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         if( !h->param.b_stitchable )
1122             h->pps->i_pic_init_qp = SPEC_QP( (int)(total_qp_aq / rc->num_entries + 0.5) );
1123
1124         x264_free( stats_buf );
1125
1126         if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR )
1127         {
1128             if( init_pass2( h ) < 0 )
1129                 return -1;
1130         } /* else we're using constant quant, so no need to run the bitrate allocation */
1131     }
1132
1133     /* Open output file */
1134     /* If input and output files are the same, output to a temp file
1135      * and move it to the real name only when it's complete */
1136     if( h->param.rc.b_stat_write )
1137     {
1138         char *p;
1139         rc->psz_stat_file_tmpname = x264_strcat_filename( h->param.rc.psz_stat_out, ".temp" );
1140         if( !rc->psz_stat_file_tmpname )
1141             return -1;
1142
1143         rc->p_stat_file_out = fopen( rc->psz_stat_file_tmpname, "wb" );
1144         if( rc->p_stat_file_out == NULL )
1145         {
1146             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_init: can't open stats file\n" );
1147             return -1;
1148         }
1149
1150         p = x264_param2string( &h->param, 1 );
1151         if( p )
1152             fprintf( rc->p_stat_file_out, "#options: %s\n", p );
1153         x264_free( p );
1154         if( h->param.rc.b_mb_tree && !h->param.rc.b_stat_read )
1155         {
1156             rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname = x264_strcat_filename( h->param.rc.psz_stat_out, ".mbtree.temp" );
1157             rc->psz_mbtree_stat_file_name = x264_strcat_filename( h->param.rc.psz_stat_out, ".mbtree" );
1158             if( !rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname || !rc->psz_mbtree_stat_file_name )
1159                 return -1;
1160
1161             rc->p_mbtree_stat_file_out = fopen( rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname, "wb" );
1162             if( rc->p_mbtree_stat_file_out == NULL )
1163             {
1164                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_init: can't open mbtree stats file\n" );
1165                 return -1;
1166             }
1167         }
1168     }
1169
1170     if( h->param.rc.b_mb_tree && (h->param.rc.b_stat_read || h->param.rc.b_stat_write) )
1171     {
1172         if( !h->param.rc.b_stat_read )
1173         {
1174             rc->mbtree.srcdim[0] = h->param.i_width;
1175             rc->mbtree.srcdim[1] = h->param.i_height;
1176         }
1177         if( x264_macroblock_tree_rescale_init( h, rc ) < 0 )
1178             return -1;
1179     }
1180
1181     for( int i = 0; i<h->param.i_threads; i++ )
1182     {
1183         h->thread[i]->rc = rc+i;
1184         if( i )
1185         {
1186             rc[i] = rc[0];
1187             h->thread[i]->param = h->param;
1188             h->thread[i]->mb.b_variable_qp = h->mb.b_variable_qp;
1189             h->thread[i]->mb.ip_offset = h->mb.ip_offset;
1190         }
1191     }
1192
1193     return 0;
1194 fail:
1195     return -1;
1196 }
1197
1198 static int parse_zone( x264_t *h, x264_zone_t *z, char *p )
1199 {
1200     int len = 0;
1201     char *tok, UNUSED *saveptr=NULL;
1202     z->param = NULL;
1203     z->f_bitrate_factor = 1;
1204     if( 3 <= sscanf(p, "%d,%d,q=%d%n", &z->i_start, &z->i_end, &z->i_qp, &len) )
1205         z->b_force_qp = 1;
1206     else if( 3 <= sscanf(p, "%d,%d,b=%f%n", &z->i_start, &z->i_end, &z->f_bitrate_factor, &len) )
1207         z->b_force_qp = 0;
1208     else if( 2 <= sscanf(p, "%d,%d%n", &z->i_start, &z->i_end, &len) )
1209         z->b_force_qp = 0;
1210     else
1211     {
1212         x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone: \"%s\"\n", p );
1213         return -1;
1214     }
1215     p += len;
1216     if( !*p )
1217         return 0;
1218     CHECKED_MALLOC( z->param, sizeof(x264_param_t) );
1219     memcpy( z->param, &h->param, sizeof(x264_param_t) );
1220     z->param->param_free = x264_free;
1221     while( (tok = strtok_r( p, ",", &saveptr )) )
1222     {
1223         char *val = strchr( tok, '=' );
1224         if( val )
1225         {
1226             *val = '\0';
1227             val++;
1228         }
1229         if( x264_param_parse( z->param, tok, val ) )
1230         {
1231             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone param: %s = %s\n", tok, val );
1232             return -1;
1233         }
1234         p = NULL;
1235     }
1236     return 0;
1237 fail:
1238     return -1;
1239 }
1240
1241 static int parse_zones( x264_t *h )
1242 {
1243     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1244     if( h->param.rc.psz_zones && !h->param.rc.i_zones )
1245     {
1246         char *psz_zones, *p;
1247         CHECKED_MALLOC( psz_zones, strlen( h->param.rc.psz_zones )+1 );
1248         strcpy( psz_zones, h->param.rc.psz_zones );
1249         h->param.rc.i_zones = 1;
1250         for( p = psz_zones; *p; p++ )
1251             h->param.rc.i_zones += (*p == '/');
1252         CHECKED_MALLOC( h->param.rc.zones, h->param.rc.i_zones * sizeof(x264_zone_t) );
1253         p = psz_zones;
1254         for( int i = 0; i < h->param.rc.i_zones; i++ )
1255         {
1256             int i_tok = strcspn( p, "/" );
1257             p[i_tok] = 0;
1258             if( parse_zone( h, &h->param.rc.zones[i], p ) )
1259                 return -1;
1260             p += i_tok + 1;
1261         }
1262         x264_free( psz_zones );
1263     }
1264
1265     if( h->param.rc.i_zones > 0 )
1266     {
1267         for( int i = 0; i < h->param.rc.i_zones; i++ )
1268         {
1269             x264_zone_t z = h->param.rc.zones[i];
1270             if( z.i_start < 0 || z.i_start > z.i_end )
1271             {
1272                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone: start=%d end=%d\n",
1273                           z.i_start, z.i_end );
1274                 return -1;
1275             }
1276             else if( !z.b_force_qp && z.f_bitrate_factor <= 0 )
1277             {
1278                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone: bitrate_factor=%f\n",
1279                           z.f_bitrate_factor );
1280                 return -1;
1281             }
1282         }
1283
1284         rc->i_zones = h->param.rc.i_zones + 1;
1285         CHECKED_MALLOC( rc->zones, rc->i_zones * sizeof(x264_zone_t) );
1286         memcpy( rc->zones+1, h->param.rc.zones, (rc->i_zones-1) * sizeof(x264_zone_t) );
1287
1288         // default zone to fall back to if none of the others match
1289         rc->zones[0].i_start = 0;
1290         rc->zones[0].i_end = INT_MAX;
1291         rc->zones[0].b_force_qp = 0;
1292         rc->zones[0].f_bitrate_factor = 1;
1293         CHECKED_MALLOC( rc->zones[0].param, sizeof(x264_param_t) );
1294         memcpy( rc->zones[0].param, &h->param, sizeof(x264_param_t) );
1295         for( int i = 1; i < rc->i_zones; i++ )
1296         {
1297             if( !rc->zones[i].param )
1298                 rc->zones[i].param = rc->zones[0].param;
1299         }
1300     }
1301
1302     return 0;
1303 fail:
1304     return -1;
1305 }
1306
1307 static x264_zone_t *get_zone( x264_t *h, int frame_num )
1308 {
1309     for( int i = h->rc->i_zones - 1; i >= 0; i-- )
1310     {
1311         x264_zone_t *z = &h->rc->zones[i];
1312         if( frame_num >= z->i_start && frame_num <= z->i_end )
1313             return z;
1314     }
1315     return NULL;
1316 }
1317
1318 void x264_ratecontrol_summary( x264_t *h )
1319 {
1320     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1321     if( rc->b_abr && h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR && rc->cbr_decay > .9999 )
1322     {
1323         double base_cplx = h->mb.i_mb_count * (h->param.i_bframe ? 120 : 80);
1324         double mbtree_offset = h->param.rc.b_mb_tree ? (1.0-h->param.rc.f_qcompress)*13.5 : 0;
1325         x264_log( h, X264_LOG_INFO, "final ratefactor: %.2f\n",
1326                   qscale2qp( pow( base_cplx, 1 - rc->qcompress )
1327                              * rc->cplxr_sum / rc->wanted_bits_window ) - mbtree_offset - QP_BD_OFFSET );
1328     }
1329 }
1330
1331 void x264_ratecontrol_delete( x264_t *h )
1332 {
1333     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1334     int b_regular_file;
1335
1336     if( rc->p_stat_file_out )
1337     {
1338         b_regular_file = x264_is_regular_file( rc->p_stat_file_out );
1339         fclose( rc->p_stat_file_out );
1340         if( h->i_frame >= rc->num_entries && b_regular_file )
1341             if( rename( rc->psz_stat_file_tmpname, h->param.rc.psz_stat_out ) != 0 )
1342             {
1343                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "failed to rename \"%s\" to \"%s\"\n",
1344                           rc->psz_stat_file_tmpname, h->param.rc.psz_stat_out );
1345             }
1346         x264_free( rc->psz_stat_file_tmpname );
1347     }
1348     if( rc->p_mbtree_stat_file_out )
1349     {
1350         b_regular_file = x264_is_regular_file( rc->p_mbtree_stat_file_out );
1351         fclose( rc->p_mbtree_stat_file_out );
1352         if( h->i_frame >= rc->num_entries && b_regular_file )
1353             if( rename( rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname, rc->psz_mbtree_stat_file_name ) != 0 )
1354             {
1355                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "failed to rename \"%s\" to \"%s\"\n",
1356                           rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname, rc->psz_mbtree_stat_file_name );
1357             }
1358         x264_free( rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname );
1359         x264_free( rc->psz_mbtree_stat_file_name );
1360     }
