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/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_packet(pkt, size)) < 0) {
  91         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error getting output packet of size %d.\n", size);
  92         return ret;
  93     }
  94     p = pkt->data;
  95
  96     /* Write the SEI as part of the first frame. */
  97     if (x4->sei_size > 0 && nnal > 0) {
  98         memcpy(p, x4->sei, x4->sei_size);
  99         p += x4->sei_size;
 100         x4->sei_size = 0;
 101     }
 102
 103     for (i = 0; i < nnal; i++) {
 104         s = xavs_nal_encode(p, &size, 1, nals + i);
 105         if (s < 0)
 106             return -1;
 107         p += s;
 108     }
 109     pkt->size = p - pkt->data;
 110
 111     return 1;
 112 }
 113
 114 static int XAVS_frame(AVCodecContext *ctx, AVPacket *pkt,
 115                       const AVFrame *frame, int *got_packet)
 116 {
 117     XavsContext *x4 = ctx->priv_data;
 118     xavs_nal_t *nal;
 119     int nnal, i, ret;
 120     xavs_picture_t pic_out;
 121
 122     x4->pic.img.i_csp   = XAVS_CSP_I420;
 123     x4->pic.img.i_plane = 3;
 124
 125     if (frame) {
 126        for (i = 0; i < 3; i++) {
 127             x4->pic.img.plane[i] = frame->data[i];
 128             x4->pic.img.i_stride[i] = frame->linesize[i];
 129        }
 130
 131         x4->pic.i_pts  = frame->pts;
 132         x4->pic.i_type = XAVS_TYPE_AUTO;
 133         x4->pts_buffer[ctx->frame_number % (ctx->max_b_frames+1)] = frame->pts;
 134     }
 135
 136     if (xavs_encoder_encode(x4->enc, &nal, &nnal,
 137                             frame? &x4->pic: NULL, &pic_out) < 0)
 138     return -1;
 139
 140     ret = encode_nals(ctx, pkt, nal, nnal);
 141
 142     if (ret < 0)
 143         return -1;
 144
 145     if (!ret) {
 146         if (!frame && !(x4->end_of_stream)) {
 147             if ((ret = ff_alloc_packet(pkt, 4)) < 0)
 148                 return ret;
 149
 150             pkt->data[0] = 0x0;
 151             pkt->data[1] = 0x0;
 152             pkt->data[2] = 0x01;
 153             pkt->data[3] = 0xb1;
 154             pkt->dts = 2*x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-1)%(ctx->max_b_frames+1)] -
 155                        x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-2)%(ctx->max_b_frames+1)];
 156             x4->end_of_stream = END_OF_STREAM;
 157             *got_packet = 1;
 158         }
 159         return 0;
 160     }
 161
 162     x4->out_pic.pts = pic_out.i_pts;
 163     pkt->pts = pic_out.i_pts;
 164     if (ctx->has_b_frames) {
 165         if (!x4->out_frame_count)
 166             pkt->dts = pkt->pts - (x4->pts_buffer[1] - x4->pts_buffer[0]);
 167         else
 168             pkt->dts = x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-1)%(ctx->max_b_frames+1)];
 169     } else
 170         pkt->dts = pkt->pts;
 171
 172     switch (pic_out.i_type) {
 173     case XAVS_TYPE_IDR:
 174     case XAVS_TYPE_I:
 175         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 176         break;
 177     case XAVS_TYPE_P:
 178         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
 179         break;
 180     case XAVS_TYPE_B:
 181     case XAVS_TYPE_BREF:
 182         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
 183         break;
 184     }
 185
 186     /* There is no IDR frame in AVS JiZhun */
 187     /* Sequence header is used as a flag */
 188     if (pic_out.i_type == XAVS_TYPE_I) {
 189         x4->out_pic.key_frame = 1;
 190         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 191     }
 192
 193     x4->out_pic.quality   = (pic_out.i_qpplus1 - 1) * FF_QP2LAMBDA;
 194
 195     x4->out_frame_count++;
 196     *got_packet = ret;
 197     return 0;
 198 }
 199
