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 "libavutil/opt.h"
  32
  33 #define END_OF_STREAM 0x001
  34
  35 #define XAVS_PART_I8X8 0x002 /* Analyze i8x8 (requires 8x8 transform) */
  36 #define XAVS_PART_P8X8 0x010 /* Analyze p16x8, p8x16 and p8x8 */
  37 #define XAVS_PART_B8X8 0x100 /* Analyze b16x8, b*/
  38
  39 typedef struct XavsContext {
  40     AVClass        *class;
  41     xavs_param_t    params;
  42     xavs_t         *enc;
  43     xavs_picture_t  pic;
  44     uint8_t        *sei;
  45     int             sei_size;
  46     AVFrame         out_pic;
  47     int             end_of_stream;
  48     float crf;
  49     int cqp;
  50     int b_bias;
  51     float cplxblur;
  52     int direct_pred;
  53     int aud;
  54     int fast_pskip;
  55     int mbtree;
  56     int mixed_refs;
  57
  58     int64_t *pts_buffer;
  59     int out_frame_count;
  60 } XavsContext;
  61
  62 static void XAVS_log(void *p, int level, const char *fmt, va_list args)
  63 {
  64     static const int level_map[] = {
  65         [XAVS_LOG_ERROR]   = AV_LOG_ERROR,
  66         [XAVS_LOG_WARNING] = AV_LOG_WARNING,
  67         [XAVS_LOG_INFO]    = AV_LOG_INFO,
  68         [XAVS_LOG_DEBUG]   = AV_LOG_DEBUG
  69     };
  70
  71     if (level < 0 || level > XAVS_LOG_DEBUG)
  72         return;
  73
  74     av_vlog(p, level_map[level], fmt, args);
  75 }
  76
  77 static int encode_nals(AVCodecContext *ctx, AVPacket *pkt,
  78                        xavs_nal_t *nals, int nnal)
  79 {
  80     XavsContext *x4 = ctx->priv_data;
  81     uint8_t *p;
  82     int i, s, ret, size = x4->sei_size + FF_MIN_BUFFER_SIZE;
  83
  84     if (!nnal)
  85         return 0;
  86
  87     for (i = 0; i < nnal; i++)
  88         size += nals[i].i_payload;
  89
  90     if ((ret = ff_alloc_packet2(ctx, pkt, size)) < 0)
  91         return ret;
  92     p = pkt->data;
  93
  94     /* Write the SEI as part of the first frame. */
  95     if (x4->sei_size > 0 && nnal > 0) {
  96         memcpy(p, x4->sei, x4->sei_size);
  97         p += x4->sei_size;
  98         x4->sei_size = 0;
  99     }
 100
 101     for (i = 0; i < nnal; i++) {
 102         s = xavs_nal_encode(p, &size, 1, nals + i);
 103         if (s < 0)
 104             return -1;
 105         p += s;
 106     }
 107     pkt->size = p - pkt->data;
 108
 109     return 1;
 110 }
 111
 112 static int XAVS_frame(AVCodecContext *ctx, AVPacket *pkt,
 113                       const AVFrame *frame, int *got_packet)
 114 {
 115     XavsContext *x4 = ctx->priv_data;
 116     xavs_nal_t *nal;
 117     int nnal, i, ret;
 118     xavs_picture_t pic_out;
 119
 120     x4->pic.img.i_csp   = XAVS_CSP_I420;
 121     x4->pic.img.i_plane = 3;
 122
 123     if (frame) {
 124        for (i = 0; i < 3; i++) {
 125             x4->pic.img.plane[i] = frame->data[i];
 126             x4->pic.img.i_stride[i] = frame->linesize[i];
 127        }
 128
 129         x4->pic.i_pts  = frame->pts;
 130         x4->pic.i_type = XAVS_TYPE_AUTO;
 131         x4->pts_buffer[ctx->frame_number % (ctx->max_b_frames+1)] = frame->pts;
 132     }
 133
 134     if (xavs_encoder_encode(x4->enc, &nal, &nnal,
 135                             frame? &x4->pic: NULL, &pic_out) < 0)
 136     return -1;
 137
 138     ret = encode_nals(ctx, pkt, nal, nnal);
 139
 140     if (ret < 0)
 141         return -1;
 142
 143     if (!ret) {
 144         if (!frame && !(x4->end_of_stream)) {
 145             if ((ret = ff_alloc_packet2(ctx, pkt, 4)) < 0)
 146                 return ret;
 147
 148             pkt->data[0] = 0x0;
 149             pkt->data[1] = 0x0;
 150             pkt->data[2] = 0x01;
 151             pkt->data[3] = 0xb1;
 152             pkt->dts = 2*x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-1)%(ctx->max_b_frames+1)] -
 153                        x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-2)%(ctx->max_b_frames+1)];
 154             x4->end_of_stream = END_OF_STREAM;
 155             *got_packet = 1;
 156         }
 157         return 0;
 158     }
 159
 160     x4->out_pic.pts = pic_out.i_pts;
 161     pkt->pts = pic_out.i_pts;
 162     if (ctx->has_b_frames) {
 163         if (!x4->out_frame_count)
