st pass (%d vs %d)\n",
 701                       h->param.i_frame_total, rc->num_entries );
 702             return -1;
 703         }
 704
 705         CHECKED_MALLOCZERO( rc->entry, rc->num_entries * sizeof(ratecontrol_entry_t) );
 706
 707         /* init all to skipped p frames */
 708         for( int i = 0; i < rc->num_entries; i++ )
 709         {
 710             ratecontrol_entry_t *rce = &rc->entry[i];
 711             rce->pict_type = SLICE_TYPE_P;
 712             rce->qscale = rce->new_qscale = qp2qscale( 20 );
 713             rce->misc_bits = rc->nmb + 10;
 714             rce->new_qp = 0;
 715         }
 716
 717         /* read stats */
 718         p = stats_in;
 719         for( int i = 0; i < rc->num_entries; i++ )
 720         {
 721             ratecontrol_entry_t *rce;
 722             int frame_number;
 723             char pict_type;
 724             int e;
 725             char *next;
 726             float qp;
 727             int ref;
 728
 729             next= strchr(p, ';');
 730             if( next )
 731                 *next++ = 0; //sscanf is unbelievably slow on long strings
 732             e = sscanf( p, " in:%d ", &frame_number );
 733
 734             if( frame_number < 0 || frame_number >= rc->num_entries )
 735             {
 736                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "bad frame number (%d) at stats line %d\n", frame_number, i );
 737                 return -1;
 738             }
 739             rce = &rc->entry[frame_number];
 740             rce->direct_mode = 0;
 741
 742             e += sscanf( p, " in:%*d out:%*d type:%c dur:%d cpbdur:%d q:%f tex:%d mv:%d misc:%d imb:%d pmb:%d smb:%d d:%c",
 743                    &pict_type, &rce->i_duration, &rce->i_cpb_duration, &qp, &rce->tex_bits,
 744                    &rce->mv_bits, &rce->misc_bits, &rce->i_count, &rce->p_count,
 745                    &rce->s_count, &rce->direct_mode );
 746
 747             p = strstr( p, "ref:" );
 748             if( !p )
 749                 goto parse_error;
 750             p += 4;
 751             for( ref = 0; ref < 16; ref++ )
 752             {
 753                 if( sscanf( p, " %d", &rce->refcount[ref] ) != 1 )
 754                     break;
 755                 p = strchr( p+1, ' ' );
 756                 if( !p )
 757                     goto parse_error;
 758             }
 759             rce->refs = ref;
 760
 761             /* find weights */
 762             rce->i_weight_denom = -1;
 763             char *w = strchr( p, 'w' );
 764             if( w )
 765                 if( sscanf( w, "w:%hd,%hd,%hd", &rce->i_weight_denom, &rce->weight[0], &rce->weight[1] ) != 3 )
 766                     rce->i_weight_denom = -1;
 767
 768             if( pict_type != 'b' )
 769                 rce->kept_as_ref = 1;
 770             switch( pict_type )
 771             {
 772                 case 'I':
 773                     rce->frame_type = X264_TYPE_IDR;
 774                     rce->pict_type  = SLICE_TYPE_I;
 775                     break;
 776                 case 'i':
 777                     rce->frame_type = X264_TYPE_I;
 778                     rce->pict_type  = SLICE_TYPE_I;
 779                     break;
 780                 case 'P':
 781                     rce->frame_type = X264_TYPE_P;
 782                     rce->pict_type  = SLICE_TYPE_P;
 783                     break;
 784                 case 'B':
 785                     rce->frame_type = X264_TYPE_BREF;
 786                     rce->pict_type  = SLICE_TYPE_B;
 787                     break;
 788                 case 'b':
 789                     rce->frame_type = X264_TYPE_B;
 790                     rce->pict_type  = SLICE_TYPE_B;
 791                     break;
 792                 default:  e = -1; break;
 793             }
 794             if( e < 12 )
 795             {
 796 parse_error:
 797                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "statistics are damaged at line %d, parser out=%d\n", i, e );
 798                 return -1;
 799             }
 800             rce->qscale = qp2qscale( qp );
 801             p = next;
 802         }
 803
 804         x264_free( stats_buf );
 805
 806         if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR )
 807         {
 808             if( init_pass2( h ) < 0 )
 809                 return -1;
 810         } /* else we're using constant quant, so no need to run the bitrate allocation */
 811     }
 812
 813     /* Open output file */
 814     /* If input and output files are the same, output to a temp file
 815      * and move it to the real name only when it's complete */
 816     if( h->param.rc.b_stat_write )
 817     {
 818         char *p;
 819         rc->psz_stat_file_tmpname = x264_strcat_filename( h->param.rc.psz_stat_out, ".temp" );
 820         if( !rc->psz_stat_file_tmpname )
 821             return -1;
 822
 823         rc->p_stat_file_out = fopen( rc->psz_stat_file_tmpname, "wb" );
 824         if( rc->p_stat_file_out == NULL )
 825         {
 826             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_init: can't open stats file\n");
 827             return -1;
 828         }
 829
 830         p = x264_param2string( &h->param, 1 );
 831         if( p )
 832             fprintf( rc->p_stat_file_out, "#options: %s\n", p );
 833         x264_free( p );
 834         if( h->param.rc.b_mb_tree && !h->param.rc.b_stat_read )
 835         {
 836             rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname = x264_strcat_filename( h->param.rc.psz_stat_out, ".mbtree.temp" );
 837             rc->psz_mbtree_stat_file_name = x264_strcat_filename( h->param.rc.psz_stat_out, ".mbtree" );
 838             if( !rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname || !rc->psz_mbtree_stat_file_name )
 839                 return -1;
 840
 841             rc->p_mbtree_stat_file_out = fopen( rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname, "wb" );
 842             if( rc->p_mbtree_stat_file_out == NULL )
 843             {
 844                 x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_init: can't open mbtree stats file\n");
 845                 return -1;
 846             }
 847         }
 848     }
 849
 850     if( h->param.rc.b_mb_tree && (h->param.rc.b_stat_read || h->param.rc.b_stat_write) )
 851     {
 852         CHECKED_MALLOC( rc->qp_buffer[0], h->mb.i_mb_count * sizeof(uint16_t) );
 853         if( h->param.i_bframe_pyramid && h->param.rc.b_stat_read )
 854             CHECKED_MALLOC( rc->qp_buffer[1], h->mb.i_mb_count * sizeof(uint16_t) );
 855         rc->qpbuf_pos = -1;
 856     }
 857
 858     for( int i = 0; i<h->param.i_threads; i++ )
 859     {
 860         h->thread[i]->rc = rc+i;
 861         if( i )
 862         {
 863             rc[i] = rc[0];
 864             h->thread[i]->param = h->param;
 865             h->thread[i]->mb.b_variable_qp = h->mb.b_variable_qp;
 866         }
 867     }
 868
 869     return 0;
 870 fail:
 871     return -1;
 872 }
 873
 874 static int parse_zone( x264_t *h, x264_zone_t *z, char *p )
 875 {
 876     int len = 0;
 877     char *tok, UNUSED *saveptr=NULL;
 878     z->param = NULL;
 879     z->f_bitrate_factor = 1;
 880     if( 3 <= sscanf(p, "%u,%u,q=%u%n", &z->i_start, &z->i_end, &z->i_qp, &len) )
 881         z->b_force_qp = 1;
 882     else if( 3 <= sscanf(p, "%u,%u,b=%f%n", &z->i_start, &z->i_end, &z->f_bitrate_factor, &len) )
 883         z->b_force_qp = 0;
 884     else if( 2 <= sscanf(p, "%u,%u%n", &z->i_start, &z->i_end, &len) )
 885         z->b_force_qp = 0;
 886     else
 887     {
 888         x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone: \"%s\"\n", p );
 889         return -1;
 890     }
 891     p += len;
 892     if( !*p )
 893         return 0;
 894     CHECKED_MALLOC( z->param, sizeof(x264_param_t) );
 895     memcpy( z->param, &h->param, sizeof(x264_param_t) );
 896     z->param->param_free = x264_free;
 897     while( (tok = strtok_r( p, ",", &saveptr )) )
 898     {
 899         char *val = strchr( tok, '=' );
 900         if( val )
 901         {
 902             *val = '\0';
 903             val++;
 904         }
 905         if( x264_param_parse( z->param, tok, val ) )
 906         {
 907             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone param: %s = %s\n", tok, val );
 908             return -1;
 909         }
 910         p = NULL;
 911     }
 912     return 0;
 913 fail:
 914     return -1;
 915 }
 916
 917 static int parse_zones( x264_t *h )
 918 {
 919     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
 920     if( h->param.rc.psz_zones && !h->param.rc.i_zones )
 921     {
 922         char *psz_zones, *p;
 923         CHECKED_MALLOC( psz_zones, strlen( h->param.rc.psz_zones )+1 );
 924         strcpy( psz_zones, h->param.rc.psz_zones );
 925         h->param.rc.i_zones = 1;
 926         for( p = psz_zones; *p; p++ )
 927             h->param.rc.i_zones += (*p == '/');
 928         CHECKED_MALLOC( h->param.rc.zones, h->param.rc.i_zones * sizeof(x264_zone_t) );
 929         p = psz_zones;
 930         for( int i = 0; i < h->param.rc.i_zones; i++ )
 931         {
 932             int i_tok = strcspn( p, "/" );
 933             p[i_tok] = 0;
 934             if( parse_zone( h, &h->param.rc.zones[i], p ) )
 935                 return -1;
 936             p += i_tok + 1;
 937         }
 938         x264_free( psz_zones );
 939     }
 940
 941     if( h->param.rc.i_zones > 0 )
 942     {
 943         for( int i = 0; i < h->param.rc.i_zones; i++ )
 944         {
 945             x264_zone_t z = h->param.rc.zones[i];
 946             if( z.i_start < 0 || z.i_start > z.i_end )
 947             {
 948                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone: start=%d end=%d\n",
 949                           z.i_start, z.i_end );
 950                 return -1;
 951             }
 952             else if( !z.b_force_qp && z.f_bitrate_factor <= 0 )
 953             {
 954                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone: bitrate_factor=%f\n",