1361     if( rc->p_mbtree_stat_file_in )
1362         fclose( rc->p_mbtree_stat_file_in );
1363     x264_free( rc->pred );
1364     x264_free( rc->pred_b_from_p );
1365     x264_free( rc->entry );
1366     x264_macroblock_tree_rescale_destroy( rc );
1367     if( rc->zones )
1368     {
1369         x264_free( rc->zones[0].param );
1370         for( int i = 1; i < rc->i_zones; i++ )
1371             if( rc->zones[i].param != rc->zones[0].param && rc->zones[i].param->param_free )
1372                 rc->zones[i].param->param_free( rc->zones[i].param );
1373         x264_free( rc->zones );
1374     }
1375     x264_free( rc );
1376 }
1377
1378 static void accum_p_qp_update( x264_t *h, float qp )
1379 {
1380     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1381     rc->accum_p_qp   *= .95;
1382     rc->accum_p_norm *= .95;
1383     rc->accum_p_norm += 1;
1384     if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_I )
1385         rc->accum_p_qp += qp + rc->ip_offset;
1386     else
1387         rc->accum_p_qp += qp;
1388 }
1389
1390 /* Before encoding a frame, choose a QP for it */
1391 void x264_ratecontrol_start( x264_t *h, int i_force_qp, int overhead )
1392 {
1393     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1394     ratecontrol_entry_t *rce = NULL;
1395     x264_zone_t *zone = get_zone( h, h->fenc->i_frame );
1396     float q;
1397
1398     x264_emms();
1399
1400     if( zone && (!rc->prev_zone || zone->param != rc->prev_zone->param) )
1401         x264_encoder_reconfig( h, zone->param );
1402     rc->prev_zone = zone;
1403
1404     if( h->param.rc.b_stat_read )
1405     {
1406         int frame = h->fenc->i_frame;
1407         assert( frame >= 0 && frame < rc->num_entries );
1408         rce = h->rc->rce = &h->rc->entry[frame];
1409
1410         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B
1411             && h->param.analyse.i_direct_mv_pred == X264_DIRECT_PRED_AUTO )
1412         {
1413             h->sh.b_direct_spatial_mv_pred = ( rce->direct_mode == 's' );
1414             h->mb.b_direct_auto_read = ( rce->direct_mode == 's' || rce->direct_mode == 't' );
1415         }
1416     }
1417
1418     if( rc->b_vbv )
1419     {
1420         memset( h->fdec->i_row_bits, 0, h->mb.i_mb_height * sizeof(int) );
1421         memset( h->fdec->f_row_qp, 0, h->mb.i_mb_height * sizeof(float) );
1422         memset( h->fdec->f_row_qscale, 0, h->mb.i_mb_height * sizeof(float) );
1423         rc->row_pred = &rc->row_preds[h->sh.i_type];
1424         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;
1425         update_vbv_plan( h, overhead );
1426
1427         const x264_level_t *l = x264_levels;
1428         while( l->level_idc != 0 && l->level_idc != h->param.i_level_idc )
1429             l++;
1430
1431         int mincr = l->mincr;
1432
1433         if( h->param.b_bluray_compat )
1434             mincr = 4;
1435
1436         /* Profiles above High don't require minCR, so just set the maximum to a large value. */
1437         if( h->sps->i_profile_idc > PROFILE_HIGH )
1438             rc->frame_size_maximum = 1e9;
1439         else
1440         {
1441             /* The spec has a bizarre special case for the first frame. */
1442             if( h->i_frame == 0 )
1443             {
1444                 //384 * ( Max( PicSizeInMbs, fR * MaxMBPS ) + MaxMBPS * ( tr( 0 ) - tr,n( 0 ) ) ) / MinCR
1445                 double fr = 1. / 172;
1446                 int pic_size_in_mbs = h->mb.i_mb_width * h->mb.i_mb_height;
1447                 rc->frame_size_maximum = 384 * BIT_DEPTH * X264_MAX( pic_size_in_mbs, fr*l->mbps ) / mincr;
1448             }
1449             else
1450             {
1451                 //384 * MaxMBPS * ( tr( n ) - tr( n - 1 ) ) / MinCR
1452                 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;
1453             }
1454         }
1455     }
1456
1457     if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_B )
1458         rc->bframes = h->fenc->i_bframes;
1459
1460     if( rc->b_abr )
1461     {
1462         q = qscale2qp( rate_estimate_qscale( h ) );
1463     }
1464     else if( rc->b_2pass )
1465     {
1466         rce->new_qscale = rate_estimate_qscale( h );
1467         q = qscale2qp( rce->new_qscale );
1468     }
1469     else /* CQP */
1470     {
1471         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B && h->fdec->b_kept_as_ref )
1472             q = ( rc->qp_constant[ SLICE_TYPE_B ] + rc->qp_constant[ SLICE_TYPE_P ] ) / 2;
1473         else
1474             q = rc->qp_constant[ h->sh.i_type ];
1475
1476         if( zone )
1477         {
1478             if( zone->b_force_qp )
1479                 q += zone->i_qp - rc->qp_constant[SLICE_TYPE_P];
1480             else
1481                 q -= 6*log2f( zone->f_bitrate_factor );
1482         }
1483     }
1484     if( i_force_qp != X264_QP_AUTO )
1485         q = i_force_qp - 1;
1486
1487     q = x264_clip3f( q, h->param.rc.i_qp_min, h->param.rc.i_qp_max );
1488
1489     rc->qpa_rc = rc->qpa_rc_prev =
1490     rc->qpa_aq = rc->qpa_aq_prev = 0;
1491     rc->qp = x264_clip3( q + 0.5f, 0, QP_MAX );
1492     h->fdec->f_qp_avg_rc =
1493     h->fdec->f_qp_avg_aq =
1494     rc->qpm = q;
1495     if( rce )
1496         rce->new_qp = rc->qp;
1497
1498     accum_p_qp_update( h, rc->qpm );
1499
1500     if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_B )
1501         rc->last_non_b_pict_type = h->sh.i_type;
1502 }
1503
1504 static float predict_row_size( x264_t *h, int y, float qscale )
1505 {
1506     /* average between two predictors:
1507      * absolute SATD, and scaled bit cost of the colocated row in the previous frame */
1508     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1509     float pred_s = predict_size( rc->row_pred[0], qscale, h->fdec->i_row_satd[y] );
1510     if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_I || qscale >= h->fref[0][0]->f_row_qscale[y] )
1511     {
1512         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_P
1513             && h->fref[0][0]->i_type == h->fdec->i_type
1514             && h->fref[0][0]->f_row_qscale[y] > 0
1515             && h->fref[0][0]->i_row_satd[y] > 0
1516             && (abs(h->fref[0][0]->i_row_satd[y] - h->fdec->i_row_satd[y]) < h->fdec->i_row_satd[y]/2))
1517         {
1518             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]
1519                          * h->fref[0][0]->f_row_qscale[y] / qscale;
1520             return (pred_s + pred_t) * 0.5f;
1521         }
1522         return pred_s;
1523     }
1524     /* Our QP is lower than the reference! */
1525     else
1526     {
1527         float pred_intra = predict_size( rc->row_pred[1], qscale, h->fdec->i_row_satds[0][0][y] );
1528         /* Sum: better to overestimate than underestimate by using only one of the two predictors. */
1529         return pred_intra + pred_s;
1530     }
1531 }
1532
1533 static int row_bits_so_far( x264_t *h, int y )
1534 {
1535     int bits = 0;
1536     for( int i = h->i_threadslice_start; i <= y; i++ )
1537         bits += h->fdec->i_row_bits[i];
1538     return bits;
1539 }
1540
1541 static float predict_row_size_sum( x264_t *h, int y, float qp )
1542 {
1543     float qscale = qp2qscale( qp );
1544     float bits = row_bits_so_far( h, y );
1545     for( int i = y+1; i < h->i_threadslice_end; i++ )
1546         bits += predict_row_size( h, i, qscale );
1547     return bits;
1548 }
1549
1550 /* TODO:
1551  *  eliminate all use of qp in row ratecontrol: make it entirely qscale-based.
1552  *  make this function stop being needlessly O(N^2)
1553  *  update more often than once per row? */
1554 int x264_ratecontrol_mb( x264_t *h, int bits )
1555 {
1556     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1557     const int y = h->mb.i_mb_y;
1558
1559     h->fdec->i_row_bits[y] += bits;
1560     rc->qpa_aq += h->mb.i_qp;
1561
1562     if( h->mb.i_mb_x != h->mb.i_mb_width - 1 )
1563         return 0;
1564
1565     x264_emms();
1566     rc->qpa_rc += rc->qpm * h->mb.i_mb_width;
1567
1568     if( !rc->b_vbv )
1569         return 0;
1570
1571     float qscale = qp2qscale( rc->qpm );
1572     h->fdec->f_row_qp[y] = rc->qpm;
1573     h->fdec->f_row_qscale[y] = qscale;
1574
1575     update_predictor( rc->row_pred[0], qscale, h->fdec->i_row_satd[y], h->fdec->i_row_bits[y] );
1576     if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_P && rc->qpm < h->fref[0][0]->f_row_qp[y] )
1577         update_predictor( rc->row_pred[1], qscale, h->fdec->i_row_satds[0][0][y], h->fdec->i_row_bits[y] );
1578
1579     /* update ratecontrol per-mbpair in MBAFF */
1580     if( SLICE_MBAFF && !(y&1) )
1581         return 0;
1582
1583     /* FIXME: We don't currently support the case where there's a slice
1584      * boundary in between. */
1585     int can_reencode_row = h->sh.i_first_mb <= ((h->mb.i_mb_y - SLICE_MBAFF) * h->mb.i_mb_stride);
1586
1587     /* tweak quality based on difference from predicted size */
1588     float prev_row_qp = h->fdec->f_row_qp[y];
1589     float qp_absolute_max = h->param.rc.i_qp_max;
1590     if( rc->rate_factor_max_increment )
1591         qp_absolute_max = X264_MIN( qp_absolute_max, rc->qp_novbv + rc->rate_factor_max_increment );
1592     float qp_max = X264_MIN( prev_row_qp + h->param.rc.i_qp_step, qp_absolute_max );
1593     float qp_min = X264_MAX( prev_row_qp - h->param.rc.i_qp_step, h->param.rc.i_qp_min );
1594     float step_size = 0.5f;
1595     float buffer_left_planned = rc->buffer_fill - rc->frame_size_planned;
1596     float slice_size_planned = h->param.b_sliced_threads ? rc->slice_size_planned : rc->frame_size_planned;
1597     float max_frame_error = X264_MAX( 0.05f, 1.0f / h->mb.i_mb_height );
1598     float size_of_other_slices = 0;
1599     if( h->param.b_sliced_threads )
1600     {
1601         float size_of_other_slices_planned = 0;
