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

   1 /*****************************************************************************
   2  * ratecontrol.c: ratecontrol
   3  *****************************************************************************
   4  * Copyright (C) 2005-2013 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  * This program is also available under a commercial proprietary license.
  27  * For more information, contact us at licensing@x264.com.
  28  *****************************************************************************/
  29
  30 #define _ISOC99_SOURCE
  31 #undef NDEBUG // always check asserts, the speed effect is far too small to disable them
  32
  33 #include "common/common.h"
  34 #include "ratecontrol.h"
  35 #include "me.h"
  36
  37 typedef struct
  38 {
  39     int pict_type;
  40     int frame_type;
  41     int kept_as_ref;
  42     double qscale;
  43     int mv_bits;
  44     int tex_bits;
  45     int misc_bits;
  46     uint64_t expected_bits; /*total expected bits up to the current frame (current one excluded)*/
  47     double expected_vbv;
  48     double new_qscale;
  49     int new_qp;
  50     int i_count;
  51     int p_count;
  52     int s_count;
  53     float blurred_complexity;
  54     char direct_mode;
  55     int16_t weight[3][2];
  56     int16_t i_weight_denom[2];
  57     int refcount[16];
  58     int refs;
  59     int64_t i_duration;
  60     int64_t i_cpb_duration;
  61 } ratecontrol_entry_t;
  62
  63 typedef struct
  64 {
  65     float coeff_min;
  66     float coeff;
  67     float count;
  68     float decay;
  69     float offset;
  70 } predictor_t;
  71
  72 struct x264_ratecontrol_t
  73 {
  74     /* constants */
  75     int b_abr;
  76     int b_2pass;
  77     int b_vbv;
  78     int b_vbv_min_rate;
  79     double fps;
  80     double bitrate;
  81     double rate_tolerance;
  82     double qcompress;
  83     int nmb;                    /* number of macroblocks in a frame */
  84     int qp_constant[3];
  85
  86     /* current frame */
  87     ratecontrol_entry_t *rce;
  88     int qp;                     /* qp for current frame */
  89     float qpm;                  /* qp for current macroblock: precise float for AQ */
  90     float qpa_rc;               /* average of macroblocks' qp before aq */
  91     float qpa_rc_prev;
  92     int   qpa_aq;               /* average of macroblocks' qp after aq */
  93     int   qpa_aq_prev;
  94     float qp_novbv;             /* QP for the current frame if 1-pass VBV was disabled. */
  95
  96     /* VBV stuff */
  97     double buffer_size;
  98     int64_t buffer_fill_final;
  99     double buffer_fill;         /* planned buffer, if all in-progress frames hit their bit budget */
 100     double buffer_rate;         /* # of bits added to buffer_fill after each frame */
 101     double vbv_max_rate;        /* # of bits added to buffer_fill per second */
 102     predictor_t *pred;          /* predict frame size from satd */
 103     int single_frame_vbv;
 104     double rate_factor_max_increment; /* Don't allow RF above (CRF + this value). */
 105
 106     /* ABR stuff */
 107     int    last_satd;
 108     double last_rceq;
 109     double cplxr_sum;           /* sum of bits*qscale/rceq */
 110     double expected_bits_sum;   /* sum of qscale2bits after rceq, ratefactor, and overflow, only includes finished frames */
 111     int64_t filler_bits_sum;    /* sum in bits of finished frames' filler data */
 112     double wanted_bits_window;  /* target bitrate * window */
 113     double cbr_decay;
 114     double short_term_cplxsum;
 115     double short_term_cplxcount;
 116     double rate_factor_constant;
 117     double ip_offset;
 118     double pb_offset;
 119
 120     /* 2pass stuff */
 121     FILE *p_stat_file_out;
 122     char *psz_stat_file_tmpname;
 123     FILE *p_mbtree_stat_file_out;
 124     char *psz_mbtree_stat_file_tmpname;
 125     char *psz_mbtree_stat_file_name;
 126     FILE *p_mbtree_stat_file_in;
 127
 128     int num_entries;            /* number of ratecontrol_entry_ts */
 129     ratecontrol_entry_t *entry; /* FIXME: copy needed data and free this once init is done */
 130     double last_qscale;
 131     double last_qscale_for[3];  /* last qscale for a specific pict type, used for max_diff & ipb factor stuff */
 132     int last_non_b_pict_type;
 133     double accum_p_qp;          /* for determining I-frame quant */
 134     double accum_p_norm;
 135     double last_accum_p_norm;
 136     double lmin[3];             /* min qscale by frame type */
 137     double lmax[3];
 138     double lstep;               /* max change (multiply) in qscale per frame */
 139     struct
 140     {
 141         uint16_t *qp_buffer[2]; /* Global buffers for converting MB-tree quantizer data. */
 142         int qpbuf_pos;          /* In order to handle pyramid reordering, QP buffer acts as a stack.
 143                                  * This value is the current position (0 or 1). */
 144         int src_mb_count;
 145
 146         /* For rescaling */
 147         int rescale_enabled;
 148         float *scale_buffer[2]; /* Intermediate buffers */
 149         int filtersize[2];      /* filter size (H/V) */
 150         float *coeffs[2];
 151         int *pos[2];
 152         int srcdim[2];          /* Source dimensions (W/H) */
 153     } mbtree;
 154
 155     /* MBRC stuff */
 156     float frame_size_estimated; /* Access to this variable must be atomic: double is
 157                                  * not atomic on all arches we care about */
 158     double frame_size_maximum;  /* Maximum frame size due to MinCR */
 159     double frame_size_planned;
 160     double slice_size_planned;
 161     predictor_t (*row_pred)[2];
 162     predictor_t row_preds[3][2];
 163     predictor_t *pred_b_from_p; /* predict B-frame size from P-frame satd */
 164     int bframes;                /* # consecutive B-frames before this P-frame */
 165     int bframe_bits;            /* total cost of those frames */
 166
 167     int i_zones;
 168     x264_zone_t *zones;
 169     x264_zone_t *prev_zone;
 170
 171     /* hrd stuff */
 172     int initial_cpb_removal_delay;
 173     int initial_cpb_removal_delay_offset;
 174     double nrt_first_access_unit; /* nominal removal time */
 175     double previous_cpb_final_arrival_time;
 176     uint64_t hrd_multiply_denom;
 177 };
 178
 179
 180 static int parse_zones( x264_t *h );
 181 static int init_pass2(x264_t *);
 182 static float rate_estimate_qscale( x264_t *h );
 183 static int update_vbv( x264_t *h, int bits );
 184 static void update_vbv_plan( x264_t *h, int overhead );
 185 static float predict_size( predictor_t *p, float q, float var );
 186 static void update_predictor( predictor_t *p, float q, float var, float bits );
 187
 188 #define CMP_OPT_FIRST_PASS( opt, param_val )\
 189 {\
 190     if( ( p = strstr( opts, opt "=" ) ) && sscanf( p, opt "=%d" , &i ) && param_val != i )\
 191     {\
 192         x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "different " opt " setting than first pass (%d vs %d)\n", param_val, i );\
 193         return -1;\
 194     }\
 195 }
 196
 197 /* Terminology:
 198  * qp = h.264's quantizer
 199  * qscale = linearized quantizer = Lagrange multiplier
 200  */
 201 static inline float qp2qscale( float qp )
 202 {
 203     return 0.85f * powf( 2.0f, ( qp - 12.0f ) / 6.0f );
 204 }
 205 static inline float qscale2qp( float qscale )
 206 {
 207     return 12.0f + 6.0f * log2f( qscale/0.85f );
 208 }
 209
 210 /* Texture bitrate is not quite inversely proportional to qscale,
 211  * probably due the the changing number of SKIP blocks.
 212  * MV bits level off at about qp<=12, because the lambda used
 213  * for motion estimation is constant there. */
 214 static inline double qscale2bits( ratecontrol_entry_t *rce, double qscale )
 215 {
 216     if( qscale<0.1 )
 217         qscale = 0.1;
 218     return (rce->tex_bits + .1) * pow( rce->qscale / qscale, 1.1 )
 219            + rce->mv_bits * pow( X264_MAX(rce->qscale, 1) / X264_MAX(qscale, 1), 0.5 )
 220            + rce->misc_bits;
 221 }
 222
 223 static ALWAYS_INLINE uint32_t ac_energy_var( uint64_t sum_ssd, int shift, x264_frame_t *frame, int i, int b_store )
 224 {
 225     uint32_t sum = sum_ssd;
 226     uint32_t ssd = sum_ssd >> 32;
 227     if( b_store )
 228     {
 229         frame->i_pixel_sum[i] += sum;
 230         frame->i_pixel_ssd[i] += ssd;
 231     }
 232     return ssd - ((uint64_t)sum * sum >> shift);
 233 }
 234
 235 static ALWAYS_INLINE uint32_t ac_energy_plane( x264_t *h, int mb_x, int mb_y, x264_frame_t *frame, int i, int b_chroma, int b_field, int b_store )
 236 {
 237     int height = b_chroma ? 16>>CHROMA_V_SHIFT : 16;
 238     int stride = frame->i_stride[i];
 239     int offset = b_field
 240         ? 16 * mb_x + height * (mb_y&~1) * stride + (mb_y&1) * stride
 241         : 16 * mb_x + height * mb_y * stride;
 242     stride <<= b_field;
 243     if( b_chroma )
 244     {
 245         ALIGNED_ARRAY_16( pixel, pix,[FENC_STRIDE*16] );
 246         int chromapix = h->luma2chroma_pixel[PIXEL_16x16];
 247         int shift = 7 - CHROMA_V_SHIFT;
 248
 249         h->mc.load_deinterleave_chroma_fenc( pix, frame->plane[1] + offset, stride, height );
 250         return ac_energy_var( h->pixf.var[chromapix]( pix,               FENC_STRIDE ), shift, frame, 1, b_store )
 251              + ac_energy_var( h->pixf.var[chromapix]( pix+FENC_STRIDE/2, FENC_STRIDE ), shift, frame, 2, b_store );
 252     }
 253     else
 254         return ac_energy_var( h->pixf.var[PIXEL_16x16]( frame->plane[i] + offset, stride ), 8, frame, i, b_store );
 255 }
 256
 257 // Find the total AC energy of the block in all planes.
 258 static NOINLINE uint32_t x264_ac_energy_mb( x264_t *h, int mb_x, int mb_y, x264_frame_t *frame )
 259 {
 260     /* This function contains annoying hacks because GCC has a habit of reordering emms
 261      * and putting it after floating point ops.  As a result, we put the emms at the end of the
 262      * function and make sure that its always called before the float math.  Noinline makes
 263      * sure no reordering goes on. */
 264     uint32_t var;
 265     x264_prefetch_fenc( h, frame, mb_x, mb_y );
 266     if( h->mb.b_adaptive_mbaff )
 267     {
 268         /* We don't know the super-MB mode we're going to pick yet, so
 269          * simply try both and pick the lower of the two. */
 270         uint32_t var_interlaced, var_progressive;
 271         var_interlaced   = ac_energy_plane( h, mb_x, mb_y, frame, 0, 0, 1, 1 );
 272         var_progressive  = ac_energy_plane( h, mb_x, mb_y, frame, 0, 0, 0, 0 );
 273         if( CHROMA444 )
 274         {
 275             var_interlaced  += ac_energy_plane( h, mb_x, mb_y, frame, 1, 0, 1, 1 );
 276             var_progressive += ac_energy_plane( h, mb_x, mb_y, frame, 1, 0, 0, 0 );
 277             var_interlaced  += ac_energy_plane( h, mb_x, mb_y, frame, 2, 0, 1, 1 );
 278             var_progressive += ac_energy_plane( h, mb_x, mb_y, frame, 2, 0, 0, 0 );
 279         }
 280         else
 281         {
 282             var_interlaced  += ac_energy_plane( h, mb_x, mb_y, frame, 1, 1, 1, 1 );
 283             var_progressive += ac_energy_plane( h, mb_x, mb_y, frame, 1, 1, 0, 0 );
 284         }
 285         var = X264_MIN( var_interlaced, var_progressive );
 286     }
 287     else
 288     {
 289         var  = ac_energy_plane( h, mb_x, mb_y, frame, 0, 0, PARAM_INTERLACED, 1 );
 290         if( CHROMA444 )
 291         {
 292             var += ac_energy_plane( h, mb_x, mb_y, frame, 1, 0, PARAM_INTERLACED, 1 );
 293             var += ac_energy_plane( h, mb_x, mb_y, frame, 2, 0, PARAM_INTERLACED, 1 );
 294         }
 295         else
 296             var += ac_energy_plane( h, mb_x, mb_y, frame, 1, 1, PARAM_INTERLACED, 1 );
 297     }
 298     x264_emms();
 299     return var;
 300 }
 301
 302 void x264_adaptive_quant_frame( x264_t *h, x264_frame_t *frame, float *quant_offsets )
 303 {
 304     /* constants chosen to result in approximately the same overall bitrate as without AQ.