 200 static av_cold int XAVS_close(AVCodecContext *avctx)
 201 {
 202     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
 203
 204     av_freep(&avctx->extradata);
 205     av_free(x4->sei);
 206     av_freep(&x4->pts_buffer);
 207
 208     if (x4->enc)
 209         xavs_encoder_close(x4->enc);
 210
 211     return 0;
 212 }
 213
 214 static av_cold int XAVS_init(AVCodecContext *avctx)
 215 {
 216     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
 217
 218     x4->sei_size = 0;
 219     xavs_param_default(&x4->params);
 220
 221     x4->params.pf_log               = XAVS_log;
 222     x4->params.p_log_private        = avctx;
 223     x4->params.i_keyint_max         = avctx->gop_size;
 224     if (avctx->bit_rate) {
 225         x4->params.rc.i_bitrate   = avctx->bit_rate / 1000;
 226         x4->params.rc.i_rc_method = XAVS_RC_ABR;
 227     }
 228     x4->params.rc.i_vbv_buffer_size = avctx->rc_buffer_size / 1000;
 229     x4->params.rc.i_vbv_max_bitrate = avctx->rc_max_rate    / 1000;
 230     x4->params.rc.b_stat_write      = avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS1;
 231     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS2) {
 232         x4->params.rc.b_stat_read = 1;
 233     } else {
 234         if (x4->crf >= 0) {
 235             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CRF;
 236             x4->params.rc.f_rf_constant = x4->crf;
 237         } else if (x4->cqp >= 0) {
 238             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CQP;
 239             x4->params.rc.i_qp_constant = x4->cqp;
 240         }
 241     }
 242
 243     if (x4->aud >= 0)
 244         x4->params.b_aud                      = x4->aud;
 245     if (x4->mbtree >= 0)
 246         x4->params.rc.b_mb_tree               = x4->mbtree;
 247     if (x4->direct_pred >= 0)
 248         x4->params.analyse.i_direct_mv_pred   = x4->direct_pred;
 249     if (x4->fast_pskip >= 0)
 250         x4->params.analyse.b_fast_pskip       = x4->fast_pskip;
 251     if (x4->mixed_refs >= 0)
 252         x4->params.analyse.b_mixed_references = x4->mixed_refs;
 253     if (x4->b_bias != INT_MIN)
 254         x4->params.i_bframe_bias              = x4->b_bias;
 255     if (x4->cplxblur >= 0)
 256         x4->params.rc.f_complexity_blur = x4->cplxblur;
 257
 258     x4->params.i_bframe          = avctx->max_b_frames;
 259     /* cabac is not included in AVS JiZhun Profile */
 260     x4->params.b_cabac           = 0;
 261
 262     x4->params.i_bframe_adaptive = avctx->b_frame_strategy;
 263
 264     avctx->has_b_frames          = !!avctx->max_b_frames;
 265
 266     /* AVS doesn't allow B picture as reference */
 267     /* The max allowed reference frame number of B is 2 */
 268     x4->params.i_keyint_min      = avctx->keyint_min;
 269     if (x4->params.i_keyint_min > x4->params.i_keyint_max)
 270         x4->params.i_keyint_min = x4->params.i_keyint_max;
 271
 272     x4->params.i_scenecut_threshold        = avctx->scenechange_threshold;
 273
 274    // x4->params.b_deblocking_filter       = avctx->flags & CODEC_FLAG_LOOP_FILTER;
 275
 276     x4->params.rc.i_qp_min                 = avctx->qmin;
 277     x4->params.rc.i_qp_max                 = avctx->qmax;
 278     x4->params.rc.i_qp_step                = avctx->max_qdiff;
 279
 280     x4->params.rc.f_qcompress       = avctx->qcompress; /* 0.0 => cbr, 1.0 => constant qp */
 281     x4->params.rc.f_qblur           = avctx->qblur;     /* temporally blur quants */
 282
 283     x4->params.i_frame_reference    = avctx->refs;
 284
 285     x4->params.i_width              = avctx->width;
 286     x4->params.i_height             = avctx->height;
 287     x4->params.vui.i_sar_width      = avctx->sample_aspect_ratio.num;
 288     x4->params.vui.i_sar_height     = avctx->sample_aspect_ratio.den;
