libavcodec/libaomenc.c: Added code for computing PSNR/SSIM
[ffmpeg.git] / libavcodec / libaomenc.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2010, Google, Inc.
3  *
4  * This file is part of FFmpeg.
5  *
6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
8  * License as published by the Free Software Foundation; either
9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
14  * Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
19  */
20
21 /**
22  * @file
23  * AV1 encoder support via libaom
24  */
25
26 #define AOM_DISABLE_CTRL_TYPECHECKS 1
27 #include <aom/aom_encoder.h>
28 #include <aom/aomcx.h>
29
30 #include "libavutil/avassert.h"
31 #include "libavutil/base64.h"
32 #include "libavutil/common.h"
33 #include "libavutil/mathematics.h"
34 #include "libavutil/opt.h"
35 #include "libavutil/pixdesc.h"
36
37 #include "avcodec.h"
38 #include "internal.h"
39 #include "profiles.h"
40
41 /*
42  * Portion of struct aom_codec_cx_pkt from aom_encoder.h.
43  * One encoded frame returned from the library.
44  */
45 struct FrameListData {
46     void *buf;                       /**< compressed data buffer */
47     size_t sz;                       /**< length of compressed data */
48     int64_t pts;                     /**< time stamp to show frame
49                                           (in timebase units) */
50     unsigned long duration;          /**< duration to show frame
51                                           (in timebase units) */
52     uint32_t flags;                  /**< flags for this frame */
53     uint64_t sse[4];
54     int have_sse;                    /**< true if we have pending sse[] */
55     uint64_t frame_number;
56     struct FrameListData *next;
57 };
58
59 typedef struct AOMEncoderContext {
60     AVClass *class;
61     AVBSFContext *bsf;
62     struct aom_codec_ctx encoder;
63     struct aom_image rawimg;
64     struct aom_fixed_buf twopass_stats;
65     struct FrameListData *coded_frame_list;
66     int cpu_used;
67     int auto_alt_ref;
68     int lag_in_frames;
69     int error_resilient;
70     int crf;
71     int static_thresh;
72     int drop_threshold;
73     int noise_sensitivity;
74     uint64_t sse[4];
75     int have_sse; /**< true if we have pending sse[] */
76     uint64_t frame_number;
77 } AOMContext;
78
79 static const char *const ctlidstr[] = {
80     [AOME_SET_CPUUSED]          = "AOME_SET_CPUUSED",
81     [AOME_SET_CQ_LEVEL]         = "AOME_SET_CQ_LEVEL",
82     [AOME_SET_ENABLEAUTOALTREF] = "AOME_SET_ENABLEAUTOALTREF",
83     [AOME_SET_STATIC_THRESHOLD] = "AOME_SET_STATIC_THRESHOLD",
84     [AV1E_SET_COLOR_RANGE]      = "AV1E_SET_COLOR_RANGE",
85     [AV1E_SET_COLOR_PRIMARIES]  = "AV1E_SET_COLOR_PRIMARIES",
86     [AV1E_SET_MATRIX_COEFFICIENTS] = "AV1E_SET_MATRIX_COEFFICIENTS",
87     [AV1E_SET_TRANSFER_CHARACTERISTICS] = "AV1E_SET_TRANSFER_CHARACTERISTICS",
88 };
89
90 static av_cold void log_encoder_error(AVCodecContext *avctx, const char *desc)
91 {
92     AOMContext *ctx    = avctx->priv_data;
93     const char *error  = aom_codec_error(&ctx->encoder);
94     const char *detail = aom_codec_error_detail(&ctx->encoder);
95
96     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", desc, error);
97     if (detail)
98         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "  Additional information: %s\n", detail);
99 }
100
101 static av_cold void dump_enc_cfg(AVCodecContext *avctx,
102                                  const struct aom_codec_enc_cfg *cfg)
103 {
104     int width = -30;
105     int level = AV_LOG_DEBUG;