 305      * FIXME: while they're written in 5 significant digits, they're only tuned to 2. */
 306     float strength;
 307     float avg_adj = 0.f;
 308     /* Initialize frame stats */
 309     for( int i = 0; i < 3; i++ )
 310     {
 311         frame->i_pixel_sum[i] = 0;
 312         frame->i_pixel_ssd[i] = 0;
 313     }
 314
 315     /* Degenerate cases */
 316     if( h->param.rc.i_aq_mode == X264_AQ_NONE || h->param.rc.f_aq_strength == 0 )
 317     {
 318         /* Need to init it anyways for MB tree */
 319         if( h->param.rc.i_aq_mode && h->param.rc.f_aq_strength == 0 )
 320         {
 321             if( quant_offsets )
 322             {
 323                 for( int mb_xy = 0; mb_xy < h->mb.i_mb_count; mb_xy++ )
 324                     frame->f_qp_offset[mb_xy] = frame->f_qp_offset_aq[mb_xy] = quant_offsets[mb_xy];
 325                 if( h->frames.b_have_lowres )
 326                     for( int mb_xy = 0; mb_xy < h->mb.i_mb_count; mb_xy++ )
 327                         frame->i_inv_qscale_factor[mb_xy] = x264_exp2fix8( frame->f_qp_offset[mb_xy] );
 328             }
 329             else
 330             {
 331                 memset( frame->f_qp_offset, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(float) );
 332                 memset( frame->f_qp_offset_aq, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(float) );
 333                 if( h->frames.b_have_lowres )
 334                     for( int mb_xy = 0; mb_xy < h->mb.i_mb_count; mb_xy++ )
 335                         frame->i_inv_qscale_factor[mb_xy] = 256;
 336             }
 337         }
 338         /* Need variance data for weighted prediction */
 339         if( h->param.analyse.i_weighted_pred )
 340         {
 341             for( int mb_y = 0; mb_y < h->mb.i_mb_height; mb_y++ )
 342                 for( int mb_x = 0; mb_x < h->mb.i_mb_width; mb_x++ )
 343                     x264_ac_energy_mb( h, mb_x, mb_y, frame );
 344         }
 345         else
 346             return;
 347     }
 348     /* Actual adaptive quantization */
 349     else
 350     {
 351         if( h->param.rc.i_aq_mode == X264_AQ_AUTOVARIANCE )
 352         {
 353             float bit_depth_correction = powf(1 << (BIT_DEPTH-8), 0.5f);
 354             float avg_adj_pow2 = 0.f;
 355             for( int mb_y = 0; mb_y < h->mb.i_mb_height; mb_y++ )
 356                 for( int mb_x = 0; mb_x < h->mb.i_mb_width; mb_x++ )
 357                 {
 358                     uint32_t energy = x264_ac_energy_mb( h, mb_x, mb_y, frame );
 359                     float qp_adj = powf( energy + 1, 0.125f );
 360                     frame->f_qp_offset[mb_x + mb_y*h->mb.i_mb_stride] = qp_adj;
 361                     avg_adj += qp_adj;
 362                     avg_adj_pow2 += qp_adj * qp_adj;
 363                 }
 364             avg_adj /= h->mb.i_mb_count;
 365             avg_adj_pow2 /= h->mb.i_mb_count;
 366             strength = h->param.rc.f_aq_strength * avg_adj / bit_depth_correction;
 367             avg_adj = avg_adj - 0.5f * (avg_adj_pow2 - (14.f * bit_depth_correction)) / avg_adj;
 368         }
 369         else
 370             strength = h->param.rc.f_aq_strength * 1.0397f;
 371
 372         for( int mb_y = 0; mb_y < h->mb.i_mb_height; mb_y++ )
 373             for( int mb_x = 0; mb_x < h->mb.i_mb_width; mb_x++ )
 374             {
 375                 float qp_adj;
 376                 int mb_xy = mb_x + mb_y*h->mb.i_mb_stride;
 377                 if( h->param.rc.i_aq_mode == X264_AQ_AUTOVARIANCE )
 378                 {
 379                     qp_adj = frame->f_qp_offset[mb_xy];
 380                     qp_adj = strength * (qp_adj - avg_adj);
 381                 }
 382                 else
 383                 {
 384                     uint32_t energy = x264_ac_energy_mb( h, mb_x, mb_y, frame );
 385                     qp_adj = strength * (x264_log2( X264_MAX(energy, 1) ) - (14.427f + 2*(BIT_DEPTH-8)));
 386                 }
 387                 if( quant_offsets )
 388                     qp_adj += quant_offsets[mb_xy];
 389                 frame->f_qp_offset[mb_xy] =
 390                 frame->f_qp_offset_aq[mb_xy] = qp_adj;
 391                 if( h->frames.b_have_lowres )
 392                     frame->i_inv_qscale_factor[mb_xy] = x264_exp2fix8(qp_adj);
 393             }
 394     }
 395
 396     /* Remove mean from SSD calculation */
 397     for( int i = 0; i < 3; i++ )
 398     {
 399         uint64_t ssd = frame->i_pixel_ssd[i];
 400         uint64_t sum = frame->i_pixel_sum[i];
 401         int width  = 16*h->mb.i_mb_width  >> (i && CHROMA_H_SHIFT);
 402         int height = 16*h->mb.i_mb_height >> (i && CHROMA_V_SHIFT);
 403         frame->i_pixel_ssd[i] = ssd - (sum * sum + width * height / 2) / (width * height);
 404     }
 405 }
 406
 407 static int x264_macroblock_tree_rescale_init( x264_t *h, x264_ratecontrol_t *rc )
 408 {
 409     /* Use fractional QP array dimensions to compensate for edge padding */
 410     float srcdim[2] = {rc->mbtree.srcdim[0] / 16.f, rc->mbtree.srcdim[1] / 16.f};
 411     float dstdim[2] = {    h->param.i_width / 16.f,    h->param.i_height / 16.f};
 412     int srcdimi[2] = {ceil(srcdim[0]), ceil(srcdim[1])};
 413     int dstdimi[2] = {ceil(dstdim[0]), ceil(dstdim[1])};
 414     if( PARAM_INTERLACED )
 415     {
 416         srcdimi[1] = (srcdimi[1]+1)&~1;
 417         dstdimi[1] = (dstdimi[1]+1)&~1;
 418     }
 419
 420     rc->mbtree.src_mb_count = srcdimi[0] * srcdimi[1];
 421
 422     CHECKED_MALLOC( rc->mbtree.qp_buffer[0], rc->mbtree.src_mb_count * sizeof(uint16_t) );
 423     if( h->param.i_bframe_pyramid && h->param.rc.b_stat_read )
 424         CHECKED_MALLOC( rc->mbtree.qp_buffer[1], rc->mbtree.src_mb_count * sizeof(uint16_t) );
 425     rc->mbtree.qpbuf_pos = -1;
 426
 427     /* No rescaling to do */
 428     if( srcdimi[0] == dstdimi[0] && srcdimi[1] == dstdimi[1] )
 429         return 0;
 430
 431     rc->mbtree.rescale_enabled = 1;
 432
 433     /* Allocate intermediate scaling buffers */
 434     CHECKED_MALLOC( rc->mbtree.scale_buffer[0], srcdimi[0] * srcdimi[1] * sizeof(float) );
 435     CHECKED_MALLOC( rc->mbtree.scale_buffer[1], dstdimi[0] * srcdimi[1] * sizeof(float) );
 436
 437     /* Allocate and calculate resize filter parameters and coefficients */
 438     for( int i = 0; i < 2; i++ )
 439     {
 440         if( srcdim[i] > dstdim[i] ) // downscale
 441             rc->mbtree.filtersize[i] = 1 + (2 * srcdimi[i] + dstdimi[i] - 1) / dstdimi[i];
 442         else                        // upscale
 443             rc->mbtree.filtersize[i] = 3;
 444
 445         CHECKED_MALLOC( rc->mbtree.coeffs[i], rc->mbtree.filtersize[i] * dstdimi[i] * sizeof(float) );
 446         CHECKED_MALLOC( rc->mbtree.pos[i], dstdimi[i] * sizeof(int) );
 447
 448         /* Initialize filter coefficients */
 449         float inc = srcdim[i] / dstdim[i];
 450         float dmul = inc > 1.f ? dstdim[i] / srcdim[i] : 1.f;
 451         float dstinsrc = 0.5f * inc - 0.5f;
 452         int filtersize = rc->mbtree.filtersize[i];
 453         for( int j = 0; j < dstdimi[i]; j++ )
 454         {
 455             int pos = dstinsrc - (filtersize - 2.f) * 0.5f;
 456             float sum = 0.0;
 457             rc->mbtree.pos[i][j] = pos;
 458             for( int k = 0; k < filtersize; k++ )
 459             {
 460                 float d = fabs( pos + k - dstinsrc ) * dmul;
 461                 float coeff = X264_MAX( 1.f - d, 0 );
 462                 rc->mbtree.coeffs[i][j * filtersize + k] = coeff;
 463                 sum += coeff;
 464             }
 465             sum = 1.0f / sum;
 466             for( int k = 0; k < filtersize; k++ )
 467                 rc->mbtree.coeffs[i][j * filtersize + k] *= sum;
 468             dstinsrc += inc;
 469         }
 470     }
 471
 472     /* Write back actual qp array dimensions */
 473     rc->mbtree.srcdim[0] = srcdimi[0];
 474     rc->mbtree.srcdim[1] = srcdimi[1];
 475     return 0;
 476 fail:
 477     return -1;
 478 }
 479
 480 static void x264_macroblock_tree_rescale_destroy( x264_ratecontrol_t *rc )
 481 {
 482     for( int i = 0; i < 2; i++ )
 483     {
 484         x264_free( rc->mbtree.qp_buffer[i] );
 485         x264_free( rc->mbtree.scale_buffer[i] );
 486         x264_free( rc->mbtree.coeffs[i] );
 487         x264_free( rc->mbtree.pos[i] );
 488     }
 489 }
 490
 491 static ALWAYS_INLINE float tapfilter( float *src, int pos, int max, int stride, float *coeff, int filtersize )
 492 {
 493     float sum = 0.f;
 494     for( int i = 0; i < filtersize; i++, pos++ )
 495         sum += src[x264_clip3( pos, 0, max-1 )*stride] * coeff[i];
 496     return sum;
 497 }
 498
 499 static void x264_macroblock_tree_rescale( x264_t *h, x264_ratecontrol_t *rc, float *dst )
 500 {
 501     float *input, *output;
 502     int filtersize, stride, height;
 503
 504     /* H scale first */
 505     input = rc->mbtree.scale_buffer[0];
 506     output = rc->mbtree.scale_buffer[1];
 507     filtersize = rc->mbtree.filtersize[0];
 508     stride = rc->mbtree.srcdim[0];
 509     height = rc->mbtree.srcdim[1];
 510     for( int y = 0; y < height; y++, input += stride, output += h->mb.i_mb_width )
 511     {
 512         float *coeff = rc->mbtree.coeffs[0];
 513         for( int x = 0; x < h->mb.i_mb_width; x++, coeff+=filtersize )
 514             output[x] = tapfilter( input, rc->mbtree.pos[0][x], stride, 1, coeff, filtersize );
 515     }
 516
 517     /* V scale next */
 518     input = rc->mbtree.scale_buffer[1];
 519     output = dst;
 520     filtersize = rc->mbtree.filtersize[1];
 521     stride = h->mb.i_mb_width;
 522     height = rc->mbtree.srcdim[1];
 523     for( int x = 0; x < h->mb.i_mb_width; x++, input++, output++ )
 524     {
 525         float *coeff = rc->mbtree.coeffs[1];
 526         for( int y = 0; y < h->mb.i_mb_height; y++, coeff+=filtersize )
 527             output[y*stride] = tapfilter( input, rc->mbtree.pos[1][y], height, stride, coeff, filtersize );
 528     }
 529 }
 530
 531 int x264_macroblock_tree_read( x264_t *h, x264_frame_t *frame, float *quant_offsets )
 532 {
 533     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
 534     uint8_t i_type_actual = rc->entry[frame->i_frame].pict_type;
 535
 536     if( rc->entry[frame->i_frame].kept_as_ref )
 537     {
 538         uint8_t i_type;
 539         if( rc->mbtree.qpbuf_pos < 0 )
 540         {
 541             do
 542             {
 543                 rc->mbtree.qpbuf_pos++;
 544
 545                 if( !fread( &i_type, 1, 1, rc->p_mbtree_stat_file_in ) )
 546                     goto fail;
 547                 if( fread( rc->mbtree.qp_buffer[rc->mbtree.qpbuf_pos], sizeof(uint16_t), rc->mbtree.src_mb_count, rc->p_mbtree_stat_file_in ) != rc->mbtree.src_mb_count )
 548                     goto fail;
 549
 550                 if( i_type != i_type_actual && rc->mbtree.qpbuf_pos == 1 )
 551                 {
 552                     x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "MB-tree frametype %d doesn't match actual frametype %d.\n", i_type, i_type_actual );
 553                     return -1;
 554                 }
 555             } while( i_type != i_type_actual );
 556         }
 557
 558         float *dst = rc->mbtree.rescale_enabled ? rc->mbtree.scale_buffer[0] : frame->f_qp_offset;
 559         for( int i = 0; i < rc->mbtree.src_mb_count; i++ )
 560         {
 561             int16_t qp_fix8 = endian_fix16( rc->mbtree.qp_buffer[rc->mbtree.qpbuf_pos][i] );
 562             dst[i] = qp_fix8 * (1.f/256.f);
 563         }
 564         if( rc->mbtree.rescale_enabled )
 565             x264_macroblock_tree_rescale( h, rc, frame->f_qp_offset );
 566         if( h->frames.b_have_lowres )
 567             for( int i = 0; i < h->mb.i_mb_count; i++ )
 568                 frame->i_inv_qscale_factor[i] = x264_exp2fix8( frame->f_qp_offset[i] );
 569         rc->mbtree.qpbuf_pos--;
 570     }
 571     else
 572         x264_stack_align( x264_adaptive_quant_frame, h, frame, quant_offsets );
 573     return 0;
 574 fail:
 575     x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "Incomplete MB-tree stats file.\n" );
 576     return -1;
 577 }
 578
 579 int x264_reference_build_list_optimal( x264_t *h )
 580 {
 581     ratecontrol_entry_t *rce = h->rc->rce;
 582     x264_frame_t *frames[16];
 583     x264_weight_t weights[16][3];
 584     int refcount[16];
 585
 586     if( rce->refs != h->i_ref[0] )
 587         return -1;
 588
 589     memcpy( frames, h->fref[0], sizeof(frames) );
 590     memcpy( refcount, rce->refcount, sizeof(refcount) );
 591     memcpy( weights, h->fenc->weight, sizeof(weights) );
 592     memset( &h->fenc->weight[1][0], 0, sizeof(x264_weight_t[15][3]) );
 593
 594     /* For now don't reorder ref 0; it seems to lower quality
 595        in most cases due to skips. */
 596     for( int ref = 1; ref < h->i_ref[0]; ref++ )
 597     {
 598         int max = -1;
 599         int bestref = 1;
 600
 601         for( int i = 1; i < h->i_ref[0]; i++ )
 602             /* Favor lower POC as a tiebreaker. */
 603             COPY2_IF_GT( max, refcount[i], bestref, i );
 604
 605         /* FIXME: If there are duplicates from frames other than ref0 then it is possible
 606          * that the optimal ordering doesnt place every duplicate. */
 607
 608         refcount[bestref] = -1;
 609         h->fref[0][ref] = frames[bestref];
 610         memcpy( h->fenc->weight[ref], weights[bestref], sizeof(weights[bestref]) );
 611     }
 612
 613     return 0;
 614 }
 615
 616 static char *x264_strcat_filename( char *input, char *suffix )
 617 {
 618     char *output = x264_malloc( strlen( input ) + strlen( suffix ) + 1 );
 619     if( !output )
 620         return NULL;
 621     strcpy( output, input );
 622     strcat( output, suffix );
 623     return output;
 624 }
 625
 626 void x264_ratecontrol_init_reconfigurable( x264_t *h, int b_init )
 627 {
 628     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
 629     if( !b_init && rc->b_2pass )
 630         return;
 631
 632     if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF )
 633     {
 634         /* Arbitrary rescaling to make CRF somewhat similar to QP.
 635          * Try to compensate for MB-tree's effects as well. */
 636         double base_cplx = h->mb.i_mb_count * (h->param.i_bframe ? 120 : 80);
 637         double mbtree_offset = h->param.rc.b_mb_tree ? (1.0-h->param.rc.f_qcompress)*13.5 : 0;
 638         rc->rate_factor_constant = pow( base_cplx, 1 - rc->qcompress )
 639                                  / qp2qscale( h->param.rc.f_rf_constant + mbtree_offset + QP_BD_OFFSET );
 640     }
 641
 642     if( h->param.rc.i_vbv_max_bitrate > 0 && h->param.rc.i_vbv_buffer_size > 0 )
 643     {
 644         /* We don't support changing the ABR bitrate right now,
 645            so if the stream starts as CBR, keep it CBR. */
 646         if( rc->b_vbv_min_rate )
 647             h->param.rc.i_vbv_max_bitrate = h->param.rc.i_bitrate;
 648
 649         if( h->param.rc.i_vbv_buffer_size < (int)(h->param.rc.i_vbv_max_bitrate / rc->fps) )
 650         {
 651             h->param.rc.i_vbv_buffer_size = h->param.rc.i_vbv_max_bitrate / rc->fps;
 652             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "VBV buffer size cannot be smaller than one frame, using %d kbit\n",
 653                       h->param.rc.i_vbv_buffer_size );
 654         }
 655
 656         int vbv_buffer_size = h->param.rc.i_vbv_buffer_size * 1000;
 657         int vbv_max_bitrate = h->param.rc.i_vbv_max_bitrate * 1000;
 658
 659         /* Init HRD */
 660         if( h->param.i_nal_hrd && b_init )
 661         {
 662             h->sps->vui.hrd.i_cpb_cnt = 1;
 663             h->sps->vui.hrd.b_cbr_hrd = h->param.i_nal_hrd == X264_NAL_HRD_CBR;
 664             h->sps->vui.hrd.i_time_offset_length = 0;
 665
 666             #define BR_SHIFT  6
 667             #define CPB_SHIFT 4
 668
 669             int bitrate = 1000*h->param.rc.i_vbv_max_bitrate;
 670             int bufsize = 1000*h->param.rc.i_vbv_buffer_size;
 671
 672             // normalize HRD size and rate to the value / scale notation
 673             h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_scale = x264_clip3( x264_ctz( bitrate ) - BR_SHIFT, 0, 15 );
 674             h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_value = bitrate >> ( h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_scale + BR_SHIFT );
 675             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 );
 676             h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_scale = x264_clip3( x264_ctz( bufsize ) - CPB_SHIFT, 0, 15 );
 677             h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_value = bufsize >> ( h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_scale + CPB_SHIFT );
 678             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 );
 679
 680             #undef CPB_SHIFT
 681             #undef BR_SHIFT
 682
 683             // arbitrary
 684             #define MAX_DURATION 0.5
 685
 686             int max_cpb_output_delay = X264_MIN( h->param.i_keyint_max * MAX_DURATION * h->sps->vui.i_time_scale / h->sps->vui.i_num_units_in_tick, INT_MAX );
 687             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;
 688             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);
 689
 690             h->sps->vui.hrd.i_initial_cpb_removal_delay_length = 2 + x264_clip3( 32 - x264_clz( max_delay ), 4, 22 );
 691             h->sps->vui.hrd.i_cpb_removal_delay_length = x264_clip3( 32 - x264_clz( max_cpb_output_delay ), 4, 31 );
 692             h->sps->vui.hrd.i_dpb_output_delay_length  = x264_clip3( 32 - x264_clz( max_dpb_output_delay ), 4, 31 );
 693
 694             #undef MAX_DURATION
 695
 696             vbv_buffer_size = h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_unscaled;
 697             vbv_max_bitrate = h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_unscaled;
 698         }
 699         else if( h->param.i_nal_hrd && !b_init )
 700         {
 701             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "VBV parameters cannot be changed when NAL HRD is in use\n" );
 702             return;
 703         }
