git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/libxavs.c

   1 /*
   2  * AVS encoding using the xavs library
   3  * Copyright (C) 2010 Amanda, Y.N. Wu <amanda11192003@gmail.com>
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #include <stdio.h>
  23 #include <stdlib.h>
  24 #include <string.h>
  25 #include <math.h>
  26 #include <stdint.h>
  27 #include <float.h>
  28 #include <xavs.h>
  29 #include "avcodec.h"
  30 #include "internal.h"
  31 #include "packet_internal.h"
  32 #include "libavutil/internal.h"
  33 #include "libavutil/mem.h"
  34 #include "libavutil/opt.h"
  35
  36 #define END_OF_STREAM 0x001
  37
  38 #define XAVS_PART_I8X8 0x002 /* Analyze i8x8 (requires 8x8 transform) */
  39 #define XAVS_PART_P8X8 0x010 /* Analyze p16x8, p8x16 and p8x8 */
  40 #define XAVS_PART_B8X8 0x100 /* Analyze b16x8, b*/
  41
  42 typedef struct XavsContext {
  43     AVClass        *class;
  44     xavs_param_t    params;
  45     xavs_t         *enc;
  46     xavs_picture_t  pic;
  47     uint8_t        *sei;
  48     int             sei_size;
  49     int             end_of_stream;
  50     float crf;
  51     int cqp;
  52     int b_bias;
  53     float cplxblur;
  54     int direct_pred;
  55     int aud;
  56     int fast_pskip;
  57     int motion_est;
  58     int mbtree;
  59     int mixed_refs;
  60     int b_frame_strategy;
  61     int chroma_offset;
  62     int scenechange_threshold;
  63     int noise_reduction;
  64
  65     int64_t *pts_buffer;
  66     int out_frame_count;
  67 } XavsContext;
  68
  69 static void XAVS_log(void *p, int level, const char *fmt, va_list args)
  70 {
  71     static const int level_map[] = {
  72         [XAVS_LOG_ERROR]   = AV_LOG_ERROR,
  73         [XAVS_LOG_WARNING] = AV_LOG_WARNING,
  74         [XAVS_LOG_INFO]    = AV_LOG_INFO,
  75         [XAVS_LOG_DEBUG]   = AV_LOG_DEBUG
  76     };
  77
  78     if (level < 0 || level > XAVS_LOG_DEBUG)
  79         return;
  80
  81     av_vlog(p, level_map[level], fmt, args);
  82 }
  83
  84 static int encode_nals(AVCodecContext *ctx, AVPacket *pkt,
  85                        xavs_nal_t *nals, int nnal)
  86 {
  87     XavsContext *x4 = ctx->priv_data;
  88     uint8_t *p;
  89     int i, s, ret, size = x4->sei_size + AV_INPUT_BUFFER_MIN_SIZE;
  90
  91     if (!nnal)
  92         return 0;
  93
  94     for (i = 0; i < nnal; i++)
  95         size += nals[i].i_payload;
  96
  97     if ((ret = ff_alloc_packet2(ctx, pkt, size, 0)) < 0)
  98         return ret;
  99     p = pkt->data;
 100
 101     /* Write the SEI as part of the first frame. */
 102     if (x4->sei_size > 0 && nnal > 0) {
 103         memcpy(p, x4->sei, x4->sei_size);
 104         p += x4->sei_size;
 105         x4->sei_size = 0;
 106     }
 107
 108     for (i = 0; i < nnal; i++) {
 109         s = xavs_nal_encode(p, &size, 1, nals + i);
 110         if (s < 0)
 111             return -1;
 112         p += s;
 113     }
 114     pkt->size = p - pkt->data;
 115
 116     return 1;
 117 }
 118
 119 static int XAVS_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 120                       const AVFrame *frame, int *got_packet)
 121 {
 122     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
 123     xavs_nal_t *nal;
 124     int nnal, i, ret;
 125     xavs_picture_t pic_out;
 126     int pict_type;
 127
 128     x4->pic.img.i_csp   = XAVS_CSP_I420;
 129     x4->pic.img.i_plane = 3;
 130
 131     if (frame) {
 132        for (i = 0; i < 3; i++) {
 133             x4->pic.img.plane[i] = frame->data[i];
 134             x4->pic.img.i_stride[i] = frame->linesize[i];
 135        }
 136
 137         x4->pic.i_pts  = frame->pts;
 138         x4->pic.i_type = XAVS_TYPE_AUTO;