 955                           z.f_bitrate_factor );
 956                 return -1;
 957             }
 958         }
 959
 960         rc->i_zones = h->param.rc.i_zones + 1;
 961         CHECKED_MALLOC( rc->zones, rc->i_zones * sizeof(x264_zone_t) );
 962         memcpy( rc->zones+1, h->param.rc.zones, (rc->i_zones-1) * sizeof(x264_zone_t) );
 963
 964         // default zone to fall back to if none of the others match
 965         rc->zones[0].i_start = 0;
 966         rc->zones[0].i_end = INT_MAX;
 967         rc->zones[0].b_force_qp = 0;
 968         rc->zones[0].f_bitrate_factor = 1;
 969         CHECKED_MALLOC( rc->zones[0].param, sizeof(x264_param_t) );
 970         memcpy( rc->zones[0].param, &h->param, sizeof(x264_param_t) );
 971         for( int i = 1; i < rc->i_zones; i++ )
 972         {
 973             if( !rc->zones[i].param )
 974                 rc->zones[i].param = rc->zones[0].param;
 975         }
 976     }
 977
 978     return 0;
 979 fail:
 980     return -1;
 981 }
 982
 983 static x264_zone_t *get_zone( x264_t *h, int frame_num )
 984 {
 985     for( int i = h->rc->i_zones - 1; i >= 0; i-- )
 986     {
 987         x264_zone_t *z = &h->rc->zones[i];
 988         if( frame_num >= z->i_start && frame_num <= z->i_end )
 989             return z;
 990     }
 991     return NULL;
 992 }
 993
 994 void x264_ratecontrol_summary( x264_t *h )
 995 {
 996     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
 997     if( rc->b_abr && h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR && rc->cbr_decay > .9999 )
 998     {
 999         double base_cplx = h->mb.i_mb_count * (h->param.i_bframe ? 120 : 80);
1000         double mbtree_offset = h->param.rc.b_mb_tree ? (1.0-h->param.rc.f_qcompress)*13.5 : 0;
1001         x264_log( h, X264_LOG_INFO, "final ratefactor: %.2f\n",
1002                   qscale2qp( pow( base_cplx, 1 - rc->qcompress )
1003                              * rc->cplxr_sum / rc->wanted_bits_window ) - mbtree_offset );
1004     }
1005 }
1006
1007 void x264_ratecontrol_delete( x264_t *h )
1008 {
1009     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1010     int b_regular_file;
1011
1012     if( rc->p_stat_file_out )
1013     {
1014         b_regular_file = x264_is_regular_file( rc->p_stat_file_out );
1015         fclose( rc->p_stat_file_out );
1016         if( h->i_frame >= rc->num_entries && b_regular_file )
1017             if( rename( rc->psz_stat_file_tmpname, h->param.rc.psz_stat_out ) != 0 )
1018             {
1019                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "failed to rename \"%s\" to \"%s\"\n",
1020                           rc->psz_stat_file_tmpname, h->param.rc.psz_stat_out );
1021             }
1022         x264_free( rc->psz_stat_file_tmpname );
1023     }
1024     if( rc->p_mbtree_stat_file_out )
1025     {
1026         b_regular_file = x264_is_regular_file( rc->p_mbtree_stat_file_out );
1027         fclose( rc->p_mbtree_stat_file_out );
1028         if( h->i_frame >= rc->num_entries && b_regular_file )
1029             if( rename( rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname, rc->psz_mbtree_stat_file_name ) != 0 )
1030             {
1031                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "failed to rename \"%s\" to \"%s\"\n",
1032                           rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname, rc->psz_mbtree_stat_file_name );
1033             }
1034         x264_free( rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname );
1035         x264_free( rc->psz_mbtree_stat_file_name );
1036     }
1037     if( rc->p_mbtree_stat_file_in )
1038         fclose( rc->p_mbtree_stat_file_in );
1039     x264_free( rc->pred );
1040     x264_free( rc->pred_b_from_p );
1041     x264_free( rc->entry );
1042     x264_free( rc->qp_buffer[0] );
1043     x264_free( rc->qp_buffer[1] );
1044     if( rc->zones )
1045     {
1046         x264_free( rc->zones[0].param );
1047         for( int i = 1; i < rc->i_zones; i++ )
1048             if( rc->zones[i].param != rc->zones[0].param && rc->zones[i].param->param_free )
1049                 rc->zones[i].param->param_free( rc->zones[i].param );
1050         x264_free( rc->zones );
1051     }
1052     x264_free( rc );
1053 }
1054
1055 static void accum_p_qp_update( x264_t *h, float qp )
1056 {
1057     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1058     rc->accum_p_qp   *= .95;
1059     rc->accum_p_norm *= .95;
1060     rc->accum_p_norm += 1;
1061     if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_I )
1062         rc->accum_p_qp += qp + rc->ip_offset;
1063     else
1064         rc->accum_p_qp += qp;
1065 }
1066
1067 /* Before encoding a frame, choose a QP for it */
1068 void x264_ratecontrol_start( x264_t *h, int i_force_qp, int overhead )
1069 {
1070     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1071     ratecontrol_entry_t *rce = NULL;
1072     x264_zone_t *zone = get_zone( h, h->fenc->i_frame );
1073     float q;
1074
1075     x264_emms();
1076
1077     if( zone && (!rc->prev_zone || zone->param != rc->prev_zone->param) )
1078         x264_encoder_reconfig( h, zone->param );
1079     rc->prev_zone = zone;
1080
1081     rc->qp_force = i_force_qp;
1082
1083     if( h->param.rc.b_stat_read )
1084     {
1085         int frame = h->fenc->i_frame;
1086         assert( frame >= 0 && frame < rc->num_entries );
1087         rce = h->rc->rce = &h->rc->entry[frame];
1088
1089         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B
1090             && h->param.analyse.i_direct_mv_pred == X264_DIRECT_PRED_AUTO )
1091         {
1092             h->sh.b_direct_spatial_mv_pred = ( rce->direct_mode == 's' );
1093             h->mb.b_direct_auto_read = ( rce->direct_mode == 's' || rce->direct_mode == 't' );
1094         }
1095     }
1096
1097     if( rc->b_vbv )
1098     {
1099         memset( h->fdec->i_row_bits, 0, h->sps->i_mb_height * sizeof(int) );
1100         rc->row_pred = &rc->row_preds[h->sh.i_type];
1101         rc->buffer_rate = h->fenc->i_cpb_duration * rc->vbv_max_rate * h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1102         update_vbv_plan( h, overhead );
1103
1104         const x264_level_t *l = x264_levels;
1105         while( l->level_idc != 0 && l->level_idc != h->param.i_level_idc )
1106             l++;
1107
1108         int mincr = l->mincr;
1109
1110         /* Blu-ray requires this */
1111         if( l->level_idc == 41 && h->param.i_nal_hrd )
1112             mincr = 4;
1113
1114         /* The spec has a bizarre special case for the first frame. */
1115         if( h->i_frame == 0 )
1116         {
1117             //384 * ( Max( PicSizeInMbs, fR * MaxMBPS ) + MaxMBPS * ( tr( 0 ) - tr,n( 0 ) ) ) / MinCR
1118             double fr = 1. / 172;
1119             int pic_size_in_mbs = h->sps->i_mb_width * h->sps->i_mb_height;
1120             rc->frame_size_maximum = 384 * 8 * X264_MAX( pic_size_in_mbs, fr*l->mbps ) / mincr;
1121         }
1122         else
1123         {
1124             //384 * MaxMBPS * ( tr( n ) - tr( n - 1 ) ) / MinCR
1125             rc->frame_size_maximum = 384 * 8 * ((double)h->fenc->i_cpb_duration * h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale) * l->mbps / mincr;
1126         }
1127     }
1128
1129     if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_B )
1130         rc->bframes = h->fenc->i_bframes;
1131
1132     if( i_force_qp )
1133     {
1134         q = i_force_qp - 1;
1135     }
1136     else if( rc->b_abr )
1137     {
1138         q = qscale2qp( rate_estimate_qscale( h ) );
1139     }
1140     else if( rc->b_2pass )
1141     {
1142         rce->new_qscale = rate_estimate_qscale( h );
1143         q = qscale2qp( rce->new_qscale );
1144     }
1145     else /* CQP */
1146     {
1147         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B && h->fdec->b_kept_as_ref )
1148             q = ( rc->qp_constant[ SLICE_TYPE_B ] + rc->qp_constant[ SLICE_TYPE_P ] ) / 2;
1149         else
1150             q = rc->qp_constant[ h->sh.i_type ];
1151
1152         if( zone )
1153         {
1154             if( zone->b_force_qp )
1155                 q += zone->i_qp - rc->qp_constant[SLICE_TYPE_P];
1156             else
1157                 q -= 6*log2f( zone->f_bitrate_factor );
1158         }
1159     }
1160
1161     q = x264_clip3f( q, h->param.rc.i_qp_min, h->param.rc.i_qp_max );
1162
1163     rc->qpa_rc =
1164     rc->qpa_aq = 0;
1165     rc->qp = x264_clip3( (int)(q + 0.5), 0, 51 );
1166     h->fdec->f_qp_avg_rc =
1167     h->fdec->f_qp_avg_aq =
1168     rc->qpm = q;
1169     if( rce )
1170         rce->new_qp = rc->qp;
1171
1172     accum_p_qp_update( h, rc->qpm );
1173
1174     if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_B )
1175         rc->last_non_b_pict_type = h->sh.i_type;
1176 }
1177
1178 static double predict_row_size( x264_t *h, int y, double qp )
1179 {
1180     /* average between two predictors:
1181      * absolute SATD, and scaled bit cost of the colocated row in the previous frame */
1182     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1183     double pred_s = predict_size( rc->row_pred[0], qp2qscale( qp ), h->fdec->i_row_satd[y] );
1184     double pred_t = 0;
1185     if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_I || qp >= h->fref0[0]->f_row_qp[y] )
1186     {
1187         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_P
1188             && h->fref0[0]->i_type == h->fdec->i_type
1189             && h->fref0[0]->i_row_satd[y] > 0
1190             && (abs(h->fref0[0]->i_row_satd[y] - h->fdec->i_row_satd[y]) < h->fdec->i_row_satd[y]/2))
1191         {
1192             pred_t = h->fref0[0]->i_row_bits[y] * h->fdec->i_row_satd[y] / h->fref0[0]->i_row_satd[y]
1193                      * qp2qscale( h->fref0[0]->f_row_qp[y] ) / qp2qscale( qp );
1194         }
1195         if( pred_t == 0 )
1196             pred_t = pred_s;
1197         return (pred_s + pred_t) / 2;
1198     }
1199     /* Our QP is lower than the reference! */
1200     else
1201     {
1202         double pred_intra = predict_size( rc->row_pred[1], qp2qscale( qp ), h->fdec->i_row_satds[0][0][y] );