 704         h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_unscaled = vbv_max_bitrate;
 705         h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_unscaled = vbv_buffer_size;
 706
 707         if( rc->b_vbv_min_rate )
 708             rc->bitrate = h->param.rc.i_bitrate * 1000.;
 709         rc->buffer_rate = vbv_max_bitrate / rc->fps;
 710         rc->vbv_max_rate = vbv_max_bitrate;
 711         rc->buffer_size = vbv_buffer_size;
 712         rc->single_frame_vbv = rc->buffer_rate * 1.1 > rc->buffer_size;
 713         rc->cbr_decay = 1.0 - rc->buffer_rate / rc->buffer_size
 714                       * 0.5 * X264_MAX(0, 1.5 - rc->buffer_rate * rc->fps / rc->bitrate);
 715         if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF && h->param.rc.f_rf_constant_max )
 716         {
 717             rc->rate_factor_max_increment = h->param.rc.f_rf_constant_max - h->param.rc.f_rf_constant;
 718             if( rc->rate_factor_max_increment <= 0 )
 719             {
 720                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "CRF max must be greater than CRF\n" );
 721                 rc->rate_factor_max_increment = 0;
 722             }
 723         }
 724         if( b_init )
 725         {
 726             if( h->param.rc.f_vbv_buffer_init > 1. )
 727                 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 );
 728             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);
 729             rc->buffer_fill_final = rc->buffer_size * h->param.rc.f_vbv_buffer_init * h->sps->vui.i_time_scale;
 730             rc->b_vbv = 1;
 731             rc->b_vbv_min_rate = !rc->b_2pass
 732                           && h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR
 733                           && h->param.rc.i_vbv_max_bitrate <= h->param.rc.i_bitrate;
 734         }
 735     }
 736 }
 737
 738 int x264_ratecontrol_new( x264_t *h )
 739 {
 740     x264_ratecontrol_t *rc;
 741
 742     x264_emms();
 743
 744     CHECKED_MALLOCZERO( h->rc, h->param.i_threads * sizeof(x264_ratecontrol_t) );
 745     rc = h->rc;
 746
 747     rc->b_abr = h->param.rc.i_rc_method != X264_RC_CQP && !h->param.rc.b_stat_read;
 748     rc->b_2pass = h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR && h->param.rc.b_stat_read;
 749
 750     /* FIXME: use integers */
 751     if( h->param.i_fps_num > 0 && h->param.i_fps_den > 0 )
 752         rc->fps = (float) h->param.i_fps_num / h->param.i_fps_den;
 753     else
 754         rc->fps = 25.0;
 755
 756     if( h->param.rc.b_mb_tree )
 757     {
 758         h->param.rc.f_pb_factor = 1;
 759         rc->qcompress = 1;
 760     }
 761     else
 762         rc->qcompress = h->param.rc.f_qcompress;
 763
 764     rc->bitrate = h->param.rc.i_bitrate * 1000.;
 765     rc->rate_tolerance = h->param.rc.f_rate_tolerance;
 766     rc->nmb = h->mb.i_mb_count;
 767     rc->last_non_b_pict_type = -1;
 768     rc->cbr_decay = 1.0;
 769
 770     if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF && h->param.rc.b_stat_read )
 771     {
 772         x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "constant rate-factor is incompatible with 2pass.\n" );
 773         return -1;
 774     }
 775
 776     x264_ratecontrol_init_reconfigurable( h, 1 );
 777
 778     if( h->param.i_nal_hrd )
 779     {
 780         uint64_t denom = (uint64_t)h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_unscaled * h->sps->vui.i_time_scale;
 781         uint64_t num = 180000;
 782         x264_reduce_fraction64( &num, &denom );
 783         rc->hrd_multiply_denom = 180000 / num;
 784
 785         double bits_required = log2( 180000 / rc->hrd_multiply_denom )
 786                              + log2( h->sps->vui.i_time_scale )
 787                              + log2( h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_unscaled );
 788         if( bits_required >= 63 )
 789         {
 790             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "HRD with very large timescale and bufsize not supported\n" );
 791             return -1;
 792         }
 793     }
 794
 795     if( rc->rate_tolerance < 0.01 )
 796     {
 797         x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "bitrate tolerance too small, using .01\n" );
 798         rc->rate_tolerance = 0.01;
 799     }
 800
 801     h->mb.b_variable_qp = rc->b_vbv || h->param.rc.i_aq_mode;
 802
 803     if( rc->b_abr )
 804     {
 805         /* FIXME ABR_INIT_QP is actually used only in CRF */
 806 #define ABR_INIT_QP (( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF ? h->param.rc.f_rf_constant : 24 ) + QP_BD_OFFSET)
 807         rc->accum_p_norm = .01;
 808         rc->accum_p_qp = ABR_INIT_QP * rc->accum_p_norm;
 809         /* estimated ratio that produces a reasonable QP for the first I-frame */
 810         rc->cplxr_sum = .01 * pow( 7.0e5, rc->qcompress ) * pow( h->mb.i_mb_count, 0.5 );
 811         rc->wanted_bits_window = 1.0 * rc->bitrate / rc->fps;
 812         rc->last_non_b_pict_type = SLICE_TYPE_I;
 813     }
 814
 815     rc->ip_offset = 6.0 * log2f( h->param.rc.f_ip_factor );
 816     rc->pb_offset = 6.0 * log2f( h->param.rc.f_pb_factor );
 817     rc->qp_constant[SLICE_TYPE_P] = h->param.rc.i_qp_constant;
 818     rc->qp_constant[SLICE_TYPE_I] = x264_clip3( h->param.rc.i_qp_constant - rc->ip_offset + 0.5, 0, QP_MAX );
 819     rc->qp_constant[SLICE_TYPE_B] = x264_clip3( h->param.rc.i_qp_constant + rc->pb_offset + 0.5, 0, QP_MAX );
 820     h->mb.ip_offset = rc->ip_offset + 0.5;
 821
 822     rc->lstep = pow( 2, h->param.rc.i_qp_step / 6.0 );
 823     rc->last_qscale = qp2qscale( 26 );
 824     int num_preds = h->param.b_sliced_threads * h->param.i_threads + 1;
 825     CHECKED_MALLOC( rc->pred, 5 * sizeof(predictor_t) * num_preds );
 826     CHECKED_MALLOC( rc->pred_b_from_p, sizeof(predictor_t) );
 827     for( int i = 0; i < 3; i++ )
 828     {
 829         rc->last_qscale_for[i] = qp2qscale( ABR_INIT_QP );
 830         rc->lmin[i] = qp2qscale( h->param.rc.i_qp_min );
 831         rc->lmax[i] = qp2qscale( h->param.rc.i_qp_max );
 832         for( int j = 0; j < num_preds; j++ )
 833         {
 834             rc->pred[i+j*5].coeff_min = 2.0 / 4;
 835             rc->pred[i+j*5].coeff = 2.0;
 836             rc->pred[i+j*5].count = 1.0;
 837             rc->pred[i+j*5].decay = 0.5;
 838             rc->pred[i+j*5].offset = 0.0;
 839         }
 840         for( int j = 0; j < 2; j++ )
 841         {
 842             rc->row_preds[i][j].coeff_min = .25 / 4;
 843             rc->row_preds[i][j].coeff = .25;
 844             rc->row_preds[i][j].count = 1.0;
 845             rc->row_preds[i][j].decay = 0.5;
 846             rc->row_preds[i][j].offset = 0.0;
 847         }
 848     }
 849     *rc->pred_b_from_p = rc->pred[0];
 850
 851     if( parse_zones( h ) < 0 )
 852     {
 853         x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "failed to parse zones\n" );
 854         return -1;
 855     }
 856
 857     /* Load stat file and init 2pass algo */
 858     if( h->param.rc.b_stat_read )
 859     {
 860         char *p, *stats_in, *stats_buf;
 861
 862         /* read 1st pass stats */
 863         assert( h->param.rc.psz_stat_in );
 864         stats_buf = stats_in = x264_slurp_file( h->param.rc.psz_stat_in );
 865         if( !stats_buf )
 866         {
 867             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_init: can't open stats file\n" );
 868             return -1;
 869         }
 870         if( h->param.rc.b_mb_tree )
 871         {
 872             char *mbtree_stats_in = x264_strcat_filename( h->param.rc.psz_stat_in, ".mbtree" );
 873             if( !mbtree_stats_in )
 874                 return -1;
 875             rc->p_mbtree_stat_file_in = fopen( mbtree_stats_in, "rb" );
 876             x264_free( mbtree_stats_in );
 877             if( !rc->p_mbtree_stat_file_in )
 878             {
 879                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_init: can't open mbtree stats file\n" );
 880                 return -1;
 881             }
 882         }
 883
 884         /* check whether 1st pass options were compatible with current options */
 885         if( strncmp( stats_buf, "#options:", 9 ) )
 886         {
 887             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "options list in stats file not valid\n" );
 888             return -1;
 889         }
 890
 891         float res_factor, res_factor_bits;
 892         {
 893             int i, j;
 894             uint32_t k, l;
 895             char *opts = stats_buf;
 896             stats_in = strchr( stats_buf, '\n' );
 897             if( !stats_in )
 898                 return -1;
 899             *stats_in = '\0';
 900             stats_in++;
 901             if( sscanf( opts, "#options: %dx%d", &i, &j ) != 2 )
 902             {
 903                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "resolution specified in stats file not valid\n" );
 904                 return -1;
 905             }
 906             else if( h->param.rc.b_mb_tree )
 907             {
 908                 rc->mbtree.srcdim[0] = i;
 909                 rc->mbtree.srcdim[1] = j;
 910             }
 911             res_factor = (float)h->param.i_width * h->param.i_height / (i*j);
 912             /* Change in bits relative to resolution isn't quite linear on typical sources,
 913              * so we'll at least try to roughly approximate this effect. */
 914             res_factor_bits = powf( res_factor, 0.7 );
 915
 916             if( ( p = strstr( opts, "timebase=" ) ) && sscanf( p, "timebase=%u/%u", &k, &l ) != 2 )
 917             {
 918                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "timebase specified in stats file not valid\n" );
 919                 return -1;
 920             }
 921             if( k != h->param.i_timebase_num || l != h->param.i_timebase_den )
 922             {
 923                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "timebase mismatch with 1st pass (%u/%u vs %u/%u)\n",
 924                           h->param.i_timebase_num, h->param.i_timebase_den, k, l );
 925                 return -1;
 926             }
 927
 928             CMP_OPT_FIRST_PASS( "bitdepth", BIT_DEPTH );
 929             CMP_OPT_FIRST_PASS( "weightp", X264_MAX( 0, h->param.analyse.i_weighted_pred ) );
 930             CMP_OPT_FIRST_PASS( "bframes", h->param.i_bframe );
 931             CMP_OPT_FIRST_PASS( "b_pyramid", h->param.i_bframe_pyramid );
 932             CMP_OPT_FIRST_PASS( "intra_refresh", h->param.b_intra_refresh );
 933             CMP_OPT_FIRST_PASS( "open_gop", h->param.b_open_gop );
 934             CMP_OPT_FIRST_PASS( "bluray_compat", h->param.b_bluray_compat );
 935
 936             if( (p = strstr( opts, "interlaced=" )) )
 937             {
 938                 char *current = h->param.b_interlaced ? h->param.b_tff ? "tff" : "bff" : h->param.b_fake_interlaced ? "fake" : "0";
 939                 char buf[5];
 940                 sscanf( p, "interlaced=%4s", buf );
 941                 if( strcmp( current, buf ) )
 942                 {
 943                     x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "different interlaced setting than first pass (%s vs %s)\n", current, buf );
 944                     return -1;
 945                 }
 946             }
 947
 948             if( (p = strstr( opts, "keyint=" )) )
 949             {
 950                 p += 7;
 951                 char buf[13] = "infinite ";
 952                 if( h->param.i_keyint_max != X264_KEYINT_MAX_INFINITE )
 953                     sprintf( buf, "%d ", h->param.i_keyint_max );
 954                 if( strncmp( p, buf, strlen(buf) ) )
 955                 {
 956                     x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "different keyint setting than first pass (%.*s vs %.*s)\n",
 957                               strlen(buf)-1, buf, strcspn(p, " "), p );
 958                     return -1;
 959                 }
 960             }
 961
 962             if( strstr( opts, "qp=0" ) && h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR )
 963                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "1st pass was lossless, bitrate prediction will be inaccurate\n" );
 964
 965             if( !strstr( opts, "direct=3" ) && h->param.analyse.i_direct_mv_pred == X264_DIRECT_PRED_AUTO )
 966             {
 967                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "direct=auto not used on the first pass\n" );
 968                 h->mb.b_direct_auto_write = 1;
 969             }
 970
 971             if( ( p = strstr( opts, "b_adapt=" ) ) && sscanf( p, "b_adapt=%d", &i ) && i >= X264_B_ADAPT_NONE && i <= X264_B_ADAPT_TRELLIS )
 972                 h->param.i_bframe_adaptive = i;
 973             else if( h->param.i_bframe )
 974             {
 975                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "b_adapt method specified in stats file not valid\n" );
 976                 return -1;
 977             }
 978
 979             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 ) )
 980                 h->param.rc.i_lookahead = i;
 981         }
 982
 983         /* find number of pics */
 984         p = stats_in;
 985         int num_entries;
 986         for( num_entries = -1; p; num_entries++ )
 987             p = strchr( p + 1, ';' );
 988         if( !num_entries )
 989         {
 990             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "empty stats file\n" );
 991             return -1;
 992         }
 993         rc->num_entries = num_entries;
 994
 995         if( h->param.i_frame_total < rc->num_entries && h->param.i_frame_total > 0 )
 996         {
 997             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "2nd pass has fewer frames than 1st pass (%d vs %d)\n",
 998                       h->param.i_frame_total, rc->num_entries );
 999         }
1000         if( h->param.i_frame_total > rc->num_entries )
1001         {
1002             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "2nd pass has more frames than 1st pass (%d vs %d)\n",
1003                       h->param.i_frame_total, rc->num_entries );
1004             return -1;
1005         }
1006
1007         CHECKED_MALLOCZERO( rc->entry, rc->num_entries * sizeof(ratecontrol_entry_t) );
1008
1009         /* init all to skipped p frames */
1010         for( int i = 0; i < rc->num_entries; i++ )
1011         {
1012             ratecontrol_entry_t *rce = &rc->entry[i];
1013             rce->pict_type = SLICE_TYPE_P;
1014             rce->qscale = rce->new_qscale = qp2qscale( 20 );
1015             rce->misc_bits = rc->nmb + 10;
1016             rce->new_qp = 0;
1017         }
1018
1019         /* read stats */
1020         p = stats_in;
1021         double total_qp_aq = 0;
1022         for( int i = 0; i < rc->num_entries; i++ )
1023         {
1024             ratecontrol_entry_t *rce;
1025             int frame_number;
1026             char pict_type;
1027             int e;
1028             char *next;
1029             float qp_rc, qp_aq;
1030             int ref;
1031
1032             next= strchr(p, ';');
1033             if( next )
1034                 *next++ = 0; //sscanf is unbelievably slow on long strings
1035             e = sscanf( p, " in:%d ", &frame_number );
1036
1037             if( frame_number < 0 || frame_number >= rc->num_entries )
1038             {
1039                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "bad frame number (%d) at stats line %d\n", frame_number, i );
1040                 return -1;
1041             }
1042             rce = &rc->entry[frame_number];
1043             rce->direct_mode = 0;
1044
1045             e += sscanf( p, " in:%*d out:%*d type:%c dur:%"SCNd64" cpbdur:%"SCNd64" q:%f aq:%f tex:%d mv:%d misc:%d imb:%d pmb:%d smb:%d d:%c",
1046                    &pict_type, &rce->i_duration, &rce->i_cpb_duration, &qp_rc, &qp_aq, &rce->tex_bits,
1047                    &rce->mv_bits, &rce->misc_bits, &rce->i_count, &rce->p_count,
1048                    &rce->s_count, &rce->direct_mode );
1049             rce->tex_bits  *= res_factor_bits;
1050             rce->mv_bits   *= res_factor_bits;
1051             rce->misc_bits *= res_factor_bits;
1052             rce->i_count   *= res_factor;
1053             rce->p_count   *= res_factor;
1054             rce->s_count   *= res_factor;
1055
1056             p = strstr( p, "ref:" );
1057             if( !p )
1058                 goto parse_error;
1059             p += 4;
1060             for( ref = 0; ref < 16; ref++ )
1061             {
1062                 if( sscanf( p, " %d", &rce->refcount[ref] ) != 1 )
1063                     break;
1064                 p = strchr( p+1, ' ' );
1065                 if( !p )
1066                     goto parse_error;
1067             }
1068             rce->refs = ref;
1069
1070             /* find weights */
1071             rce->i_weight_denom[0] = rce->i_weight_denom[1] = -1;
1072             char *w = strchr( p, 'w' );
1073             if( w )
1074             {
1075                 int count = sscanf( w, "w:%hd,%hd,%hd,%hd,%hd,%hd,%hd,%hd",
1076                                     &rce->i_weight_denom[0], &rce->weight[0][0], &rce->weight[0][1],
1077                                     &rce->i_weight_denom[1], &rce->weight[1][0], &rce->weight[1][1],
1078                                     &rce->weight[2][0], &rce->weight[2][1] );
1079                 if( count == 3 )
1080                     rce->i_weight_denom[1] = -1;
1081                 else if ( count != 8 )
1082                     rce->i_weight_denom[0] = rce->i_weight_denom[1] = -1;
1083             }
1084
1085             if( pict_type != 'b' )
1086                 rce->kept_as_ref = 1;
1087             switch( pict_type )
1088             {
1089                 case 'I':
1090                     rce->frame_type = X264_TYPE_IDR;
1091                     rce->pict_type  = SLICE_TYPE_I;
1092                     break;
1093                 case 'i':
1094                     rce->frame_type = X264_TYPE_I;
1095                     rce->pict_type  = SLICE_TYPE_I;
1096                     break;
1097                 case 'P':
1098                     rce->frame_type = X264_TYPE_P;