 289     /* This is only used for counting the fps */
 290     x4->params.i_fps_num            = avctx->time_base.den;
 291     x4->params.i_fps_den            = avctx->time_base.num;
 292     x4->params.analyse.inter        = XAVS_ANALYSE_I8x8 |XAVS_ANALYSE_PSUB16x16| XAVS_ANALYSE_BSUB16x16;
 293
 294     switch (avctx->me_method) {
 295          case  ME_EPZS:
 296                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_DIA;
 297                break;
 298          case  ME_HEX:
 299                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_HEX;
 300                break;
 301          case  ME_UMH:
 302                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_UMH;
 303                break;
 304          case  ME_FULL:
 305                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_ESA;
 306                break;
 307          case  ME_TESA:
 308                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_TESA;
 309                break;
 310          default:
 311                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_HEX;
 312     }
 313
 314     x4->params.analyse.i_me_range = avctx->me_range;
 315     x4->params.analyse.i_subpel_refine    = avctx->me_subpel_quality;
 316
 317     x4->params.analyse.b_chroma_me        = avctx->me_cmp & FF_CMP_CHROMA;
 318     /* AVS P2 only enables 8x8 transform */
 319     x4->params.analyse.b_transform_8x8    = 1; //avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_8X8DCT;
 320
 321     x4->params.analyse.i_trellis          = avctx->trellis;
 322     x4->params.analyse.i_noise_reduction  = avctx->noise_reduction;
 323
 324     if (avctx->level > 0)
 325         x4->params.i_level_idc = avctx->level;
 326
 327     x4->params.rc.f_rate_tolerance =
 328         (float)avctx->bit_rate_tolerance/avctx->bit_rate;
 329
 330     if ((avctx->rc_buffer_size) &&
 331         (avctx->rc_initial_buffer_occupancy <= avctx->rc_buffer_size)) {
 332         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init =
 333             (float)avctx->rc_initial_buffer_occupancy / avctx->rc_buffer_size;
 334     } else
 335         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init = 0.9;
 336
 337     /* TAG:do we have MB tree RC method */
 338     /* what is the RC method we are now using? Default NO */
 339     x4->params.rc.f_ip_factor             = 1 / fabs(avctx->i_quant_factor);
 340     x4->params.rc.f_pb_factor             = avctx->b_quant_factor;
 341     x4->params.analyse.i_chroma_qp_offset = avctx->chromaoffset;
 342
 343     x4->params.analyse.b_psnr = avctx->flags & CODEC_FLAG_PSNR;
 344     x4->params.i_log_level    = XAVS_LOG_DEBUG;
 345     x4->params.i_threads      = avctx->thread_count;
 346     x4->params.b_interlaced   = avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT;
 347
 348     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER)
 349         x4->params.b_repeat_headers = 0;
 350
 351     x4->enc = xavs_encoder_open(&x4->params);
 352     if (!x4->enc)
 353         return -1;
 354
 355     if (!(x4->pts_buffer = av_mallocz((avctx->max_b_frames+1) * sizeof(*x4->pts_buffer))))
 356         return AVERROR(ENOMEM);
 357
 358     avctx->coded_frame = &x4->out_pic;
 359     /* TAG: Do we have GLOBAL HEADER in AVS */
 360     /* We Have PPS and SPS in AVS */
 361     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
 362         xavs_nal_t *nal;
 363         int nnal, s, i, size;
 364         uint8_t *p;
 365
 366         s = xavs_encoder_headers(x4->enc, &nal, &nnal);
 367
 368         avctx->extradata = p = av_malloc(s);
 369         for (i = 0; i < nnal; i++) {
 370             /* Don't put the SEI in extradata. */
 371             if (nal[i].i_type == NAL_SEI) {