1203         /* Sum: better to overestimate than underestimate by using only one of the two predictors. */
1204         return pred_intra + pred_s;
1205     }
1206 }
1207
1208 static double row_bits_so_far( x264_t *h, int y )
1209 {
1210     double bits = 0;
1211     for( int i = h->i_threadslice_start; i <= y; i++ )
1212         bits += h->fdec->i_row_bits[i];
1213     return bits;
1214 }
1215
1216 static double predict_row_size_sum( x264_t *h, int y, double qp )
1217 {
1218     double bits = row_bits_so_far(h, y);
1219     for( int i = y+1; i < h->i_threadslice_end; i++ )
1220         bits += predict_row_size( h, i, qp );
1221     return bits;
1222 }
1223
1224
1225 void x264_ratecontrol_mb( x264_t *h, int bits )
1226 {
1227     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1228     const int y = h->mb.i_mb_y;
1229
1230     x264_emms();
1231
1232     h->fdec->i_row_bits[y] += bits;
1233     rc->qpa_rc += rc->qpm;
1234     rc->qpa_aq += h->mb.i_qp;
1235
1236     if( h->mb.i_mb_x != h->sps->i_mb_width - 1 || !rc->b_vbv )
1237         return;
1238
1239     h->fdec->f_row_qp[y] = rc->qpm;
1240
1241     update_predictor( rc->row_pred[0], qp2qscale( rc->qpm ), h->fdec->i_row_satd[y], h->fdec->i_row_bits[y] );
1242     if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_P && rc->qpm < h->fref0[0]->f_row_qp[y] )
1243         update_predictor( rc->row_pred[1], qp2qscale( rc->qpm ), h->fdec->i_row_satds[0][0][y], h->fdec->i_row_bits[y] );
1244
1245     /* tweak quality based on difference from predicted size */
1246     if( y < h->i_threadslice_end-1 )
1247     {
1248         float prev_row_qp = h->fdec->f_row_qp[y];
1249         float qp_min = X264_MAX( prev_row_qp - h->param.rc.i_qp_step, h->param.rc.i_qp_min );
1250         float qp_absolute_max = h->param.rc.i_qp_max;
1251         if( rc->rate_factor_max_increment )
1252             qp_absolute_max = X264_MIN( qp_absolute_max, rc->qp_novbv + rc->rate_factor_max_increment );
1253         float qp_max = X264_MIN( prev_row_qp + h->param.rc.i_qp_step, qp_absolute_max );
1254         float step_size = 0.5;
1255
1256         /* B-frames shouldn't use lower QP than their reference frames. */
1257         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B )
1258         {
1259             qp_min = X264_MAX( qp_min, X264_MAX( h->fref0[0]->f_row_qp[y+1], h->fref1[0]->f_row_qp[y+1] ) );
1260             rc->qpm = X264_MAX( rc->qpm, qp_min );
1261         }
1262
1263         float buffer_left_planned = rc->buffer_fill - rc->frame_size_planned;
1264         float slice_size_planned = h->param.b_sliced_threads ? rc->slice_size_planned : rc->frame_size_planned;
1265         float size_of_other_slices = 0;
1266         if( h->param.b_sliced_threads )
1267         {
1268             for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
1269                 if( h != h->thread[i] )
1270                     size_of_other_slices += h->thread[i]->rc->frame_size_estimated;
1271         }
1272         else
1273             rc->max_frame_error = X264_MAX( 0.05, 1.0 / (h->sps->i_mb_width) );
1274
1275         /* More threads means we have to be more cautious in letting ratecontrol use up extra bits. */
1276         float rc_tol = buffer_left_planned / h->param.i_threads * rc->rate_tolerance;
1277         int b1 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm ) + size_of_other_slices;
1278
1279         /* Don't modify the row QPs until a sufficent amount of the bits of the frame have been processed, in case a flat */
1280         /* area at the top of the frame was measured inaccurately. */
1281         if( row_bits_so_far( h, y ) < 0.05 * slice_size_planned )
1282             return;
1283
1284         if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_I )
1285             rc_tol /= 2;
1286
1287         if( !rc->b_vbv_min_rate )
1288             qp_min = X264_MAX( qp_min, rc->qp_novbv );
1289
1290         while( rc->qpm < qp_max
1291                && ((b1 > rc->frame_size_planned + rc_tol) ||
1292                    (rc->buffer_fill - b1 < buffer_left_planned * 0.5) ||
1293                    (b1 > rc->frame_size_planned && rc->qpm < rc->qp_novbv)) )
1294         {
1295             rc->qpm += step_size;
1296             b1 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm ) + size_of_other_slices;
1297         }
1298
1299         while( rc->qpm > qp_min
1300                && (rc->qpm > h->fdec->f_row_qp[0] || rc->single_frame_vbv)
1301                && ((b1 < rc->frame_size_planned * 0.8 && rc->qpm <= prev_row_qp)
1302                || b1 < (rc->buffer_fill - rc->buffer_size + rc->buffer_rate) * 1.1) )
1303         {
1304             rc->qpm -= step_size;
1305             b1 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm ) + size_of_other_slices;
1306         }
1307
1308         /* avoid VBV underflow or MinCR violation */
1309         while( (rc->qpm < qp_absolute_max)
1310                && ((rc->buffer_fill - b1 < rc->buffer_rate * rc->max_frame_error) ||
1311                    (rc->frame_size_maximum - b1 < rc->frame_size_maximum * rc->max_frame_error)))
1312         {
1313             rc->qpm += step_size;
1314             b1 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm ) + size_of_other_slices;
1315         }
1316
1317         h->rc->frame_size_estimated = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm );
1318     }
1319 }
1320
1321 int x264_ratecontrol_qp( x264_t *h )
1322 {
1323     x264_emms();
1324     return x264_clip3( h->rc->qpm + .5, h->param.rc.i_qp_min, h->param.rc.i_qp_max );
1325 }
1326
1327 int x264_ratecontrol_mb_qp( x264_t *h )
1328 {
1329     x264_emms();
1330     float qp = h->rc->qpm;
1331     if( h->param.rc.i_aq_mode )
1332         /* MB-tree currently doesn't adjust quantizers in unreferenced frames. */
1333         qp += h->fdec->b_kept_as_ref ? h->fenc->f_qp_offset[h->mb.i_mb_xy] : h->fenc->f_qp_offset_aq[h->mb.i_mb_xy];
1334     return x264_clip3( qp + .5, h->param.rc.i_qp_min, h->param.rc.i_qp_max );
1335 }
1336
1337 /* In 2pass, force the same frame types as in the 1st pass */
1338 int x264_ratecontrol_slice_type( x264_t *h, int frame_num )
1339 {
1340     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1341     if( h->param.rc.b_stat_read )
1342     {
1343         if( frame_num >= rc->num_entries )
1344         {
1345             /* We could try to initialize everything required for ABR and
1346              * adaptive B-frames, but that would be complicated.
1347              * So just calculate the average QP used so far. */
1348             h->param.rc.i_qp_constant = (h->stat.i_frame_count[SLICE_TYPE_P] == 0) ? 24
1349                                       : 1 + h->stat.f_frame_qp[SLICE_TYPE_P] / h->stat.i_frame_count[SLICE_TYPE_P];
1350             rc->qp_constant[SLICE_TYPE_P] = x264_clip3( h->param.rc.i_qp_constant, 0, 51 );
1351             rc->qp_constant[SLICE_TYPE_I] = x264_clip3( (int)( qscale2qp( qp2qscale( h->param.rc.i_qp_constant ) / fabs( h->param.rc.f_ip_factor )) + 0.5 ), 0, 51 );
1352             rc->qp_constant[SLICE_TYPE_B] = x264_clip3( (int)( qscale2qp( qp2qscale( h->param.rc.i_qp_constant ) * fabs( h->param.rc.f_pb_factor )) + 0.5 ), 0, 51 );
1353
1354             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "2nd pass has more frames than 1st pass (%d)\n", rc->num_entries);
1355             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "continuing anyway, at constant QP=%d\n", h->param.rc.i_qp_constant);
1356             if( h->param.i_bframe_adaptive )
1357                 x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "disabling adaptive B-frames\n");
1358
1359             for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
1360             {
1361                 h->thread[i]->rc->b_abr = 0;
1362                 h->thread[i]->rc->b_2pass = 0;
1363                 h->thread[i]->param.rc.i_rc_method = X264_RC_CQP;
1364                 h->thread[i]->param.rc.b_stat_read = 0;
1365                 h->thread[i]->param.i_bframe_adaptive = 0;
1366                 h->thread[i]->param.i_scenecut_threshold = 0;
1367                 h->thread[i]->param.rc.b_mb_tree = 0;
1368                 if( h->thread[i]->param.i_bframe > 1 )
1369                     h->thread[i]->param.i_bframe = 1;
1370             }
1371             return X264_TYPE_AUTO;
1372         }
1373         return rc->entry[frame_num].frame_type;
1374     }
1375     else
1376         return X264_TYPE_AUTO;
1377 }
1378
1379 void x264_ratecontrol_set_weights( x264_t *h, x264_frame_t *frm )
1380 {
1381     ratecontrol_entry_t *rce = &h->rc->entry[frm->i_frame];
1382     if( h->param.analyse.i_weighted_pred <= 0 )
1383         return;
1384     if( rce->i_weight_denom >= 0 )
1385         SET_WEIGHT( frm->weight[0][0], 1, rce->weight[0], rce->i_weight_denom, rce->weight[1] );
1386 }
1387
1388 /* After encoding one frame, save stats and update ratecontrol state */
1389 int x264_ratecontrol_end( x264_t *h, int bits, int *filler )
1390 {
1391     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1392     const int *mbs = h->stat.frame.i_mb_count;
1393
1394     x264_emms();
1395
1396     h->stat.frame.i_mb_count_skip = mbs[P_SKIP] + mbs[B_SKIP];
1397     h->stat.frame.i_mb_count_i = mbs[I_16x16] + mbs[I_8x8] + mbs[I_4x4];
1398     h->stat.frame.i_mb_count_p = mbs[P_L0] + mbs[P_8x8];
1399     for( int i = B_DIRECT; i < B_8x8; i++ )
1400         h->stat.frame.i_mb_count_p += mbs[i];
1401
1402     h->fdec->f_qp_avg_rc = rc->qpa_rc /= h->mb.i_mb_count;
1403     h->fdec->f_qp_avg_aq = rc->qpa_aq /= h->mb.i_mb_count;
1404
1405     if( h->param.rc.b_stat_write )
1406     {
1407         char c_type = h->sh.i_type==SLICE_TYPE_I ? (h->fenc->i_poc==0 ? 'I' : 'i')
1408                     : h->sh.i_type==SLICE_TYPE_P ? 'P'
1409                     : h->fenc->b_kept_as_ref ? 'B' : 'b';
1410         int dir_frame = h->stat.frame.i_direct_score[1] - h->stat.frame.i_direct_score[0];
1411         int dir_avg = h->stat.i_direct_score[1] - h->stat.i_direct_score[0];
1412         char c_direct = h->mb.b_direct_auto_write ?