1099                     rce->pict_type  = SLICE_TYPE_P;
1100                     break;
1101                 case 'B':
1102                     rce->frame_type = X264_TYPE_BREF;
1103                     rce->pict_type  = SLICE_TYPE_B;
1104                     break;
1105                 case 'b':
1106                     rce->frame_type = X264_TYPE_B;
1107                     rce->pict_type  = SLICE_TYPE_B;
1108                     break;
1109                 default:  e = -1; break;
1110             }
1111             if( e < 13 )
1112             {
1113 parse_error:
1114                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "statistics are damaged at line %d, parser out=%d\n", i, e );
1115                 return -1;
1116             }
1117             rce->qscale = qp2qscale( qp_rc );
1118             total_qp_aq += qp_aq;
1119             p = next;
1120         }
1121         h->pps->i_pic_init_qp = SPEC_QP( (int)(total_qp_aq / rc->num_entries + 0.5) );
1122
1123         x264_free( stats_buf );
1124
1125         if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR )
1126         {
1127             if( init_pass2( h ) < 0 )
1128                 return -1;
1129         } /* else we're using constant quant, so no need to run the bitrate allocation */
1130     }
1131
1132     /* Open output file */
1133     /* If input and output files are the same, output to a temp file
1134      * and move it to the real name only when it's complete */
1135     if( h->param.rc.b_stat_write )
1136     {
1137         char *p;
1138         rc->psz_stat_file_tmpname = x264_strcat_filename( h->param.rc.psz_stat_out, ".temp" );
1139         if( !rc->psz_stat_file_tmpname )
1140             return -1;
1141
1142         rc->p_stat_file_out = fopen( rc->psz_stat_file_tmpname, "wb" );
1143         if( rc->p_stat_file_out == NULL )
1144         {
1145             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_init: can't open stats file\n" );
1146             return -1;
1147         }
1148
1149         p = x264_param2string( &h->param, 1 );
1150         if( p )
1151             fprintf( rc->p_stat_file_out, "#options: %s\n", p );
1152         x264_free( p );
1153         if( h->param.rc.b_mb_tree && !h->param.rc.b_stat_read )
1154         {
1155             rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname = x264_strcat_filename( h->param.rc.psz_stat_out, ".mbtree.temp" );
1156             rc->psz_mbtree_stat_file_name = x264_strcat_filename( h->param.rc.psz_stat_out, ".mbtree" );
1157             if( !rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname || !rc->psz_mbtree_stat_file_name )
1158                 return -1;
1159
1160             rc->p_mbtree_stat_file_out = fopen( rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname, "wb" );
1161             if( rc->p_mbtree_stat_file_out == NULL )
1162             {
1163                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_init: can't open mbtree stats file\n" );
1164                 return -1;
1165             }
1166         }
1167     }
1168
1169     if( h->param.rc.b_mb_tree && (h->param.rc.b_stat_read || h->param.rc.b_stat_write) )
1170     {
1171         if( !h->param.rc.b_stat_read )
1172         {
1173             rc->mbtree.srcdim[0] = h->param.i_width;
1174             rc->mbtree.srcdim[1] = h->param.i_height;
1175         }
1176         if( x264_macroblock_tree_rescale_init( h, rc ) < 0 )
1177             return -1;
1178     }
1179
1180     for( int i = 0; i<h->param.i_threads; i++ )
1181     {
1182         h->thread[i]->rc = rc+i;
1183         if( i )
1184         {
1185             rc[i] = rc[0];
1186             h->thread[i]->param = h->param;
1187             h->thread[i]->mb.b_variable_qp = h->mb.b_variable_qp;
1188             h->thread[i]->mb.ip_offset = h->mb.ip_offset;
1189         }
1190     }
1191
1192     return 0;
1193 fail:
1194     return -1;
1195 }
1196
1197 static int parse_zone( x264_t *h, x264_zone_t *z, char *p )
1198 {
1199     int len = 0;
1200     char *tok, UNUSED *saveptr=NULL;
1201     z->param = NULL;
1202     z->f_bitrate_factor = 1;
1203     if( 3 <= sscanf(p, "%d,%d,q=%d%n", &z->i_start, &z->i_end, &z->i_qp, &len) )
1204         z->b_force_qp = 1;
1205     else if( 3 <= sscanf(p, "%d,%d,b=%f%n", &z->i_start, &z->i_end, &z->f_bitrate_factor, &len) )
1206         z->b_force_qp = 0;
1207     else if( 2 <= sscanf(p, "%d,%d%n", &z->i_start, &z->i_end, &len) )
1208         z->b_force_qp = 0;
1209     else
1210     {
1211         x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone: \"%s\"\n", p );
1212         return -1;
1213     }
1214     p += len;
1215     if( !*p )
1216         return 0;
1217     CHECKED_MALLOC( z->param, sizeof(x264_param_t) );
1218     memcpy( z->param, &h->param, sizeof(x264_param_t) );
1219     z->param->param_free = x264_free;
1220     while( (tok = strtok_r( p, ",", &saveptr )) )
1221     {
1222         char *val = strchr( tok, '=' );
1223         if( val )
1224         {
1225             *val = '\0';
1226             val++;
1227         }
1228         if( x264_param_parse( z->param, tok, val ) )
1229         {
1230             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone param: %s = %s\n", tok, val );
1231             return -1;
1232         }
1233         p = NULL;
1234     }
1235     return 0;
1236 fail:
1237     return -1;
1238 }
1239
1240 static int parse_zones( x264_t *h )
1241 {
1242     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1243     if( h->param.rc.psz_zones && !h->param.rc.i_zones )
1244     {
1245         char *psz_zones, *p;
1246         CHECKED_MALLOC( psz_zones, strlen( h->param.rc.psz_zones )+1 );
1247         strcpy( psz_zones, h->param.rc.psz_zones );
1248         h->param.rc.i_zones = 1;
1249         for( p = psz_zones; *p; p++ )
1250             h->param.rc.i_zones += (*p == '/');
1251         CHECKED_MALLOC( h->param.rc.zones, h->param.rc.i_zones * sizeof(x264_zone_t) );
1252         p = psz_zones;
1253         for( int i = 0; i < h->param.rc.i_zones; i++ )
1254         {
1255             int i_tok = strcspn( p, "/" );
1256             p[i_tok] = 0;
1257             if( parse_zone( h, &h->param.rc.zones[i], p ) )
1258                 return -1;
1259             p += i_tok + 1;
1260         }
1261         x264_free( psz_zones );
1262     }
1263
1264     if( h->param.rc.i_zones > 0 )
1265     {
1266         for( int i = 0; i < h->param.rc.i_zones; i++ )
1267         {
1268             x264_zone_t z = h->param.rc.zones[i];
1269             if( z.i_start < 0 || z.i_start > z.i_end )
1270             {
1271                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone: start=%d end=%d\n",
1272                           z.i_start, z.i_end );
1273                 return -1;
1274             }
1275             else if( !z.b_force_qp && z.f_bitrate_factor <= 0 )
1276             {
1277                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone: bitrate_factor=%f\n",
1278                           z.f_bitrate_factor );
1279                 return -1;
1280             }
1281         }
1282
1283         rc->i_zones = h->param.rc.i_zones + 1;
1284         CHECKED_MALLOC( rc->zones, rc->i_zones * sizeof(x264_zone_t) );
1285         memcpy( rc->zones+1, h->param.rc.zones, (rc->i_zones-1) * sizeof(x264_zone_t) );
1286
1287         // default zone to fall back to if none of the others match
1288         rc->zones[0].i_start = 0;
1289         rc->zones[0].i_end = INT_MAX;
1290         rc->zones[0].b_force_qp = 0;
1291         rc->zones[0].f_bitrate_factor = 1;
1292         CHECKED_MALLOC( rc->zones[0].param, sizeof(x264_param_t) );
1293         memcpy( rc->zones[0].param, &h->param, sizeof(x264_param_t) );
1294         for( int i = 1; i < rc->i_zones; i++ )
1295         {
1296             if( !rc->zones[i].param )
1297                 rc->zones[i].param = rc->zones[0].param;
1298         }
1299     }
1300
1301     return 0;
1302 fail:
1303     return -1;
1304 }
1305
1306 static x264_zone_t *get_zone( x264_t *h, int frame_num )
1307 {
1308     for( int i = h->rc->i_zones - 1; i >= 0; i-- )
1309     {
1310         x264_zone_t *z = &h->rc->zones[i];
1311         if( frame_num >= z->i_start && frame_num <= z->i_end )
1312             return z;
1313     }
1314     return NULL;
1315 }
1316
1317 void x264_ratecontrol_summary( x264_t *h )
1318 {
1319     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1320     if( rc->b_abr && h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR && rc->cbr_decay > .9999 )
1321     {
1322         double base_cplx = h->mb.i_mb_count * (h->param.i_bframe ? 120 : 80);
1323         double mbtree_offset = h->param.rc.b_mb_tree ? (1.0-h->param.rc.f_qcompress)*13.5 : 0;
1324         x264_log( h, X264_LOG_INFO, "final ratefactor: %.2f\n",
1325                   qscale2qp( pow( base_cplx, 1 - rc->qcompress )
1326                              * rc->cplxr_sum / rc->wanted_bits_window ) - mbtree_offset - QP_BD_OFFSET );
1327     }
1328 }
1329
1330 void x264_ratecontrol_delete( x264_t *h )
1331 {
1332     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1333     int b_regular_file;
1334
1335     if( rc->p_stat_file_out )
1336     {
1337         b_regular_file = x264_is_regular_file( rc->p_stat_file_out );
1338         fclose( rc->p_stat_file_out );
1339         if( h->i_frame >= rc->num_entries && b_regular_file )
1340             if( rename( rc->psz_stat_file_tmpname, h->param.rc.psz_stat_out ) != 0 )
1341             {
1342                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "failed to rename \"%s\" to \"%s\"\n",
1343                           rc->psz_stat_file_tmpname, h->param.rc.psz_stat_out );
1344             }
1345         x264_free( rc->psz_stat_file_tmpname );
1346     }
1347     if( rc->p_mbtree_stat_file_out )
1348     {
1349         b_regular_file = x264_is_regular_file( rc->p_mbtree_stat_file_out );
1350         fclose( rc->p_mbtree_stat_file_out );
1351         if( h->i_frame >= rc->num_entries && b_regular_file )
1352             if( rename( rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname, rc->psz_mbtree_stat_file_name ) != 0 )
1353             {
1354                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "failed to rename \"%s\" to \"%s\"\n",
1355                           rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname, rc->psz_mbtree_stat_file_name );
1356             }
1357         x264_free( rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname );
1358         x264_free( rc->psz_mbtree_stat_file_name );
1359     }
1360     if( rc->p_mbtree_stat_file_in )
1361         fclose( rc->p_mbtree_stat_file_in );
1362     x264_free( rc->pred );
1363     x264_free( rc->pred_b_from_p );
1364     x264_free( rc->entry );
1365     x264_macroblock_tree_rescale_destroy( rc );
1366     if( rc->zones )
1367     {
1368         x264_free( rc->zones[0].param );
1369         for( int i = 1; i < rc->i_zones; i++ )
1370             if( rc->zones[i].param != rc->zones[0].param && rc->zones[i].param->param_free )
1371                 rc->zones[i].param->param_free( rc->zones[i].param );
1372         x264_free( rc->zones );
1373     }
1374     x264_free( rc );
1375 }
1376
1377 static void accum_p_qp_update( x264_t *h, float qp )
1378 {
1379     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1380     rc->accum_p_qp   *= .95;
1381     rc->accum_p_norm *= .95;
1382     rc->accum_p_norm += 1;
1383     if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_I )
1384         rc->accum_p_qp += qp + rc->ip_offset;
1385     else
1386         rc->accum_p_qp += qp;
1387 }
1388
1389 /* Before encoding a frame, choose a QP for it */
1390 void x264_ratecontrol_start( x264_t *h, int i_force_qp, int overhead )
1391 {
1392     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1393     ratecontrol_entry_t *rce = NULL;
1394     x264_zone_t *zone = get_zone( h, h->fenc->i_frame );
1395     float q;
1396
1397     x264_emms();
1398
1399     if( zone && (!rc->prev_zone || zone->param != rc->prev_zone->param) )
1400         x264_encoder_reconfig( h, zone->param );
1401     rc->prev_zone = zone;
1402
1403     if( h->param.rc.b_stat_read )
1404     {
1405         int frame = h->fenc->i_frame;
1406         assert( frame >= 0 && frame < rc->num_entries );
1407         rce = h->rc->rce = &h->rc->entry[frame];
1408
1409         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B
1410             && h->param.analyse.i_direct_mv_pred == X264_DIRECT_PRED_AUTO )
1411         {
1412             h->sh.b_direct_spatial_mv_pred = ( rce->direct_mode == 's' );
1413             h->mb.b_direct_auto_read = ( rce->direct_mode == 's' || rce->direct_mode == 't' );
1414         }
1415     }
1416
1417     if( rc->b_vbv )
1418     {
1419         memset( h->fdec->i_row_bits, 0, h->mb.i_mb_height * sizeof(int) );
1420         memset( h->fdec->f_row_qp, 0, h->mb.i_mb_height * sizeof(float) );
1421         memset( h->fdec->f_row_qscale, 0, h->mb.i_mb_height * sizeof(float) );
1422         rc->row_pred = &rc->row_preds[h->sh.i_type];
1423         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;
1424         update_vbv_plan( h, overhead );
1425
1426         const x264_level_t *l = x264_levels;
1427         while( l->level_idc != 0 && l->level_idc != h->param.i_level_idc )
1428             l++;
1429
1430         int mincr = l->mincr;
1431
1432         if( h->param.b_bluray_compat )
1433             mincr = 4;
1434
1435         /* Profiles above High don't require minCR, so just set the maximum to a large value. */
1436         if( h->sps->i_profile_idc > PROFILE_HIGH )
1437             rc->frame_size_maximum = 1e9;
1438         else
1439         {
1440             /* The spec has a bizarre special case for the first frame. */
1441             if( h->i_frame == 0 )
1442             {
1443                 //384 * ( Max( PicSizeInMbs, fR * MaxMBPS ) + MaxMBPS * ( tr( 0 ) - tr,n( 0 ) ) ) / MinCR
1444                 double fr = 1. / 172;
1445                 int pic_size_in_mbs = h->mb.i_mb_width * h->mb.i_mb_height;
1446                 rc->frame_size_maximum = 384 * BIT_DEPTH * X264_MAX( pic_size_in_mbs, fr*l->mbps ) / mincr;
1447             }
1448             else
1449             {
1450                 //384 * MaxMBPS * ( tr( n ) - tr( n - 1 ) ) / MinCR
1451                 rc->frame_size_maximum = 384 * BIT_DEPTH * ((double)h->fenc->i_cpb_duration * h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale) * l->mbps / mincr;
1452             }
1453         }
1454     }
1455
1456     if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_B )
1457         rc->bframes = h->fenc->i_bframes;
1458
1459     if( rc->b_abr )
1460     {
1461         q = qscale2qp( rate_estimate_qscale( h ) );
1462     }
1463     else if( rc->b_2pass )
1464     {
1465         rce->new_qscale = rate_estimate_qscale( h );
1466         q = qscale2qp( rce->new_qscale );
1467     }
1468     else /* CQP */
1469     {
1470         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B && h->fdec->b_kept_as_ref )
1471             q = ( rc->qp_constant[ SLICE_TYPE_B ] + rc->qp_constant[ SLICE_TYPE_P ] ) / 2;
1472         else
1473             q = rc->qp_constant[ h->sh.i_type ];
1474
1475         if( zone )
1476         {
1477             if( zone->b_force_qp )
1478                 q += zone->i_qp - rc->qp_constant[SLICE_TYPE_P];
1479             else
1480                 q -= 6*log2f( zone->f_bitrate_factor );
1481         }
1482     }
1483     if( i_force_qp != X264_QP_AUTO )
1484         q = i_force_qp - 1;
1485
1486     q = x264_clip3f( q, h->param.rc.i_qp_min, h->param.rc.i_qp_max );
1487
1488     rc->qpa_rc = rc->qpa_rc_prev =
1489     rc->qpa_aq = rc->qpa_aq_prev = 0;
1490     rc->qp = x264_clip3( q + 0.5f, 0, QP_MAX );
1491     h->fdec->f_qp_avg_rc =
1492     h->fdec->f_qp_avg_aq =
1493     rc->qpm = q;
1494     if( rce )
1495         rce->new_qp = rc->qp;
1496
1497     accum_p_qp_update( h, rc->qpm );
1498
1499     if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_B )
1500         rc->last_non_b_pict_type = h->sh.i_type;
1501 }
1502
1503 static float predict_row_size( x264_t *h, int y, float qscale )
1504 {
1505     /* average between two predictors:
1506      * absolute SATD, and scaled bit cost of the colocated row in the previous frame */
1507     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1508     float pred_s = predict_size( rc->row_pred[0], qscale, h->fdec->i_row_satd[y] );
1509     if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_I || qscale >= h->fref[0][0]->f_row_qscale[y] )
1510     {
1511         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_P
1512             && h->fref[0][0]->i_type == h->fdec->i_type
1513             && h->fref[0][0]->f_row_qscale[y] > 0
1514             && h->fref[0][0]->i_row_satd[y] > 0
1515             && (abs(h->fref[0][0]->i_row_satd[y] - h->fdec->i_row_satd[y]) < h->fdec->i_row_satd[y]/2))
1516         {
1517             float pred_t = h->fref[0][0]->i_row_bits[y] * h->fdec->i_row_satd[y] / h->fref[0][0]->i_row_satd[y]
1518                          * h->fref[0][0]->f_row_qscale[y] / qscale;
1519             return (pred_s + pred_t) * 0.5f;
1520         }
1521         return pred_s;
1522     }
1523     /* Our QP is lower than the reference! */
1524     else
1525     {
1526         float pred_intra = predict_size( rc->row_pred[1], qscale, h->fdec->i_row_satds[0][0][y] );
1527         /* Sum: better to overestimate than underestimate by using only one of the two predictors. */
1528         return pred_intra + pred_s;
1529     }
1530 }
1531
1532 static int row_bits_so_far( x264_t *h, int y )
1533 {
1534     int bits = 0;
1535     for( int i = h->i_threadslice_start; i <= y; i++ )
1536         bits += h->fdec->i_row_bits[i];
1537     return bits;
1538 }
1539
1540 static float predict_row_size_sum( x264_t *h, int y, float qp )
1541 {
1542     float qscale = qp2qscale( qp );
1543     float bits = row_bits_so_far( h, y );
1544     for( int i = y+1; i < h->i_threadslice_end; i++ )
1545         bits += predict_row_size( h, i, qscale );
1546     return bits;
1547 }
1548
1549 /* TODO:
1550  *  eliminate all use of qp in row ratecontrol: make it entirely qscale-based.