 164             pkt->dts = pkt->pts - (x4->pts_buffer[1] - x4->pts_buffer[0]);
 165         else
 166             pkt->dts = x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-1)%(ctx->max_b_frames+1)];
 167     } else
 168         pkt->dts = pkt->pts;
 169
 170     switch (pic_out.i_type) {
 171     case XAVS_TYPE_IDR:
 172     case XAVS_TYPE_I:
 173         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 174         break;
 175     case XAVS_TYPE_P:
 176         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
 177         break;
 178     case XAVS_TYPE_B:
 179     case XAVS_TYPE_BREF:
 180         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
 181         break;
 182     }
 183
 184     /* There is no IDR frame in AVS JiZhun */
 185     /* Sequence header is used as a flag */
 186     if (pic_out.i_type == XAVS_TYPE_I) {
 187         x4->out_pic.key_frame = 1;
 188         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 189     }
 190
 191     x4->out_pic.quality   = (pic_out.i_qpplus1 - 1) * FF_QP2LAMBDA;
 192
 193     x4->out_frame_count++;
 194     *got_packet = ret;
 195     return 0;
 196 }
 197
 198 static av_cold int XAVS_close(AVCodecContext *avctx)
 199 {
 200     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
 201
 202     av_freep(&avctx->extradata);
 203     av_free(x4->sei);
 204     av_freep(&x4->pts_buffer);
 205
 206     if (x4->enc)
 207         xavs_encoder_close(x4->enc);
 208
 209     return 0;
 210 }
 211
 212 static av_cold int XAVS_init(AVCodecContext *avctx)
 213 {
 214     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
 215
 216     x4->sei_size = 0;
 217     xavs_param_default(&x4->params);
 218
 219     x4->params.pf_log               = XAVS_log;
 220     x4->params.p_log_private        = avctx;
 221     x4->params.i_keyint_max         = avctx->gop_size;
 222     if (avctx->bit_rate) {
 223         x4->params.rc.i_bitrate   = avctx->bit_rate / 1000;
 224         x4->params.rc.i_rc_method = XAVS_RC_ABR;
 225     }
 226     x4->params.rc.i_vbv_buffer_size = avctx->rc_buffer_size / 1000;
 227     x4->params.rc.i_vbv_max_bitrate = avctx->rc_max_rate    / 1000;
 228     x4->params.rc.b_stat_write      = avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS1;
 229     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS2) {
 230         x4->params.rc.b_stat_read = 1;
 231     } else {
 232         if (x4->crf >= 0) {
 233             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CRF;
 234             x4->params.rc.f_rf_constant = x4->crf;
 235         } else if (x4->cqp >= 0) {
 236             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CQP;
 237             x4->params.rc.i_qp_constant = x4->cqp;
 238         }
 239     }
 240
 241     if (x4->aud >= 0)
 242         x4->params.b_aud                      = x4->aud;
 243     if (x4->mbtree >= 0)
 244         x4->params.rc.b_mb_tree               = x4->mbtree;
 245     if (x4->direct_pred >= 0)
 246         x4->params.analyse.i_direct_mv_pred   = x4->direct_pred;
 247     if (x4->fast_pskip >= 0)
 248         x4->params.analyse.b_fast_pskip       = x4->fast_pskip;
 249     if (x4->mixed_refs >= 0)
 250         x4->params.analyse.b_mixed_references = x4->mixed_refs;
 251     if (x4->b_bias != INT_MIN)
 252         x4->params.i_bframe_bias              = x4->b_bias;
 253     if (x4->cplxblur >= 0)
 254         x4->params.rc.f_complexity_blur = x4->cplxblur;
 255
 256     x4->params.i_bframe          = avctx->max_b_frames;
 257     /* cabac is not included in AVS JiZhun Profile */
 258     x4->params.b_cabac           = 0;
 259
 260     x4->params.i_bframe_adaptive = avctx->b_frame_strategy;
 261
 262     avctx->has_b_frames          = !!avctx->max_b_frames;
 263
 264     /* AVS doesn't allow B picture as reference */
 265     /* The max allowed reference frame number of B is 2 */
 266     x4->params.i_keyint_min      = avctx->keyint_min;
 267     if (x4->params.i_keyint_min > x4->params.i_keyint_max)
 268         x4->params.i_keyint_min = x4->params.i_keyint_max;
 269
 270     x4->params.i_scenecut_threshold        = avctx->scenechange_threshold;
 271
