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     }
  93     p = pkt->data;
  94
  95     /* Write the SEI as part of the first frame. */
  96     if (x4->sei_size > 0 && nnal > 0) {
  97         memcpy(p, x4->sei, x4->sei_size);
  98         p += x4->sei_size;
  99         x4->sei_size = 0;
 100     }
 101
 102     for (i = 0; i < nnal; i++) {
 103         s = xavs_nal_encode(p, &size, 1, nals + i);
 104         if (s < 0)
 105             return -1;
 106         p += s;
 107     }
 108     pkt->size = p - pkt->data;
 109
 110     return 1;
 111 }
 112
 113 static int XAVS_frame(AVCodecContext *ctx, AVPacket *pkt,
 114                       const AVFrame *frame, int *got_packet)
 115 {
 116     XavsContext *x4 = ctx->priv_data;
 117     xavs_nal_t *nal;
 118     int nnal, i, ret;
 119     xavs_picture_t pic_out;
 120
 121     x4->pic.img.i_csp   = XAVS_CSP_I420;
 122     x4->pic.img.i_plane = 3;
 123
 124     if (frame) {
 125        for (i = 0; i < 3; i++) {
 126             x4->pic.img.plane[i] = frame->data[i];
 127             x4->pic.img.i_stride[i] = frame->linesize[i];
 128        }
 129
 130         x4->pic.i_pts  = frame->pts;
 131         x4->pic.i_type = XAVS_TYPE_AUTO;
 132         x4->pts_buffer[ctx->frame_number % (ctx->max_b_frames+1)] = frame->pts;
 133     }
 134
 135     if (xavs_encoder_encode(x4->enc, &nal, &nnal,
 136                             frame? &x4->pic: NULL, &pic_out) < 0)
 137     return -1;
 138
 139     ret = encode_nals(ctx, pkt, nal, nnal);
 140
 141     if (ret < 0)
 142         return -1;
 143
 144     if (!ret) {
 145         if (!frame && !(x4->end_of_stream)) {
 146             if ((ret = ff_alloc_packet2(ctx, pkt, 4)) < 0)
 147                 return ret;
 148
 149             pkt->data[0] = 0x0;
 150             pkt->data[1] = 0x0;
 151             pkt->data[2] = 0x01;
 152             pkt->data[3] = 0xb1;
 153             pkt->dts = 2*x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-1)%(ctx->max_b_frames+1)] -
 154                        x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-2)%(ctx->max_b_frames+1)];
 155             x4->end_of_stream = END_OF_STREAM;
 156             *got_packet = 1;
 157         }
 158         return 0;
 159     }
 160
 161     x4->out_pic.pts = pic_out.i_pts;
 162     pkt->pts = pic_out.i_pts;
 163     if (ctx->has_b_frames) {
 164         if (!x4->out_frame_count)
 165             pkt->dts = pkt->pts - (x4->pts_buffer[1] - x4->pts_buffer[0]);
 166         else
 167             pkt->dts = x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-1)%(ctx->max_b_frames+1)];
 168     } else
 169         pkt->dts = pkt->pts;
 170
 171     switch (pic_out.i_type) {
 172     case XAVS_TYPE_IDR:
 173     case XAVS_TYPE_I:
 174         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 175         break;
 176     case XAVS_TYPE_P:
 177         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
 178         break;
 179     case XAVS_TYPE_B:
 180     case XAVS_TYPE_BREF:
 181         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
 182         break;
 183     }
 184
 185     /* There is no IDR frame in AVS JiZhun */
 186     /* Sequence header is used as a flag */
 187     if (pic_out.i_type == XAVS_TYPE_I) {
 188         x4->out_pic.key_frame = 1;
 189         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 190     }
 191
 192     x4->out_pic.quality   = (pic_out.i_qpplus1 - 1) * FF_QP2LAMBDA;
 193
 194     x4->out_frame_count++;
 195     *got_packet = ret;
 196     return 0;
 197 }
 198
 199 static av_cold int XAVS_close(AVCodecContext *avctx)
 200 {
 201     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
 202
 203     av_freep(&avctx->extradata);
 204     av_free(x4->sei);
 205     av_freep(&x4->pts_buffer);
 206
 207     if (x4->enc)
 208         xavs_encoder_close(x4->enc);
 209
 210     return 0;
 211 }
 212
 213 static av_cold int XAVS_init(AVCodecContext *avctx)
 214 {
 215     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
 216
 217     x4->sei_size = 0;
 218     xavs_param_default(&x4->params);
 219
 220     x4->params.pf_log               = XAVS_log;
 221     x4->params.p_log_private        = avctx;
 222     x4->params.i_keyint_max         = avctx->gop_size;
 223     if (avctx->bit_rate) {
 224         x4->params.rc.i_bitrate   = avctx->bit_rate / 1000;
 225         x4->params.rc.i_rc_method = XAVS_RC_ABR;
 226     }
 227     x4->params.rc.i_vbv_buffer_size = avctx->rc_buffer_size / 1000;
 228     x4->params.rc.i_vbv_max_bitrate = avctx->rc_max_rate    / 1000;
 229     x4->params.rc.b_stat_write      = avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS1;
 230     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS2) {
 231         x4->params.rc.b_stat_read = 1;
 232     } else {
 233         if (x4->crf >= 0) {
 234             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CRF;
 235             x4->params.rc.f_rf_constant = x4->crf;
 236         } else if (x4->cqp >= 0) {