1551  *  make this function stop being needlessly O(N^2)
1552  *  update more often than once per row? */
1553 int x264_ratecontrol_mb( x264_t *h, int bits )
1554 {
1555     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1556     const int y = h->mb.i_mb_y;
1557
1558     h->fdec->i_row_bits[y] += bits;
1559     rc->qpa_aq += h->mb.i_qp;
1560
1561     if( h->mb.i_mb_x != h->mb.i_mb_width - 1 )
1562         return 0;
1563
1564     x264_emms();
1565     rc->qpa_rc += rc->qpm * h->mb.i_mb_width;
1566
1567     if( !rc->b_vbv )
1568         return 0;
1569
1570     float qscale = qp2qscale( rc->qpm );
1571     h->fdec->f_row_qp[y] = rc->qpm;
1572     h->fdec->f_row_qscale[y] = qscale;
1573
1574     update_predictor( rc->row_pred[0], qscale, h->fdec->i_row_satd[y], h->fdec->i_row_bits[y] );
1575     if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_P && rc->qpm < h->fref[0][0]->f_row_qp[y] )
1576         update_predictor( rc->row_pred[1], qscale, h->fdec->i_row_satds[0][0][y], h->fdec->i_row_bits[y] );
1577
1578     /* update ratecontrol per-mbpair in MBAFF */
1579     if( SLICE_MBAFF && !(y&1) )
1580         return 0;
1581
1582     /* FIXME: We don't currently support the case where there's a slice
1583      * boundary in between. */
1584     int can_reencode_row = h->sh.i_first_mb <= ((h->mb.i_mb_y - SLICE_MBAFF) * h->mb.i_mb_stride);
1585
1586     /* tweak quality based on difference from predicted size */
1587     float prev_row_qp = h->fdec->f_row_qp[y];
1588     float qp_absolute_max = h->param.rc.i_qp_max;
1589     if( rc->rate_factor_max_increment )
1590         qp_absolute_max = X264_MIN( qp_absolute_max, rc->qp_novbv + rc->rate_factor_max_increment );
1591     float qp_max = X264_MIN( prev_row_qp + h->param.rc.i_qp_step, qp_absolute_max );
1592     float qp_min = X264_MAX( prev_row_qp - h->param.rc.i_qp_step, h->param.rc.i_qp_min );
1593     float step_size = 0.5f;
1594     float buffer_left_planned = rc->buffer_fill - rc->frame_size_planned;
1595     float slice_size_planned = h->param.b_sliced_threads ? rc->slice_size_planned : rc->frame_size_planned;
1596     float max_frame_error = X264_MAX( 0.05f, 1.0f / h->mb.i_mb_height );
1597     float size_of_other_slices = 0;
1598     if( h->param.b_sliced_threads )
1599     {
1600         float size_of_other_slices_planned = 0;
1601         for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
1602             if( h != h->thread[i] )
1603             {
1604                 size_of_other_slices += h->thread[i]->rc->frame_size_estimated;
1605                 size_of_other_slices_planned += h->thread[i]->rc->slice_size_planned;
1606             }
1607         float weight = rc->slice_size_planned / rc->frame_size_planned;
1608         size_of_other_slices = (size_of_other_slices - size_of_other_slices_planned) * weight + size_of_other_slices_planned;
1609     }
1610     if( y < h->i_threadslice_end-1 )
1611     {
1612         /* B-frames shouldn't use lower QP than their reference frames. */
1613         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B )
1614         {
1615             qp_min = X264_MAX( qp_min, X264_MAX( h->fref[0][0]->f_row_qp[y+1], h->fref[1][0]->f_row_qp[y+1] ) );
1616             rc->qpm = X264_MAX( rc->qpm, qp_min );
1617         }
1618
1619         /* More threads means we have to be more cautious in letting ratecontrol use up extra bits. */
1620         float rc_tol = buffer_left_planned / h->param.i_threads * rc->rate_tolerance;
1621         float b1 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm ) + size_of_other_slices;
1622
1623         /* Don't increase the row QPs until a sufficent amount of the bits of the frame have been processed, in case a flat */
1624         /* area at the top of the frame was measured inaccurately. */
1625         if( row_bits_so_far( h, y ) < 0.05f * slice_size_planned )
1626             qp_max = qp_absolute_max = prev_row_qp;
1627
1628         if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_I )
1629             rc_tol *= 0.5f;
1630
1631         if( !rc->b_vbv_min_rate )
1632             qp_min = X264_MAX( qp_min, rc->qp_novbv );
1633
1634         while( rc->qpm < qp_max
1635                && ((b1 > rc->frame_size_planned + rc_tol) ||
1636                    (rc->buffer_fill - b1 < buffer_left_planned * 0.5f) ||
1637                    (b1 > rc->frame_size_planned && rc->qpm < rc->qp_novbv)) )
1638         {
1639             rc->qpm += step_size;
1640             b1 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm ) + size_of_other_slices;
1641         }
1642
1643         while( rc->qpm > qp_min
1644                && (rc->qpm > h->fdec->f_row_qp[0] || rc->single_frame_vbv)
1645                && ((b1 < rc->frame_size_planned * 0.8f && rc->qpm <= prev_row_qp)
1646                || b1 < (rc->buffer_fill - rc->buffer_size + rc->buffer_rate) * 1.1f) )
1647         {
1648             rc->qpm -= step_size;
1649             b1 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm ) + size_of_other_slices;
1650         }
1651
1652         /* avoid VBV underflow or MinCR violation */
1653         while( (rc->qpm < qp_absolute_max)
1654                && ((rc->buffer_fill - b1 < rc->buffer_rate * max_frame_error) ||
1655                    (rc->frame_size_maximum - b1 < rc->frame_size_maximum * max_frame_error)))
1656         {
1657             rc->qpm += step_size;
1658             b1 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm ) + size_of_other_slices;
1659         }
1660
1661         h->rc->frame_size_estimated = b1 - size_of_other_slices;
1662
1663         /* If the current row was large enough to cause a large QP jump, try re-encoding it. */
1664         if( rc->qpm > qp_max && prev_row_qp < qp_max && can_reencode_row )
1665         {
1666             /* Bump QP to halfway in between... close enough. */
1667             rc->qpm = x264_clip3f( (prev_row_qp + rc->qpm)*0.5f, prev_row_qp + 1.0f, qp_max );
1668             rc->qpa_rc = rc->qpa_rc_prev;
1669             rc->qpa_aq = rc->qpa_aq_prev;
1670             h->fdec->i_row_bits[y] = 0;
1671             h->fdec->i_row_bits[y-SLICE_MBAFF] = 0;
1672             return -1;
1673         }
1674     }
1675     else
1676     {
1677         h->rc->frame_size_estimated = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm );
1678
1679         /* Last-ditch attempt: if the last row of the frame underflowed the VBV,
1680          * try again. */
1681         if( (h->rc->frame_size_estimated + size_of_other_slices) > (rc->buffer_fill - rc->buffer_rate * max_frame_error) &&
1682              rc->qpm < qp_max && can_reencode_row )
1683         {
1684             rc->qpm = qp_max;
1685             rc->qpa_rc = rc->qpa_rc_prev;
1686             rc->qpa_aq = rc->qpa_aq_prev;
1687             h->fdec->i_row_bits[y] = 0;
1688             h->fdec->i_row_bits[y-SLICE_MBAFF] = 0;
1689             return -1;
1690         }
1691     }
1692
1693     rc->qpa_rc_prev = rc->qpa_rc;
1694     rc->qpa_aq_prev = rc->qpa_aq;
1695
1696     return 0;
1697 }
1698
1699 int x264_ratecontrol_qp( x264_t *h )
1700 {
1701     x264_emms();
1702     return x264_clip3( h->rc->qpm + 0.5f, h->param.rc.i_qp_min, h->param.rc.i_qp_max );
1703 }
1704
1705 int x264_ratecontrol_mb_qp( x264_t *h )
1706 {
1707     x264_emms();
1708     float qp = h->rc->qpm;
1709     if( h->param.rc.i_aq_mode )
1710     {
1711          /* MB-tree currently doesn't adjust quantizers in unreferenced frames. */
1712         float qp_offset = 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];
1713         /* Scale AQ's effect towards zero in emergency mode. */
1714         if( qp > QP_MAX_SPEC )
1715             qp_offset *= (QP_MAX - qp) / (QP_MAX - QP_MAX_SPEC);
1716         qp += qp_offset;
1717     }
1718     return x264_clip3( qp + 0.5f, h->param.rc.i_qp_min, h->param.rc.i_qp_max );
1719 }
1720
1721 /* In 2pass, force the same frame types as in the 1st pass */
1722 int x264_ratecontrol_slice_type( x264_t *h, int frame_num )
1723 {
1724     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1725     if( h->param.rc.b_stat_read )
1726     {
1727         if( frame_num >= rc->num_entries )
1728         {
1729             /* We could try to initialize everything required for ABR and
1730              * adaptive B-frames, but that would be complicated.
1731              * So just calculate the average QP used so far. */
1732             h->param.rc.i_qp_constant = (h->stat.i_frame_count[SLICE_TYPE_P] == 0) ? 24 + QP_BD_OFFSET
1733                                       : 1 + h->stat.f_frame_qp[SLICE_TYPE_P] / h->stat.i_frame_count[SLICE_TYPE_P];
1734             rc->qp_constant[SLICE_TYPE_P] = x264_clip3( h->param.rc.i_qp_constant, 0, QP_MAX );
1735             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, QP_MAX );
1736             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, QP_MAX );
1737
1738             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "2nd pass has more frames than 1st pass (%d)\n", rc->num_entries );
1739             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "continuing anyway, at constant QP=%d\n", h->param.rc.i_qp_constant );
1740             if( h->param.i_bframe_adaptive )
1741                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "disabling adaptive B-frames\n" );
1742
1743             for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
1744             {
1745                 h->thread[i]->rc->b_abr = 0;
1746                 h->thread[i]->rc->b_2pass = 0;
1747                 h->thread[i]->param.rc.i_rc_method = X264_RC_CQP;
1748                 h->thread[i]->param.rc.b_stat_read = 0;
1749                 h->thread[i]->param.i_bframe_adaptive = 0;
1750                 h->thread[i]->param.i_scenecut_threshold = 0;
1751                 h->thread[i]->param.rc.b_mb_tree = 0;
1752                 if( h->thread[i]->param.i_bframe > 1 )
1753                     h->thread[i]->param.i_bframe = 1;
1754             }
1755             return X264_TYPE_AUTO;
1756         }
1757         return rc->entry[frame_num].frame_type;
1758     }
1759     else
1760         return X264_TYPE_AUTO;
1761 }
1762
1763 void x264_ratecontrol_set_weights( x264_t *h, x264_frame_t *frm )
1764 {
1765     ratecontrol_entry_t *rce = &h->rc->entry[frm->i_frame];
1766     if( h->param.analyse.i_weighted_pred <= 0 )
1767         return;
1768
1769     if( rce->i_weight_denom[0] >= 0 )
1770         SET_WEIGHT( frm->weight[0][0], 1, rce->weight[0][0], rce->i_weight_denom[0], rce->weight[0][1] );
1771
1772     if( rce->i_weight_denom[1] >= 0 )
1773     {
1774         SET_WEIGHT( frm->weight[0][1], 1, rce->weight[1][0], rce->i_weight_denom[1], rce->weight[1][1] );
1775         SET_WEIGHT( frm->weight[0][2], 1, rce->weight[2][0], rce->i_weight_denom[1], rce->weight[2][1] );
1776     }
1777 }
1778
1779 /* After encoding one frame, save stats and update ratecontrol state */
1780 int x264_ratecontrol_end( x264_t *h, int bits, int *filler )
1781 {
1782     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1783     const int *mbs = h->stat.frame.i_mb_count;
1784
1785     x264_emms();
1786
1787     h->stat.frame.i_mb_count_skip = mbs[P_SKIP] + mbs[B_SKIP];
1788     h->stat.frame.i_mb_count_i = mbs[I_16x16] + mbs[I_8x8] + mbs[I_4x4];
1789     h->stat.frame.i_mb_count_p = mbs[P_L0] + mbs[P_8x8];
1790     for( int i = B_DIRECT; i < B_8x8; i++ )
1791         h->stat.frame.i_mb_count_p += mbs[i];
1792
1793     h->fdec->f_qp_avg_rc = rc->qpa_rc /= h->mb.i_mb_count;
1794     h->fdec->f_qp_avg_aq = (float)rc->qpa_aq / h->mb.i_mb_count;
1795     h->fdec->f_crf_avg = h->param.rc.f_rf_constant + h->fdec->f_qp_avg_rc - rc->qp_novbv;
1796
1797     if( h->param.rc.b_stat_write )
1798     {
1799         char c_type = h->sh.i_type==SLICE_TYPE_I ? (h->fenc->i_poc==0 ? 'I' : 'i')
1800                     : h->sh.i_type==SLICE_TYPE_P ? 'P'
1801                     : h->fenc->b_kept_as_ref ? 'B' : 'b';
1802         int dir_frame = h->stat.frame.i_direct_score[1] - h->stat.frame.i_direct_score[0];
1803         int dir_avg = h->stat.i_direct_score[1] - h->stat.i_direct_score[0];
1804         char c_direct = h->mb.b_direct_auto_write ?
1805                         ( dir_frame>0 ? 's' : dir_frame<0 ? 't' :
1806                           dir_avg>0 ? 's' : dir_avg<0 ? 't' : '-' )
1807                         : '-';
1808         if( fprintf( rc->p_stat_file_out,
1809                  "in:%d out:%d type:%c dur:%"PRId64" cpbdur:%"PRId64" q:%.2f aq:%.2f tex:%d mv:%d misc:%d imb:%d pmb:%d smb:%d d:%c ref:",
1810                  h->fenc->i_frame, h->i_frame,
1811                  c_type, h->fenc->i_duration,
1812                  h->fenc->i_cpb_duration,
1813                  rc->qpa_rc, h->fdec->f_qp_avg_aq,
1814                  h->stat.frame.i_tex_bits,
1815                  h->stat.frame.i_mv_bits,
1816                  h->stat.frame.i_misc_bits,
1817                  h->stat.frame.i_mb_count_i,
1818                  h->stat.frame.i_mb_count_p,
1819                  h->stat.frame.i_mb_count_skip,
1820                  c_direct) < 0 )
1821             goto fail;
1822
1823         /* Only write information for reference reordering once. */
1824         int use_old_stats = h->param.rc.b_stat_read && rc->rce->refs > 1;
1825         for( int i = 0; i < (use_old_stats ? rc->rce->refs : h->i_ref[0]); i++ )
1826         {
1827             int refcount = use_old_stats         ? rc->rce->refcount[i]
1828                          : PARAM_INTERLACED      ? h->stat.frame.i_mb_count_ref[0][i*2]
1829                                                  + h->stat.frame.i_mb_count_ref[0][i*2+1]
1830                          :                         h->stat.frame.i_mb_count_ref[0][i];
1831             if( fprintf( rc->p_stat_file_out, "%d ", refcount ) < 0 )
1832                 goto fail;
1833         }
1834
1835         if( h->param.analyse.i_weighted_pred >= X264_WEIGHTP_SIMPLE && h->sh.weight[0][0].weightfn )
1836         {
1837             if( fprintf( rc->p_stat_file_out, "w:%d,%d,%d",
1838                          h->sh.weight[0][0].i_denom, h->sh.weight[0][0].i_scale, h->sh.weight[0][0].i_offset ) < 0 )
1839                 goto fail;
1840             if( h->sh.weight[0][1].weightfn || h->sh.weight[0][2].weightfn )
1841             {
1842                 if( fprintf( rc->p_stat_file_out, ",%d,%d,%d,%d,%d ",
1843                              h->sh.weight[0][1].i_denom, h->sh.weight[0][1].i_scale, h->sh.weight[0][1].i_offset,
1844                              h->sh.weight[0][2].i_scale, h->sh.weight[0][2].i_offset ) < 0 )
1845                     goto fail;
1846             }
1847             else if( fprintf( rc->p_stat_file_out, " " ) < 0 )
1848                 goto fail;
1849         }
1850
1851         if( fprintf( rc->p_stat_file_out, ";\n") < 0 )
1852             goto fail;
1853
1854         /* Don't re-write the data in multi-pass mode. */
1855         if( h->param.rc.b_mb_tree && h->fenc->b_kept_as_ref && !h->param.rc.b_stat_read )
1856         {
1857             uint8_t i_type = h->sh.i_type;
1858             /* Values are stored as big-endian FIX8.8 */
1859             for( int i = 0; i < h->mb.i_mb_count; i++ )
1860                 rc->mbtree.qp_buffer[0][i] = endian_fix16( h->fenc->f_qp_offset[i]*256.0 );
1861             if( fwrite( &i_type, 1, 1, rc->p_mbtree_stat_file_out ) < 1 )
1862                 goto fail;
1863             if( fwrite( rc->mbtree.qp_buffer[0], sizeof(uint16_t), h->mb.i_mb_count, rc->p_mbtree_stat_file_out ) < h->mb.i_mb_count )
1864                 goto fail;
1865         }
1866     }
1867
1868     if( rc->b_abr )
1869     {
1870         if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_B )
1871             rc->cplxr_sum += bits * qp2qscale( rc->qpa_rc ) / rc->last_rceq;
1872         else
1873         {
1874             /* Depends on the fact that B-frame's QP is an offset from the following P-frame's.