 139         x4->pts_buffer[avctx->frame_number % (avctx->max_b_frames+1)] = frame->pts;
 140     }
 141
 142     if (xavs_encoder_encode(x4->enc, &nal, &nnal,
 143                             frame? &x4->pic: NULL, &pic_out) < 0)
 144     return -1;
 145
 146     ret = encode_nals(avctx, pkt, nal, nnal);
 147
 148     if (ret < 0)
 149         return -1;
 150
 151     if (!ret) {
 152         if (!frame && !(x4->end_of_stream)) {
 153             if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, 4, 0)) < 0)
 154                 return ret;
 155
 156             pkt->data[0] = 0x0;
 157             pkt->data[1] = 0x0;
 158             pkt->data[2] = 0x01;
 159             pkt->data[3] = 0xb1;
 160             pkt->dts = 2*x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-1)%(avctx->max_b_frames+1)] -
 161                          x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-2)%(avctx->max_b_frames+1)];
 162             x4->end_of_stream = END_OF_STREAM;
 163             *got_packet = 1;
 164         }
 165         return 0;
 166     }
 167
 168     pkt->pts = pic_out.i_pts;
 169     if (avctx->has_b_frames) {
 170         if (!x4->out_frame_count)
 171             pkt->dts = pkt->pts - (x4->pts_buffer[1] - x4->pts_buffer[0]);
 172         else
 173             pkt->dts = x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-1)%(avctx->max_b_frames+1)];
 174     } else
 175         pkt->dts = pkt->pts;
 176
 177     switch (pic_out.i_type) {
 178     case XAVS_TYPE_IDR:
 179     case XAVS_TYPE_I:
 180         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 181         break;
 182     case XAVS_TYPE_P:
 183         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
 184         break;
 185     case XAVS_TYPE_B:
 186     case XAVS_TYPE_BREF:
 187         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
 188         break;
 189     default:
 190         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_NONE;
 191     }
 192
 193     /* There is no IDR frame in AVS JiZhun */
 194     /* Sequence header is used as a flag */
 195     if (pic_out.i_type == XAVS_TYPE_I) {
 196         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 197     }
 198
 199     ff_side_data_set_encoder_stats(pkt, (pic_out.i_qpplus1 - 1) * FF_QP2LAMBDA, NULL, 0, pict_type);
 200
 201     x4->out_frame_count++;
 202     *got_packet = ret;
 203     return 0;
 204 }
 205
 206 static av_cold int XAVS_close(AVCodecContext *avctx)
 207 {
 208     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
 209
 210     av_freep(&avctx->extradata);
 211     av_freep(&x4->sei);
 212     av_freep(&x4->pts_buffer);
 213
 214     if (x4->enc)
 215         xavs_encoder_close(x4->enc);
 216
 217     return 0;
 218 }
 219
 220 static av_cold int XAVS_init(AVCodecContext *avctx)
 221 {
 222     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
 223
 224     x4->sei_size = 0;
 225     xavs_param_default(&x4->params);
 226
 227     x4->params.pf_log               = XAVS_log;
 228     x4->params.p_log_private        = avctx;
 229     x4->params.i_keyint_max         = avctx->gop_size;
 230     if (avctx->bit_rate) {
 231         x4->params.rc.i_bitrate   = avctx->bit_rate / 1000;
 232         x4->params.rc.i_rc_method = XAVS_RC_ABR;
 233     }
 234     x4->params.rc.i_vbv_buffer_size = avctx->rc_buffer_size / 1000;
 235     x4->params.rc.i_vbv_max_bitrate = avctx->rc_max_rate    / 1000;
 236     x4->params.rc.b_stat_write      = avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_PASS1;
 237     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_PASS2) {
 238         x4->params.rc.b_stat_read = 1;
 239     } else {
 240         if (x4->crf >= 0) {