 237             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CQP;
 238             x4->params.rc.i_qp_constant = x4->cqp;
 239         }
 240     }
 241
 242     if (x4->aud >= 0)
 243         x4->params.b_aud                      = x4->aud;
 244     if (x4->mbtree >= 0)
 245         x4->params.rc.b_mb_tree               = x4->mbtree;
 246     if (x4->direct_pred >= 0)
 247         x4->params.analyse.i_direct_mv_pred   = x4->direct_pred;
 248     if (x4->fast_pskip >= 0)
 249         x4->params.analyse.b_fast_pskip       = x4->fast_pskip;
 250     if (x4->mixed_refs >= 0)
 251         x4->params.analyse.b_mixed_references = x4->mixed_refs;
 252     if (x4->b_bias != INT_MIN)
 253         x4->params.i_bframe_bias              = x4->b_bias;
 254     if (x4->cplxblur >= 0)
 255         x4->params.rc.f_complexity_blur = x4->cplxblur;
 256
 257     x4->params.i_bframe          = avctx->max_b_frames;
 258     /* cabac is not included in AVS JiZhun Profile */
 259     x4->params.b_cabac           = 0;
 260
 261     x4->params.i_bframe_adaptive = avctx->b_frame_strategy;
 262
 263     avctx->has_b_frames          = !!avctx->max_b_frames;
 264
 265     /* AVS doesn't allow B picture as reference */
 266     /* The max allowed reference frame number of B is 2 */
 267     x4->params.i_keyint_min      = avctx->keyint_min;
 268     if (x4->params.i_keyint_min > x4->params.i_keyint_max)
 269         x4->params.i_keyint_min = x4->params.i_keyint_max;
 270
 271     x4->params.i_scenecut_threshold        = avctx->scenechange_threshold;
 272
 273    // x4->params.b_deblocking_filter       = avctx->flags & CODEC_FLAG_LOOP_FILTER;
 274
 275     x4->params.rc.i_qp_min                 = avctx->qmin;
 276     x4->params.rc.i_qp_max                 = avctx->qmax;
 277     x4->params.rc.i_qp_step                = avctx->max_qdiff;
 278
 279     x4->params.rc.f_qcompress       = avctx->qcompress; /* 0.0 => cbr, 1.0 => constant qp */
 280     x4->params.rc.f_qblur           = avctx->qblur;     /* temporally blur quants */
 281
 282     x4->params.i_frame_reference    = avctx->refs;
 283
 284     x4->params.i_width              = avctx->width;
 285     x4->params.i_height             = avctx->height;
 286     x4->params.vui.i_sar_width      = avctx->sample_aspect_ratio.num;
 287     x4->params.vui.i_sar_height     = avctx->sample_aspect_ratio.den;
 288     /* This is only used for counting the fps */
 289     x4->params.i_fps_num            = avctx->time_base.den;
 290     x4->params.i_fps_den            = avctx->time_base.num;
 291     x4->params.analyse.inter        = XAVS_ANALYSE_I8x8 |XAVS_ANALYSE_PSUB16x16| XAVS_ANALYSE_BSUB16x16;
 292
 293     switch (avctx->me_method) {
 294          case  ME_EPZS:
 295                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_DIA;
 296                break;
 297          case  ME_HEX:
 298                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_HEX;
 299                break;
 300          case  ME_UMH:
 301                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_UMH;
 302                break;
 303          case  ME_FULL:
 304                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_ESA;
 305                break;
 306          case  ME_TESA:
 307                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_TESA;
 308                break;
 309          default:
 310                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_HEX;
 311     }
 312
 313     x4->params.analyse.i_me_range = avctx->me_range;
 314     x4->params.analyse.i_subpel_refine    = avctx->me_subpel_quality;
 315
 316     x4->params.analyse.b_chroma_me        = avctx->me_cmp & FF_CMP_CHROMA;
 317     /* AVS P2 only enables 8x8 transform */
 318     x4->params.analyse.b_transform_8x8    = 1; //avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_8X8DCT;
 319
 320     x4->params.analyse.i_trellis          = avctx->trellis;
 321     x4->params.analyse.i_noise_reduction  = avctx->noise_reduction;
 322
 323     if (avctx->level > 0)
 324         x4->params.i_level_idc = avctx->level;
 325
 326     x4->params.rc.f_rate_tolerance =
 327         (float)avctx->bit_rate_tolerance/avctx->bit_rate;
 328
 329     if ((avctx->rc_buffer_size) &&
 330         (avctx->rc_initial_buffer_occupancy <= avctx->rc_buffer_size)) {
 331         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init =
 332             (float)avctx->rc_initial_buffer_occupancy / avctx->rc_buffer_size;
 333     } else
 334         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init = 0.9;
 335
 336     /* TAG:do we have MB tree RC method */
 337     /* what is the RC method we are now using? Default NO */
 338     x4->params.rc.f_ip_factor             = 1 / fabs(avctx->i_quant_factor);
 339     x4->params.rc.f_pb_factor             = avctx->b_quant_factor;
 340     x4->params.analyse.i_chroma_qp_offset = avctx->chromaoffset;
 341