1875              * Not perfectly accurate with B-refs, but good enough. */
1876             rc->cplxr_sum += bits * qp2qscale( rc->qpa_rc ) / (rc->last_rceq * fabs( h->param.rc.f_pb_factor ));
1877         }
1878         rc->cplxr_sum *= rc->cbr_decay;
1879         rc->wanted_bits_window += h->fenc->f_duration * rc->bitrate;
1880         rc->wanted_bits_window *= rc->cbr_decay;
1881     }
1882
1883     if( rc->b_2pass )
1884         rc->expected_bits_sum += qscale2bits( rc->rce, qp2qscale( rc->rce->new_qp ) );
1885
1886     if( h->mb.b_variable_qp )
1887     {
1888         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B )
1889         {
1890             rc->bframe_bits += bits;
1891             if( h->fenc->b_last_minigop_bframe )
1892             {
1893                 update_predictor( rc->pred_b_from_p, qp2qscale( rc->qpa_rc ),
1894                                   h->fref[1][h->i_ref[1]-1]->i_satd, rc->bframe_bits / rc->bframes );
1895                 rc->bframe_bits = 0;
1896             }
1897         }
1898     }
1899
1900     *filler = update_vbv( h, bits );
1901     rc->filler_bits_sum += *filler * 8;
1902
1903     if( h->sps->vui.b_nal_hrd_parameters_present )
1904     {
1905         if( h->fenc->i_frame == 0 )
1906         {
1907             // access unit initialises the HRD
1908             h->fenc->hrd_timing.cpb_initial_arrival_time = 0;
1909             rc->initial_cpb_removal_delay = h->initial_cpb_removal_delay;
1910             rc->initial_cpb_removal_delay_offset = h->initial_cpb_removal_delay_offset;
1911             h->fenc->hrd_timing.cpb_removal_time = rc->nrt_first_access_unit = (double)rc->initial_cpb_removal_delay / 90000;
1912         }
1913         else
1914         {
1915             h->fenc->hrd_timing.cpb_removal_time = rc->nrt_first_access_unit + (double)(h->fenc->i_cpb_delay - h->i_cpb_delay_pir_offset) *
1916                                                    h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1917
1918             double cpb_earliest_arrival_time = h->fenc->hrd_timing.cpb_removal_time - (double)rc->initial_cpb_removal_delay / 90000;
1919             if( h->fenc->b_keyframe )
1920             {
1921                  rc->nrt_first_access_unit = h->fenc->hrd_timing.cpb_removal_time;
1922                  rc->initial_cpb_removal_delay = h->initial_cpb_removal_delay;
1923                  rc->initial_cpb_removal_delay_offset = h->initial_cpb_removal_delay_offset;
1924             }
1925             else
1926                  cpb_earliest_arrival_time -= (double)rc->initial_cpb_removal_delay_offset / 90000;
1927
1928             if( h->sps->vui.hrd.b_cbr_hrd )
1929                 h->fenc->hrd_timing.cpb_initial_arrival_time = rc->previous_cpb_final_arrival_time;
1930             else
1931                 h->fenc->hrd_timing.cpb_initial_arrival_time = X264_MAX( rc->previous_cpb_final_arrival_time, cpb_earliest_arrival_time );
1932         }
1933         int filler_bits = *filler ? X264_MAX( (FILLER_OVERHEAD - h->param.b_annexb), *filler )*8 : 0;
1934         // Equation C-6
1935         h->fenc->hrd_timing.cpb_final_arrival_time = rc->previous_cpb_final_arrival_time = h->fenc->hrd_timing.cpb_initial_arrival_time +
1936                                                      (double)(bits + filler_bits) / h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_unscaled;
1937
1938         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 +
1939                                               h->fenc->hrd_timing.cpb_removal_time;
1940     }
1941
1942     return 0;
1943 fail:
1944     x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_end: stats file could not be written to\n" );
1945     return -1;
1946 }
1947
1948 /****************************************************************************
1949  * 2 pass functions
1950  ***************************************************************************/
1951
1952 /**
1953  * modify the bitrate curve from pass1 for one frame
1954  */
1955 static double get_qscale(x264_t *h, ratecontrol_entry_t *rce, double rate_factor, int frame_num)
1956 {
1957     x264_ratecontrol_t *rcc= h->rc;
1958     x264_zone_t *zone = get_zone( h, frame_num );
1959     double q;
1960     if( h->param.rc.b_mb_tree )
1961     {
1962         double timescale = (double)h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1963         q = pow( BASE_FRAME_DURATION / CLIP_DURATION(rce->i_duration * timescale), 1 - h->param.rc.f_qcompress );
1964     }
1965     else
1966         q = pow( rce->blurred_complexity, 1 - rcc->qcompress );
1967
1968     // avoid NaN's in the rc_eq
1969     if( !isfinite(q) || rce->tex_bits + rce->mv_bits == 0 )
1970         q = rcc->last_qscale_for[rce->pict_type];
1971     else
1972     {
1973         rcc->last_rceq = q;
1974         q /= rate_factor;
1975         rcc->last_qscale = q;
1976     }
1977
1978     if( zone )
1979     {
1980         if( zone->b_force_qp )
1981             q = qp2qscale( zone->i_qp );
1982         else
1983             q /= zone->f_bitrate_factor;
1984     }
1985
1986     return q;
1987 }
1988
1989 static double get_diff_limited_q(x264_t *h, ratecontrol_entry_t *rce, double q, int frame_num)
1990 {
1991     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
1992     const int pict_type = rce->pict_type;
1993     x264_zone_t *zone = get_zone( h, frame_num );
1994
1995     // force I/B quants as a function of P quants
1996     const double last_p_q    = rcc->last_qscale_for[SLICE_TYPE_P];
1997     const double last_non_b_q= rcc->last_qscale_for[rcc->last_non_b_pict_type];
1998     if( pict_type == SLICE_TYPE_I )
1999     {
2000         double iq = q;
2001         double pq = qp2qscale( rcc->accum_p_qp / rcc->accum_p_norm );
2002         double ip_factor = fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
2003         /* don't apply ip_factor if the following frame is also I */
2004         if( rcc->accum_p_norm <= 0 )
2005             q = iq;
2006         else if( h->param.rc.f_ip_factor < 0 )
2007             q = iq / ip_factor;
2008         else if( rcc->accum_p_norm >= 1 )
2009             q = pq / ip_factor;
2010         else
2011             q = rcc->accum_p_norm * pq / ip_factor + (1 - rcc->accum_p_norm) * iq;
2012     }
2013     else if( pict_type == SLICE_TYPE_B )
2014     {
2015         if( h->param.rc.f_pb_factor > 0 )
2016             q = last_non_b_q;
2017         if( !rce->kept_as_ref )
2018             q *= fabs( h->param.rc.f_pb_factor );
2019     }
2020     else if( pict_type == SLICE_TYPE_P
2021              && rcc->last_non_b_pict_type == SLICE_TYPE_P
2022              && rce->tex_bits == 0 )
2023     {
2024         q = last_p_q;
2025     }
2026
2027     /* last qscale / qdiff stuff */
2028     if( rcc->last_non_b_pict_type == pict_type &&
2029         (pict_type!=SLICE_TYPE_I || rcc->last_accum_p_norm < 1) )
2030     {
2031         double last_q = rcc->last_qscale_for[pict_type];
2032         double max_qscale = last_q * rcc->lstep;
2033         double min_qscale = last_q / rcc->lstep;
2034
2035         if     ( q > max_qscale ) q = max_qscale;
2036         else if( q < min_qscale ) q = min_qscale;
2037     }
2038
2039     rcc->last_qscale_for[pict_type] = q;
2040     if( pict_type != SLICE_TYPE_B )
2041         rcc->last_non_b_pict_type = pict_type;
2042     if( pict_type == SLICE_TYPE_I )
2043     {
2044         rcc->last_accum_p_norm = rcc->accum_p_norm;
2045         rcc->accum_p_norm = 0;
2046         rcc->accum_p_qp = 0;
2047     }
2048     if( pict_type == SLICE_TYPE_P )
2049     {
2050         float mask = 1 - pow( (float)rce->i_count / rcc->nmb, 2 );
2051         rcc->accum_p_qp   = mask * (qscale2qp( q ) + rcc->accum_p_qp);
2052         rcc->accum_p_norm = mask * (1 + rcc->accum_p_norm);
2053     }
2054
2055     if( zone )
2056     {
2057         if( zone->b_force_qp )
2058             q = qp2qscale( zone->i_qp );
2059         else
2060             q /= zone->f_bitrate_factor;
2061     }
2062
2063     return q;
2064 }
2065
2066 static float predict_size( predictor_t *p, float q, float var )
2067 {
2068     return (p->coeff*var + p->offset) / (q*p->count);
2069 }
2070
2071 static void update_predictor( predictor_t *p, float q, float var, float bits )
2072 {
2073     float range = 1.5;
2074     if( var < 10 )
2075         return;
2076     float old_coeff = p->coeff / p->count;
2077     float new_coeff = X264_MAX( bits*q / var, p->coeff_min );
2078     float new_coeff_clipped = x264_clip3f( new_coeff, old_coeff/range, old_coeff*range );
2079     float new_offset = bits*q - new_coeff_clipped * var;
2080     if( new_offset >= 0 )
2081         new_coeff = new_coeff_clipped;
2082     else
2083         new_offset = 0;
2084     p->count  *= p->decay;
2085     p->coeff  *= p->decay;
2086     p->offset *= p->decay;
2087     p->count  ++;
2088     p->coeff  += new_coeff;
2089     p->offset += new_offset;
2090 }
2091
2092 // update VBV after encoding a frame
2093 static int update_vbv( x264_t *h, int bits )
2094 {
2095     int filler = 0;
2096     int bitrate = h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_unscaled;
2097     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2098     x264_ratecontrol_t *rct = h->thread[0]->rc;
2099     uint64_t buffer_size = (uint64_t)h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_unscaled * h->sps->vui.i_time_scale;
2100
2101     if( rcc->last_satd >= h->mb.i_mb_count )
2102         update_predictor( &rct->pred[h->sh.i_type], qp2qscale( rcc->qpa_rc ), rcc->last_satd, bits );
2103
2104     if( !rcc->b_vbv )
2105         return filler;
2106
2107     rct->buffer_fill_final -= (uint64_t)bits * h->sps->vui.i_time_scale;
2108
2109     if( rct->buffer_fill_final < 0 )
2110         x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "VBV underflow (frame %d, %.0f bits)\n", h->i_frame, (double)rct->buffer_fill_final / h->sps->vui.i_time_scale );
2111     rct->buffer_fill_final = X264_MAX( rct->buffer_fill_final, 0 );
2112     rct->buffer_fill_final += (uint64_t)bitrate * h->sps->vui.i_num_units_in_tick * h->fenc->i_cpb_duration;
2113
2114     if( h->sps->vui.hrd.b_cbr_hrd && rct->buffer_fill_final > buffer_size )
2115     {
2116         int64_t scale = (int64_t)h->sps->vui.i_time_scale * 8;
2117         filler = (rct->buffer_fill_final - buffer_size + scale - 1) / scale;
2118         bits = X264_MAX( (FILLER_OVERHEAD - h->param.b_annexb), filler ) * 8;
2119         rct->buffer_fill_final -= (uint64_t)bits * h->sps->vui.i_time_scale;
2120     }
2121     else
2122         rct->buffer_fill_final = X264_MIN( rct->buffer_fill_final, buffer_size );
2123
2124     return filler;
2125 }
2126
2127 void x264_hrd_fullness( x264_t *h )
2128 {
2129     x264_ratecontrol_t *rct = h->thread[0]->rc;
2130     uint64_t denom = (uint64_t)h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_unscaled * h->sps->vui.i_time_scale / rct->hrd_multiply_denom;
2131     uint64_t cpb_state = rct->buffer_fill_final;
2132     uint64_t cpb_size = (uint64_t)h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_unscaled * h->sps->vui.i_time_scale;
2133     uint64_t multiply_factor = 180000 / rct->hrd_multiply_denom;
2134
2135     if( rct->buffer_fill_final < 0 || rct->buffer_fill_final > cpb_size )
2136     {
2137          x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "CPB %s: %.0lf bits in a %.0lf-bit buffer\n",
2138                    rct->buffer_fill_final < 0 ? "underflow" : "overflow", (float)rct->buffer_fill_final/denom, (float)cpb_size/denom );
2139     }
2140
2141     h->initial_cpb_removal_delay = (multiply_factor * cpb_state + denom) / (2*denom);
2142     h->initial_cpb_removal_delay_offset = (multiply_factor * cpb_size + denom) / (2*denom) - h->initial_cpb_removal_delay;
2143 }
2144
2145 // provisionally update VBV according to the planned size of all frames currently in progress
2146 static void update_vbv_plan( x264_t *h, int overhead )
2147 {
2148     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2149     rcc->buffer_fill = h->thread[0]->rc->buffer_fill_final / h->sps->vui.i_time_scale;
2150     if( h->i_thread_frames > 1 )
2151     {
2152         int j = h->rc - h->thread[0]->rc;
2153         for( int i = 1; i < h->i_thread_frames; i++ )
2154         {
2155             x264_t *t = h->thread[ (j+i)%h->i_thread_frames ];
2156             double bits = t->rc->frame_size_planned;
2157             if( !t->b_thread_active )
2158                 continue;
2159             bits = X264_MAX(bits, t->rc->frame_size_estimated);
2160             rcc->buffer_fill -= bits;
2161             rcc->buffer_fill = X264_MAX( rcc->buffer_fill, 0 );
2162             rcc->buffer_fill += t->rc->buffer_rate;
2163             rcc->buffer_fill = X264_MIN( rcc->buffer_fill, rcc->buffer_size );
2164         }
2165     }
2166     rcc->buffer_fill = X264_MIN( rcc->buffer_fill, rcc->buffer_size );
2167     rcc->buffer_fill -= overhead;
2168 }
2169
2170 // apply VBV constraints and clip qscale to between lmin and lmax
2171 static double clip_qscale( x264_t *h, int pict_type, double q )
2172 {
2173     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2174     double lmin = rcc->lmin[pict_type];
2175     double lmax = rcc->lmax[pict_type];
2176     if( rcc->rate_factor_max_increment )
2177         lmax = X264_MIN( lmax, qp2qscale( rcc->qp_novbv + rcc->rate_factor_max_increment ) );
2178     double q0 = q;
2179
2180     /* B-frames are not directly subject to VBV,
2181      * since they are controlled by the P-frames' QPs. */
2182
2183     if( rcc->b_vbv && rcc->last_satd > 0 )
2184     {
2185         /* Lookahead VBV: raise the quantizer as necessary such that no frames in
2186          * the lookahead overflow and such that the buffer is in a reasonable state
2187          * by the end of the lookahead. */
2188         if( h->param.rc.i_lookahead )
2189         {
2190             int terminate = 0;
2191
2192             /* Avoid an infinite loop. */
2193             for( int iterations = 0; iterations < 1000 && terminate != 3; iterations++ )
2194             {
2195                 double frame_q[3];
2196                 double cur_bits = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
2197                 double buffer_fill_cur = rcc->buffer_fill - cur_bits;
2198                 double target_fill;
2199                 double total_duration = 0;
2200                 frame_q[0] = h->sh.i_type == SLICE_TYPE_I ? q * h->param.rc.f_ip_factor : q;
2201                 frame_q[1] = frame_q[0] * h->param.rc.f_pb_factor;
2202                 frame_q[2] = frame_q[0] / h->param.rc.f_ip_factor;
2203
2204                 /* Loop over the planned future frames. */
2205                 for( int j = 0; buffer_fill_cur >= 0 && buffer_fill_cur <= rcc->buffer_size; j++ )
2206                 {
2207                     total_duration += h->fenc->f_planned_cpb_duration[j];
2208                     buffer_fill_cur += rcc->vbv_max_rate * h->fenc->f_planned_cpb_duration[j];
2209                     int i_type = h->fenc->i_planned_type[j];
2210                     int i_satd = h->fenc->i_planned_satd[j];
2211                     if( i_type == X264_TYPE_AUTO )
2212                         break;
2213                     i_type = IS_X264_TYPE_I( i_type ) ? SLICE_TYPE_I : IS_X264_TYPE_B( i_type ) ? SLICE_TYPE_B : SLICE_TYPE_P;
2214                     cur_bits = predict_size( &rcc->pred[i_type], frame_q[i_type], i_satd );
2215                     buffer_fill_cur -= cur_bits;
2216                 }
2217                 /* Try to get to get the buffer at least 50% filled, but don't set an impossible goal. */
2218                 target_fill = X264_MIN( rcc->buffer_fill + total_duration * rcc->vbv_max_rate * 0.5, rcc->buffer_size * 0.5 );
2219                 if( buffer_fill_cur < target_fill )
2220                 {
2221                     q *= 1.01;
2222                     terminate |= 1;
2223                     continue;
2224                 }
2225                 /* Try to get the buffer no more than 80% filled, but don't set an impossible goal. */
2226                 target_fill = x264_clip3f( rcc->buffer_fill - total_duration * rcc->vbv_max_rate * 0.5, rcc->buffer_size * 0.8, rcc->buffer_size );
2227                 if( rcc->b_vbv_min_rate && buffer_fill_cur > target_fill )
2228                 {
2229                     q /= 1.01;
2230                     terminate |= 2;
2231                     continue;
2232                 }
2233                 break;
2234             }
2235         }
2236         /* Fallback to old purely-reactive algorithm: no lookahead. */
2237         else
2238         {
2239             if( ( pict_type == SLICE_TYPE_P ||
2240                 ( pict_type == SLICE_TYPE_I && rcc->last_non_b_pict_type == SLICE_TYPE_I ) ) &&
2241                 rcc->buffer_fill/rcc->buffer_size < 0.5 )
2242             {
2243                 q /= x264_clip3f( 2.0*rcc->buffer_fill/rcc->buffer_size, 0.5, 1.0 );
2244             }
2245
2246             /* Now a hard threshold to make sure the frame fits in VBV.