1602         for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
1603             if( h != h->thread[i] )
1604             {
1605                 size_of_other_slices += h->thread[i]->rc->frame_size_estimated;
1606                 size_of_other_slices_planned += h->thread[i]->rc->slice_size_planned;
1607             }
1608         float weight = rc->slice_size_planned / rc->frame_size_planned;
1609         size_of_other_slices = (size_of_other_slices - size_of_other_slices_planned) * weight + size_of_other_slices_planned;
1610     }
1611     if( y < h->i_threadslice_end-1 )
1612     {
1613         /* B-frames shouldn't use lower QP than their reference frames. */
1614         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B )
1615         {
1616             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] ) );
1617             rc->qpm = X264_MAX( rc->qpm, qp_min );
1618         }
1619
1620         /* More threads means we have to be more cautious in letting ratecontrol use up extra bits. */
1621         float rc_tol = buffer_left_planned / h->param.i_threads * rc->rate_tolerance;
1622         float b1 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm ) + size_of_other_slices;
1623
1624         /* Don't increase the row QPs until a sufficent amount of the bits of the frame have been processed, in case a flat */
1625         /* area at the top of the frame was measured inaccurately. */
1626         if( row_bits_so_far( h, y ) < 0.05f * slice_size_planned )
1627             qp_max = qp_absolute_max = prev_row_qp;
1628
1629         if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_I )
1630             rc_tol *= 0.5f;
1631
1632         if( !rc->b_vbv_min_rate )
1633             qp_min = X264_MAX( qp_min, rc->qp_novbv );
1634
1635         while( rc->qpm < qp_max
1636                && ((b1 > rc->frame_size_planned + rc_tol) ||
1637                    (rc->buffer_fill - b1 < buffer_left_planned * 0.5f) ||
1638                    (b1 > rc->frame_size_planned && rc->qpm < rc->qp_novbv)) )
1639         {
1640             rc->qpm += step_size;
1641             b1 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm ) + size_of_other_slices;
1642         }
1643
1644         while( rc->qpm > qp_min
1645                && (rc->qpm > h->fdec->f_row_qp[0] || rc->single_frame_vbv)
1646                && ((b1 < rc->frame_size_planned * 0.8f && rc->qpm <= prev_row_qp)
1647                || b1 < (rc->buffer_fill - rc->buffer_size + rc->buffer_rate) * 1.1f) )
1648         {
1649             rc->qpm -= step_size;
1650             b1 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm ) + size_of_other_slices;
1651         }
1652
1653         /* avoid VBV underflow or MinCR violation */
1654         while( (rc->qpm < qp_absolute_max)
1655                && ((rc->buffer_fill - b1 < rc->buffer_rate * max_frame_error) ||
1656                    (rc->frame_size_maximum - b1 < rc->frame_size_maximum * max_frame_error)))
1657         {
1658             rc->qpm += step_size;
1659             b1 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm ) + size_of_other_slices;
1660         }
1661
1662         h->rc->frame_size_estimated = b1 - size_of_other_slices;
1663
1664         /* If the current row was large enough to cause a large QP jump, try re-encoding it. */
1665         if( rc->qpm > qp_max && prev_row_qp < qp_max && can_reencode_row )
1666         {
1667             /* Bump QP to halfway in between... close enough. */
1668             rc->qpm = x264_clip3f( (prev_row_qp + rc->qpm)*0.5f, prev_row_qp + 1.0f, qp_max );
1669             rc->qpa_rc = rc->qpa_rc_prev;
1670             rc->qpa_aq = rc->qpa_aq_prev;
1671             h->fdec->i_row_bits[y] = 0;
1672             h->fdec->i_row_bits[y-SLICE_MBAFF] = 0;
1673             return -1;
1674         }
1675     }
1676     else
1677     {
1678         h->rc->frame_size_estimated = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm );
1679
1680         /* Last-ditch attempt: if the last row of the frame underflowed the VBV,
1681          * try again. */
1682         if( (h->rc->frame_size_estimated + size_of_other_slices) > (rc->buffer_fill - rc->buffer_rate * max_frame_error) &&
1683              rc->qpm < qp_max && can_reencode_row )
1684         {
1685             rc->qpm = qp_max;
1686             rc->qpa_rc = rc->qpa_rc_prev;
1687             rc->qpa_aq = rc->qpa_aq_prev;
1688             h->fdec->i_row_bits[y] = 0;
1689             h->fdec->i_row_bits[y-SLICE_MBAFF] = 0;
1690             return -1;
1691         }
1692     }
1693
1694     rc->qpa_rc_prev = rc->qpa_rc;
1695     rc->qpa_aq_prev = rc->qpa_aq;
1696
1697     return 0;
1698 }
1699
1700 int x264_ratecontrol_qp( x264_t *h )
1701 {
1702     x264_emms();
1703     return x264_clip3( h->rc->qpm + 0.5f, h->param.rc.i_qp_min, h->param.rc.i_qp_max );
1704 }
1705
1706 int x264_ratecontrol_mb_qp( x264_t *h )
1707 {
1708     x264_emms();
1709     float qp = h->rc->qpm;
1710     if( h->param.rc.i_aq_mode )
1711     {
1712          /* MB-tree currently doesn't adjust quantizers in unreferenced frames. */
1713         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];
1714         /* Scale AQ's effect towards zero in emergency mode. */
1715         if( qp > QP_MAX_SPEC )
1716             qp_offset *= (QP_MAX - qp) / (QP_MAX - QP_MAX_SPEC);
1717         qp += qp_offset;
1718     }
1719     return x264_clip3( qp + 0.5f, h->param.rc.i_qp_min, h->param.rc.i_qp_max );
1720 }
1721
1722 /* In 2pass, force the same frame types as in the 1st pass */
1723 int x264_ratecontrol_slice_type( x264_t *h, int frame_num )
1724 {
1725     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1726     if( h->param.rc.b_stat_read )
1727     {
1728         if( frame_num >= rc->num_entries )
1729         {
1730             /* We could try to initialize everything required for ABR and
1731              * adaptive B-frames, but that would be complicated.
1732              * So just calculate the average QP used so far. */
1733             h->param.rc.i_qp_constant = (h->stat.i_frame_count[SLICE_TYPE_P] == 0) ? 24 + QP_BD_OFFSET
1734                                       : 1 + h->stat.f_frame_qp[SLICE_TYPE_P] / h->stat.i_frame_count[SLICE_TYPE_P];
1735             rc->qp_constant[SLICE_TYPE_P] = x264_clip3( h->param.rc.i_qp_constant, 0, QP_MAX );
1736             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 );
1737             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 );
1738
1739             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "2nd pass has more frames than 1st pass (%d)\n", rc->num_entries );
1740             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "continuing anyway, at constant QP=%d\n", h->param.rc.i_qp_constant );
1741             if( h->param.i_bframe_adaptive )
1742                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "disabling adaptive B-frames\n" );
1743
1744             for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
1745             {
1746                 h->thread[i]->rc->b_abr = 0;
1747                 h->thread[i]->rc->b_2pass = 0;
1748                 h->thread[i]->param.rc.i_rc_method = X264_RC_CQP;
1749                 h->thread[i]->param.rc.b_stat_read = 0;
1750                 h->thread[i]->param.i_bframe_adaptive = 0;
1751                 h->thread[i]->param.i_scenecut_threshold = 0;
1752                 h->thread[i]->param.rc.b_mb_tree = 0;
1753                 if( h->thread[i]->param.i_bframe > 1 )
1754                     h->thread[i]->param.i_bframe = 1;
1755             }
1756             return X264_TYPE_AUTO;
1757         }
1758         return rc->entry[frame_num].frame_type;
1759     }
1760     else
1761         return X264_TYPE_AUTO;
1762 }
1763
1764 void x264_ratecontrol_set_weights( x264_t *h, x264_frame_t *frm )
1765 {
1766     ratecontrol_entry_t *rce = &h->rc->entry[frm->i_frame];
1767     if( h->param.analyse.i_weighted_pred <= 0 )
1768         return;
1769
1770     if( rce->i_weight_denom[0] >= 0 )
1771         SET_WEIGHT( frm->weight[0][0], 1, rce->weight[0][0], rce->i_weight_denom[0], rce->weight[0][1] );
1772
1773     if( rce->i_weight_denom[1] >= 0 )
1774     {
1775         SET_WEIGHT( frm->weight[0][1], 1, rce->weight[1][0], rce->i_weight_denom[1], rce->weight[1][1] );
1776         SET_WEIGHT( frm->weight[0][2], 1, rce->weight[2][0], rce->i_weight_denom[1], rce->weight[2][1] );
1777     }
1778 }
1779
1780 /* After encoding one frame, save stats and update ratecontrol state */
1781 int x264_ratecontrol_end( x264_t *h, int bits, int *filler )
1782 {
1783     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1784     const int *mbs = h->stat.frame.i_mb_count;
1785
1786     x264_emms();
1787
1788     h->stat.frame.i_mb_count_skip = mbs[P_SKIP] + mbs[B_SKIP];
1789     h->stat.frame.i_mb_count_i = mbs[I_16x16] + mbs[I_8x8] + mbs[I_4x4];
1790     h->stat.frame.i_mb_count_p = mbs[P_L0] + mbs[P_8x8];
1791     for( int i = B_DIRECT; i < B_8x8; i++ )
1792         h->stat.frame.i_mb_count_p += mbs[i];
1793
1794     h->fdec->f_qp_avg_rc = rc->qpa_rc /= h->mb.i_mb_count;
1795     h->fdec->f_qp_avg_aq = (float)rc->qpa_aq / h->mb.i_mb_count;
1796     h->fdec->f_crf_avg = h->param.rc.f_rf_constant + h->fdec->f_qp_avg_rc - rc->qp_novbv;
1797
1798     if( h->param.rc.b_stat_write )
1799     {
1800         char c_type = h->sh.i_type==SLICE_TYPE_I ? (h->fenc->i_poc==0 ? 'I' : 'i')
1801                     : h->sh.i_type==SLICE_TYPE_P ? 'P'
1802                     : h->fenc->b_kept_as_ref ? 'B' : 'b';
1803         int dir_frame = h->stat.frame.i_direct_score[1] - h->stat.frame.i_direct_score[0];
1804         int dir_avg = h->stat.i_direct_score[1] - h->stat.i_direct_score[0];
1805         char c_direct = h->mb.b_direct_auto_write ?