1413                         ( dir_frame>0 ? 's' : dir_frame<0 ? 't' :
1414                           dir_avg>0 ? 's' : dir_avg<0 ? 't' : '-' )
1415                         : '-';
1416         if( fprintf( rc->p_stat_file_out,
1417                  "in:%d out:%d type:%c dur:%d cpbdur:%d q:%.2f tex:%d mv:%d misc:%d imb:%d pmb:%d smb:%d d:%c ref:",
1418                  h->fenc->i_frame, h->i_frame,
1419                  c_type, h->fenc->i_duration,
1420                  h->fenc->i_cpb_duration, rc->qpa_rc,
1421                  h->stat.frame.i_tex_bits,
1422                  h->stat.frame.i_mv_bits,
1423                  h->stat.frame.i_misc_bits,
1424                  h->stat.frame.i_mb_count_i,
1425                  h->stat.frame.i_mb_count_p,
1426                  h->stat.frame.i_mb_count_skip,
1427                  c_direct) < 0 )
1428             goto fail;
1429
1430         /* Only write information for reference reordering once. */
1431         int use_old_stats = h->param.rc.b_stat_read && rc->rce->refs > 1;
1432         for( int i = 0; i < (use_old_stats ? rc->rce->refs : h->i_ref0); i++ )
1433         {
1434             int refcount = use_old_stats         ? rc->rce->refcount[i]
1435                          : h->param.b_interlaced ? h->stat.frame.i_mb_count_ref[0][i*2]
1436                                                  + h->stat.frame.i_mb_count_ref[0][i*2+1]
1437                          :                         h->stat.frame.i_mb_count_ref[0][i];
1438             if( fprintf( rc->p_stat_file_out, "%d ", refcount ) < 0 )
1439                 goto fail;
1440         }
1441
1442         if( h->sh.weight[0][0].weightfn )
1443         {
1444             if( fprintf( rc->p_stat_file_out, "w:%"PRId32",%"PRId32",%"PRId32, h->sh.weight[0][0].i_denom, h->sh.weight[0][0].i_scale, h->sh.weight[0][0].i_offset ) < 0 )
1445                 goto fail;
1446         }
1447
1448         if( fprintf( rc->p_stat_file_out, ";\n") < 0 )
1449             goto fail;
1450
1451         /* Don't re-write the data in multi-pass mode. */
1452         if( h->param.rc.b_mb_tree && h->fenc->b_kept_as_ref && !h->param.rc.b_stat_read )
1453         {
1454             uint8_t i_type = h->sh.i_type;
1455             /* Values are stored as big-endian FIX8.8 */
1456             for( int i = 0; i < h->mb.i_mb_count; i++ )
1457                 rc->qp_buffer[0][i] = endian_fix16( h->fenc->f_qp_offset[i]*256.0 );
1458             if( fwrite( &i_type, 1, 1, rc->p_mbtree_stat_file_out ) < 1 )
1459                 goto fail;
1460             if( fwrite( rc->qp_buffer[0], sizeof(uint16_t), h->mb.i_mb_count, rc->p_mbtree_stat_file_out ) < h->mb.i_mb_count )
1461                 goto fail;
1462         }
1463     }
1464
1465     if( rc->b_abr )
1466     {
1467         if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_B )
1468             rc->cplxr_sum += bits * qp2qscale( rc->qpa_rc ) / rc->last_rceq;
1469         else
1470         {
1471             /* Depends on the fact that B-frame's QP is an offset from the following P-frame's.
1472              * Not perfectly accurate with B-refs, but good enough. */
1473             rc->cplxr_sum += bits * qp2qscale( rc->qpa_rc ) / (rc->last_rceq * fabs( h->param.rc.f_pb_factor ));
1474         }
1475         rc->cplxr_sum *= rc->cbr_decay;
1476         double frame_duration = (double)h->fenc->i_duration * h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1477
1478         rc->wanted_bits_window += frame_duration * rc->bitrate;
1479         rc->wanted_bits_window *= rc->cbr_decay;
1480     }
1481
1482     if( rc->b_2pass )
1483         rc->expected_bits_sum += qscale2bits( rc->rce, qp2qscale( rc->rce->new_qp ) );
1484
1485     if( h->mb.b_variable_qp )
1486     {
1487         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B )
1488         {
1489             rc->bframe_bits += bits;
1490             if( h->fenc->b_last_minigop_bframe )
1491             {
1492                 update_predictor( rc->pred_b_from_p, qp2qscale( rc->qpa_rc ),
1493                                   h->fref1[h->i_ref1-1]->i_satd, rc->bframe_bits / rc->bframes );
1494                 rc->bframe_bits = 0;
1495             }
1496         }
1497     }
1498
1499     *filler = update_vbv( h, bits );
1500
1501     if( h->sps->vui.b_nal_hrd_parameters_present )
1502     {
1503         if( h->fenc->i_frame == 0 )
1504         {
1505             // access unit initialises the HRD
1506             h->fenc->hrd_timing.cpb_initial_arrival_time = 0;
1507             rc->initial_cpb_removal_delay = h->initial_cpb_removal_delay;
1508             rc->initial_cpb_removal_delay_offset = h->initial_cpb_removal_delay_offset;
1509             h->fenc->hrd_timing.cpb_removal_time = rc->nrt_first_access_unit = (double)rc->initial_cpb_removal_delay / 90000;
1510         }
1511         else
1512         {
1513             h->fenc->hrd_timing.cpb_removal_time = rc->nrt_first_access_unit + (double)h->fenc->i_cpb_delay *
1514                                                    h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1515
1516             double cpb_earliest_arrival_time = h->fenc->hrd_timing.cpb_removal_time - (double)rc->initial_cpb_removal_delay / 90000;
1517             if( h->fenc->b_keyframe )
1518             {
1519                  rc->nrt_first_access_unit = h->fenc->hrd_timing.cpb_removal_time;
1520                  rc->initial_cpb_removal_delay = h->initial_cpb_removal_delay;
1521                  rc->initial_cpb_removal_delay_offset = h->initial_cpb_removal_delay_offset;
1522             }
1523             else
1524                  cpb_earliest_arrival_time -= (double)rc->initial_cpb_removal_delay_offset / 90000;
1525
1526             if( h->sps->vui.hrd.b_cbr_hrd )
1527                 h->fenc->hrd_timing.cpb_initial_arrival_time = rc->previous_cpb_final_arrival_time;
1528             else
1529                 h->fenc->hrd_timing.cpb_initial_arrival_time = X264_MAX( rc->previous_cpb_final_arrival_time, cpb_earliest_arrival_time );
1530         }
1531         int filler_bits = *filler ? X264_MAX( (FILLER_OVERHEAD - h->param.b_annexb), *filler )*8 : 0;
1532         // Equation C-6
1533         h->fenc->hrd_timing.cpb_final_arrival_time = rc->previous_cpb_final_arrival_time = h->fenc->hrd_timing.cpb_initial_arrival_time +
1534                                                      (double)(bits + filler_bits) / h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_unscaled;
1535
1536         h->fenc->hrd_timing.dpb_output_time = (double)h->fenc->i_dpb_output_delay * h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale +
1537                                               h->fenc->hrd_timing.cpb_removal_time;
1538     }
1539
1540     return 0;
1541 fail:
1542     x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_end: stats file could not be written to\n");
1543     return -1;
1544 }
1545
1546 /****************************************************************************
1547  * 2 pass functions
1548  ***************************************************************************/
1549
1550 /**
1551  * modify the bitrate curve from pass1 for one frame
1552  */
1553 static double get_qscale(x264_t *h, ratecontrol_entry_t *rce, double rate_factor, int frame_num)
1554 {
1555     x264_ratecontrol_t *rcc= h->rc;
1556     x264_zone_t *zone = get_zone( h, frame_num );
1557     double q = pow( rce->blurred_complexity, 1 - rcc->qcompress );
1558
1559     // avoid NaN's in the rc_eq
1560     if( !isfinite(q) || rce->tex_bits + rce->mv_bits == 0 )
1561         q = rcc->last_qscale_for[rce->pict_type];
1562     else
1563     {
1564         rcc->last_rceq = q;
1565         q /= rate_factor;
1566         rcc->last_qscale = q;
1567     }
1568
1569     if( zone )
1570     {
1571         if( zone->b_force_qp )
1572             q = qp2qscale( zone->i_qp );
1573         else
1574             q /= zone->f_bitrate_factor;
1575     }
1576
1577     return q;
1578 }
1579
1580 static double get_diff_limited_q(x264_t *h, ratecontrol_entry_t *rce, double q)
1581 {
1582     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
1583     const int pict_type = rce->pict_type;
1584
1585     // force I/B quants as a function of P quants
1586     const double last_p_q    = rcc->last_qscale_for[SLICE_TYPE_P];
1587     const double last_non_b_q= rcc->last_qscale_for[rcc->last_non_b_pict_type];
1588     if( pict_type == SLICE_TYPE_I )
1589     {
1590         double iq = q;
1591         double pq = qp2qscale( rcc->accum_p_qp / rcc->accum_p_norm );
1592         double ip_factor = fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
1593         /* don't apply ip_factor if the following frame is also I */
1594         if( rcc->accum_p_norm <= 0 )
1595             q = iq;
1596         else if( h->param.rc.f_ip_factor < 0 )
1597             q = iq / ip_factor;
1598         else if( rcc->accum_p_norm >= 1 )
1599             q = pq / ip_factor;
1600         else
1601             q = rcc->accum_p_norm * pq / ip_factor + (1 - rcc->accum_p_norm) * iq;
1602     }
1603     else if( pict_type == SLICE_TYPE_B )
1604     {
1605         if( h->param.rc.f_pb_factor > 0 )
1606             q = last_non_b_q;
1607         if( !rce->kept_as_ref )
1608             q *= fabs( h->param.rc.f_pb_factor );
1609     }
1610     else if( pict_type == SLICE_TYPE_P
1611              && rcc->last_non_b_pict_type == SLICE_TYPE_P
1612              && rce->tex_bits == 0 )
1613     {