2247              * This one is mostly for I-frames. */
2248             double bits = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
2249             double qf = 1.0;
2250             /* For small VBVs, allow the frame to use up the entire VBV. */
2251             double max_fill_factor = h->param.rc.i_vbv_buffer_size >= 5*h->param.rc.i_vbv_max_bitrate / rcc->fps ? 2 : 1;
2252             /* For single-frame VBVs, request that the frame use up the entire VBV. */
2253             double min_fill_factor = rcc->single_frame_vbv ? 1 : 2;
2254
2255             if( bits > rcc->buffer_fill/max_fill_factor )
2256                 qf = x264_clip3f( rcc->buffer_fill/(max_fill_factor*bits), 0.2, 1.0 );
2257             q /= qf;
2258             bits *= qf;
2259             if( bits < rcc->buffer_rate/min_fill_factor )
2260                 q *= bits*min_fill_factor/rcc->buffer_rate;
2261             q = X264_MAX( q0, q );
2262         }
2263
2264         /* Apply MinCR restrictions */
2265         double bits = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
2266         if( bits > rcc->frame_size_maximum )
2267             q *= bits / rcc->frame_size_maximum;
2268         bits = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
2269
2270         /* Check B-frame complexity, and use up any bits that would
2271          * overflow before the next P-frame. */
2272         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_P && !rcc->single_frame_vbv )
2273         {
2274             int nb = rcc->bframes;
2275             double pbbits = bits;
2276             double bbits = predict_size( rcc->pred_b_from_p, q * h->param.rc.f_pb_factor, rcc->last_satd );
2277             double space;
2278             double bframe_cpb_duration = 0;
2279             double minigop_cpb_duration;
2280             for( int i = 0; i < nb; i++ )
2281                 bframe_cpb_duration += h->fenc->f_planned_cpb_duration[1+i];
2282
2283             if( bbits * nb > bframe_cpb_duration * rcc->vbv_max_rate )
2284                 nb = 0;
2285             pbbits += nb * bbits;
2286
2287             minigop_cpb_duration = bframe_cpb_duration + h->fenc->f_planned_cpb_duration[0];
2288             space = rcc->buffer_fill + minigop_cpb_duration*rcc->vbv_max_rate - rcc->buffer_size;
2289             if( pbbits < space )
2290             {
2291                 q *= X264_MAX( pbbits / space, bits / (0.5 * rcc->buffer_size) );
2292             }
2293             q = X264_MAX( q0/2, q );
2294         }
2295
2296         if( !rcc->b_vbv_min_rate )
2297             q = X264_MAX( q0, q );
2298     }
2299
2300     if( lmin==lmax )
2301         return lmin;
2302     else if( rcc->b_2pass )
2303     {
2304         double min2 = log( lmin );
2305         double max2 = log( lmax );
2306         q = (log(q) - min2)/(max2-min2) - 0.5;
2307         q = 1.0/(1.0 + exp( -4*q ));
2308         q = q*(max2-min2) + min2;
2309         return exp( q );
2310     }
2311     else
2312         return x264_clip3f( q, lmin, lmax );
2313 }
2314
2315 // update qscale for 1 frame based on actual bits used so far
2316 static float rate_estimate_qscale( x264_t *h )
2317 {
2318     float q;
2319     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2320     ratecontrol_entry_t UNINIT(rce);
2321     int pict_type = h->sh.i_type;
2322     int64_t total_bits = 8*(h->stat.i_frame_size[SLICE_TYPE_I]
2323                           + h->stat.i_frame_size[SLICE_TYPE_P]
2324                           + h->stat.i_frame_size[SLICE_TYPE_B])
2325                        - rcc->filler_bits_sum;
2326
2327     if( rcc->b_2pass )
2328     {
2329         rce = *rcc->rce;
2330         if( pict_type != rce.pict_type )
2331         {
2332             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "slice=%c but 2pass stats say %c\n",
2333                       slice_type_to_char[pict_type], slice_type_to_char[rce.pict_type] );
2334         }
2335     }
2336
2337     if( pict_type == SLICE_TYPE_B )
2338     {
2339         /* B-frames don't have independent ratecontrol, but rather get the
2340          * average QP of the two adjacent P-frames + an offset */
2341
2342         int i0 = IS_X264_TYPE_I(h->fref_nearest[0]->i_type);
2343         int i1 = IS_X264_TYPE_I(h->fref_nearest[1]->i_type);
2344         int dt0 = abs(h->fenc->i_poc - h->fref_nearest[0]->i_poc);
2345         int dt1 = abs(h->fenc->i_poc - h->fref_nearest[1]->i_poc);
2346         float q0 = h->fref_nearest[0]->f_qp_avg_rc;
2347         float q1 = h->fref_nearest[1]->f_qp_avg_rc;
2348
2349         if( h->fref_nearest[0]->i_type == X264_TYPE_BREF )
2350             q0 -= rcc->pb_offset/2;
2351         if( h->fref_nearest[1]->i_type == X264_TYPE_BREF )
2352             q1 -= rcc->pb_offset/2;
2353
2354         if( i0 && i1 )
2355             q = (q0 + q1) / 2 + rcc->ip_offset;
2356         else if( i0 )
2357             q = q1;
2358         else if( i1 )
2359             q = q0;
2360         else
2361             q = (q0*dt1 + q1*dt0) / (dt0 + dt1);
2362
2363         if( h->fenc->b_kept_as_ref )
2364             q += rcc->pb_offset/2;
2365         else
2366             q += rcc->pb_offset;
2367
2368         if( rcc->b_2pass && rcc->b_vbv )
2369             rcc->frame_size_planned = qscale2bits( &rce, qp2qscale( q ) );
2370         else
2371             rcc->frame_size_planned = predict_size( rcc->pred_b_from_p, qp2qscale( q ), h->fref[1][h->i_ref[1]-1]->i_satd );
2372         /* Limit planned size by MinCR */
2373         if( rcc->b_vbv )
2374             rcc->frame_size_planned = X264_MIN( rcc->frame_size_planned, rcc->frame_size_maximum );
2375         h->rc->frame_size_estimated = rcc->frame_size_planned;
2376
2377         /* For row SATDs */
2378         if( rcc->b_vbv )
2379             rcc->last_satd = x264_rc_analyse_slice( h );
2380         rcc->qp_novbv = q;
2381         return qp2qscale( q );
2382     }
2383     else
2384     {
2385         double abr_buffer = 2 * rcc->rate_tolerance * rcc->bitrate;
2386
2387         if( rcc->b_2pass )
2388         {
2389             double lmin = rcc->lmin[pict_type];
2390             double lmax = rcc->lmax[pict_type];
2391             int64_t diff;
2392             int64_t predicted_bits = total_bits;
2393
2394             if( rcc->b_vbv )
2395             {
2396                 if( h->i_thread_frames > 1 )
2397                 {
2398                     int j = h->rc - h->thread[0]->rc;
2399                     for( int i = 1; i < h->i_thread_frames; i++ )
2400                     {
2401                         x264_t *t = h->thread[ (j+i)%h->i_thread_frames ];
2402                         double bits = t->rc->frame_size_planned;
2403                         if( !t->b_thread_active )
2404                             continue;
2405                         bits = X264_MAX(bits, t->rc->frame_size_estimated);
2406                         predicted_bits += (int64_t)bits;
2407                     }
2408                 }
2409             }
2410             else
2411             {
2412                 if( h->i_frame < h->i_thread_frames )
2413                     predicted_bits += (int64_t)h->i_frame * rcc->bitrate / rcc->fps;
2414                 else
2415                     predicted_bits += (int64_t)(h->i_thread_frames - 1) * rcc->bitrate / rcc->fps;
2416             }
2417
2418             /* Adjust ABR buffer based on distance to the end of the video. */
2419             if( rcc->num_entries > h->i_frame )
2420             {
2421                 double final_bits = rcc->entry[rcc->num_entries-1].expected_bits;
2422                 double video_pos = rce.expected_bits / final_bits;
2423                 double scale_factor = sqrt( (1 - video_pos) * rcc->num_entries );
2424                 abr_buffer *= 0.5 * X264_MAX( scale_factor, 0.5 );
2425             }
2426
2427             diff = predicted_bits - (int64_t)rce.expected_bits;
2428             q = rce.new_qscale;
2429             q /= x264_clip3f((double)(abr_buffer - diff) / abr_buffer, .5, 2);
2430             if( ((h->i_frame + 1 - h->i_thread_frames) >= rcc->fps) &&
2431                 (rcc->expected_bits_sum > 0))
2432             {
2433                 /* Adjust quant based on the difference between
2434                  * achieved and expected bitrate so far */
2435                 double cur_time = (double)h->i_frame / rcc->num_entries;
2436                 double w = x264_clip3f( cur_time*100, 0.0, 1.0 );
2437                 q *= pow( (double)total_bits / rcc->expected_bits_sum, w );
2438             }
2439             rcc->qp_novbv = qscale2qp( q );
2440             if( rcc->b_vbv )
2441             {
2442                 /* Do not overflow vbv */
2443                 double expected_size = qscale2bits( &rce, q );
2444                 double expected_vbv = rcc->buffer_fill + rcc->buffer_rate - expected_size;
2445                 double expected_fullness = rce.expected_vbv / rcc->buffer_size;
2446                 double qmax = q*(2 - expected_fullness);
2447                 double size_constraint = 1 + expected_fullness;
2448                 qmax = X264_MAX( qmax, rce.new_qscale );
2449                 if( expected_fullness < .05 )
2450                     qmax = lmax;
2451                 qmax = X264_MIN(qmax, lmax);
2452                 while( ((expected_vbv < rce.expected_vbv/size_constraint) && (q < qmax)) ||
2453                         ((expected_vbv < 0) && (q < lmax)))
2454                 {
2455                     q *= 1.05;
2456                     expected_size = qscale2bits(&rce, q);
2457                     expected_vbv = rcc->buffer_fill + rcc->buffer_rate - expected_size;
2458                 }
2459                 rcc->last_satd = x264_rc_analyse_slice( h );
2460             }
2461             q = x264_clip3f( q, lmin, lmax );
2462         }
2463         else /* 1pass ABR */
2464         {
2465             /* Calculate the quantizer which would have produced the desired
2466              * average bitrate if it had been applied to all frames so far.
2467              * Then modulate that quant based on the current frame's complexity
2468              * relative to the average complexity so far (using the 2pass RCEQ).
2469              * Then bias the quant up or down if total size so far was far from
2470              * the target.
2471              * Result: Depending on the value of rate_tolerance, there is a
2472              * tradeoff between quality and bitrate precision. But at large
2473              * tolerances, the bit distribution approaches that of 2pass. */
2474
2475             double wanted_bits, overflow = 1;
2476
2477             rcc->last_satd = x264_rc_analyse_slice( h );
2478             rcc->short_term_cplxsum *= 0.5;
2479             rcc->short_term_cplxcount *= 0.5;
2480             rcc->short_term_cplxsum += rcc->last_satd / (CLIP_DURATION(h->fenc->f_duration) / BASE_FRAME_DURATION);
2481             rcc->short_term_cplxcount ++;
2482
2483             rce.tex_bits = rcc->last_satd;
2484             rce.blurred_complexity = rcc->short_term_cplxsum / rcc->short_term_cplxcount;
2485             rce.mv_bits = 0;
2486             rce.p_count = rcc->nmb;
2487             rce.i_count = 0;
2488             rce.s_count = 0;
2489             rce.qscale = 1;
2490             rce.pict_type = pict_type;
2491             rce.i_duration = h->fenc->i_duration;
2492
2493             if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF )
2494             {
2495                 q = get_qscale( h, &rce, rcc->rate_factor_constant, h->fenc->i_frame );
2496             }
2497             else
2498             {
2499                 q = get_qscale( h, &rce, rcc->wanted_bits_window / rcc->cplxr_sum, h->fenc->i_frame );
2500
2501                 /* ABR code can potentially be counterproductive in CBR, so just don't bother.
2502                  * Don't run it if the frame complexity is zero either. */
2503                 if( !rcc->b_vbv_min_rate && rcc->last_satd )
2504                 {
2505                     // FIXME is it simpler to keep track of wanted_bits in ratecontrol_end?
2506                     int i_frame_done = h->i_frame + 1 - h->i_thread_frames;
2507                     double time_done = i_frame_done / rcc->fps;
2508                     if( h->param.b_vfr_input && i_frame_done > 0 )
2509                         time_done = ((double)(h->fenc->i_reordered_pts - h->i_reordered_pts_delay)) * h->param.i_timebase_num / h->param.i_timebase_den;
2510                     wanted_bits = time_done * rcc->bitrate;
2511                     if( wanted_bits > 0 )
2512                     {
2513                         abr_buffer *= X264_MAX( 1, sqrt( time_done ) );
2514                         overflow = x264_clip3f( 1.0 + (total_bits - wanted_bits) / abr_buffer, .5, 2 );
2515                         q *= overflow;
2516                     }
2517                 }
2518             }
2519
2520             if( pict_type == SLICE_TYPE_I && h->param.i_keyint_max > 1
2521                 /* should test _next_ pict type, but that isn't decided yet */
2522                 && rcc->last_non_b_pict_type != SLICE_TYPE_I )
2523             {
2524                 q = qp2qscale( rcc->accum_p_qp / rcc->accum_p_norm );
2525                 q /= fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
2526             }
2527             else if( h->i_frame > 0 )
2528             {
2529                 if( h->param.rc.i_rc_method != X264_RC_CRF )
2530                 {
2531                     /* Asymmetric clipping, because symmetric would prevent
2532                      * overflow control in areas of rapidly oscillating complexity */
2533                     double lmin = rcc->last_qscale_for[pict_type] / rcc->lstep;
2534                     double lmax = rcc->last_qscale_for[pict_type] * rcc->lstep;
2535                     if( overflow > 1.1 && h->i_frame > 3 )
2536                         lmax *= rcc->lstep;
2537                     else if( overflow < 0.9 )
2538                         lmin /= rcc->lstep;
2539
2540                     q = x264_clip3f(q, lmin, lmax);
2541                 }
2542             }
2543             else if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF && rcc->qcompress != 1 )
2544             {
2545                 q = qp2qscale( ABR_INIT_QP ) / fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
2546             }
2547             rcc->qp_novbv = qscale2qp( q );
2548
2549             //FIXME use get_diff_limited_q() ?
