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 Libav.
   6  *
   7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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/internal.h"
  32 #include "libavutil/mem.h"
  33 #include "libavutil/opt.h"
  34
  35 #define END_OF_STREAM 0x001
  36
  37 #define XAVS_PART_I8X8 0x002 /* Analyze i8x8 (requires 8x8 transform) */
  38 #define XAVS_PART_P8X8 0x010 /* Analyze p16x8, p8x16 and p8x8 */
  39 #define XAVS_PART_B8X8 0x100 /* Analyze b16x8, b*/
  40
  41 typedef struct XavsContext {
  42     AVClass        *class;
  43     xavs_param_t    params;
  44     xavs_t         *enc;
  45     xavs_picture_t  pic;
  46     uint8_t        *sei;
  47     int             sei_size;
  48     int             end_of_stream;
  49     float crf;
  50     int cqp;
  51     int b_bias;
  52     float cplxblur;
  53     int direct_pred;
  54     int aud;
  55     int fast_pskip;
  56     int motion_est;
  57     int mbtree;
  58     int mixed_refs;
  59
  60     int64_t *pts_buffer;
  61     int out_frame_count;
  62 } XavsContext;
  63
  64 static void XAVS_log(void *p, int level, const char *fmt, va_list args)
  65 {
  66     static const int level_map[] = {
  67         [XAVS_LOG_ERROR]   = AV_LOG_ERROR,
  68         [XAVS_LOG_WARNING] = AV_LOG_WARNING,
  69         [XAVS_LOG_INFO]    = AV_LOG_INFO,
  70         [XAVS_LOG_DEBUG]   = AV_LOG_DEBUG
  71     };
  72
  73     if (level < 0 || level > XAVS_LOG_DEBUG)
  74         return;
  75
  76     av_vlog(p, level_map[level], fmt, args);
  77 }
  78
  79 static int encode_nals(AVCodecContext *ctx, AVPacket *pkt,
  80                        xavs_nal_t *nals, int nnal)
  81 {
  82     XavsContext *x4 = ctx->priv_data;
  83     uint8_t *p;
  84     int i, s, ret, size = x4->sei_size + AV_INPUT_BUFFER_MIN_SIZE;
  85
  86     if (!nnal)
  87         return 0;
  88
  89     for (i = 0; i < nnal; i++)
  90         size += nals[i].i_payload;
  91
  92     if ((ret = ff_alloc_packet(pkt, size)) < 0) {
  93         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error getting output packet of size %d.\n", size);
  94         return ret;
  95     }
  96     p = pkt->data;
  97
  98     /* Write the SEI as part of the first frame. */
  99     if (x4->sei_size > 0 && nnal > 0) {
 100         memcpy(p, x4->sei, x4->sei_size);
 101         p += x4->sei_size;
 102         x4->sei_size = 0;
 103     }
 104
 105     for (i = 0; i < nnal; i++) {
 106         s = xavs_nal_encode(p, &size, 1, nals + i);
 107         if (s < 0)
 108             return -1;
 109         p += s;
 110     }
 111     pkt->size = p - pkt->data;
 112
 113     return 1;
 114 }
 115
 116 static int XAVS_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 117                       const AVFrame *frame, int *got_packet)
 118 {
 119     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
 120     xavs_nal_t *nal;
 121     int nnal, i, ret;
 122     xavs_picture_t pic_out;
 123     uint8_t *sd;
 124
 125     x4->pic.img.i_csp   = XAVS_CSP_I420;
 126     x4->pic.img.i_plane = 3;
 127
 128     if (frame) {
 129        for (i = 0; i < 3; i++) {
 130             x4->pic.img.plane[i] = frame->data[i];
 131             x4->pic.img.i_stride[i] = frame->linesize[i];
 132        }
 133
 134         x4->pic.i_pts  = frame->pts;
 135         x4->pic.i_type = XAVS_TYPE_AUTO;
 136         x4->pts_buffer[avctx->frame_number % (avctx->max_b_frames+1)] = frame->pts;
 137     }
 138
 139     if (xavs_encoder_encode(x4->enc, &nal, &nnal,
 140                             frame? &x4->pic: NULL, &pic_out) < 0)
 141     return -1;
 142
 143     ret = encode_nals(avctx, pkt, nal, nnal);
 144
 145     if (ret < 0)
 146         return -1;
 147
 148     if (!ret) {
 149         if (!frame && !(x4->end_of_stream)) {
 150             if ((ret = ff_alloc_packet(pkt, 4)) < 0)
 151                 return ret;
 152
 153             pkt->data[0] = 0x0;
 154             pkt->data[1] = 0x0;
 155             pkt->data[2] = 0x01;
 156             pkt->data[3] = 0xb1;
 157             pkt->dts = 2*x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-1)%(avctx->max_b_frames+1)] -
 158                        x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-2)%(avctx->max_b_frames+1)];
 159             x4->end_of_stream = END_OF_STREAM;
 160             *got_packet = 1;
 161         }
 162         return 0;
 163     }
 164
 165 #if FF_API_CODED_FRAME
 166 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 167     avctx->coded_frame->pts = pic_out.i_pts;
 168 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 169 #endif
 170     pkt->pts = pic_out.i_pts;
 171     if (avctx->has_b_frames) {
 172         if (!x4->out_frame_count)
 173             pkt->dts = pkt->pts - (x4->pts_buffer[1] - x4->pts_buffer[0]);