 272    // x4->params.b_deblocking_filter       = avctx->flags & CODEC_FLAG_LOOP_FILTER;
 273
 274     x4->params.rc.i_qp_min                 = avctx->qmin;
 275     x4->params.rc.i_qp_max                 = avctx->qmax;
 276     x4->params.rc.i_qp_step                = avctx->max_qdiff;
 277
 278     x4->params.rc.f_qcompress       = avctx->qcompress; /* 0.0 => cbr, 1.0 => constant qp */
 279     x4->params.rc.f_qblur           = avctx->qblur;     /* temporally blur quants */
 280
 281     x4->params.i_frame_reference    = avctx->refs;
 282
 283     x4->params.i_width              = avctx->width;
 284     x4->params.i_height             = avctx->height;
 285     x4->params.vui.i_sar_width      = avctx->sample_aspect_ratio.num;
 286     x4->params.vui.i_sar_height     = avctx->sample_aspect_ratio.den;
 287     /* This is only used for counting the fps */
 288     x4->params.i_fps_num            = avctx->time_base.den;
 289     x4->params.i_fps_den            = avctx->time_base.num;
 290     x4->params.analyse.inter        = XAVS_ANALYSE_I8x8 |XAVS_ANALYSE_PSUB16x16| XAVS_ANALYSE_BSUB16x16;
 291
 292     switch (avctx->me_method) {
 293          case  ME_EPZS:
 294                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_DIA;
 295                break;
 296          case  ME_HEX:
 297                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_HEX;
 298                break;
 299          case  ME_UMH:
 300                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_UMH;
 301                break;
 302          case  ME_FULL:
 303                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_ESA;
 304                break;
 305          case  ME_TESA:
 306                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_TESA;
 307                break;
 308          default:
 309                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_HEX;
 310     }
 311
 312     x4->params.analyse.i_me_range = avctx->me_range;
 313     x4->params.analyse.i_subpel_refine    = avctx->me_subpel_quality;
 314
 315     x4->params.analyse.b_chroma_me        = avctx->me_cmp & FF_CMP_CHROMA;
 316     /* AVS P2 only enables 8x8 transform */
 317     x4->params.analyse.b_transform_8x8    = 1; //avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_8X8DCT;
 318
 319     x4->params.analyse.i_trellis          = avctx->trellis;
 320     x4->params.analyse.i_noise_reduction  = avctx->noise_reduction;
 321
 322     if (avctx->level > 0)
 323         x4->params.i_level_idc = avctx->level;
 324
 325     x4->params.rc.f_rate_tolerance =
 326         (float)avctx->bit_rate_tolerance/avctx->bit_rate;
 327
 328     if ((avctx->rc_buffer_size) &&
 329         (avctx->rc_initial_buffer_occupancy <= avctx->rc_buffer_size)) {
 330         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init =
 331             (float)avctx->rc_initial_buffer_occupancy / avctx->rc_buffer_size;
 332     } else
 333         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init = 0.9;
 334
 335     /* TAG:do we have MB tree RC method */
 336     /* what is the RC method we are now using? Default NO */
 337     x4->params.rc.f_ip_factor             = 1 / fabs(avctx->i_quant_factor);
 338     x4->params.rc.f_pb_factor             = avctx->b_quant_factor;
 339     x4->params.analyse.i_chroma_qp_offset = avctx->chromaoffset;
 340
 341     x4->params.analyse.b_psnr = avctx->flags & CODEC_FLAG_PSNR;
 342     x4->params.i_log_level    = XAVS_LOG_DEBUG;
 343     x4->params.i_threads      = avctx->thread_count;
 344     x4->params.b_interlaced   = avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT;
 345
 346     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER)
 347         x4->params.b_repeat_headers = 0;
 348
 349     x4->enc = xavs_encoder_open(&x4->params);
 350     if (!x4->enc)
 351         return -1;
 352
 353     if (!(x4->pts_buffer = av_mallocz((avctx->max_b_frames+1) * sizeof(*x4->pts_buffer))))
 354         return AVERROR(ENOMEM);
 355
 356     avctx->coded_frame = &x4->out_pic;
 357     /* TAG: Do we have GLOBAL HEADER in AVS */
 358     /* We Have PPS and SPS in AVS */
 359     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