1806                         ( dir_frame>0 ? 's' : dir_frame<0 ? 't' :
1807                           dir_avg>0 ? 's' : dir_avg<0 ? 't' : '-' )
1808                         : '-';
1809         if( fprintf( rc->p_stat_file_out,
1810                  "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:",
1811                  h->fenc->i_frame, h->i_frame,
1812                  c_type, h->fenc->i_duration,
1813                  h->fenc->i_cpb_duration,
1814                  rc->qpa_rc, h->fdec->f_qp_avg_aq,
1815                  h->stat.frame.i_tex_bits,
1816                  h->stat.frame.i_mv_bits,
1817                  h->stat.frame.i_misc_bits,
1818                  h->stat.frame.i_mb_count_i,
1819                  h->stat.frame.i_mb_count_p,
1820                  h->stat.frame.i_mb_count_skip,
1821                  c_direct) < 0 )
1822             goto fail;
1823
1824         /* Only write information for reference reordering once. */
1825         int use_old_stats = h->param.rc.b_stat_read && rc->rce->refs > 1;
1826         for( int i = 0; i < (use_old_stats ? rc->rce->refs : h->i_ref[0]); i++ )
1827         {
1828             int refcount = use_old_stats         ? rc->rce->refcount[i]
1829                          : PARAM_INTERLACED      ? h->stat.frame.i_mb_count_ref[0][i*2]
1830                                                  + h->stat.frame.i_mb_count_ref[0][i*2+1]
1831                          :                         h->stat.frame.i_mb_count_ref[0][i];
1832             if( fprintf( rc->p_stat_file_out, "%d ", refcount ) < 0 )
1833                 goto fail;
1834         }
1835
1836         if( h->param.analyse.i_weighted_pred >= X264_WEIGHTP_SIMPLE && h->sh.weight[0][0].weightfn )
1837         {
1838             if( fprintf( rc->p_stat_file_out, "w:%d,%d,%d",
1839                          h->sh.weight[0][0].i_denom, h->sh.weight[0][0].i_scale, h->sh.weight[0][0].i_offset ) < 0 )
1840                 goto fail;
1841             if( h->sh.weight[0][1].weightfn || h->sh.weight[0][2].weightfn )
1842             {
1843                 if( fprintf( rc->p_stat_file_out, ",%d,%d,%d,%d,%d ",
1844                              h->sh.weight[0][1].i_denom, h->sh.weight[0][1].i_scale, h->sh.weight[0][1].i_offset,
1845                              h->sh.weight[0][2].i_scale, h->sh.weight[0][2].i_offset ) < 0 )
1846                     goto fail;
1847             }
1848             else if( fprintf( rc->p_stat_file_out, " " ) < 0 )
1849                 goto fail;
1850         }
1851
1852         if( fprintf( rc->p_stat_file_out, ";\n") < 0 )
1853             goto fail;
1854
1855         /* Don't re-write the data in multi-pass mode. */
1856         if( h->param.rc.b_mb_tree && h->fenc->b_kept_as_ref && !h->param.rc.b_stat_read )
1857         {
1858             uint8_t i_type = h->sh.i_type;
1859             /* Values are stored as big-endian FIX8.8 */
1860             for( int i = 0; i < h->mb.i_mb_count; i++ )
1861                 rc->mbtree.qp_buffer[0][i] = endian_fix16( h->fenc->f_qp_offset[i]*256.0 );
1862             if( fwrite( &i_type, 1, 1, rc->p_mbtree_stat_file_out ) < 1 )
1863                 goto fail;
1864             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 )
1865                 goto fail;
1866         }
1867     }
1868
1869     if( rc->b_abr )
1870     {
1871         if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_B )
1872             rc->cplxr_sum += bits * qp2qscale( rc->qpa_rc ) / rc->last_rceq;
1873         else
1874         {
1875             /* Depends on the fact that B-frame's QP is an offset from the following P-frame's.
1876              * Not perfectly accurate with B-refs, but good enough. */
1877             rc->cplxr_sum += bits * qp2qscale( rc->qpa_rc ) / (rc->last_rceq * fabs( h->param.rc.f_pb_factor ));
1878         }
1879         rc->cplxr_sum *= rc->cbr_decay;
1880         rc->wanted_bits_window += h->fenc->f_duration * rc->bitrate;
1881         rc->wanted_bits_window *= rc->cbr_decay;
1882     }
1883
1884     if( rc->b_2pass )
1885         rc->expected_bits_sum += qscale2bits( rc->rce, qp2qscale( rc->rce->new_qp ) );
1886
1887     if( h->mb.b_variable_qp )
1888     {
1889         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B )
1890         {
1891             rc->bframe_bits += bits;
1892             if( h->fenc->b_last_minigop_bframe )
1893             {
1894                 update_predictor( rc->pred_b_from_p, qp2qscale( rc->qpa_rc ),
1895                                   h->fref[1][h->i_ref[1]-1]->i_satd, rc->bframe_bits / rc->bframes );
1896                 rc->bframe_bits = 0;
1897             }
1898         }
1899     }
1900
1901     *filler = update_vbv( h, bits );
1902     rc->filler_bits_sum += *filler * 8;
1903
1904     if( h->sps->vui.b_nal_hrd_parameters_present )
1905     {
1906         if( h->fenc->i_frame == 0 )
1907         {
1908             // access unit initialises the HRD
1909             h->fenc->hrd_timing.cpb_initial_arrival_time = 0;
1910             rc->initial_cpb_removal_delay = h->initial_cpb_removal_delay;
1911             rc->initial_cpb_removal_delay_offset = h->initial_cpb_removal_delay_offset;
1912             h->fenc->hrd_timing.cpb_removal_time = rc->nrt_first_access_unit = (double)rc->initial_cpb_removal_delay / 90000;
1913         }
1914         else
1915         {
1916             h->fenc->hrd_timing.cpb_removal_time = rc->nrt_first_access_unit + (double)(h->fenc->i_cpb_delay - h->i_cpb_delay_pir_offset) *
1917                                                    h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1918
1919             double cpb_earliest_arrival_time = h->fenc->hrd_timing.cpb_removal_time - (double)rc->initial_cpb_removal_delay / 90000;
1920             if( h->fenc->b_keyframe )
1921             {
1922                  rc->nrt_first_access_unit = h->fenc->hrd_timing.cpb_removal_time;
1923                  rc->initial_cpb_removal_delay = h->initial_cpb_removal_delay;
1924                  rc->initial_cpb_removal_delay_offset = h->initial_cpb_removal_delay_offset;
1925             }
1926             else
1927                  cpb_earliest_arrival_time -= (double)rc->initial_cpb_removal_delay_offset / 90000;
1928
1929             if( h->sps->vui.hrd.b_cbr_hrd )
1930                 h->fenc->hrd_timing.cpb_initial_arrival_time = rc->previous_cpb_final_arrival_time;
1931             else
1932                 h->fenc->hrd_timing.cpb_initial_arrival_time = X264_MAX( rc->previous_cpb_final_arrival_time, cpb_earliest_arrival_time );
1933         }
1934         int filler_bits = *filler ? X264_MAX( (FILLER_OVERHEAD - h->param.b_annexb), *filler )*8 : 0;
1935         // Equation C-6
1936         h->fenc->hrd_timing.cpb_final_arrival_time = rc->previous_cpb_final_arrival_time = h->fenc->hrd_timing.cpb_initial_arrival_time +
1937                                                      (double)(bits + filler_bits) / h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_unscaled;
1938
1939         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 +
1940                                               h->fenc->hrd_timing.cpb_removal_time;
1941     }
1942
1943     return 0;
1944 fail:
1945     x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_end: stats file could not be written to\n" );
1946     return -1;
1947 }
1948
1949 /****************************************************************************
1950  * 2 pass functions
1951  ***************************************************************************/
1952
1953 /**
1954  * modify the bitrate curve from pass1 for one frame
1955  */
1956 static double get_qscale(x264_t *h, ratecontrol_entry_t *rce, double rate_factor, int frame_num)
1957 {
1958     x264_ratecontrol_t *rcc= h->rc;
1959     x264_zone_t *zone = get_zone( h, frame_num );
1960     double q;
1961     if( h->param.rc.b_mb_tree )
1962     {
1963         double timescale = (double)h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1964         q = pow( BASE_FRAME_DURATION / CLIP_DURATION(rce->i_duration * timescale), 1 - h->param.rc.f_qcompress );
1965     }
1966     else
1967         q = pow( rce->blurred_complexity, 1 - rcc->qcompress );
1968
1969     // avoid NaN's in the rc_eq
1970     if( !isfinite(q) || rce->tex_bits + rce->mv_bits == 0 )
1971         q = rcc->last_qscale_for[rce->pict_type];
1972     else
1973     {
1974         rcc->last_rceq = q;
1975         q /= rate_factor;
1976         rcc->last_qscale = q;
1977     }
1978
1979     if( zone )
1980     {
1981         if( zone->b_force_qp )
1982             q = qp2qscale( zone->i_qp );
1983         else
1984             q /= zone->f_bitrate_factor;
1985     }
1986
1987     return q;
1988 }
1989
1990 static double get_diff_limited_q(x264_t *h, ratecontrol_entry_t *rce, double q, int frame_num)
1991 {
1992     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
1993     const int pict_type = rce->pict_type;
1994     x264_zone_t *zone = get_zone( h, frame_num );
1995
1996     // force I/B quants as a function of P quants
1997     const double last_p_q    = rcc->last_qscale_for[SLICE_TYPE_P];
1998     const double last_non_b_q= rcc->last_qscale_for[rcc->last_non_b_pict_type];
1999     if( pict_type == SLICE_TYPE_I )
2000     {
2001         double iq = q;
2002         double pq = qp2qscale( rcc->accum_p_qp / rcc->accum_p_norm );
2003         double ip_factor = fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
2004         /* don't apply ip_factor if the following frame is also I */
2005         if( rcc->accum_p_norm <= 0 )
2006             q = iq;
2007         else if( h->param.rc.f_ip_factor < 0 )
2008             q = iq / ip_factor;
2009         else if( rcc->accum_p_norm >= 1 )
2010             q = pq / ip_factor;
2011         else
2012             q = rcc->accum_p_norm * pq / ip_factor + (1 - rcc->accum_p_norm) * iq;
2013     }
2014     else if( pict_type == SLICE_TYPE_B )
2015     {
2016         if( h->param.rc.f_pb_factor > 0 )
2017             q = last_non_b_q;
2018         if( !rce->kept_as_ref )
2019             q *= fabs( h->param.rc.f_pb_factor );
2020     }
2021     else if( pict_type == SLICE_TYPE_P
2022              && rcc->last_non_b_pict_type == SLICE_TYPE_P
2023              && rce->tex_bits == 0 )