 241             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CRF;
 242             x4->params.rc.f_rf_constant = x4->crf;
 243         } else if (x4->cqp >= 0) {
 244             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CQP;
 245             x4->params.rc.i_qp_constant = x4->cqp;
 246         }
 247     }
 248
 249     if (x4->aud >= 0)
 250         x4->params.b_aud                      = x4->aud;
 251     if (x4->mbtree >= 0)
 252         x4->params.rc.b_mb_tree               = x4->mbtree;
 253     if (x4->direct_pred >= 0)
 254         x4->params.analyse.i_direct_mv_pred   = x4->direct_pred;
 255     if (x4->fast_pskip >= 0)
 256         x4->params.analyse.b_fast_pskip       = x4->fast_pskip;
 257     if (x4->motion_est >= 0)
 258         x4->params.analyse.i_me_method        = x4->motion_est;
 259     if (x4->mixed_refs >= 0)
 260         x4->params.analyse.b_mixed_references = x4->mixed_refs;
 261     if (x4->b_bias != INT_MIN)
 262         x4->params.i_bframe_bias              = x4->b_bias;
 263     if (x4->cplxblur >= 0)
 264         x4->params.rc.f_complexity_blur = x4->cplxblur;
 265
 266     x4->params.i_bframe          = avctx->max_b_frames;
 267     /* cabac is not included in AVS JiZhun Profile */
 268     x4->params.b_cabac           = 0;
 269
 270     x4->params.i_bframe_adaptive = x4->b_frame_strategy;
 271
 272     avctx->has_b_frames          = !!avctx->max_b_frames;
 273
 274     /* AVS doesn't allow B picture as reference */
 275     /* The max allowed reference frame number of B is 2 */
 276     x4->params.i_keyint_min      = avctx->keyint_min;
 277     if (x4->params.i_keyint_min > x4->params.i_keyint_max)
 278         x4->params.i_keyint_min = x4->params.i_keyint_max;
 279
 280     x4->params.i_scenecut_threshold = x4->scenechange_threshold;
 281
 282    // x4->params.b_deblocking_filter       = avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_LOOP_FILTER;
 283
 284     x4->params.rc.i_qp_min                 = avctx->qmin;
 285     x4->params.rc.i_qp_max                 = avctx->qmax;
 286     x4->params.rc.i_qp_step                = avctx->max_qdiff;
 287
 288     x4->params.rc.f_qcompress       = avctx->qcompress; /* 0.0 => cbr, 1.0 => constant qp */
 289     x4->params.rc.f_qblur           = avctx->qblur;     /* temporally blur quants */
 290
 291     x4->params.i_frame_reference    = avctx->refs;
 292
 293     x4->params.i_width              = avctx->width;
 294     x4->params.i_height             = avctx->height;
 295     x4->params.vui.i_sar_width      = avctx->sample_aspect_ratio.num;
 296     x4->params.vui.i_sar_height     = avctx->sample_aspect_ratio.den;
 297     /* This is only used for counting the fps */
 298     x4->params.i_fps_num            = avctx->time_base.den;
 299     x4->params.i_fps_den            = avctx->time_base.num;
 300     x4->params.analyse.inter        = XAVS_ANALYSE_I8x8 |XAVS_ANALYSE_PSUB16x16| XAVS_ANALYSE_BSUB16x16;
 301
 302     x4->params.analyse.i_me_range = avctx->me_range;
 303     x4->params.analyse.i_subpel_refine    = avctx->me_subpel_quality;
 304
 305     x4->params.analyse.b_chroma_me        = avctx->me_cmp & FF_CMP_CHROMA;
 306     /* AVS P2 only enables 8x8 transform */
 307     x4->params.analyse.b_transform_8x8    = 1; //avctx->flags2 & AV_CODEC_FLAG2_8X8DCT;
 308
 309     x4->params.analyse.i_trellis          = avctx->trellis;
 310
 311     x4->params.analyse.i_noise_reduction  = x4->noise_reduction;
 312
 313     if (avctx->level > 0)
 314         x4->params.i_level_idc = avctx->level;
 315
 316     if (avctx->bit_rate > 0)
 317         x4->params.rc.f_rate_tolerance =
 318             (float)avctx->bit_rate_tolerance / avctx->bit_rate;
 319
 320     if ((avctx->rc_buffer_size) &&