2550             q = clip_qscale( h, pict_type, q );
2551         }
2552
2553         rcc->last_qscale_for[pict_type] =
2554         rcc->last_qscale = q;
2555
2556         if( !(rcc->b_2pass && !rcc->b_vbv) && h->fenc->i_frame == 0 )
2557             rcc->last_qscale_for[SLICE_TYPE_P] = q * fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
2558
2559         if( rcc->b_2pass && rcc->b_vbv )
2560             rcc->frame_size_planned = qscale2bits(&rce, q);
2561         else
2562             rcc->frame_size_planned = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
2563
2564         /* Always use up the whole VBV in this case. */
2565         if( rcc->single_frame_vbv )
2566             rcc->frame_size_planned = rcc->buffer_rate;
2567         /* Limit planned size by MinCR */
2568         if( rcc->b_vbv )
2569             rcc->frame_size_planned = X264_MIN( rcc->frame_size_planned, rcc->frame_size_maximum );
2570         h->rc->frame_size_estimated = rcc->frame_size_planned;
2571         return q;
2572     }
2573 }
2574
2575 static void x264_threads_normalize_predictors( x264_t *h )
2576 {
2577     double totalsize = 0;
2578     for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2579         totalsize += h->thread[i]->rc->slice_size_planned;
2580     double factor = h->rc->frame_size_planned / totalsize;
2581     for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2582         h->thread[i]->rc->slice_size_planned *= factor;
2583 }
2584
2585 void x264_threads_distribute_ratecontrol( x264_t *h )
2586 {
2587     int row;
2588     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
2589     x264_emms();
2590     float qscale = qp2qscale( rc->qpm );
2591
2592     /* Initialize row predictors */
2593     if( h->i_frame == 0 )
2594         for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2595         {
2596             x264_t *t = h->thread[i];
2597             if( t != h )
2598                 memcpy( t->rc->row_preds, rc->row_preds, sizeof(rc->row_preds) );
2599         }
2600
2601     for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2602     {
2603         x264_t *t = h->thread[i];
2604         if( t != h )
2605             memcpy( t->rc, rc, offsetof(x264_ratecontrol_t, row_pred) );
2606         t->rc->row_pred = &t->rc->row_preds[h->sh.i_type];
2607         /* Calculate the planned slice size. */
2608         if( rc->b_vbv && rc->frame_size_planned )
2609         {
2610             int size = 0;
2611             for( row = t->i_threadslice_start; row < t->i_threadslice_end; row++ )
2612                 size += h->fdec->i_row_satd[row];
2613             t->rc->slice_size_planned = predict_size( &rc->pred[h->sh.i_type + (i+1)*5], qscale, size );
2614         }
2615         else
2616             t->rc->slice_size_planned = 0;
2617     }
2618     if( rc->b_vbv && rc->frame_size_planned )
2619     {
2620         x264_threads_normalize_predictors( h );
2621
2622         if( rc->single_frame_vbv )
2623         {
2624             /* Compensate for our max frame error threshold: give more bits (proportionally) to smaller slices. */
2625             for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2626             {
2627                 x264_t *t = h->thread[i];
2628                 float max_frame_error = X264_MAX( 0.05, 1.0 / (t->i_threadslice_end - t->i_threadslice_start) );
2629                 t->rc->slice_size_planned += 2 * max_frame_error * rc->frame_size_planned;
2630             }
2631             x264_threads_normalize_predictors( h );
2632         }
2633
2634         for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2635             h->thread[i]->rc->frame_size_estimated = h->thread[i]->rc->slice_size_planned;
2636     }
2637 }
2638
2639 void x264_threads_merge_ratecontrol( x264_t *h )
2640 {
2641     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
2642     x264_emms();
2643
2644     for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2645     {
2646         x264_t *t = h->thread[i];
2647         x264_ratecontrol_t *rct = h->thread[i]->rc;
2648         if( h->param.rc.i_vbv_buffer_size )
2649         {
2650             int size = 0;
2651             for( int row = t->i_threadslice_start; row < t->i_threadslice_end; row++ )
2652                 size += h->fdec->i_row_satd[row];
2653             int bits = t->stat.frame.i_mv_bits + t->stat.frame.i_tex_bits + t->stat.frame.i_misc_bits;
2654             int mb_count = (t->i_threadslice_end - t->i_threadslice_start) * h->mb.i_mb_width;
2655             update_predictor( &rc->pred[h->sh.i_type+(i+1)*5], qp2qscale( rct->qpa_rc/mb_count ), size, bits );
2656         }
2657         if( !i )
2658             continue;
2659         rc->qpa_rc += rct->qpa_rc;
2660         rc->qpa_aq += rct->qpa_aq;
2661     }
2662 }
2663
2664 void x264_thread_sync_ratecontrol( x264_t *cur, x264_t *prev, x264_t *next )
2665 {
2666     if( cur != prev )
2667     {
2668 #define COPY(var) memcpy(&cur->rc->var, &prev->rc->var, sizeof(cur->rc->var))
2669         /* these vars are updated in x264_ratecontrol_start()
2670          * so copy them from the context that most recently started (prev)
2671          * to the context that's about to start (cur). */
2672         COPY(accum_p_qp);
2673         COPY(accum_p_norm);
2674         COPY(last_satd);
2675         COPY(last_rceq);
2676         COPY(last_qscale_for);
2677         COPY(last_non_b_pict_type);
2678         COPY(short_term_cplxsum);
2679         COPY(short_term_cplxcount);
2680         COPY(bframes);
2681         COPY(prev_zone);
2682         COPY(mbtree.qpbuf_pos);
2683         /* these vars can be updated by x264_ratecontrol_init_reconfigurable */
2684         COPY(bitrate);
2685         COPY(buffer_size);
2686         COPY(buffer_rate);
2687         COPY(vbv_max_rate);
2688         COPY(single_frame_vbv);
2689         COPY(cbr_decay);
2690         COPY(rate_factor_constant);
2691         COPY(rate_factor_max_increment);
2692 #undef COPY
2693     }
2694     if( cur != next )
2695     {
2696 #define COPY(var) next->rc->var = cur->rc->var
2697         /* these vars are updated in x264_ratecontrol_end()
2698          * so copy them from the context that most recently ended (cur)
2699          * to the context that's about to end (next) */
2700         COPY(cplxr_sum);
2701         COPY(expected_bits_sum);
2702         COPY(filler_bits_sum);
2703         COPY(wanted_bits_window);
2704         COPY(bframe_bits);
2705         COPY(initial_cpb_removal_delay);
2706         COPY(initial_cpb_removal_delay_offset);
2707         COPY(nrt_first_access_unit);
2708         COPY(previous_cpb_final_arrival_time);
2709 #undef COPY
2710     }
2711     //FIXME row_preds[] (not strictly necessary, but would improve prediction)
2712     /* the rest of the variables are either constant or thread-local */
2713 }
2714
2715 static int find_underflow( x264_t *h, double *fills, int *t0, int *t1, int over )
2716 {
2717     /* find an interval ending on an overflow or underflow (depending on whether
2718      * we're adding or removing bits), and starting on the earliest frame that
2719      * can influence the buffer fill of that end frame. */
2720     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2721     const double buffer_min = (over ? .1 : .1) * rcc->buffer_size;
2722     const double buffer_max = .9 * rcc->buffer_size;
2723     double fill = fills[*t0-1];
2724     double parity = over ? 1. : -1.;
2725     int start = -1, end = -1;
2726     for( int i = *t0; i < rcc->num_entries; i++ )
2727     {
2728         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 -
2729                  qscale2bits( &rcc->entry[i], rcc->entry[i].new_qscale )) * parity;
2730         fill = x264_clip3f(fill, 0, rcc->buffer_size);
2731         fills[i] = fill;
2732         if( fill <= buffer_min || i == 0 )
2733         {
2734             if( end >= 0 )
2735                 break;
2736             start = i;
2737         }
2738         else if( fill >= buffer_max && start >= 0 )
2739             end = i;
2740     }
2741     *t0 = start;
2742     *t1 = end;
2743     return start >= 0 && end >= 0;
2744 }
2745
2746 static int fix_underflow( x264_t *h, int t0, int t1, double adjustment, double qscale_min, double qscale_max)
2747 {
2748     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2749     double qscale_orig, qscale_new;
2750     int adjusted = 0;
2751     if( t0 > 0 )
2752         t0++;
2753     for( int i = t0; i <= t1; i++ )
2754     {
2755         qscale_orig = rcc->entry[i].new_qscale;
2756         qscale_orig = x264_clip3f( qscale_orig, qscale_min, qscale_max );
2757         qscale_new  = qscale_orig * adjustment;
2758         qscale_new  = x264_clip3f( qscale_new, qscale_min, qscale_max );
2759         rcc->entry[i].new_qscale = qscale_new;
2760         adjusted = adjusted || (qscale_new != qscale_orig);
2761     }
2762     return adjusted;
2763 }
2764
2765 static double count_expected_bits( x264_t *h )
2766 {
2767     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2768     double expected_bits = 0;
2769     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2770     {
2771         ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
2772         rce->expected_bits = expected_bits;
2773         expected_bits += qscale2bits( rce, rce->new_qscale );
2774     }
2775     return expected_bits;
2776 }
2777
2778 static int vbv_pass2( x264_t *h, double all_available_bits )
2779 {
2780     /* for each interval of buffer_full .. underflow, uniformly increase the qp of all
2781      * frames in the interval until either buffer is full at some intermediate frame or the
2782      * last frame in the interval no longer underflows.  Recompute intervals and repeat.
2783      * Then do the converse to put bits back into overflow areas until target size is met */
2784
2785     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2786     double *fills;
2787     double expected_bits = 0;
2788     double adjustment;
2789     double prev_bits = 0;
2790     int t0, t1;
2791     double qscale_min = qp2qscale( h->param.rc.i_qp_min );
2792     double qscale_max = qp2qscale( h->param.rc.i_qp_max );
2793     int iterations = 0;
2794     int adj_min, adj_max;
2795     CHECKED_MALLOC( fills, (rcc->num_entries+1)*sizeof(double) );
2796
2797     fills++;
2798
2799     /* adjust overall stream size */
2800     do
2801     {
2802         iterations++;
2803         prev_bits = expected_bits;
2804
2805         if( expected_bits )
2806         {   /* not first iteration */
2807             adjustment = X264_MAX(X264_MIN(expected_bits / all_available_bits, 0.999), 0.9);
2808             fills[-1] = rcc->buffer_size * h->param.rc.f_vbv_buffer_init;
2809             t0 = 0;
2810             /* fix overflows */
2811             adj_min = 1;
2812             while(adj_min && find_underflow( h, fills, &t0, &t1, 1 ))
2813             {
2814                 adj_min = fix_underflow( h, t0, t1, adjustment, qscale_min, qscale_max );
2815                 t0 = t1;
2816             }
2817         }
2818
2819         fills[-1] = rcc->buffer_size * (1. - h->param.rc.f_vbv_buffer_init);
2820         t0 = 0;
2821         /* fix underflows -- should be done after overflow, as we'd better undersize target than underflowing VBV */
2822         adj_max = 1;
2823         while( adj_max && find_underflow( h, fills, &t0, &t1, 0 ) )
2824             adj_max = fix_underflow( h, t0, t1, 1.001, qscale_min, qscale_max );
2825
2826         expected_bits = count_expected_bits( h );
2827     } while( (expected_bits < .995*all_available_bits) && ((int64_t)(expected_bits+.5) > (int64_t)(prev_bits+.5)) );
2828
2829     if( !adj_max )
2830         x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "vbv-maxrate issue, qpmax or vbv-maxrate too low\n");
2831
2832     /* store expected vbv filling values for tracking when encoding */
2833     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2834         rcc->entry[i].expected_vbv = rcc->buffer_size - fills[i];
2835
2836     x264_free( fills-1 );
2837     return 0;
2838 fail:
2839     return -1;
2840 }
2841
2842 static int init_pass2( x264_t *h )
2843 {
2844     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2845     uint64_t all_const_bits = 0;
2846     double timescale = (double)h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
2847     double duration = 0;
2848     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2849         duration += rcc->entry[i].i_duration;
2850     duration *= timescale;
2851     uint64_t all_available_bits = h->param.rc.i_bitrate * 1000. * duration;
2852     double rate_factor, step_mult;
2853     double qblur = h->param.rc.f_qblur;
2854     double cplxblur = h->param.rc.f_complexity_blur;
2855     const int filter_size = (int)(qblur*4) | 1;
2856     double expected_bits;
2857     double *qscale, *blurred_qscale;
2858     double base_cplx = h->mb.i_mb_count * (h->param.i_bframe ? 120 : 80);
2859
2860     /* find total/average complexity & const_bits */
2861     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2862     {
2863         ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
2864         all_const_bits += rce->misc_bits;
2865     }
2866
2867     if( all_available_bits < all_const_bits)
2868     {
2869         x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "requested bitrate is too low. estimated minimum is %d kbps\n",
2870                  (int)(all_const_bits * rcc->fps / (rcc->num_entries * 1000.)) );
2871         return -1;
2872     }
2873
2874     /* Blur complexities, to reduce local fluctuation of QP.
2875      * We don't blur the QPs directly, because then one very simple frame
2876      * could drag down the QP of a nearby complex frame and give it more
2877      * bits than intended. */
2878     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2879     {
2880         ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
2881         double weight_sum = 0;
2882         double cplx_sum = 0;
2883         double weight = 1.0;
2884         double gaussian_weight;
2885         /* weighted average of cplx of future frames */
2886         for( int j = 1; j < cplxblur*2 && j < rcc->num_entries-i; j++ )
2887         {
2888             ratecontrol_entry_t *rcj = &rcc->entry[i+j];
2889             double frame_duration = CLIP_DURATION(rcj->i_duration * timescale) / BASE_FRAME_DURATION;
2890             weight *= 1 - pow( (float)rcj->i_count / rcc->nmb, 2 );
2891             if( weight < .0001 )
2892                 break;
2893             gaussian_weight = weight * exp( -j*j/200.0 );
2894             weight_sum += gaussian_weight;
2895             cplx_sum += gaussian_weight * (qscale2bits( rcj, 1 ) - rcj->misc_bits) / frame_duration;
2896         }
2897         /* weighted average of cplx of past frames */
2898         weight = 1.0;
2899         for( int j = 0; j <= cplxblur*2 && j <= i; j++ )
2900         {
2901             ratecontrol_entry_t *rcj = &rcc->entry[i-j];
2902             double frame_duration = CLIP_DURATION(rcj->i_duration * timescale) / BASE_FRAME_DURATION;
2903             gaussian_weight = weight * exp( -j*j/200.0 );
2904             weight_sum += gaussian_weight;
2905             cplx_sum += gaussian_weight * (qscale2bits( rcj, 1 ) - rcj->misc_bits) / frame_duration;
2906             weight *= 1 - pow( (float)rcj->i_count / rcc->nmb, 2 );
2907             if( weight < .0001 )
2908                 break;
2909         }
2910         rce->blurred_complexity = cplx_sum / weight_sum;
2911     }
2912
2913     CHECKED_MALLOC( qscale, sizeof(double)*rcc->num_entries );
2914     if( filter_size > 1 )
2915         CHECKED_MALLOC( blurred_qscale, sizeof(double)*rcc->num_entries );
2916     else
2917         blurred_qscale = qscale;
2918
2919     /* Search for a factor which, when multiplied by the RCEQ values from
2920      * each frame, adds up to the desired total size.
2921      * There is no exact closed-form solution because of VBV constraints and
2922      * because qscale2bits is not invertible, but we can start with the simple
2923      * approximation of scaling the 1st pass by the ratio of bitrates.
2924      * The search range is probably overkill, but speed doesn't matter here. */
2925
2926     expected_bits = 1;
2927     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2928     {
2929         double q = get_qscale(h, &rcc->entry[i], 1.0, i);
2930         expected_bits += qscale2bits(&rcc->entry[i], q);
2931         rcc->last_qscale_for[rcc->entry[i].pict_type] = q;
2932     }
2933     step_mult = all_available_bits / expected_bits;
2934
2935     rate_factor = 0;
2936     for( double step = 1E4 * step_mult; step > 1E-7 * step_mult; step *= 0.5)
2937     {
2938         expected_bits = 0;
2939         rate_factor += step;
2940
2941         rcc->last_non_b_pict_type = -1;
2942         rcc->last_accum_p_norm = 1;
2943         rcc->accum_p_norm = 0;
2944
2945         rcc->last_qscale_for[0] =
2946         rcc->last_qscale_for[1] =
2947         rcc->last_qscale_for[2] = pow( base_cplx, 1 - rcc->qcompress ) / rate_factor;
2948
2949         /* find qscale */
2950         for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2951         {
2952             qscale[i] = get_qscale( h, &rcc->entry[i], rate_factor, -1 );
2953             rcc->last_qscale_for[rcc->entry[i].pict_type] = qscale[i];
2954         }
2955
2956         /* fixed I/B qscale relative to P */
2957         for( int i = rcc->num_entries-1; i >= 0; i-- )
2958         {
2959             qscale[i] = get_diff_limited_q( h, &rcc->entry[i], qscale[i], i );
2960             assert(qscale[i] >= 0);
2961         }
2962
2963         /* smooth curve */
2964         if( filter_size > 1 )
2965         {
2966             assert( filter_size%2 == 1 );
2967             for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2968             {
2969                 ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
2970                 double q = 0.0, sum = 0.0;
2971
2972                 for( int j = 0; j < filter_size; j++ )
2973                 {
2974                     int idx = i+j-filter_size/2;
2975                     double d = idx-i;
2976                     double coeff = qblur==0 ? 1.0 : exp( -d*d/(qblur*qblur) );
2977                     if( idx < 0 || idx >= rcc->num_entries )
2978                         continue;
2979                     if( rce->pict_type != rcc->entry[idx].pict_type )
2980                         continue;
2981                     q += qscale[idx] * coeff;
2982                     sum += coeff;
2983                 }
2984                 blurred_qscale[i] = q/sum;
2985             }
2986         }
2987
2988         /* find expected bits */
2989         for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2990         {
2991             ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
2992             rce->new_qscale = clip_qscale( h, rce->pict_type, blurred_qscale[i] );
2993             assert(rce->new_qscale >= 0);
2994             expected_bits += qscale2bits( rce, rce->new_qscale );
2995         }
2996
2997         if( expected_bits > all_available_bits )
2998             rate_factor -= step;
2999     }
3000
3001     x264_free( qscale );
3002     if( filter_size > 1 )
3003         x264_free( blurred_qscale );
3004
3005     if( rcc->b_vbv )
3006         if( vbv_pass2( h, all_available_bits ) )
3007             return -1;
3008     expected_bits = count_expected_bits( h );
3009
3010     if( fabs( expected_bits/all_available_bits - 1.0 ) > 0.01 )
3011     {
3012         double avgq = 0;
3013         for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
3014             avgq += rcc->entry[i].new_qscale;
3015         avgq = qscale2qp( avgq / rcc->num_entries );
3016
3017         if( expected_bits > all_available_bits || !rcc->b_vbv )
3018             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "Error: 2pass curve failed to converge\n" );
3019         x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "target: %.2f kbit/s, expected: %.2f kbit/s, avg QP: %.4f\n",
3020                   (float)h->param.rc.i_bitrate,
3021                   expected_bits * rcc->fps / (rcc->num_entries * 1000.),
3022                   avgq );
3023         if( expected_bits < all_available_bits && avgq < h->param.rc.i_qp_min + 2 )
3024         {
3025             if( h->param.rc.i_qp_min > 0 )
3026                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "try reducing target bitrate or reducing qp_min (currently %d)\n", h->param.rc.i_qp_min );
3027             else
3028                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "try reducing target bitrate\n" );
3029         }
3030         else if( expected_bits > all_available_bits && avgq > h->param.rc.i_qp_max - 2 )
3031         {
3032             if( h->param.rc.i_qp_max < QP_MAX )
3033                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "try increasing target bitrate or increasing qp_max (currently %d)\n", h->param.rc.i_qp_max );
3034             else
3035                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "try increasing target bitrate\n");
3036         }
3037         else if( !(rcc->b_2pass && rcc->b_vbv) )
3038             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "internal error\n" );
3039     }
3040
3041     return 0;
3042 fail:
3043     return -1;
3044 }