2024     {
2025         q = last_p_q;
2026     }
2027
2028     /* last qscale / qdiff stuff */
2029     if( rcc->last_non_b_pict_type == pict_type &&
2030         (pict_type!=SLICE_TYPE_I || rcc->last_accum_p_norm < 1) )
2031     {
2032         double last_q = rcc->last_qscale_for[pict_type];
2033         double max_qscale = last_q * rcc->lstep;
2034         double min_qscale = last_q / rcc->lstep;
2035
2036         if     ( q > max_qscale ) q = max_qscale;
2037         else if( q < min_qscale ) q = min_qscale;
2038     }
2039
2040     rcc->last_qscale_for[pict_type] = q;
2041     if( pict_type != SLICE_TYPE_B )
2042         rcc->last_non_b_pict_type = pict_type;
2043     if( pict_type == SLICE_TYPE_I )
2044     {
2045         rcc->last_accum_p_norm = rcc->accum_p_norm;
2046         rcc->accum_p_norm = 0;
2047         rcc->accum_p_qp = 0;
2048     }
2049     if( pict_type == SLICE_TYPE_P )
2050     {
2051         float mask = 1 - pow( (float)rce->i_count / rcc->nmb, 2 );
2052         rcc->accum_p_qp   = mask * (qscale2qp( q ) + rcc->accum_p_qp);
2053         rcc->accum_p_norm = mask * (1 + rcc->accum_p_norm);
2054     }
2055
2056     if( zone )
2057     {
2058         if( zone->b_force_qp )
2059             q = qp2qscale( zone->i_qp );
2060         else
2061             q /= zone->f_bitrate_factor;
2062     }
2063
2064     return q;
2065 }
2066
2067 static float predict_size( predictor_t *p, float q, float var )
2068 {
2069     return (p->coeff*var + p->offset) / (q*p->count);
2070 }
2071
2072 static void update_predictor( predictor_t *p, float q, float var, float bits )
2073 {
2074     float range = 1.5;
2075     if( var < 10 )
2076         return;
2077     float old_coeff = p->coeff / p->count;
2078     float new_coeff = X264_MAX( bits*q / var, p->coeff_min );
2079     float new_coeff_clipped = x264_clip3f( new_coeff, old_coeff/range, old_coeff*range );
2080     float new_offset = bits*q - new_coeff_clipped * var;
2081     if( new_offset >= 0 )
2082         new_coeff = new_coeff_clipped;
2083     else
2084         new_offset = 0;
2085     p->count  *= p->decay;
2086     p->coeff  *= p->decay;
2087     p->offset *= p->decay;
2088     p->count  ++;
2089     p->coeff  += new_coeff;
2090     p->offset += new_offset;
2091 }
2092
2093 // update VBV after encoding a frame
2094 static int update_vbv( x264_t *h, int bits )
2095 {
2096     int filler = 0;
2097     int bitrate = h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_unscaled;
2098     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2099     x264_ratecontrol_t *rct = h->thread[0]->rc;
2100     uint64_t buffer_size = (uint64_t)h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_unscaled * h->sps->vui.i_time_scale;
2101
2102     if( rcc->last_satd >= h->mb.i_mb_count )
2103         update_predictor( &rct->pred[h->sh.i_type], qp2qscale( rcc->qpa_rc ), rcc->last_satd, bits );
2104
2105     if( !rcc->b_vbv )
2106         return filler;
2107
2108     rct->buffer_fill_final -= (uint64_t)bits * h->sps->vui.i_time_scale;
2109
2110     if( rct->buffer_fill_final < 0 )
2111         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 );
2112     rct->buffer_fill_final = X264_MAX( rct->buffer_fill_final, 0 );
2113     rct->buffer_fill_final += (uint64_t)bitrate * h->sps->vui.i_num_units_in_tick * h->fenc->i_cpb_duration;
2114
2115     if( h->sps->vui.hrd.b_cbr_hrd && rct->buffer_fill_final > buffer_size )
2116     {
2117         int64_t scale = (int64_t)h->sps->vui.i_time_scale * 8;
2118         filler = (rct->buffer_fill_final - buffer_size + scale - 1) / scale;
2119         bits = X264_MAX( (FILLER_OVERHEAD - h->param.b_annexb), filler ) * 8;
2120         rct->buffer_fill_final -= (uint64_t)bits * h->sps->vui.i_time_scale;
2121     }
2122     else
2123         rct->buffer_fill_final = X264_MIN( rct->buffer_fill_final, buffer_size );
2124
2125     return filler;
2126 }
2127
2128 void x264_hrd_fullness( x264_t *h )
2129 {
2130     x264_ratecontrol_t *rct = h->thread[0]->rc;
2131     uint64_t denom = (uint64_t)h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_unscaled * h->sps->vui.i_time_scale / rct->hrd_multiply_denom;
2132     uint64_t cpb_state = rct->buffer_fill_final;
2133     uint64_t cpb_size = (uint64_t)h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_unscaled * h->sps->vui.i_time_scale;
2134     uint64_t multiply_factor = 180000 / rct->hrd_multiply_denom;
2135
2136     if( rct->buffer_fill_final < 0 || rct->buffer_fill_final > cpb_size )
2137     {
2138          x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "CPB %s: %.0lf bits in a %.0lf-bit buffer\n",
2139                    rct->buffer_fill_final < 0 ? "underflow" : "overflow", (float)rct->buffer_fill_final/denom, (float)cpb_size/denom );
2140     }
2141
2142     h->initial_cpb_removal_delay = (multiply_factor * cpb_state + denom) / (2*denom);
2143     h->initial_cpb_removal_delay_offset = (multiply_factor * cpb_size + denom) / (2*denom) - h->initial_cpb_removal_delay;
2144 }
2145
2146 // provisionally update VBV according to the planned size of all frames currently in progress
2147 static void update_vbv_plan( x264_t *h, int overhead )
2148 {
2149     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2150     rcc->buffer_fill = h->thread[0]->rc->buffer_fill_final / h->sps->vui.i_time_scale;
2151     if( h->i_thread_frames > 1 )
2152     {
2153         int j = h->rc - h->thread[0]->rc;
2154         for( int i = 1; i < h->i_thread_frames; i++ )
2155         {
2156             x264_t *t = h->thread[ (j+i)%h->i_thread_frames ];
2157             double bits = t->rc->frame_size_planned;
2158             if( !t->b_thread_active )
2159                 continue;
2160             bits = X264_MAX(bits, t->rc->frame_size_estimated);
2161             rcc->buffer_fill -= bits;
2162             rcc->buffer_fill = X264_MAX( rcc->buffer_fill, 0 );
2163             rcc->buffer_fill += t->rc->buffer_rate;
2164             rcc->buffer_fill = X264_MIN( rcc->buffer_fill, rcc->buffer_size );
2165         }
2166     }
2167     rcc->buffer_fill = X264_MIN( rcc->buffer_fill, rcc->buffer_size );
2168     rcc->buffer_fill -= overhead;
2169 }
2170
2171 // apply VBV constraints and clip qscale to between lmin and lmax
2172 static double clip_qscale( x264_t *h, int pict_type, double q )
2173 {
2174     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2175     double lmin = rcc->lmin[pict_type];
2176     double lmax = rcc->lmax[pict_type];
2177     if( rcc->rate_factor_max_increment )
2178         lmax = X264_MIN( lmax, qp2qscale( rcc->qp_novbv + rcc->rate_factor_max_increment ) );
2179     double q0 = q;
2180
2181     /* B-frames are not directly subject to VBV,
2182      * since they are controlled by the P-frames' QPs. */
2183
2184     if( rcc->b_vbv && rcc->last_satd > 0 )
2185     {
2186         /* Lookahead VBV: raise the quantizer as necessary such that no frames in
2187          * the lookahead overflow and such that the buffer is in a reasonable state
2188          * by the end of the lookahead. */
2189         if( h->param.rc.i_lookahead )
2190         {
2191             int terminate = 0;
2192
2193             /* Avoid an infinite loop. */
2194             for( int iterations = 0; iterations < 1000 && terminate != 3; iterations++ )
2195             {
2196                 double frame_q[3];
2197                 double cur_bits = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
2198                 double buffer_fill_cur = rcc->buffer_fill - cur_bits;
2199                 double target_fill;
2200                 double total_duration = 0;
2201                 frame_q[0] = h->sh.i_type == SLICE_TYPE_I ? q * h->param.rc.f_ip_factor : q;
2202                 frame_q[1] = frame_q[0] * h->param.rc.f_pb_factor;
2203                 frame_q[2] = frame_q[0] / h->param.rc.f_ip_factor;
2204
2205                 /* Loop over the planned future frames. */
2206                 for( int j = 0; buffer_fill_cur >= 0 && buffer_fill_cur <= rcc->buffer_size; j++ )
2207                 {
2208                     total_duration += h->fenc->f_planned_cpb_duration[j];
2209                     buffer_fill_cur += rcc->vbv_max_rate * h->fenc->f_planned_cpb_duration[j];
2210                     int i_type = h->fenc->i_planned_type[j];
2211                     int i_satd = h->fenc->i_planned_satd[j];
2212                     if( i_type == X264_TYPE_AUTO )
2213                         break;
2214                     i_type = IS_X264_TYPE_I( i_type ) ? SLICE_TYPE_I : IS_X264_TYPE_B( i_type ) ? SLICE_TYPE_B : SLICE_TYPE_P;
2215                     cur_bits = predict_size( &rcc->pred[i_type], frame_q[i_type], i_satd );
2216                     buffer_fill_cur -= cur_bits;
2217                 }
2218                 /* Try to get to get the buffer at least 50% filled, but don't set an impossible goal. */
2219                 target_fill = X264_MIN( rcc->buffer_fill + total_duration * rcc->vbv_max_rate * 0.5, rcc->buffer_size * 0.5 );
2220                 if( buffer_fill_cur < target_fill )
2221                 {
2222                     q *= 1.01;
2223                     terminate |= 1;
2224                     continue;
2225                 }
2226                 /* Try to get the buffer no more than 80% filled, but don't set an impossible goal. */
2227                 target_fill = x264_clip3f( rcc->buffer_fill - total_duration * rcc->vbv_max_rate * 0.5, rcc->buffer_size * 0.8, rcc->buffer_size );
2228                 if( rcc->b_vbv_min_rate && buffer_fill_cur > target_fill )
2229                 {
2230                     q /= 1.01;
2231                     terminate |= 2;
2232                     continue;
2233                 }
2234                 break;
2235             }
2236         }
2237         /* Fallback to old purely-reactive algorithm: no lookahead. */
2238         else
2239         {
2240             if( ( pict_type == SLICE_TYPE_P ||
2241                 ( pict_type == SLICE_TYPE_I && rcc->last_non_b_pict_type == SLICE_TYPE_I ) ) &&
2242                 rcc->buffer_fill/rcc->buffer_size < 0.5 )
2243             {
2244                 q /= x264_clip3f( 2.0*rcc->buffer_fill/rcc->buffer_size, 0.5, 1.0 );
2245             }
2246
2247             /* Now a hard threshold to make sure the frame fits in VBV.