 360         xavs_nal_t *nal;
 361         int nnal, s, i, size;
 362         uint8_t *p;
 363
 364         s = xavs_encoder_headers(x4->enc, &nal, &nnal);
 365
 366         avctx->extradata = p = av_malloc(s);
 367         for (i = 0; i < nnal; i++) {
 368             /* Don't put the SEI in extradata. */
 369             if (nal[i].i_type == NAL_SEI) {
 370                 x4->sei = av_malloc( 5 + nal[i].i_payload * 4 / 3 );
 371                 if (xavs_nal_encode(x4->sei, &x4->sei_size, 1, nal + i) < 0)
 372                     return -1;
 373
 374                 continue;
 375             }
 376             size = xavs_nal_encode(p, &s, 1, nal + i);
 377             if (size < 0)
 378                 return -1;
 379             p += size;
 380         }
 381         avctx->extradata_size = p - avctx->extradata;
 382     }
 383     return 0;
 384 }
 385
 386 #define OFFSET(x) offsetof(XavsContext, x)
 387 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
 388 static const AVOption options[] = {
 389     { "crf",           "Select the quality for constant quality mode",    OFFSET(crf),           AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {-1 }, -1, FLT_MAX, VE },
 390     { "qp",            "Constant quantization parameter rate control method",OFFSET(cqp),        AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, INT_MAX, VE },
 391     { "b-bias",        "Influences how often B-frames are used",          OFFSET(b_bias),        AV_OPT_TYPE_INT,    {INT_MIN}, INT_MIN, INT_MAX, VE },
 392     { "cplxblur",      "Reduce fluctuations in QP (before curve compression)", OFFSET(cplxblur), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {-1 }, -1, FLT_MAX, VE},
 393     { "direct-pred",   "Direct MV prediction mode",                       OFFSET(direct_pred),   AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, INT_MAX, VE, "direct-pred" },
 394     { "none",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { XAVS_DIRECT_PRED_NONE },     0, 0, VE, "direct-pred" },
 395     { "spatial",       NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { XAVS_DIRECT_PRED_SPATIAL },  0, 0, VE, "direct-pred" },
 396     { "temporal",      NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { XAVS_DIRECT_PRED_TEMPORAL }, 0, 0, VE, "direct-pred" },
 397     { "auto",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { XAVS_DIRECT_PRED_AUTO },     0, 0, VE, "direct-pred" },
 398     { "aud",           "Use access unit delimiters.",                     OFFSET(aud),           AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, 1, VE},
 399     { "mbtree",        "Use macroblock tree ratecontrol.",                OFFSET(mbtree),        AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, 1, VE},
 400     { "mixed-refs",    "One reference per partition, as opposed to one reference per macroblock", OFFSET(mixed_refs), AV_OPT_TYPE_INT, {-1}, -1, 1, VE },
 401     { "fast-pskip",    NULL,                                              OFFSET(fast_pskip),    AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, 1, VE},
 402     { NULL },
 403 };
 404
 405 static const AVClass class = {
 406     .class_name = "libxavs",
 407     .item_name  = av_default_item_name,
 408     .option     = options,
 409     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 410 };
 411
 412 static const AVCodecDefault xavs_defaults[] = {
 413     { "b",                "0" },
 414     { NULL },
 415 };
 416
 417 AVCodec ff_libxavs_encoder = {
 418     .name           = "libxavs",
 419     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 420     .id             = CODEC_ID_CAVS,
 421     .priv_data_size = sizeof(XavsContext),
 422     .init           = XAVS_init,
 423     .encode2        = XAVS_frame,
 424     .close          = XAVS_close,
 425     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_AUTO_THREADS,
 426     .pix_fmts       = (const enum PixelFormat[]) { PIX_FMT_YUV420P, PIX_FMT_NONE },
 427     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libxavs - the Chinese Audio Video Standard Encoder"),
 428     .priv_class     = &class,
 429     .defaults       = xavs_defaults,
 430 };