1614         q = last_p_q;
1615     }
1616
1617     /* last qscale / qdiff stuff */
1618     if( rcc->last_non_b_pict_type == pict_type &&
1619         (pict_type!=SLICE_TYPE_I || rcc->last_accum_p_norm < 1) )
1620     {
1621         double last_q = rcc->last_qscale_for[pict_type];
1622         double max_qscale = last_q * rcc->lstep;
1623         double min_qscale = last_q / rcc->lstep;
1624
1625         if     ( q > max_qscale ) q = max_qscale;
1626         else if( q < min_qscale ) q = min_qscale;
1627     }
1628
1629     rcc->last_qscale_for[pict_type] = q;
1630     if( pict_type != SLICE_TYPE_B )
1631         rcc->last_non_b_pict_type = pict_type;
1632     if( pict_type == SLICE_TYPE_I )
1633     {
1634         rcc->last_accum_p_norm = rcc->accum_p_norm;
1635         rcc->accum_p_norm = 0;
1636         rcc->accum_p_qp = 0;
1637     }
1638     if( pict_type == SLICE_TYPE_P )
1639     {
1640         float mask = 1 - pow( (float)rce->i_count / rcc->nmb, 2 );
1641         rcc->accum_p_qp   = mask * (qscale2qp( q ) + rcc->accum_p_qp);
1642         rcc->accum_p_norm = mask * (1 + rcc->accum_p_norm);
1643     }
1644     return q;
1645 }
1646
1647 static double predict_size( predictor_t *p, double q, double var )
1648 {
1649      return (p->coeff*var + p->offset) / (q*p->count);
1650 }
1651
1652 static void update_predictor( predictor_t *p, double q, double var, double bits )
1653 {
1654     const double range = 1.5;
1655     if( var < 10 )
1656         return;
1657     double old_coeff = p->coeff / p->count;
1658     double new_coeff = bits*q / var;
1659     double new_coeff_clipped = x264_clip3f( new_coeff, old_coeff/range, old_coeff*range );
1660     double new_offset = bits*q - new_coeff_clipped * var;
1661     if( new_offset >= 0 )
1662         new_coeff = new_coeff_clipped;
1663     else
1664         new_offset = 0;
1665     p->count  *= p->decay;
1666     p->coeff  *= p->decay;
1667     p->offset *= p->decay;
1668     p->count  ++;
1669     p->coeff  += new_coeff;
1670     p->offset += new_offset;
1671 }
1672
1673 // update VBV after encoding a frame
1674 static int update_vbv( x264_t *h, int bits )
1675 {
1676     int filler = 0;
1677
1678     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
1679     x264_ratecontrol_t *rct = h->thread[0]->rc;
1680
1681     if( rcc->last_satd >= h->mb.i_mb_count )
1682         update_predictor( &rct->pred[h->sh.i_type], qp2qscale( rcc->qpa_rc ), rcc->last_satd, bits );
1683
1684     if( !rcc->b_vbv )
1685         return filler;
1686
1687     rct->buffer_fill_final -= bits;
1688
1689     if( rct->buffer_fill_final < 0 )
1690         x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "VBV underflow (frame %d, %.0f bits)\n", h->i_frame, rct->buffer_fill_final );
1691     rct->buffer_fill_final = X264_MAX( rct->buffer_fill_final, 0 );
1692     rct->buffer_fill_final += rcc->buffer_rate;
1693
1694     if( h->sps->vui.hrd.b_cbr_hrd && rct->buffer_fill_final > rcc->buffer_size )
1695     {
1696         filler = ceil( (rct->buffer_fill_final - rcc->buffer_size) / 8 );
1697         rct->buffer_fill_final -= X264_MAX( (FILLER_OVERHEAD - h->param.b_annexb), filler ) * 8;
1698     }
1699     else
1700         rct->buffer_fill_final = X264_MIN( rct->buffer_fill_final, rcc->buffer_size );
1701
1702     return filler;
1703 }
1704
1705 int x264_hrd_fullness( x264_t *h )
1706 {
1707     x264_ratecontrol_t *rct = h->thread[0]->rc;
1708     double cpb_bits = rct->buffer_fill_final;
1709     double bps = h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_unscaled;
1710     double cpb_size = h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_unscaled;
1711     double cpb_fullness = 90000.0*cpb_bits/bps;
1712
1713     if( cpb_bits < 0 || cpb_bits > cpb_size )
1714     {
1715          x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "CPB %s: %.0lf bits in a %.0lf-bit buffer\n",
1716                    cpb_bits < 0 ? "underflow" : "overflow", cpb_bits, cpb_size );
1717     }
1718
1719     h->initial_cpb_removal_delay_offset = 90000.0*(cpb_size - cpb_bits)/bps;
1720
1721     return x264_clip3f( cpb_fullness + 0.5, 0, 90000.0*cpb_size/bps ); // just lie if we are in a weird state
1722 }
1723
1724 // provisionally update VBV according to the planned size of all frames currently in progress
1725 static void update_vbv_plan( x264_t *h, int overhead )
1726 {
1727     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
1728     rcc->buffer_fill = h->thread[0]->rc->buffer_fill_final;
1729     if( h->i_thread_frames > 1 )
1730     {
1731         int j = h->rc - h->thread[0]->rc;
1732         for( int i = 1; i < h->i_thread_frames; i++ )
1733         {
1734             x264_t *t = h->thread[ (j+i)%h->i_thread_frames ];
1735             double bits = t->rc->frame_size_planned;
1736             if( !t->b_thread_active )
1737                 continue;
1738             bits  = X264_MAX(bits, t->rc->frame_size_estimated);
1739             rcc->buffer_fill -= bits;
1740             rcc->buffer_fill = X264_MAX( rcc->buffer_fill, 0 );
1741             rcc->buffer_fill += t->rc->buffer_rate;
1742             rcc->buffer_fill = X264_MIN( rcc->buffer_fill, rcc->buffer_size );
1743         }
1744     }
1745     rcc->buffer_fill = X264_MIN( rcc->buffer_fill, rcc->buffer_size );
1746     rcc->buffer_fill -= overhead;
1747 }
1748
1749 // apply VBV constraints and clip qscale to between lmin and lmax
1750 static double clip_qscale( x264_t *h, int pict_type, double q )
1751 {
1752     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
1753     double lmin = rcc->lmin[pict_type];
1754     double lmax = rcc->lmax[pict_type];
1755     if( rcc->rate_factor_max_increment )
1756         lmax = X264_MIN( lmax, qp2qscale( rcc->qp_novbv + rcc->rate_factor_max_increment ) );
1757     double q0 = q;
1758
1759     /* B-frames are not directly subject to VBV,
1760      * since they are controlled by the P-frames' QPs. */
1761
1762     if( rcc->b_vbv && rcc->last_satd > 0 )
1763     {
1764         /* Lookahead VBV: raise the quantizer as necessary such that no frames in
1765          * the lookahead overflow and such that the buffer is in a reasonable state
1766          * by the end of the lookahead. */
1767         if( h->param.rc.i_lookahead )
1768         {
1769             int terminate = 0;
1770
1771             /* Avoid an infinite loop. */
1772             for( int iterations = 0; iterations < 1000 && terminate != 3; iterations++ )
1773             {
1774                 double frame_q[3];
1775                 double cur_bits = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
1776                 double buffer_fill_cur = rcc->buffer_fill - cur_bits;
1777                 double target_fill;
1778                 double total_duration = 0;
1779                 frame_q[0] = h->sh.i_type == SLICE_TYPE_I ? q * h->param.rc.f_ip_factor : q;
1780                 frame_q[1] = frame_q[0] * h->param.rc.f_pb_factor;
1781                 frame_q[2] = frame_q[0] / h->param.rc.f_ip_factor;
1782
1783                 /* Loop over the planned future frames. */
1784                 for( int j = 0; buffer_fill_cur >= 0 && buffer_fill_cur <= rcc->buffer_size; j++ )
1785                 {
1786                     total_duration += h->fenc->f_planned_cpb_duration[j];
1787                     buffer_fill_cur += rcc->vbv_max_rate * h->fenc->f_planned_cpb_duration[j];
1788                     int i_type = h->fenc->i_planned_type[j];
1789                     int i_satd = h->fenc->i_planned_satd[j];
1790                     if( i_type == X264_TYPE_AUTO )
1791                         break;
1792                     i_type = IS_X264_TYPE_I( i_type ) ? SLICE_TYPE_I : IS_X264_TYPE_B( i_type ) ? SLICE_TYPE_B : SLICE_TYPE_P;
1793                     cur_bits = predict_size( &rcc->pred[i_type], frame_q[i_type], i_satd );
1794                     buffer_fill_cur -= cur_bits;
1795                 }
1796                 /* Try to get to get the buffer at least 50% filled, but don't set an impossible goal. */
1797                 target_fill = X264_MIN( rcc->buffer_fill + total_duration * rcc->vbv_max_rate * 0.5, rcc->buffer_size * 0.5 );
1798                 if( buffer_fill_cur < target_fill )
1799                 {
1800                     q *= 1.01;
1801                     terminate |= 1;
1802                     continue;
1803                 }
1804                 /* Try to get the buffer no more than 80% filled, but don't set an impossible goal. */
1805                 target_fill = x264_clip3f( rcc->buffer_fill - total_duration * rcc->vbv_max_rate * 0.5, rcc->buffer_size * 0.8, rcc->buffer_size );
1806                 if( rcc->b_vbv_min_rate && buffer_fill_cur > target_fill )
1807                 {
1808                     q /= 1.01;
1809                     terminate |= 2;
1810                     continue;
1811                 }
1812                 break;
1813             }
1814         }
1815         /* Fallback to old purely-reactive algorithm: no lookahead. */
1816         else
1817         {
1818             if( ( pict_type == SLICE_TYPE_P ||
1819                 ( pict_type == SLICE_TYPE_I && rcc->last_non_b_pict_type == SLICE_TYPE_I ) ) &&
1820                 rcc->buffer_fill/rcc->buffer_size < 0.5 )
1821             {
1822                 q /= x264_clip3f( 2.0*rcc->buffer_fill/rcc->buffer_size, 0.5, 1.0 );
1823             }
1824
1825             /* Now a hard threshold to make sure the frame fits in VBV.