2248              * This one is mostly for I-frames. */
2249             double bits = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
2250             double qf = 1.0;
2251             /* For small VBVs, allow the frame to use up the entire VBV. */
2252             double max_fill_factor = h->param.rc.i_vbv_buffer_size >= 5*h->param.rc.i_vbv_max_bitrate / rcc->fps ? 2 : 1;
2253             /* For single-frame VBVs, request that the frame use up the entire VBV. */
2254             double min_fill_factor = rcc->single_frame_vbv ? 1 : 2;
2255
2256             if( bits > rcc->buffer_fill/max_fill_factor )
2257                 qf = x264_clip3f( rcc->buffer_fill/(max_fill_factor*bits), 0.2, 1.0 );
2258             q /= qf;
2259             bits *= qf;
2260             if( bits < rcc->buffer_rate/min_fill_factor )
2261                 q *= bits*min_fill_factor/rcc->buffer_rate;
2262             q = X264_MAX( q0, q );
2263         }
2264
2265         /* Apply MinCR restrictions */
2266         double bits = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
2267         if( bits > rcc->frame_size_maximum )
2268             q *= bits / rcc->frame_size_maximum;
2269         bits = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
2270
2271         /* Check B-frame complexity, and use up any bits that would
2272          * overflow before the next P-frame. */
2273         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_P && !rcc->single_frame_vbv )
2274         {
2275             int nb = rcc->bframes;
2276             double pbbits = bits;
2277             double bbits = predict_size( rcc->pred_b_from_p, q * h->param.rc.f_pb_factor, rcc->last_satd );
2278             double space;
2279             double bframe_cpb_duration = 0;
2280             double minigop_cpb_duration;
2281             for( int i = 0; i < nb; i++ )
2282                 bframe_cpb_duration += h->fenc->f_planned_cpb_duration[1+i];
2283
2284             if( bbits * nb > bframe_cpb_duration * rcc->vbv_max_rate )
2285                 nb = 0;
2286             pbbits += nb * bbits;
2287
2288             minigop_cpb_duration = bframe_cpb_duration + h->fenc->f_planned_cpb_duration[0];
2289             space = rcc->buffer_fill + minigop_cpb_duration*rcc->vbv_max_rate - rcc->buffer_size;
2290             if( pbbits < space )
2291             {
2292                 q *= X264_MAX( pbbits / space, bits / (0.5 * rcc->buffer_size) );
2293             }
2294             q = X264_MAX( q0/2, q );
2295         }
2296
2297         if( !rcc->b_vbv_min_rate )
2298             q = X264_MAX( q0, q );
2299     }
2300
2301     if( lmin==lmax )
2302         return lmin;
2303     else if( rcc->b_2pass )
2304     {
2305         double min2 = log( lmin );
2306         double max2 = log( lmax );
2307         q = (log(q) - min2)/(max2-min2) - 0.5;
2308         q = 1.0/(1.0 + exp( -4*q ));
2309         q = q*(max2-min2) + min2;
2310         return exp( q );
2311     }
2312     else
2313         return x264_clip3f( q, lmin, lmax );
2314 }
2315
2316 // update qscale for 1 frame based on actual bits used so far
2317 static float rate_estimate_qscale( x264_t *h )
2318 {
2319     float q;
2320     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2321     ratecontrol_entry_t UNINIT(rce);
2322     int pict_type = h->sh.i_type;
2323     int64_t total_bits = 8*(h->stat.i_frame_size[SLICE_TYPE_I]
2324                           + h->stat.i_frame_size[SLICE_TYPE_P]
2325                           + h->stat.i_frame_size[SLICE_TYPE_B])
2326                        - rcc->filler_bits_sum;
2327
2328     if( rcc->b_2pass )
2329     {
2330         rce = *rcc->rce;
2331         if( pict_type != rce.pict_type )
2332         {
2333             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "slice=%c but 2pass stats say %c\n",
2334                       slice_type_to_char[pict_type], slice_type_to_char[rce.pict_type] );
2335         }
2336     }
2337
2338     if( pict_type == SLICE_TYPE_B )
2339     {
2340         /* B-frames don't have independent ratecontrol, but rather get the
2341          * average QP of the two adjacent P-frames + an offset */
2342
2343         int i0 = IS_X264_TYPE_I(h->fref_nearest[0]->i_type);
2344         int i1 = IS_X264_TYPE_I(h->fref_nearest[1]->i_type);
2345         int dt0 = abs(h->fenc->i_poc - h->fref_nearest[0]->i_poc);
2346         int dt1 = abs(h->fenc->i_poc - h->fref_nearest[1]->i_poc);
2347         float q0 = h->fref_nearest[0]->f_qp_avg_rc;
2348         float q1 = h->fref_nearest[1]->f_qp_avg_rc;
2349
2350         if( h->fref_nearest[0]->i_type == X264_TYPE_BREF )
2351             q0 -= rcc->pb_offset/2;
2352         if( h->fref_nearest[1]->i_type == X264_TYPE_BREF )
2353             q1 -= rcc->pb_offset/2;
2354
2355         if( i0 && i1 )
2356             q = (q0 + q1) / 2 + rcc->ip_offset;
2357         else if( i0 )
2358             q = q1;
2359         else if( i1 )
2360             q = q0;
2361         else
2362             q = (q0*dt1 + q1*dt0) / (dt0 + dt1);
2363
2364         if( h->fenc->b_kept_as_ref )
2365             q += rcc->pb_offset/2;
2366         else
2367             q += rcc->pb_offset;
2368
2369         if( rcc->b_2pass && rcc->b_vbv )
2370             rcc->frame_size_planned = qscale2bits( &rce, qp2qscale( q ) );
2371         else
2372             rcc->frame_size_planned = predict_size( rcc->pred_b_from_p, qp2qscale( q ), h->fref[1][h->i_ref[1]-1]->i_satd );
2373         /* Limit planned size by MinCR */
2374         if( rcc->b_vbv )
2375             rcc->frame_size_planned = X264_MIN( rcc->frame_size_planned, rcc->frame_size_maximum );
2376         h->rc->frame_size_estimated = rcc->frame_size_planned;
2377
2378         /* For row SATDs */
2379         if( rcc->b_vbv )
2380             rcc->last_satd = x264_rc_analyse_slice( h );
2381         rcc->qp_novbv = q;
2382         return qp2qscale( q );
2383     }
2384     else
2385     {
2386         double abr_buffer = 2 * rcc->rate_tolerance * rcc->bitrate;
2387
2388         if( rcc->b_2pass )
2389         {
2390             double lmin = rcc->lmin[pict_type];
2391             double lmax = rcc->lmax[pict_type];
2392             int64_t diff;
2393             int64_t predicted_bits = total_bits;
2394
2395             if( rcc->b_vbv )
2396             {
2397                 if( h->i_thread_frames > 1 )
2398                 {
2399                     int j = h->rc - h->thread[0]->rc;
2400                     for( int i = 1; i < h->i_thread_frames; i++ )
2401                     {
2402                         x264_t *t = h->thread[ (j+i)%h->i_thread_frames ];
2403                         double bits = t->rc->frame_size_planned;
2404                         if( !t->b_thread_active )
2405                             continue;
2406                         bits = X264_MAX(bits, t->rc->frame_size_estimated);
2407                         predicted_bits += (int64_t)bits;
2408                     }
2409                 }
2410             }
2411             else
2412             {
2413                 if( h->i_frame < h->i_thread_frames )
2414                     predicted_bits += (int64_t)h->i_frame * rcc->bitrate / rcc->fps;
2415                 else
2416                     predicted_bits += (int64_t)(h->i_thread_frames - 1) * rcc->bitrate / rcc->fps;
2417             }
2418
2419             /* Adjust ABR buffer based on distance to the end of the video. */
2420             if( rcc->num_entries > h->i_frame )
2421             {
2422                 double final_bits = rcc->entry[rcc->num_entries-1].expected_bits;
2423                 double video_pos = rce.expected_bits / final_bits;
2424                 double scale_factor = sqrt( (1 - video_pos) * rcc->num_entries );
2425                 abr_buffer *= 0.5 * X264_MAX( scale_factor, 0.5 );
2426             }
2427
2428             diff = predicted_bits - (int64_t)rce.expected_bits;
2429             q = rce.new_qscale;
2430             q /= x264_clip3f((double)(abr_buffer - diff) / abr_buffer, .5, 2);
2431             if( ((h->i_frame + 1 - h->i_thread_frames) >= rcc->fps) &&
2432                 (rcc->expected_bits_sum > 0))
2433             {
2434                 /* Adjust quant based on the difference between
2435                  * achieved and expected bitrate so far */
2436                 double cur_time = (double)h->i_frame / rcc->num_entries;
2437                 double w = x264_clip3f( cur_time*100, 0.0, 1.0 );
2438                 q *= pow( (double)total_bits / rcc->expected_bits_sum, w );
2439             }
2440             rcc->qp_novbv = qscale2qp( q );
2441             if( rcc->b_vbv )
2442             {
2443                 /* Do not overflow vbv */
2444                 double expected_size = qscale2bits( &rce, q );
2445                 double expected_vbv = rcc->buffer_fill + rcc->buffer_rate - expected_size;
2446                 double expected_fullness = rce.expected_vbv / rcc->buffer_size;
2447                 double qmax = q*(2 - expected_fullness);
2448                 double size_constraint = 1 + expected_fullness;
2449                 qmax = X264_MAX( qmax, rce.new_qscale );
2450                 if( expected_fullness < .05 )
2451                     qmax = lmax;
2452                 qmax = X264_MIN(qmax, lmax);
2453                 while( ((expected_vbv < rce.expected_vbv/size_constraint) && (q < qmax)) ||
2454                         ((expected_vbv < 0) && (q < lmax)))
2455                 {
2456                     q *= 1.05;
2457                     expected_size = qscale2bits(&rce, q);
2458                     expected_vbv = rcc->buffer_fill + rcc->buffer_rate - expected_size;
2459                 }
2460                 rcc->last_satd = x264_rc_analyse_slice( h );
2461             }
2462             q = x264_clip3f( q, lmin, lmax );
2463         }
2464         else /* 1pass ABR */
2465         {
2466             /* Calculate the quantizer which would have produced the desired
2467              * average bitrate if it had been applied to all frames so far.
2468              * Then modulate that quant based on the current frame's complexity
2469              * relative to the average complexity so far (using the 2pass RCEQ).
2470              * Then bias the quant up or down if total size so far was far from
2471              * the target.
2472              * Result: Depending on the value of rate_tolerance, there is a
2473              * tradeoff between quality and bitrate precision. But at large
2474              * tolerances, the bit distribution approaches that of 2pass. */
2475
2476             double wanted_bits, overflow = 1;
2477
2478             rcc->last_satd = x264_rc_analyse_slice( h );
2479             rcc->short_term_cplxsum *= 0.5;
2480             rcc->short_term_cplxcount *= 0.5;
2481             rcc->short_term_cplxsum += rcc->last_satd / (CLIP_DURATION(h->fenc->f_duration) / BASE_FRAME_DURATION);
2482             rcc->short_term_cplxcount ++;
2483
2484             rce.tex_bits = rcc->last_satd;
2485             rce.blurred_complexity = rcc->short_term_cplxsum / rcc->short_term_cplxcount;
2486             rce.mv_bits = 0;
2487             rce.p_count = rcc->nmb;
2488             rce.i_count = 0;
2489             rce.s_count = 0;
2490             rce.qscale = 1;
2491             rce.pict_type = pict_type;
2492             rce.i_duration = h->fenc->i_duration;
2493
2494             if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF )
2495             {
2496                 q = get_qscale( h, &rce, rcc->rate_factor_constant, h->fenc->i_frame );
2497             }
2498             else
2499             {
2500                 q = get_qscale( h, &rce, rcc->wanted_bits_window / rcc->cplxr_sum, h->fenc->i_frame );
2501
2502                 /* ABR code can potentially be counterproductive in CBR, so just don't bother.
2503                  * Don't run it if the frame complexity is zero either. */
2504                 if( !rcc->b_vbv_min_rate && rcc->last_satd )
2505                 {
2506                     // FIXME is it simpler to keep track of wanted_bits in ratecontrol_end?