 372                 x4->sei = av_malloc( 5 + nal[i].i_payload * 4 / 3 );
 373                 if (xavs_nal_encode(x4->sei, &x4->sei_size, 1, nal + i) < 0)
 374                     return -1;
 375
 376                 continue;
 377             }
 378             size = xavs_nal_encode(p, &s, 1, nal + i);
 379             if (size < 0)
 380                 return -1;
 381             p += size;
 382         }
 383         avctx->extradata_size = p - avctx->extradata;
 384     }
 385     return 0;
 386 }
 387
 388 #define OFFSET(x) offsetof(XavsContext, x)
 389 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
 390 static const AVOption options[] = {
 391     { "crf",           "Select the quality for constant quality mode",    OFFSET(crf),           AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {-1 }, -1, FLT_MAX, VE },
 392     { "qp",            "Constant quantization parameter rate control method",OFFSET(cqp),        AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, INT_MAX, VE },
 393     { "b-bias",        "Influences how often B-frames are used",          OFFSET(b_bias),        AV_OPT_TYPE_INT,    {INT_MIN}, INT_MIN, INT_MAX, VE },
 394     { "cplxblur",      "Reduce fluctuations in QP (before curve compression)", OFFSET(cplxblur), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {-1 }, -1, FLT_MAX, VE},
 395     { "direct-pred",   "Direct MV prediction mode",                       OFFSET(direct_pred),   AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, INT_MAX, VE, "direct-pred" },
 396     { "none",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { XAVS_DIRECT_PRED_NONE },     0, 0, VE, "direct-pred" },
 397     { "spatial",       NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { XAVS_DIRECT_PRED_SPATIAL },  0, 0, VE, "direct-pred" },
 398     { "temporal",      NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { XAVS_DIRECT_PRED_TEMPORAL }, 0, 0, VE, "direct-pred" },
 399     { "auto",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { XAVS_DIRECT_PRED_AUTO },     0, 0, VE, "direct-pred" },
 400     { "aud",           "Use access unit delimiters.",                     OFFSET(aud),           AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, 1, VE},
 401     { "mbtree",        "Use macroblock tree ratecontrol.",                OFFSET(mbtree),        AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, 1, VE},
 402     { "mixed-refs",    "One reference per partition, as opposed to one reference per macroblock", OFFSET(mixed_refs), AV_OPT_TYPE_INT, {-1}, -1, 1, VE },
 403     { "fast-pskip",    NULL,                                              OFFSET(fast_pskip),    AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, 1, VE},
 404     { NULL },
 405 };
 406
 407 static const AVClass class = {
 408     .class_name = "libxavs",
 409     .item_name  = av_default_item_name,
 410     .option     = options,
 411     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 412 };
 413
 414 static const AVCodecDefault xavs_defaults[] = {
 415     { "b",                "0" },
 416     { NULL },
 417 };
 418
 419 AVCodec ff_libxavs_encoder = {
 420     .name           = "libxavs",
 421     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 422     .id             = CODEC_ID_CAVS,
 423     .priv_data_size = sizeof(XavsContext),
 424     .init           = XAVS_init,
 425     .encode2        = XAVS_frame,
 426     .close          = XAVS_close,
 427     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_AUTO_THREADS,
 428     .pix_fmts       = (const enum PixelFormat[]) { PIX_FMT_YUV420P, PIX_FMT_NONE },
 429     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libxavs - the Chinese Audio Video Standard Encoder"),
 430     .priv_class     = &class,
 431     .defaults       = xavs_defaults,
 432 };