1826              * This one is mostly for I-frames. */
1827             double bits = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
1828             double qf = 1.0;
1829             /* For small VBVs, allow the frame to use up the entire VBV. */
1830             double max_fill_factor = h->param.rc.i_vbv_buffer_size >= 5*h->param.rc.i_vbv_max_bitrate / rcc->fps ? 2 : 1;
1831             /* For single-frame VBVs, request that the frame use up the entire VBV. */
1832             double min_fill_factor = rcc->single_frame_vbv ? 1 : 2;
1833
1834             if( bits > rcc->buffer_fill/max_fill_factor )
1835                 qf = x264_clip3f( rcc->buffer_fill/(max_fill_factor*bits), 0.2, 1.0 );
1836             q /= qf;
1837             bits *= qf;
1838             if( bits < rcc->buffer_rate/min_fill_factor )
1839                 q *= bits*min_fill_factor/rcc->buffer_rate;
1840             q = X264_MAX( q0, q );
1841         }
1842
1843         /* Apply MinCR restrictions */
1844         double bits = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
1845         if( bits > rcc->frame_size_maximum )
1846             q *= bits / rcc->frame_size_maximum;
1847         bits = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
1848
1849         /* Check B-frame complexity, and use up any bits that would
1850          * overflow before the next P-frame. */
1851         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_P && !rcc->single_frame_vbv )
1852         {
1853             int nb = rcc->bframes;
1854             double pbbits = bits;
1855             double bbits = predict_size( rcc->pred_b_from_p, q * h->param.rc.f_pb_factor, rcc->last_satd );
1856             double space;
1857             double bframe_cpb_duration = 0;
1858             double minigop_cpb_duration;
1859             for( int i = 0; i < nb; i++ )
1860                 bframe_cpb_duration += h->fenc->f_planned_cpb_duration[1+i];
1861
1862             if( bbits * nb > bframe_cpb_duration * rcc->vbv_max_rate )
1863                 nb = 0;
1864             pbbits += nb * bbits;
1865
1866             minigop_cpb_duration = bframe_cpb_duration + h->fenc->f_planned_cpb_duration[0];
1867             space = rcc->buffer_fill + minigop_cpb_duration*rcc->vbv_max_rate - rcc->buffer_size;
1868             if( pbbits < space )
1869             {
1870                 q *= X264_MAX( pbbits / space, bits / (0.5 * rcc->buffer_size) );
1871             }
1872             q = X264_MAX( q0-5, q );
1873         }
1874
1875         if( !rcc->b_vbv_min_rate )
1876             q = X264_MAX( q0, q );
1877     }
1878
1879     if( lmin==lmax )
1880         return lmin;
1881     else if( rcc->b_2pass )
1882     {
1883         double min2 = log( lmin );
1884         double max2 = log( lmax );
1885         q = (log(q) - min2)/(max2-min2) - 0.5;
1886         q = 1.0/(1.0 + exp( -4*q ));
1887         q = q*(max2-min2) + min2;
1888         return exp( q );
1889     }
1890     else
1891         return x264_clip3f( q, lmin, lmax );
1892 }
1893
1894 // update qscale for 1 frame based on actual bits used so far
1895 static float rate_estimate_qscale( x264_t *h )
1896 {
1897     float q;
1898     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
1899     ratecontrol_entry_t rce;
1900     int pict_type = h->sh.i_type;
1901     int64_t total_bits = 8*(h->stat.i_frame_size[SLICE_TYPE_I]
1902                           + h->stat.i_frame_size[SLICE_TYPE_P]
1903                           + h->stat.i_frame_size[SLICE_TYPE_B]);
1904
1905     if( rcc->b_2pass )
1906     {
1907         rce = *rcc->rce;
1908         if( pict_type != rce.pict_type )
1909         {
1910             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "slice=%c but 2pass stats say %c\n",
1911                       slice_type_to_char[pict_type], slice_type_to_char[rce.pict_type] );
1912         }
1913     }
1914
1915     if( pict_type == SLICE_TYPE_B )
1916     {
1917         /* B-frames don't have independent ratecontrol, but rather get the
1918          * average QP of the two adjacent P-frames + an offset */
1919
1920         int i0 = IS_X264_TYPE_I(h->fref0[0]->i_type);
1921         int i1 = IS_X264_TYPE_I(h->fref1[0]->i_type);
1922         int dt0 = abs(h->fenc->i_poc - h->fref0[0]->i_poc);
1923         int dt1 = abs(h->fenc->i_poc - h->fref1[0]->i_poc);
1924         float q0 = h->fref0[0]->f_qp_avg_rc;
1925         float q1 = h->fref1[0]->f_qp_avg_rc;
1926
1927         if( h->fref0[0]->i_type == X264_TYPE_BREF )
1928             q0 -= rcc->pb_offset/2;
1929         if( h->fref1[0]->i_type == X264_TYPE_BREF )
1930             q1 -= rcc->pb_offset/2;
1931
1932         if( i0 && i1 )
1933             q = (q0 + q1) / 2 + rcc->ip_offset;
1934         else if( i0 )
1935             q = q1;
1936         else if( i1 )
1937             q = q0;
1938         else
1939             q = (q0*dt1 + q1*dt0) / (dt0 + dt1);
1940
1941         if( h->fenc->b_kept_as_ref )
1942             q += rcc->pb_offset/2;
1943         else
1944             q += rcc->pb_offset;
1945
1946         if( rcc->b_2pass && rcc->b_vbv )
1947             rcc->frame_size_planned = qscale2bits( &rce, q );
1948         else
1949             rcc->frame_size_planned = predict_size( rcc->pred_b_from_p, q, h->fref1[h->i_ref1-1]->i_satd );
1950         h->rc->frame_size_estimated = rcc->frame_size_planned;
1951
1952         /* For row SATDs */
1953         if( rcc->b_vbv )
1954             rcc->last_satd = x264_rc_analyse_slice( h );
1955         rcc->qp_novbv = q;
1956         return qp2qscale( q );
1957     }
1958     else
1959     {
1960         double abr_buffer = 2 * rcc->rate_tolerance * rcc->bitrate;
1961
1962         if( rcc->b_2pass )
1963         {
1964             double lmin = rcc->lmin[pict_type];
1965             double lmax = rcc->lmax[pict_type];
1966             int64_t diff;
1967             int64_t predicted_bits = total_bits;
1968             /* Adjust ABR buffer based on distance to the end of the video. */
1969             if( rcc->num_entries > h->fenc->i_frame )
1970                 abr_buffer *= 0.5 * sqrt( rcc->num_entries - h->fenc->i_frame );
1971
1972             if( rcc->b_vbv )
1973             {
1974                 if( h->i_thread_frames > 1 )
1975                 {
1976                     int j = h->rc - h->thread[0]->rc;
1977                     for( int i = 1; i < h->i_thread_frames; i++ )
1978                     {
1979                         x264_t *t = h->thread[ (j+i)%h->i_thread_frames ];
1980                         double bits = t->rc->frame_size_planned;
1981                         if( !t->b_thread_active )
1982                             continue;
1983                         bits  = X264_MAX(bits, t->rc->frame_size_estimated);
1984                         predicted_bits += (int64_t)bits;
1985                     }
1986                 }
1987             }
1988             else
1989             {
1990                 if( h->fenc->i_frame < h->i_thread_frames )
1991                     predicted_bits += (int64_t)h->fenc->i_frame * rcc->bitrate / rcc->fps;
1992                 else
1993                     predicted_bits += (int64_t)(h->i_thread_frames - 1) * rcc->bitrate / rcc->fps;
1994             }
1995
1996             diff = predicted_bits - (int64_t)rce.expected_bits;
1997             q = rce.new_qscale;
1998             q /= x264_clip3f((double)(abr_buffer - diff) / abr_buffer, .5, 2);
1999             if( ((h->fenc->i_frame + 1 - h->i_thread_frames) >= rcc->fps) &&
2000                 (rcc->expected_bits_sum > 0))
2001             {
2002                 /* Adjust quant based on the difference between
2003                  * achieved and expected bitrate so far */
2004                 double cur_time = (double)h->fenc->i_frame / rcc->num_entries;
2005                 double w = x264_clip3f( cur_time*100, 0.0, 1.0 );
2006                 q *= pow( (double)total_bits / rcc->expected_bits_sum, w );
2007             }
2008             if( rcc->b_vbv )
2009             {
2010                 /* Do not overflow vbv */
2011                 double expected_size = qscale2bits( &rce, q );
2012                 double expected_vbv = rcc->buffer_fill + rcc->buffer_rate - expected_size;
2013                 double expected_fullness = rce.expected_vbv / rcc->buffer_size;
2014                 double qmax = q*(2 - expected_fullness);
2015                 double size_constraint = 1 + expected_fullness;
2016                 qmax = X264_MAX( qmax, rce.new_qscale );
2017                 if( expected_fullness < .05 )
2018                     qmax = lmax;
2019                 qmax = X264_MIN(qmax, lmax);
2020                 while( ((expected_vbv < rce.expected_vbv/size_constraint) && (q < qmax)) ||
2021                         ((expected_vbv < 0) && (q < lmax)))
2022                 {
2023                     q *= 1.05;
2024                     expected_size = qscale2bits(&rce, q);
2025                     expected_vbv = rcc->buffer_fill + rcc->buffer_rate - expected_size;
2026                 }
2027                 rcc->last_satd = x264_rc_analyse_slice( h );
2028             }
2029             q = x264_clip3f( q, lmin, lmax );
2030         }
2031         else /* 1pass ABR */
2032         {
2033             /* Calculate the quantizer which would have produced the desired
2034              * average bitrate if it had been applied to all frames so far.
2035              * Then modulate that quant based on the current frame's complexity
2036              * relative to the average complexity so far (using the 2pass RCEQ).
2037              * Then bias the quant up or down if total size so far was far from
2038              * the target.
2039              * Result: Depending on the value of rate_tolerance, there is a
2040              * tradeoff between quality and bitrate precision. But at large
2041              * tolerances, the bit distribution approaches that of 2pass. */
2042
2043             double wanted_bits, overflow = 1;
2044
2045             rcc->last_satd = x264_rc_analyse_slice( h );
2046             rcc->short_term_cplxsum *= 0.5;
2047             rcc->short_term_cplxcount *= 0.5;
2048             rcc->short_term_cplxsum += rcc->last_satd;
2049             rcc->short_term_cplxcount ++;
2050
2051             rce.tex_bits = rcc->last_satd;
2052             rce.blurred_complexity = rcc->short_term_cplxsum / rcc->short_term_cplxcount;
2053             rce.mv_bits = 0;
2054             rce.p_count = rcc->nmb;
2055             rce.i_count = 0;
2056             rce.s_count = 0;
2057             rce.qscale = 1;
2058             rce.pict_type = pict_type;
2059
2060             if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF )
2061             {
2062                 q = get_qscale( h, &rce, rcc->rate_factor_constant, h->fenc->i_frame );
2063             }
2064             else
2065             {
2066                 int i_frame_done = h->fenc->i_frame + 1 - h->i_thread_frames;
2067                 double i_time_done = i_frame_done / rcc->fps;
2068                 if( h->param.b_vfr_input )
2069                     i_time_done = ((double)(h->fenc->i_reordered_pts - h->first_pts)) * h->param.i_timebase_num / h->param.i_timebase_den;
2070
2071                 q = get_qscale( h, &rce, rcc->wanted_bits_window / rcc->cplxr_sum, h->fenc->i_frame );
2072
2073                 /* ABR code can potentially be counterproductive in CBR, so just don't bother.
2074                  * Don't run it if the frame complexity is zero either. */
2075                 if( !rcc->b_vbv_min_rate && rcc->last_satd )
2076                 {
2077                     // FIXME is it simpler to keep track of wanted_bits in ratecontrol_end?