 174         else
 175             pkt->dts = x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-1)%(avctx->max_b_frames+1)];
 176     } else
 177         pkt->dts = pkt->pts;
 178
 179 #if FF_API_CODED_FRAME
 180 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 181     switch (pic_out.i_type) {
 182     case XAVS_TYPE_IDR:
 183     case XAVS_TYPE_I:
 184         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 185         break;
 186     case XAVS_TYPE_P:
 187         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
 188         break;
 189     case XAVS_TYPE_B:
 190     case XAVS_TYPE_BREF:
 191         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
 192         break;
 193     }
 194 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 195 #endif
 196
 197     /* There is no IDR frame in AVS JiZhun */
 198     /* Sequence header is used as a flag */
 199     if (pic_out.i_type == XAVS_TYPE_I) {
 200 #if FF_API_CODED_FRAME
 201 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 202         avctx->coded_frame->key_frame = 1;
 203 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 204 #endif
 205         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 206     }
 207
 208 #if FF_API_CODED_FRAME
 209 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 210     avctx->coded_frame->quality = (pic_out.i_qpplus1 - 1) * FF_QP2LAMBDA;
 211 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 212 #endif
 213
 214     sd = av_packet_new_side_data(pkt, AV_PKT_DATA_QUALITY_FACTOR, sizeof(int));
 215     if (!sd)
 216         return AVERROR(ENOMEM);
 217     *(int *)sd = (pic_out.i_qpplus1 - 1) * FF_QP2LAMBDA;
 218
 219     x4->out_frame_count++;
 220     *got_packet = ret;
 221     return 0;
 222 }
 223
 224 static av_cold int XAVS_close(AVCodecContext *avctx)
 225 {
 226     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
 227
 228     av_freep(&avctx->extradata);
 229     av_free(x4->sei);
 230     av_freep(&x4->pts_buffer);
 231
 232     if (x4->enc)
 233         xavs_encoder_close(x4->enc);
 234
 235     return 0;
 236 }
 237
 238 static av_cold int XAVS_init(AVCodecContext *avctx)
 239 {
 240     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
 241
 242     x4->sei_size = 0;
 243     xavs_param_default(&x4->params);
 244
 245     x4->params.pf_log               = XAVS_log;
 246     x4->params.p_log_private        = avctx;
 247     x4->params.i_keyint_max         = avctx->gop_size;
 248     if (avctx->bit_rate) {
 249         x4->params.rc.i_bitrate   = avctx->bit_rate / 1000;
 250         x4->params.rc.i_rc_method = XAVS_RC_ABR;
 251     }
 252     x4->params.rc.i_vbv_buffer_size = avctx->rc_buffer_size / 1000;
 253     x4->params.rc.i_vbv_max_bitrate = avctx->rc_max_rate    / 1000;
 254     x4->params.rc.b_stat_write      = avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_PASS1;
 255     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_PASS2) {
 256         x4->params.rc.b_stat_read = 1;
 257     } else {
 258         if (x4->crf >= 0) {
 259             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CRF;
 260             x4->params.rc.f_rf_constant = x4->crf;
 261         } else if (x4->cqp >= 0) {
 262             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CQP;
 263             x4->params.rc.i_qp_constant = x4->cqp;
 264         }
 265     }
 266
 267     if (x4->aud >= 0)
 268         x4->params.b_aud                      = x4->aud;
 269     if (x4->mbtree >= 0)
 270         x4->params.rc.b_mb_tree               = x4->mbtree;
 271     if (x4->direct_pred >= 0)
 272         x4->params.analyse.i_direct_mv_pred   = x4->direct_pred;
 273     if (x4->fast_pskip >= 0)
 274         x4->params.analyse.b_fast_pskip       = x4->fast_pskip;
 275     if (x4->motion_est >= 0)
 276         x4->params.analyse.i_me_method        = x4->motion_est;
 277     if (x4->mixed_refs >= 0)
 278         x4->params.analyse.b_mixed_references = x4->mixed_refs;
 279     if (x4->b_bias != INT_MIN)
 280         x4->params.i_bframe_bias              = x4->b_bias;
 281     if (x4->cplxblur >= 0)
 282         x4->params.rc.f_complexity_blur = x4->cplxblur;
 283
 284 #if FF_API_MOTION_EST
 285 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 286     if (x4->motion_est < 0) {
 287         switch (avctx->me_method) {
 288         case  ME_EPZS:
 289             x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_DIA;
 290             break;
 291         case  ME_HEX:
 292             x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_HEX;
 293             break;
 294         case  ME_UMH:
 295             x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_UMH;
 296             break;
 297         case  ME_FULL:
 298             x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_ESA;