 321         (avctx->rc_initial_buffer_occupancy <= avctx->rc_buffer_size)) {
 322         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init =
 323             (float)avctx->rc_initial_buffer_occupancy / avctx->rc_buffer_size;
 324     } else
 325         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init = 0.9;
 326
 327     /* TAG:do we have MB tree RC method */
 328     /* what is the RC method we are now using? Default NO */
 329     x4->params.rc.f_ip_factor             = 1 / fabs(avctx->i_quant_factor);
 330     x4->params.rc.f_pb_factor             = avctx->b_quant_factor;
 331
 332     x4->params.analyse.i_chroma_qp_offset = x4->chroma_offset;
 333
 334     x4->params.analyse.b_psnr = avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_PSNR;
 335     x4->params.i_log_level    = XAVS_LOG_DEBUG;
 336     x4->params.i_threads      = avctx->thread_count;
 337     x4->params.b_interlaced   = avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT;
 338
 339     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER)
 340         x4->params.b_repeat_headers = 0;
 341
 342     x4->enc = xavs_encoder_open(&x4->params);
 343     if (!x4->enc)
 344         return -1;
 345
 346     if (!(x4->pts_buffer = av_mallocz_array((avctx->max_b_frames+1), sizeof(*x4->pts_buffer))))
 347         return AVERROR(ENOMEM);
 348
 349     /* TAG: Do we have GLOBAL HEADER in AVS */
 350     /* We Have PPS and SPS in AVS */
 351     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER && 0) {
 352         xavs_nal_t *nal;
 353         int nnal, s, i, size;
 354         uint8_t *p;
 355
 356         s = xavs_encoder_headers(x4->enc, &nal, &nnal);
 357
 358         avctx->extradata = p = av_malloc(s);
 359         for (i = 0; i < nnal; i++) {
 360             /* Don't put the SEI in extradata. */
 361             if (nal[i].i_type == NAL_SEI) {
 362                 x4->sei = av_malloc( 5 + nal[i].i_payload * 4 / 3 );
 363                 if (xavs_nal_encode(x4->sei, &x4->sei_size, 1, nal + i) < 0)
 364                     return -1;
 365
 366                 continue;
 367             }
 368             size = xavs_nal_encode(p, &s, 1, nal + i);
 369             if (size < 0)
 370                 return -1;
 371             p += size;
 372         }
 373         avctx->extradata_size = p - avctx->extradata;
 374     }
 375     return 0;
 376 }
 377
 378 #define OFFSET(x) offsetof(XavsContext, x)
 379 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
 380 static const AVOption options[] = {
 381     { "crf",           "Select the quality for constant quality mode",    OFFSET(crf),           AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl = -1 }, -1, FLT_MAX, VE },
 382     { "qp",            "Constant quantization parameter rate control method",OFFSET(cqp),        AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, INT_MAX, VE },
 383     { "b-bias",        "Influences how often B-frames are used",          OFFSET(b_bias),        AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = INT_MIN}, INT_MIN, INT_MAX, VE },
 384     { "cplxblur",      "Reduce fluctuations in QP (before curve compression)", OFFSET(cplxblur), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl = -1 }, -1, FLT_MAX, VE},
 385     { "direct-pred",   "Direct MV prediction mode",                       OFFSET(direct_pred),   AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, INT_MAX, VE, "direct-pred" },
 386     { "none",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_NONE },     0, 0, VE, "direct-pred" },
 387     { "spatial",       NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_SPATIAL },  0, 0, VE, "direct-pred" },