2078                     wanted_bits = i_time_done * rcc->bitrate;
2079                     if( wanted_bits > 0 )
2080                     {
2081                         abr_buffer *= X264_MAX( 1, sqrt(i_time_done) );
2082                         overflow = x264_clip3f( 1.0 + (total_bits - wanted_bits) / abr_buffer, .5, 2 );
2083                         q *= overflow;
2084                     }
2085                 }
2086             }
2087
2088             if( pict_type == SLICE_TYPE_I && h->param.i_keyint_max > 1
2089                 /* should test _next_ pict type, but that isn't decided yet */
2090                 && rcc->last_non_b_pict_type != SLICE_TYPE_I )
2091             {
2092                 q = qp2qscale( rcc->accum_p_qp / rcc->accum_p_norm );
2093                 q /= fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
2094             }
2095             else if( h->i_frame > 0 )
2096             {
2097                 /* Asymmetric clipping, because symmetric would prevent
2098                  * overflow control in areas of rapidly oscillating complexity */
2099                 double lmin = rcc->last_qscale_for[pict_type] / rcc->lstep;
2100                 double lmax = rcc->last_qscale_for[pict_type] * rcc->lstep;
2101                 if( overflow > 1.1 && h->i_frame > 3 )
2102                     lmax *= rcc->lstep;
2103                 else if( overflow < 0.9 )
2104                     lmin /= rcc->lstep;
2105
2106                 q = x264_clip3f(q, lmin, lmax);
2107             }
2108             else if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF && rcc->qcompress != 1 )
2109             {
2110                 q = qp2qscale( ABR_INIT_QP ) / fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
2111             }
2112             rcc->qp_novbv = qscale2qp( q );
2113
2114             //FIXME use get_diff_limited_q() ?
2115             q = clip_qscale( h, pict_type, q );
2116         }
2117
2118         rcc->last_qscale_for[pict_type] =
2119         rcc->last_qscale = q;
2120
2121         if( !(rcc->b_2pass && !rcc->b_vbv) && h->fenc->i_frame == 0 )
2122             rcc->last_qscale_for[SLICE_TYPE_P] = q * fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
2123
2124         if( rcc->b_2pass && rcc->b_vbv )
2125             rcc->frame_size_planned = qscale2bits(&rce, q);
2126         else
2127             rcc->frame_size_planned = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
2128
2129         /* Always use up the whole VBV in this case. */
2130         if( rcc->single_frame_vbv )
2131             rcc->frame_size_planned = rcc->buffer_rate;
2132         h->rc->frame_size_estimated = rcc->frame_size_planned;
2133         return q;
2134     }
2135 }
2136
2137 void x264_threads_normalize_predictors( x264_t *h )
2138 {
2139     double totalsize = 0;
2140     for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2141         totalsize += h->thread[i]->rc->slice_size_planned;
2142     double factor = h->rc->frame_size_planned / totalsize;
2143     for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2144         h->thread[i]->rc->slice_size_planned *= factor;
2145 }
2146
2147 void x264_threads_distribute_ratecontrol( x264_t *h )
2148 {
2149     int row;
2150     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
2151
2152     /* Initialize row predictors */
2153     if( h->i_frame == 0 )
2154         for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2155         {
2156             x264_ratecontrol_t *t = h->thread[i]->rc;
2157             memcpy( t->row_preds, rc->row_preds, sizeof(rc->row_preds) );
2158         }
2159
2160     for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2161     {
2162         x264_t *t = h->thread[i];
2163         memcpy( t->rc, rc, offsetof(x264_ratecontrol_t, row_pred) );
2164         t->rc->row_pred = &t->rc->row_preds[h->sh.i_type];
2165         /* Calculate the planned slice size. */
2166         if( rc->b_vbv && rc->frame_size_planned )
2167         {
2168             int size = 0;
2169             for( row = t->i_threadslice_start; row < t->i_threadslice_end; row++ )
2170                 size += h->fdec->i_row_satd[row];
2171             t->rc->slice_size_planned = predict_size( &rc->pred[h->sh.i_type + (i+1)*5], rc->qpm, size );
2172         }
2173         else
2174             t->rc->slice_size_planned = 0;
2175     }
2176     if( rc->b_vbv && rc->frame_size_planned )
2177     {
2178         x264_threads_normalize_predictors( h );
2179
2180         if( rc->single_frame_vbv )
2181         {
2182             /* Compensate for our max frame error threshold: give more bits (proportionally) to smaller slices. */
2183             for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2184             {
2185                 x264_t *t = h->thread[i];
2186                 t->rc->max_frame_error = X264_MAX( 0.05, 1.0 / (t->i_threadslice_end - t->i_threadslice_start) );
2187                 t->rc->slice_size_planned += 2 * t->rc->max_frame_error * rc->frame_size_planned;
2188             }
2189             x264_threads_normalize_predictors( h );
2190         }
2191
2192         for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2193             h->thread[i]->rc->frame_size_estimated = h->thread[i]->rc->slice_size_planned;
2194     }
2195 }
2196
2197 void x264_threads_merge_ratecontrol( x264_t *h )
2198 {
2199     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
2200     x264_emms();
2201
2202     for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2203     {
2204         x264_t *t = h->thread[i];
2205         x264_ratecontrol_t *rct = h->thread[i]->rc;
2206         if( h->param.rc.i_vbv_buffer_size )
2207         {
2208             int size = 0;
2209             for( int row = t->i_threadslice_start; row < t->i_threadslice_end; row++ )
2210                 size += h->fdec->i_row_satd[row];
2211             int bits = t->stat.frame.i_mv_bits + t->stat.frame.i_tex_bits + t->stat.frame.i_misc_bits;
2212             int mb_count = (t->i_threadslice_end - t->i_threadslice_start) * h->sps->i_mb_width;
2213             update_predictor( &rc->pred[h->sh.i_type+5*i], qp2qscale( rct->qpa_rc/mb_count ), size, bits );
2214         }
2215         if( !i )
2216             continue;
2217         rc->qpa_rc += rct->qpa_rc;
2218         rc->qpa_aq += rct->qpa_aq;
2219     }
2220 }
2221
2222 void x264_thread_sync_ratecontrol( x264_t *cur, x264_t *prev, x264_t *next )
2223 {
2224     if( cur != prev )
2225     {
2226 #define COPY(var) memcpy(&cur->rc->var, &prev->rc->var, sizeof(cur->rc->var))
2227         /* these vars are updated in x264_ratecontrol_start()
2228          * so copy them from the context that most recently started (prev)
2229          * to the context that's about to start (cur). */
2230         COPY(accum_p_qp);
2231         COPY(accum_p_norm);
2232         COPY(last_satd);
2233         COPY(last_rceq);
2234         COPY(last_qscale_for);
2235         COPY(last_non_b_pict_type);
2236         COPY(short_term_cplxsum);
2237         COPY(short_term_cplxcount);
2238         COPY(bframes);
2239         COPY(prev_zone);
2240         COPY(qpbuf_pos);
2241         /* these vars can be updated by x264_ratecontrol_init_reconfigurable */
2242         COPY(buffer_rate);
2243         COPY(buffer_size);
2244         COPY(single_frame_vbv);
2245         COPY(cbr_decay);
2246         COPY(b_vbv_min_rate);
2247         COPY(rate_factor_constant);
2248         COPY(bitrate);
2249 #undef COPY
2250     }
2251     if( cur != next )
2252     {
2253 #define COPY(var) next->rc->var = cur->rc->var
2254         /* these vars are updated in x264_ratecontrol_end()
2255          * so copy them from the context that most recently ended (cur)
2256          * to the context that's about to end (next) */
2257         COPY(cplxr_sum);
2258         COPY(expected_bits_sum);
2259         COPY(wanted_bits_window);
2260         COPY(bframe_bits);
2261         COPY(initial_cpb_removal_delay);
2262         COPY(initial_cpb_removal_delay_offset);
2263         COPY(nrt_first_access_unit);
2264         COPY(previous_cpb_final_arrival_time);
2265 #undef COPY
2266     }
2267     //FIXME row_preds[] (not strictly necessary, but would improve prediction)
2268     /* the rest of the variables are either constant or thread-local */
2269 }
2270
2271 static int find_underflow( x264_t *h, double *fills, int *t0, int *t1, int over )
2272 {
2273     /* find an interval ending on an overflow or underflow (depending on whether
2274      * we're adding or removing bits), and starting on the earliest frame that
2275      * can influence the buffer fill of that end frame. */
2276     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2277     const double buffer_min = (over ? .1 : .1) * rcc->buffer_size;
2278     const double buffer_max = .9 * rcc->buffer_size;
2279     double fill = fills[*t0-1];
2280     double parity = over ? 1. : -1.;
2281     int start = -1, end = -1;
2282     for( int i = *t0; i < rcc->num_entries; i++ )
2283     {
2284         fill += (rcc->entry[i].i_cpb_duration * rcc->vbv_max_rate * h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale -
2285                  qscale2bits( &rcc->entry[i], rcc->entry[i].new_qscale )) * parity;
2286         fill = x264_clip3f(fill, 0, rcc->buffer_size);
2287         fills[i] = fill;
2288         if( fill <= buffer_min || i == 0 )
2289         {
2290             if( end >= 0 )
2291                 break;
2292             start = i;
2293         }
2294         else if( fill >= buffer_max && start >= 0 )
2295             end = i;
2296     }
2297     *t0 = start;
2298     *t1 = end;
2299     return start >= 0 && end >= 0;
2300 }
2301
2302 static int fix_underflow( x264_t *h, int t0, int t1, double adjustment, double qscale_min, double qscale_max)
2303 {
2304     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2305     double qscale_orig, qscale_new;
2306     int adjusted = 0;
2307     if( t0 > 0 )
2308         t0++;
2309     for( int i = t0; i <= t1; i++ )
2310     {
2311         qscale_orig = rcc->entry[i].new_qscale;
2312         qscale_orig = x264_clip3f( qscale_orig, qscale_min, qscale_max );
2313         qscale_new  = qscale_orig * adjustment;
2314         qscale_new  = x264_clip3f( qscale_new, qscale_min, qscale_max );
2315         rcc->entry[i].new_qscale = qscale_new;
2316         adjusted = adjusted || (qscale_new != qscale_orig);
2317     }
2318     return adjusted;
2319 }
2320
2321 static double count_expected_bits( x264_t *h )
2322 {
2323     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2324     double expected_bits = 0;
2325     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2326     {
2327         ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
2328         rce->expected_bits = expected_bits;
2329         expected_bits += qscale2bits( rce, rce->new_qscale );
2330     }
2331     return expected_bits;
2332 }
2333
2334 static int vbv_pass2( x264_t *h, double all_available_bits )
2335 {
2336     /* for each interval of buffer_full .. underflow, uniformly increase the qp of all
2337      * frames in the interval until either buffer is full at some intermediate frame or the
2338      * last frame in the interval no longer underflows.  Recompute intervals and repeat.