 299             break;
 300         case  ME_TESA:
 301             x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_TESA;
 302             break;
 303         default:
 304             x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_HEX;
 305         }
 306     }
 307 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 308 #endif
 309
 310     x4->params.i_bframe          = avctx->max_b_frames;
 311     /* cabac is not included in AVS JiZhun Profile */
 312     x4->params.b_cabac           = 0;
 313
 314     x4->params.i_bframe_adaptive = avctx->b_frame_strategy;
 315
 316     avctx->has_b_frames          = !!avctx->max_b_frames;
 317
 318     /* AVS doesn't allow B picture as reference */
 319     /* The max allowed reference frame number of B is 2 */
 320     x4->params.i_keyint_min      = avctx->keyint_min;
 321     if (x4->params.i_keyint_min > x4->params.i_keyint_max)
 322         x4->params.i_keyint_min = x4->params.i_keyint_max;
 323
 324     x4->params.i_scenecut_threshold        = avctx->scenechange_threshold;
 325
 326    // x4->params.b_deblocking_filter       = avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_LOOP_FILTER;
 327
 328     x4->params.rc.i_qp_min                 = avctx->qmin;
 329     x4->params.rc.i_qp_max                 = avctx->qmax;
 330     x4->params.rc.i_qp_step                = avctx->max_qdiff;
 331
 332     x4->params.rc.f_qcompress       = avctx->qcompress; /* 0.0 => cbr, 1.0 => constant qp */
 333     x4->params.rc.f_qblur           = avctx->qblur;     /* temporally blur quants */
 334
 335     x4->params.i_frame_reference    = avctx->refs;
 336
 337     x4->params.i_width              = avctx->width;
 338     x4->params.i_height             = avctx->height;
 339     x4->params.vui.i_sar_width      = avctx->sample_aspect_ratio.num;
 340     x4->params.vui.i_sar_height     = avctx->sample_aspect_ratio.den;
 341     /* This is only used for counting the fps */
 342     x4->params.i_fps_num            = avctx->time_base.den;
 343     x4->params.i_fps_den            = avctx->time_base.num;
 344     x4->params.analyse.inter        = XAVS_ANALYSE_I8x8 |XAVS_ANALYSE_PSUB16x16| XAVS_ANALYSE_BSUB16x16;
 345
 346     x4->params.analyse.i_me_range = avctx->me_range;
 347     x4->params.analyse.i_subpel_refine    = avctx->me_subpel_quality;
 348
 349     x4->params.analyse.b_chroma_me        = avctx->me_cmp & FF_CMP_CHROMA;
 350     /* AVS P2 only enables 8x8 transform */
 351     x4->params.analyse.b_transform_8x8    = 1; //avctx->flags2 & AV_CODEC_FLAG2_8X8DCT;
 352
 353     x4->params.analyse.i_trellis          = avctx->trellis;
 354     x4->params.analyse.i_noise_reduction  = avctx->noise_reduction;
 355
 356     if (avctx->level > 0)
 357         x4->params.i_level_idc = avctx->level;
 358
 359     if (avctx->bit_rate > 0)
 360         x4->params.rc.f_rate_tolerance =
 361             (float)avctx->bit_rate_tolerance / avctx->bit_rate;
 362
 363     if ((avctx->rc_buffer_size) &&
 364         (avctx->rc_initial_buffer_occupancy <= avctx->rc_buffer_size)) {
 365         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init =
 366             (float)avctx->rc_initial_buffer_occupancy / avctx->rc_buffer_size;
 367     } else
 368         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init = 0.9;
 369
 370     /* TAG:do we have MB tree RC method */
 371     /* what is the RC method we are now using? Default NO */
 372     x4->params.rc.f_ip_factor             = 1 / fabs(avctx->i_quant_factor);
 373     x4->params.rc.f_pb_factor             = avctx->b_quant_factor;
 374     x4->params.analyse.i_chroma_qp_offset = avctx->chromaoffset;
 375
 376     x4->params.analyse.b_psnr = avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_PSNR;
 377     x4->params.i_log_level    = XAVS_LOG_DEBUG;
 378     x4->params.i_threads      = avctx->thread_count;
 379     x4->params.b_interlaced   = avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT;
 380
 381     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER)
 382         x4->params.b_repeat_headers = 0;
 383
 384     x4->enc = xavs_encoder_open(&x4->params);
 385     if (!x4->enc)
 386         return -1;
 387
 388     if (!(x4->pts_buffer = av_mallocz((avctx->max_b_frames+1) * sizeof(*x4->pts_buffer))))
 389         return AVERROR(ENOMEM);
 390
 391     /* TAG: Do we have GLOBAL HEADER in AVS */
 392     /* We Have PPS and SPS in AVS */
 393     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
 394         xavs_nal_t *nal;
 395         int nnal, s, i, size;
 396         uint8_t *p;
 397
 398         s = xavs_encoder_headers(x4->enc, &nal, &nnal);
 399
 400         avctx->extradata = p = av_malloc(s);
 401         for (i = 0; i < nnal; i++) {
 402             /* Don't put the SEI in extradata. */
