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