2339      * Then do the converse to put bits back into overflow areas until target size is met */
2340
2341     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2342     double *fills;
2343     double expected_bits = 0;
2344     double adjustment;
2345     double prev_bits = 0;
2346     int t0, t1;
2347     double qscale_min = qp2qscale( h->param.rc.i_qp_min );
2348     double qscale_max = qp2qscale( h->param.rc.i_qp_max );
2349     int iterations = 0;
2350     int adj_min, adj_max;
2351     CHECKED_MALLOC( fills, (rcc->num_entries+1)*sizeof(double) );
2352
2353     fills++;
2354
2355     /* adjust overall stream size */
2356     do
2357     {
2358         iterations++;
2359         prev_bits = expected_bits;
2360
2361         if( expected_bits )
2362         {   /* not first iteration */
2363             adjustment = X264_MAX(X264_MIN(expected_bits / all_available_bits, 0.999), 0.9);
2364             fills[-1] = rcc->buffer_size * h->param.rc.f_vbv_buffer_init;
2365             t0 = 0;
2366             /* fix overflows */
2367             adj_min = 1;
2368             while(adj_min && find_underflow( h, fills, &t0, &t1, 1 ))
2369             {
2370                 adj_min = fix_underflow( h, t0, t1, adjustment, qscale_min, qscale_max );
2371                 t0 = t1;
2372             }
2373         }
2374
2375         fills[-1] = rcc->buffer_size * (1. - h->param.rc.f_vbv_buffer_init);
2376         t0 = 0;
2377         /* fix underflows -- should be done after overflow, as we'd better undersize target than underflowing VBV */
2378         adj_max = 1;
2379         while( adj_max && find_underflow( h, fills, &t0, &t1, 0 ) )
2380             adj_max = fix_underflow( h, t0, t1, 1.001, qscale_min, qscale_max );
2381
2382         expected_bits = count_expected_bits( h );
2383     } while( (expected_bits < .995*all_available_bits) && ((int64_t)(expected_bits+.5) > (int64_t)(prev_bits+.5)) );
2384
2385     if( !adj_max )
2386         x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "vbv-maxrate issue, qpmax or vbv-maxrate too low\n");
2387
2388     /* store expected vbv filling values for tracking when encoding */
2389     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2390         rcc->entry[i].expected_vbv = rcc->buffer_size - fills[i];
2391
2392     x264_free( fills-1 );
2393     return 0;
2394 fail:
2395     return -1;
2396 }
2397
2398 static int init_pass2( x264_t *h )
2399 {
2400     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2401     uint64_t all_const_bits = 0;
2402     double duration = 0;
2403     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2404         duration += rcc->entry[i].i_duration;
2405     duration *= (double)h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
2406     uint64_t all_available_bits = h->param.rc.i_bitrate * 1000. * duration;
2407     double rate_factor, step_mult;
2408     double qblur = h->param.rc.f_qblur;
2409     double cplxblur = h->param.rc.f_complexity_blur;
2410     const int filter_size = (int)(qblur*4) | 1;
2411     double expected_bits;
2412     double *qscale, *blurred_qscale;
2413
2414     /* find total/average complexity & const_bits */
2415     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2416     {
2417         ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
2418         all_const_bits += rce->misc_bits;
2419     }
2420
2421     if( all_available_bits < all_const_bits)
2422     {
2423         x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "requested bitrate is too low. estimated minimum is %d kbps\n",
2424                  (int)(all_const_bits * rcc->fps / (rcc->num_entries * 1000.)) );
2425         return -1;
2426     }
2427
2428     /* Blur complexities, to reduce local fluctuation of QP.
2429      * We don't blur the QPs directly, because then one very simple frame
2430      * could drag down the QP of a nearby complex frame and give it more
2431      * bits than intended. */
2432     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2433     {
2434         ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
2435         double weight_sum = 0;
2436         double cplx_sum = 0;
2437         double weight = 1.0;
2438         double gaussian_weight;
2439         /* weighted average of cplx of future frames */
2440         for( int j = 1; j < cplxblur*2 && j < rcc->num_entries-i; j++ )
2441         {
2442             ratecontrol_entry_t *rcj = &rcc->entry[i+j];
2443             weight *= 1 - pow( (float)rcj->i_count / rcc->nmb, 2 );
2444             if( weight < .0001 )
2445                 break;
2446             gaussian_weight = weight * exp( -j*j/200.0 );
2447             weight_sum += gaussian_weight;
2448             cplx_sum += gaussian_weight * (qscale2bits(rcj, 1) - rcj->misc_bits);
2449         }
2450         /* weighted average of cplx of past frames */
2451         weight = 1.0;
2452         for( int j = 0; j <= cplxblur*2 && j <= i; j++ )
2453         {
2454             ratecontrol_entry_t *rcj = &rcc->entry[i-j];
2455             gaussian_weight = weight * exp( -j*j/200.0 );
2456             weight_sum += gaussian_weight;
2457             cplx_sum += gaussian_weight * (qscale2bits( rcj, 1 ) - rcj->misc_bits);
2458             weight *= 1 - pow( (float)rcj->i_count / rcc->nmb, 2 );
2459             if( weight < .0001 )
2460                 break;
2461         }
2462         rce->blurred_complexity = cplx_sum / weight_sum;
2463     }
2464
2465     CHECKED_MALLOC( qscale, sizeof(double)*rcc->num_entries );
2466     if( filter_size > 1 )
2467         CHECKED_MALLOC( blurred_qscale, sizeof(double)*rcc->num_entries );
2468     else
2469         blurred_qscale = qscale;
2470
2471     /* Search for a factor which, when multiplied by the RCEQ values from
2472      * each frame, adds up to the desired total size.
2473      * There is no exact closed-form solution because of VBV constraints and
2474      * because qscale2bits is not invertible, but we can start with the simple
2475      * approximation of scaling the 1st pass by the ratio of bitrates.
2476      * The search range is probably overkill, but speed doesn't matter here. */
2477
2478     expected_bits = 1;
2479     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2480     {
2481         double q = get_qscale(h, &rcc->entry[i], 1.0, i);
2482         expected_bits += qscale2bits(&rcc->entry[i], q);
2483         rcc->last_qscale_for[rcc->entry[i].pict_type] = q;
2484     }
2485     step_mult = all_available_bits / expected_bits;
2486
2487     rate_factor = 0;
2488     for( double step = 1E4 * step_mult; step > 1E-7 * step_mult; step *= 0.5)
2489     {
2490         expected_bits = 0;
2491         rate_factor += step;
2492
2493         rcc->last_non_b_pict_type = -1;
2494         rcc->last_accum_p_norm = 1;
2495         rcc->accum_p_norm = 0;
2496
2497         /* find qscale */
2498         for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2499         {
2500             qscale[i] = get_qscale( h, &rcc->entry[i], rate_factor, i );
2501             rcc->last_qscale_for[rcc->entry[i].pict_type] = qscale[i];
2502         }
2503
2504         /* fixed I/B qscale relative to P */
2505         for( int i = rcc->num_entries-1; i >= 0; i-- )
2506         {
2507             qscale[i] = get_diff_limited_q( h, &rcc->entry[i], qscale[i] );
2508             assert(qscale[i] >= 0);
2509         }
2510
2511         /* smooth curve */
2512         if( filter_size > 1 )
2513         {
2514             assert( filter_size%2 == 1 );
2515             for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2516             {
2517                 ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
2518                 double q = 0.0, sum = 0.0;
2519
2520                 for( int j = 0; j < filter_size; j++ )
2521                 {
2522                     int index = i+j-filter_size/2;
2523                     double d = index-i;
2524                     double coeff = qblur==0 ? 1.0 : exp( -d*d/(qblur*qblur) );
2525                     if( index < 0 || index >= rcc->num_entries )
2526                         continue;
2527                     if( rce->pict_type != rcc->entry[index].pict_type )
2528                         continue;
2529                     q += qscale[index] * coeff;
2530                     sum += coeff;
2531                 }
2532                 blurred_qscale[i] = q/sum;
2533             }
2534         }
2535
2536         /* find expected bits */
2537         for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2538         {
2539             ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
2540             rce->new_qscale = clip_qscale( h, rce->pict_type, blurred_qscale[i] );
2541             assert(rce->new_qscale >= 0);
2542             expected_bits += qscale2bits( rce, rce->new_qscale );
2543         }
2544
2545         if( expected_bits > all_available_bits )
2546             rate_factor -= step;
2547     }
2548
2549     x264_free( qscale );
2550     if( filter_size > 1 )
2551         x264_free( blurred_qscale );
2552
2553     if( rcc->b_vbv )
2554         if( vbv_pass2( h, all_available_bits ) )
2555             return -1;
2556     expected_bits = count_expected_bits( h );
2557
2558     if( fabs( expected_bits/all_available_bits - 1.0 ) > 0.01 )
2559     {
2560         double avgq = 0;
2561         for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2562             avgq += rcc->entry[i].new_qscale;
2563         avgq = qscale2qp( avgq / rcc->num_entries );
2564
2565         if( expected_bits > all_available_bits || !rcc->b_vbv )
2566             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "Error: 2pass curve failed to converge\n" );
2567         x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "target: %.2f kbit/s, expected: %.2f kbit/s, avg QP: %.4f\n",
2568                   (float)h->param.rc.i_bitrate,
2569                   expected_bits * rcc->fps / (rcc->num_entries * 1000.),
2570                   avgq );
2571         if( expected_bits < all_available_bits && avgq < h->param.rc.i_qp_min + 2 )
2572         {
2573             if( h->param.rc.i_qp_min > 0 )
2574                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "try reducing target bitrate or reducing qp_min (currently %d)\n", h->param.rc.i_qp_min );
2575             else
2576                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "try reducing target bitrate\n" );
2577         }
2578         else if( expected_bits > all_available_bits && avgq > h->param.rc.i_qp_max - 2 )
2579         {
2580             if( h->param.rc.i_qp_max < 51 )
2581                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "try increasing target bitrate or increasing qp_max (currently %d)\n", h->param.rc.i_qp_max );
2582             else
2583                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "try increasing target bitrate\n");
2584         }
2585         else if( !(rcc->b_2pass && rcc->b_vbv) )
2586             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "internal error\n" );
2587     }
2588
2589     return 0;
2590 fail:
2591     return -1;
2592 }