2507                     int i_frame_done = h->i_frame + 1 - h->i_thread_frames;
2508                     double time_done = i_frame_done / rcc->fps;
2509                     if( h->param.b_vfr_input && i_frame_done > 0 )
2510                         time_done = ((double)(h->fenc->i_reordered_pts - h->i_reordered_pts_delay)) * h->param.i_timebase_num / h->param.i_timebase_den;
2511                     wanted_bits = time_done * rcc->bitrate;
2512                     if( wanted_bits > 0 )
2513                     {
2514                         abr_buffer *= X264_MAX( 1, sqrt( time_done ) );
2515                         overflow = x264_clip3f( 1.0 + (total_bits - wanted_bits) / abr_buffer, .5, 2 );
2516                         q *= overflow;
2517                     }
2518                 }
2519             }
2520
2521             if( pict_type == SLICE_TYPE_I && h->param.i_keyint_max > 1
2522                 /* should test _next_ pict type, but that isn't decided yet */
2523                 && rcc->last_non_b_pict_type != SLICE_TYPE_I )
2524             {
2525                 q = qp2qscale( rcc->accum_p_qp / rcc->accum_p_norm );
2526                 q /= fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
2527             }
2528             else if( h->i_frame > 0 )
2529             {
2530                 if( h->param.rc.i_rc_method != X264_RC_CRF )
2531                 {
2532                     /* Asymmetric clipping, because symmetric would prevent
2533                      * overflow control in areas of rapidly oscillating complexity */
2534                     double lmin = rcc->last_qscale_for[pict_type] / rcc->lstep;
2535                     double lmax = rcc->last_qscale_for[pict_type] * rcc->lstep;
2536                     if( overflow > 1.1 && h->i_frame > 3 )
2537                         lmax *= rcc->lstep;
2538                     else if( overflow < 0.9 )
2539                         lmin /= rcc->lstep;
2540
2541                     q = x264_clip3f(q, lmin, lmax);
2542                 }
2543             }
2544             else if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF && rcc->qcompress != 1 )
2545             {
2546                 q = qp2qscale( ABR_INIT_QP ) / fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
2547             }
2548             rcc->qp_novbv = qscale2qp( q );
2549
2550             //FIXME use get_diff_limited_q() ?
2551             q = clip_qscale( h, pict_type, q );
2552         }
2553
2554         rcc->last_qscale_for[pict_type] =
2555         rcc->last_qscale = q;
2556
2557         if( !(rcc->b_2pass && !rcc->b_vbv) && h->fenc->i_frame == 0 )
2558             rcc->last_qscale_for[SLICE_TYPE_P] = q * fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
2559
2560         if( rcc->b_2pass && rcc->b_vbv )
2561             rcc->frame_size_planned = qscale2bits(&rce, q);
2562         else
2563             rcc->frame_size_planned = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
2564
2565         /* Always use up the whole VBV in this case. */
2566         if( rcc->single_frame_vbv )
2567             rcc->frame_size_planned = rcc->buffer_rate;
2568         /* Limit planned size by MinCR */
2569         if( rcc->b_vbv )
2570             rcc->frame_size_planned = X264_MIN( rcc->frame_size_planned, rcc->frame_size_maximum );
2571         h->rc->frame_size_estimated = rcc->frame_size_planned;
2572         return q;
2573     }
2574 }
2575
2576 static void x264_threads_normalize_predictors( x264_t *h )
2577 {
2578     double totalsize = 0;
2579     for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2580         totalsize += h->thread[i]->rc->slice_size_planned;
2581     double factor = h->rc->frame_size_planned / totalsize;
2582     for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2583         h->thread[i]->rc->slice_size_planned *= factor;
2584 }
2585
2586 void x264_threads_distribute_ratecontrol( x264_t *h )
2587 {
2588     int row;
2589     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
2590     x264_emms();
2591     float qscale = qp2qscale( rc->qpm );
2592
2593     /* Initialize row predictors */
2594     if( h->i_frame == 0 )
2595         for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2596         {
2597             x264_t *t = h->thread[i];
2598             if( t != h )
2599                 memcpy( t->rc->row_preds, rc->row_preds, sizeof(rc->row_preds) );
2600         }
2601
2602     for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2603     {
2604         x264_t *t = h->thread[i];
2605         if( t != h )
2606             memcpy( t->rc, rc, offsetof(x264_ratecontrol_t, row_pred) );
2607         t->rc->row_pred = &t->rc->row_preds[h->sh.i_type];
2608         /* Calculate the planned slice size. */
2609         if( rc->b_vbv && rc->frame_size_planned )
2610         {
2611             int size = 0;
2612             for( row = t->i_threadslice_start; row < t->i_threadslice_end; row++ )
2613                 size += h->fdec->i_row_satd[row];
2614             t->rc->slice_size_planned = predict_size( &rc->pred[h->sh.i_type + (i+1)*5], qscale, size );
2615         }
2616         else
2617             t->rc->slice_size_planned = 0;
2618     }
2619     if( rc->b_vbv && rc->frame_size_planned )
2620     {
2621         x264_threads_normalize_predictors( h );
2622
2623         if( rc->single_frame_vbv )
2624         {
2625             /* Compensate for our max frame error threshold: give more bits (proportionally) to smaller slices. */
2626             for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2627             {
2628                 x264_t *t = h->thread[i];
2629                 float max_frame_error = X264_MAX( 0.05, 1.0 / (t->i_threadslice_end - t->i_threadslice_start) );
2630                 t->rc->slice_size_planned += 2 * max_frame_error * rc->frame_size_planned;
2631             }
2632             x264_threads_normalize_predictors( h );
2633         }
2634
2635         for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2636             h->thread[i]->rc->frame_size_estimated = h->thread[i]->rc->slice_size_planned;
2637     }
2638 }
2639
2640 void x264_threads_merge_ratecontrol( x264_t *h )
2641 {
2642     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
2643     x264_emms();
2644
2645     for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2646     {
2647         x264_t *t = h->thread[i];
2648         x264_ratecontrol_t *rct = h->thread[i]->rc;
2649         if( h->param.rc.i_vbv_buffer_size )
2650         {
2651             int size = 0;
2652             for( int row = t->i_threadslice_start; row < t->i_threadslice_end; row++ )
2653                 size += h->fdec->i_row_satd[row];
2654             int bits = t->stat.frame.i_mv_bits + t->stat.frame.i_tex_bits + t->stat.frame.i_misc_bits;
2655             int mb_count = (t->i_threadslice_end - t->i_threadslice_start) * h->mb.i_mb_width;
2656             update_predictor( &rc->pred[h->sh.i_type+(i+1)*5], qp2qscale( rct->qpa_rc/mb_count ), size, bits );
2657         }
2658         if( !i )
2659             continue;
2660         rc->qpa_rc += rct->qpa_rc;
2661         rc->qpa_aq += rct->qpa_aq;
2662     }
2663 }
2664
2665 void x264_thread_sync_ratecontrol( x264_t *cur, x264_t *prev, x264_t *next )
2666 {
2667     if( cur != prev )
2668     {
2669 #define COPY(var) memcpy(&cur->rc->var, &prev->rc->var, sizeof(cur->rc->var))
2670         /* these vars are updated in x264_ratecontrol_start()
2671          * so copy them from the context that most recently started (prev)
2672          * to the context that's about to start (cur). */
2673         COPY(accum_p_qp);
2674         COPY(accum_p_norm);
2675         COPY(last_satd);
2676         COPY(last_rceq);
2677         COPY(last_qscale_for);
2678         COPY(last_non_b_pict_type);
2679         COPY(short_term_cplxsum);
2680         COPY(short_term_cplxcount);
2681         COPY(bframes);
2682         COPY(prev_zone);
2683         COPY(mbtree.qpbuf_pos);
2684         /* these vars can be updated by x264_ratecontrol_init_reconfigurable */
2685         COPY(bitrate);
2686         COPY(buffer_size);
2687         COPY(buffer_rate);
2688         COPY(vbv_max_rate);
2689         COPY(single_frame_vbv);
2690         COPY(cbr_decay);
2691         COPY(rate_factor_constant);
2692         COPY(rate_factor_max_increment);
2693 #undef COPY
2694     }
2695     if( cur != next )
2696     {
2697 #define COPY(var) next->rc->var = cur->rc->var
2698         /* these vars are updated in x264_ratecontrol_end()
2699          * so copy them from the context that most recently ended (cur)
2700          * to the context that's about to end (next) */
2701         COPY(cplxr_sum);
2702         COPY(expected_bits_sum);
2703         COPY(filler_bits_sum);
2704         COPY(wanted_bits_window);
2705         COPY(bframe_bits);
2706         COPY(initial_cpb_removal_delay);
2707         COPY(initial_cpb_removal_delay_offset);
2708         COPY(nrt_first_access_unit);
2709         COPY(previous_cpb_final_arrival_time);
2710 #undef COPY
2711     }
2712     //FIXME row_preds[] (not strictly necessary, but would improve prediction)
2713     /* the rest of the variables are either constant or thread-local */
2714 }
2715
2716 static int find_underflow( x264_t *h, double *fills, int *t0, int *t1, int over )
2717 {
2718     /* find an interval ending on an overflow or underflow (depending on whether
2719      * we're adding or removing bits), and starting on the earliest frame that
2720      * can influence the buffer fill of that end frame. */
2721     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2722     const double buffer_min = .1 * rcc->buffer_size;
2723     const double buffer_max = .9 * rcc->buffer_size;
2724     double fill = fills[*t0-1];
2725     double parity = over ? 1. : -1.;
2726     int start = -1, end = -1;
2727     for( int i = *t0; i < rcc->num_entries; i++ )
2728     {
2729         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 -
2730                  qscale2bits( &rcc->entry[i], rcc->entry[i].new_qscale )) * parity;
2731         fill = x264_clip3f(fill, 0, rcc->buffer_size);
2732         fills[i] = fill;
2733         if( fill <= buffer_min || i == 0 )
2734         {
2735             if( end >= 0 )
2736                 break;
2737             start = i;
2738         }
2739         else if( fill >= buffer_max && start >= 0 )
2740             end = i;
2741     }
2742     *t0 = start;
2743     *t1 = end;
2744     return start >= 0 && end >= 0;
2745 }
2746
2747 static int fix_underflow( x264_t *h, int t0, int t1, double adjustment, double qscale_min, double qscale_max)
2748 {
2749     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2750     double qscale_orig, qscale_new;
2751     int adjusted = 0;
2752     if( t0 > 0 )
2753         t0++;
2754     for( int i = t0; i <= t1; i++ )
2755     {
2756         qscale_orig = rcc->entry[i].new_qscale;
2757         qscale_orig = x264_clip3f( qscale_orig, qscale_min, qscale_max );
2758         qscale_new  = qscale_orig * adjustment;
2759         qscale_new  = x264_clip3f( qscale_new, qscale_min, qscale_max );
2760         rcc->entry[i].new_qscale = qscale_new;
2761         adjusted = adjusted || (qscale_new != qscale_orig);
2762     }
2763     return adjusted;
2764 }
2765
2766 static double count_expected_bits( x264_t *h )
2767 {
2768     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2769     double expected_bits = 0;
2770     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2771     {
2772         ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
2773         rce->expected_bits = expected_bits;
2774         expected_bits += qscale2bits( rce, rce->new_qscale );
2775     }
2776     return expected_bits;
2777 }
2778
2779 static int vbv_pass2( x264_t *h, double all_available_bits )
2780 {
2781     /* for each interval of buffer_full .. underflow, uniformly increase the qp of all
2782      * frames in the interval until either buffer is full at some intermediate frame or the
2783      * last frame in the interval no longer underflows.  Recompute intervals and repeat.