 388     { "temporal",      NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_TEMPORAL }, 0, 0, VE, "direct-pred" },
 389     { "auto",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_AUTO },     0, 0, VE, "direct-pred" },
 390     { "aud",           "Use access unit delimiters.",                     OFFSET(aud),           AV_OPT_TYPE_BOOL,    {.i64 = -1 }, -1, 1, VE},
 391     { "mbtree",        "Use macroblock tree ratecontrol.",                OFFSET(mbtree),        AV_OPT_TYPE_BOOL,    {.i64 = -1 }, -1, 1, VE},
 392     { "mixed-refs",    "One reference per partition, as opposed to one reference per macroblock", OFFSET(mixed_refs), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64 = -1}, -1, 1, VE },
 393     { "fast-pskip",    NULL,                                              OFFSET(fast_pskip),    AV_OPT_TYPE_BOOL,    {.i64 = -1 }, -1, 1, VE},
 394     { "motion-est",   "Set motion estimation method",                     OFFSET(motion_est),    AV_OPT_TYPE_INT,    { .i64 = XAVS_ME_DIA }, -1, XAVS_ME_TESA, VE, "motion-est"},
 395     { "dia",           NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_ME_DIA },               INT_MIN, INT_MAX, VE, "motion-est" },
 396     { "hex",           NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_ME_HEX },               INT_MIN, INT_MAX, VE, "motion-est" },
 397     { "umh",           NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_ME_UMH },               INT_MIN, INT_MAX, VE, "motion-est" },
 398     { "esa",           NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_ME_ESA },               INT_MIN, INT_MAX, VE, "motion-est" },
 399     { "tesa",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_ME_TESA },              INT_MIN, INT_MAX, VE, "motion-est" },
 400     { "b_strategy",    "Strategy to choose between I/P/B-frames",         OFFSET(b_frame_strategy), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0 }, 0, 2, VE},
 401     { "chromaoffset", "QP difference between chroma and luma",           OFFSET(chroma_offset), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0 }, INT_MIN, INT_MAX, VE},
 402     { "sc_threshold", "Scene change threshold",                           OFFSET(scenechange_threshold), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0 }, 0, INT_MAX, VE},
 403     { "noise_reduction", "Noise reduction",                               OFFSET(noise_reduction), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0 }, 0, INT_MAX, VE},
 404
 405     { NULL },
 406 };
 407
 408 static const AVClass xavs_class = {
 409     .class_name = "libxavs",
 410     .item_name  = av_default_item_name,
 411     .option     = options,
 412     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 413 };
 414
 415 static const AVCodecDefault xavs_defaults[] = {
 416     { "b",                "0" },
 417     { NULL },
 418 };
 419
 420 AVCodec ff_libxavs_encoder = {
 421     .name           = "libxavs",
 422     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libxavs Chinese AVS (Audio Video Standard)"),
 423     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 424     .id             = AV_CODEC_ID_CAVS,
 425     .priv_data_size = sizeof(XavsContext),
 426     .init           = XAVS_init,
 427     .encode2        = XAVS_frame,
 428     .close          = XAVS_close,
 429     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DELAY | AV_CODEC_CAP_OTHER_THREADS,
 430     .caps_internal  = FF_CODEC_CAP_AUTO_THREADS,
 431     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]) { AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_NONE },
 432     .priv_class     = &xavs_class,
 433     .defaults       = xavs_defaults,
 434     .wrapper_name   = "libxavs",
 435 };