 342     x4->params.analyse.b_psnr = avctx->flags & CODEC_FLAG_PSNR;
 343     x4->params.i_log_level    = XAVS_LOG_DEBUG;
 344     x4->params.i_threads      = avctx->thread_count;
 345     x4->params.b_interlaced   = avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT;
 346
 347     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER)
 348         x4->params.b_repeat_headers = 0;
 349
 350     x4->enc = xavs_encoder_open(&x4->params);
 351     if (!x4->enc)
 352         return -1;
 353
 354     if (!(x4->pts_buffer = av_mallocz((avctx->max_b_frames+1) * sizeof(*x4->pts_buffer))))
 355         return AVERROR(ENOMEM);
 356
 357     avctx->coded_frame = &x4->out_pic;
 358     /* TAG: Do we have GLOBAL HEADER in AVS */
 359     /* We Have PPS and SPS in AVS */
 360     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
 361         xavs_nal_t *nal;
 362         int nnal, s, i, size;
 363         uint8_t *p;
 364
 365         s = xavs_encoder_headers(x4->enc, &nal, &nnal);
 366
 367         avctx->extradata = p = av_malloc(s);
 368         for (i = 0; i < nnal; i++) {
 369             /* Don't put the SEI in extradata. */
 370             if (nal[i].i_type == NAL_SEI) {
 371                 x4->sei = av_malloc( 5 + nal[i].i_payload * 4 / 3 );
 372                 if (xavs_nal_encode(x4->sei, &x4->sei_size, 1, nal + i) < 0)
 373                     return -1;
 374
 375                 continue;
 376             }
 377             size = xavs_nal_encode(p, &s, 1, nal + i);
 378             if (size < 0)
 379                 return -1;
 380             p += size;
 381         }
 382         avctx->extradata_size = p - avctx->extradata;
 383     }
 384     return 0;
 385 }
 386
 387 #define OFFSET(x) offsetof(XavsContext, x)
 388 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
 389 static const AVOption options[] = {
 390     { "crf",           "Select the quality for constant quality mode",    OFFSET(crf),           AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {-1 }, -1, FLT_MAX, VE },
 391     { "qp",            "Constant quantization parameter rate control method",OFFSET(cqp),        AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, INT_MAX, VE },
 392     { "b-bias",        "Influences how often B-frames are used",          OFFSET(b_bias),        AV_OPT_TYPE_INT,    {INT_MIN}, INT_MIN, INT_MAX, VE },
 393     { "cplxblur",      "Reduce fluctuations in QP (before curve compression)", OFFSET(cplxblur), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {-1 }, -1, FLT_MAX, VE},
 394     { "direct-pred",   "Direct MV prediction mode",                       OFFSET(direct_pred),   AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, INT_MAX, VE, "direct-pred" },
 395     { "none",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { XAVS_DIRECT_PRED_NONE },     0, 0, VE, "direct-pred" },
 396     { "spatial",       NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { XAVS_DIRECT_PRED_SPATIAL },  0, 0, VE, "direct-pred" },
 397     { "temporal",      NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { XAVS_DIRECT_PRED_TEMPORAL }, 0, 0, VE, "direct-pred" },
 398     { "auto",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { XAVS_DIRECT_PRED_AUTO },     0, 0, VE, "direct-pred" },
 399     { "aud",           "Use access unit delimiters.",                     OFFSET(aud),           AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, 1, VE},
 400     { "mbtree",        "Use macroblock tree ratecontrol.",                OFFSET(mbtree),        AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, 1, VE},
 401     { "mixed-refs",    "One reference per partition, as opposed to one reference per macroblock", OFFSET(mixed_refs), AV_OPT_TYPE_INT, {-1}, -1, 1, VE },
 402     { "fast-pskip",    NULL,                                              OFFSET(fast_pskip),    AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, 1, VE},
 403     { NULL },
 404 };
 405
 406 static const AVClass class = {
 407     .class_name = "libxavs",
 408     .item_name  = av_default_item_name,
 409     .option     = options,
 410     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 411 };
 412
 413 static const AVCodecDefault xavs_defaults[] = {
 414     { "b",                "0" },
 415     { NULL },
 416 };
 417
 418 AVCodec ff_libxavs_encoder = {
 419     .name           = "libxavs",
 420     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 421     .id             = CODEC_ID_CAVS,
 422     .priv_data_size = sizeof(XavsContext),
 423     .init           = XAVS_init,
 424     .encode2        = XAVS_frame,
 425     .close          = XAVS_close,
 426     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_AUTO_THREADS,
 427     .pix_fmts       = (const enum PixelFormat[]) { PIX_FMT_YUV420P, PIX_FMT_NONE },
 428     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libxavs - the Chinese Audio Video Standard Encoder"),
 429     .priv_class     = &class,
 430     .defaults       = xavs_defaults,
 431 };