 403             if (nal[i].i_type == NAL_SEI) {
 404                 x4->sei = av_malloc( 5 + nal[i].i_payload * 4 / 3 );
 405                 if (xavs_nal_encode(x4->sei, &x4->sei_size, 1, nal + i) < 0)
 406                     return -1;
 407
 408                 continue;
 409             }
 410             size = xavs_nal_encode(p, &s, 1, nal + i);
 411             if (size < 0)
 412                 return -1;
 413             p += size;
 414         }
 415         avctx->extradata_size = p - avctx->extradata;
 416     }
 417     return 0;
 418 }
 419
 420 #define OFFSET(x) offsetof(XavsContext, x)
 421 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
 422 static const AVOption options[] = {
 423     { "crf",           "Select the quality for constant quality mode",    OFFSET(crf),           AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {-1 }, -1, FLT_MAX, VE },
 424     { "qp",            "Constant quantization parameter rate control method",OFFSET(cqp),        AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, INT_MAX, VE },
 425     { "b-bias",        "Influences how often B-frames are used",          OFFSET(b_bias),        AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = INT_MIN}, INT_MIN, INT_MAX, VE },
 426     { "cplxblur",      "Reduce fluctuations in QP (before curve compression)", OFFSET(cplxblur), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {-1 }, -1, FLT_MAX, VE},
 427     { "direct-pred",   "Direct MV prediction mode",                       OFFSET(direct_pred),   AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, INT_MAX, VE, "direct-pred" },
 428     { "none",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_NONE },     0, 0, VE, "direct-pred" },
 429     { "spatial",       NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_SPATIAL },  0, 0, VE, "direct-pred" },
 430     { "temporal",      NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_TEMPORAL }, 0, 0, VE, "direct-pred" },
 431     { "auto",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_AUTO },     0, 0, VE, "direct-pred" },
 432     { "aud",           "Use access unit delimiters.",                     OFFSET(aud),           AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, 1, VE},
 433     { "mbtree",        "Use macroblock tree ratecontrol.",                OFFSET(mbtree),        AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, 1, VE},
 434     { "mixed-refs",    "One reference per partition, as opposed to one reference per macroblock", OFFSET(mixed_refs), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = -1}, -1, 1, VE },
 435     { "fast-pskip",    NULL,                                              OFFSET(fast_pskip),    AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, 1, VE},
 436     { "motion-est",   "Set motion estimation method",                     OFFSET(motion_est),    AV_OPT_TYPE_INT,    { .i64 = -1 }, -1, XAVS_ME_TESA, VE, "motion-est"},
 437     { "dia",           NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_ME_DIA },               INT_MIN, INT_MAX, VE, "motion-est" },
 438     { "hex",           NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_ME_HEX },               INT_MIN, INT_MAX, VE, "motion-est" },
 439     { "umh",           NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_ME_UMH },               INT_MIN, INT_MAX, VE, "motion-est" },
 440     { "esa",           NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_ME_ESA },               INT_MIN, INT_MAX, VE, "motion-est" },
 441     { "tesa",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_ME_TESA },              INT_MIN, INT_MAX, VE, "motion-est" },
 442
 443     { NULL },
 444 };
 445
 446 static const AVClass class = {
 447     .class_name = "libxavs",
 448     .item_name  = av_default_item_name,
 449     .option     = options,
 450     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 451 };
 452
 453 static const AVCodecDefault xavs_defaults[] = {
 454     { "b",                "0" },
 455     { NULL },
 456 };
 457
 458 AVCodec ff_libxavs_encoder = {
 459     .name           = "libxavs",
 460     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libxavs Chinese AVS (Audio Video Standard)"),
 461     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 462     .id             = AV_CODEC_ID_CAVS,
 463     .priv_data_size = sizeof(XavsContext),
 464     .init           = XAVS_init,
 465     .encode2        = XAVS_frame,
 466     .close          = XAVS_close,
 467     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DELAY | AV_CODEC_CAP_AUTO_THREADS,
 468     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]) { AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_NONE },
 469     .priv_class     = &class,
 470     .defaults       = xavs_defaults,
 471 };