2784      * Then do the converse to put bits back into overflow areas until target size is met */
2785
2786     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2787     double *fills;
2788     double expected_bits = 0;
2789     double adjustment;
2790     double prev_bits = 0;
2791     int t0, t1;
2792     double qscale_min = qp2qscale( h->param.rc.i_qp_min );
2793     double qscale_max = qp2qscale( h->param.rc.i_qp_max );
2794     int iterations = 0;
2795     int adj_min, adj_max;
2796     CHECKED_MALLOC( fills, (rcc->num_entries+1)*sizeof(double) );
2797
2798     fills++;
2799
2800     /* adjust overall stream size */
2801     do
2802     {
2803         iterations++;
2804         prev_bits = expected_bits;
2805
2806         if( expected_bits )
2807         {   /* not first iteration */
2808             adjustment = X264_MAX(X264_MIN(expected_bits / all_available_bits, 0.999), 0.9);
2809             fills[-1] = rcc->buffer_size * h->param.rc.f_vbv_buffer_init;
2810             t0 = 0;
2811             /* fix overflows */
2812             adj_min = 1;
2813             while(adj_min && find_underflow( h, fills, &t0, &t1, 1 ))
2814             {
2815                 adj_min = fix_underflow( h, t0, t1, adjustment, qscale_min, qscale_max );
2816                 t0 = t1;
2817             }
2818         }
2819
2820         fills[-1] = rcc->buffer_size * (1. - h->param.rc.f_vbv_buffer_init);
2821         t0 = 0;
2822         /* fix underflows -- should be done after overflow, as we'd better undersize target than underflowing VBV */
2823         adj_max = 1;
2824         while( adj_max && find_underflow( h, fills, &t0, &t1, 0 ) )
2825             adj_max = fix_underflow( h, t0, t1, 1.001, qscale_min, qscale_max );
2826
2827         expected_bits = count_expected_bits( h );
2828     } while( (expected_bits < .995*all_available_bits) && ((int64_t)(expected_bits+.5) > (int64_t)(prev_bits+.5)) );
2829
2830     if( !adj_max )
2831         x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "vbv-maxrate issue, qpmax or vbv-maxrate too low\n");
2832
2833     /* store expected vbv filling values for tracking when encoding */
2834     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2835         rcc->entry[i].expected_vbv = rcc->buffer_size - fills[i];
2836
2837     x264_free( fills-1 );
2838     return 0;
2839 fail:
2840     return -1;
2841 }
2842
2843 static int init_pass2( x264_t *h )
2844 {
2845     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2846     uint64_t all_const_bits = 0;
2847     double timescale = (double)h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
2848     double duration = 0;
2849     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2850         duration += rcc->entry[i].i_duration;
2851     duration *= timescale;
2852     uint64_t all_available_bits = h->param.rc.i_bitrate * 1000. * duration;
2853     double rate_factor, step_mult;
2854     double qblur = h->param.rc.f_qblur;
2855     double cplxblur = h->param.rc.f_complexity_blur;
2856     const int filter_size = (int)(qblur*4) | 1;
2857     double expected_bits;
2858     double *qscale, *blurred_qscale;
2859     double base_cplx = h->mb.i_mb_count * (h->param.i_bframe ? 120 : 80);
2860
2861     /* find total/average complexity & const_bits */
2862     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2863     {
2864         ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
2865         all_const_bits += rce->misc_bits;
2866     }
2867
2868     if( all_available_bits < all_const_bits)
2869     {
2870         x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "requested bitrate is too low. estimated minimum is %d kbps\n",
2871                  (int)(all_const_bits * rcc->fps / (rcc->num_entries * 1000.)) );
2872         return -1;
2873     }
2874
2875     /* Blur complexities, to reduce local fluctuation of QP.
2876      * We don't blur the QPs directly, because then one very simple frame
2877      * could drag down the QP of a nearby complex frame and give it more
2878      * bits than intended. */
2879     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2880     {
2881         ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
2882         double weight_sum = 0;
2883         double cplx_sum = 0;
2884         double weight = 1.0;
2885         double gaussian_weight;
2886         /* weighted average of cplx of future frames */
2887         for( int j = 1; j < cplxblur*2 && j < rcc->num_entries-i; j++ )
2888         {
2889             ratecontrol_entry_t *rcj = &rcc->entry[i+j];
2890             double frame_duration = CLIP_DURATION(rcj->i_duration * timescale) / BASE_FRAME_DURATION;
2891             weight *= 1 - pow( (float)rcj->i_count / rcc->nmb, 2 );
2892             if( weight < .0001 )
2893                 break;
2894             gaussian_weight = weight * exp( -j*j/200.0 );
2895             weight_sum += gaussian_weight;
2896             cplx_sum += gaussian_weight * (qscale2bits( rcj, 1 ) - rcj->misc_bits) / frame_duration;
2897         }
2898         /* weighted average of cplx of past frames */
2899         weight = 1.0;
2900         for( int j = 0; j <= cplxblur*2 && j <= i; j++ )
2901         {
2902             ratecontrol_entry_t *rcj = &rcc->entry[i-j];
2903             double frame_duration = CLIP_DURATION(rcj->i_duration * timescale) / BASE_FRAME_DURATION;
2904             gaussian_weight = weight * exp( -j*j/200.0 );
2905             weight_sum += gaussian_weight;
2906             cplx_sum += gaussian_weight * (qscale2bits( rcj, 1 ) - rcj->misc_bits) / frame_duration;
2907             weight *= 1 - pow( (float)rcj->i_count / rcc->nmb, 2 );
2908             if( weight < .0001 )
2909                 break;
2910         }
2911         rce->blurred_complexity = cplx_sum / weight_sum;
2912     }
2913
2914     CHECKED_MALLOC( qscale, sizeof(double)*rcc->num_entries );
2915     if( filter_size > 1 )
2916         CHECKED_MALLOC( blurred_qscale, sizeof(double)*rcc->num_entries );
2917     else
2918         blurred_qscale = qscale;
2919
2920     /* Search for a factor which, when multiplied by the RCEQ values from
2921      * each frame, adds up to the desired total size.
2922      * There is no exact closed-form solution because of VBV constraints and
2923      * because qscale2bits is not invertible, but we can start with the simple
2924      * approximation of scaling the 1st pass by the ratio of bitrates.
2925      * The search range is probably overkill, but speed doesn't matter here. */
2926
2927     expected_bits = 1;
2928     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2929     {
2930         double q = get_qscale(h, &rcc->entry[i], 1.0, i);
2931         expected_bits += qscale2bits(&rcc->entry[i], q);
2932         rcc->last_qscale_for[rcc->entry[i].pict_type] = q;
2933     }
2934     step_mult = all_available_bits / expected_bits;
2935
2936     rate_factor = 0;
2937     for( double step = 1E4 * step_mult; step > 1E-7 * step_mult; step *= 0.5)
2938     {
2939         expected_bits = 0;
2940         rate_factor += step;
2941
2942         rcc->last_non_b_pict_type = -1;
2943         rcc->last_accum_p_norm = 1;
2944         rcc->accum_p_norm = 0;
2945
2946         rcc->last_qscale_for[0] =
2947         rcc->last_qscale_for[1] =
2948         rcc->last_qscale_for[2] = pow( base_cplx, 1 - rcc->qcompress ) / rate_factor;
2949
2950         /* find qscale */
2951         for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2952         {
2953             qscale[i] = get_qscale( h, &rcc->entry[i], rate_factor, -1 );
2954             rcc->last_qscale_for[rcc->entry[i].pict_type] = qscale[i];
2955         }
2956
2957         /* fixed I/B qscale relative to P */
2958         for( int i = rcc->num_entries-1; i >= 0; i-- )
2959         {
2960             qscale[i] = get_diff_limited_q( h, &rcc->entry[i], qscale[i], i );
2961             assert(qscale[i] >= 0);
2962         }
2963
2964         /* smooth curve */
2965         if( filter_size > 1 )
2966         {
2967             assert( filter_size%2 == 1 );
2968             for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2969             {
2970                 ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
2971                 double q = 0.0, sum = 0.0;
2972
2973                 for( int j = 0; j < filter_size; j++ )
2974                 {
2975                     int idx = i+j-filter_size/2;
2976                     double d = idx-i;
2977                     double coeff = qblur==0 ? 1.0 : exp( -d*d/(qblur*qblur) );
2978                     if( idx < 0 || idx >= rcc->num_entries )
2979                         continue;
2980                     if( rce->pict_type != rcc->entry[idx].pict_type )
2981                         continue;
2982                     q += qscale[idx] * coeff;
2983                     sum += coeff;
2984                 }
2985                 blurred_qscale[i] = q/sum;
2986             }
2987         }
2988
2989         /* find expected bits */
2990         for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2991         {
2992             ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
2993             rce->new_qscale = clip_qscale( h, rce->pict_type, blurred_qscale[i] );
2994             assert(rce->new_qscale >= 0);
2995             expected_bits += qscale2bits( rce, rce->new_qscale );
2996         }
2997
2998         if( expected_bits > all_available_bits )
2999             rate_factor -= step;
3000     }
3001
3002     x264_free( qscale );
3003     if( filter_size > 1 )
3004         x264_free( blurred_qscale );
3005
3006     if( rcc->b_vbv )
3007         if( vbv_pass2( h, all_available_bits ) )
3008             return -1;
3009     expected_bits = count_expected_bits( h );
3010
3011     if( fabs( expected_bits/all_available_bits - 1.0 ) > 0.01 )
3012     {
3013         double avgq = 0;
3014         for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
3015             avgq += rcc->entry[i].new_qscale;
3016         avgq = qscale2qp( avgq / rcc->num_entries );
3017
3018         if( expected_bits > all_available_bits || !rcc->b_vbv )
3019             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "Error: 2pass curve failed to converge\n" );
3020         x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "target: %.2f kbit/s, expected: %.2f kbit/s, avg QP: %.4f\n",
3021                   (float)h->param.rc.i_bitrate,
3022                   expected_bits * rcc->fps / (rcc->num_entries * 1000.),
3023                   avgq );
3024         if( expected_bits < all_available_bits && avgq < h->param.rc.i_qp_min + 2 )
3025         {
3026             if( h->param.rc.i_qp_min > 0 )
3027                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "try reducing target bitrate or reducing qp_min (currently %d)\n", h->param.rc.i_qp_min );
3028             else
3029                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "try reducing target bitrate\n" );
3030         }
3031         else if( expected_bits > all_available_bits && avgq > h->param.rc.i_qp_max - 2 )
3032         {
3033             if( h->param.rc.i_qp_max < QP_MAX )
3034                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "try increasing target bitrate or increasing qp_max (currently %d)\n", h->param.rc.i_qp_max );
3035             else
3036                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "try increasing target bitrate\n");
3037         }
3038         else if( !(rcc->b_2pass && rcc->b_vbv) )
3039             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "internal error\n" );
3040     }
3041
3042     return 0;
3043 fail:
3044     return -1;
3045 }