106
107     av_log(avctx, level, "aom_codec_enc_cfg\n");
108     av_log(avctx, level, "generic settings\n"
109                          "  %*s%u\n  %*s%u\n  %*s%u\n  %*s%u\n  %*s%u\n"
110                          "  %*s%u\n  %*s%u\n"
111                          "  %*s{%u/%u}\n  %*s%u\n  %*s%d\n  %*s%u\n",
112            width, "g_usage:",           cfg->g_usage,
113            width, "g_threads:",         cfg->g_threads,
114            width, "g_profile:",         cfg->g_profile,
115            width, "g_w:",               cfg->g_w,
116            width, "g_h:",               cfg->g_h,
117            width, "g_bit_depth:",       cfg->g_bit_depth,
118            width, "g_input_bit_depth:", cfg->g_input_bit_depth,
119            width, "g_timebase:",        cfg->g_timebase.num, cfg->g_timebase.den,
120            width, "g_error_resilient:", cfg->g_error_resilient,
121            width, "g_pass:",            cfg->g_pass,
122            width, "g_lag_in_frames:",   cfg->g_lag_in_frames);
123     av_log(avctx, level, "rate control settings\n"
124                          "  %*s%u\n  %*s%d\n  %*s%p(%"SIZE_SPECIFIER")\n  %*s%u\n",
125            width, "rc_dropframe_thresh:", cfg->rc_dropframe_thresh,
126            width, "rc_end_usage:",        cfg->rc_end_usage,
127            width, "rc_twopass_stats_in:", cfg->rc_twopass_stats_in.buf, cfg->rc_twopass_stats_in.sz,
128            width, "rc_target_bitrate:",   cfg->rc_target_bitrate);
129     av_log(avctx, level, "quantizer settings\n"
130                          "  %*s%u\n  %*s%u\n",
131            width, "rc_min_quantizer:", cfg->rc_min_quantizer,
132            width, "rc_max_quantizer:", cfg->rc_max_quantizer);
133     av_log(avctx, level, "bitrate tolerance\n"
134                          "  %*s%u\n  %*s%u\n",
135            width, "rc_undershoot_pct:", cfg->rc_undershoot_pct,
136            width, "rc_overshoot_pct:",  cfg->rc_overshoot_pct);
137     av_log(avctx, level, "decoder buffer model\n"
138                          "  %*s%u\n  %*s%u\n  %*s%u\n",
139            width, "rc_buf_sz:",         cfg->rc_buf_sz,
140            width, "rc_buf_initial_sz:", cfg->rc_buf_initial_sz,
141            width, "rc_buf_optimal_sz:", cfg->rc_buf_optimal_sz);
142     av_log(avctx, level, "2 pass rate control settings\n"
143                          "  %*s%u\n  %*s%u\n  %*s%u\n",
144            width, "rc_2pass_vbr_bias_pct:",       cfg->rc_2pass_vbr_bias_pct,
145            width, "rc_2pass_vbr_minsection_pct:", cfg->rc_2pass_vbr_minsection_pct,
146            width, "rc_2pass_vbr_maxsection_pct:", cfg->rc_2pass_vbr_maxsection_pct);
147     av_log(avctx, level, "keyframing settings\n"
148                          "  %*s%d\n  %*s%u\n  %*s%u\n",
149            width, "kf_mode:",     cfg->kf_mode,
150            width, "kf_min_dist:", cfg->kf_min_dist,
151            width, "kf_max_dist:", cfg->kf_max_dist);
152     av_log(avctx, level, "\n");
153 }
154
155 static void coded_frame_add(void *list, struct FrameListData *cx_frame)
156 {
157     struct FrameListData **p = list;
158
159     while (*p)
160         p = &(*p)->next;
161     *p = cx_frame;
162     cx_frame->next = NULL;
163 }
164
165 static av_cold void free_coded_frame(struct FrameListData *cx_frame)
166 {
167     av_freep(&cx_frame->buf);
168     av_freep(&cx_frame);
169 }
170
171 static av_cold void free_frame_list(struct FrameListData *list)
172 {
173     struct FrameListData *p = list;
174
175     while (p) {
176         list = list->next;
177         free_coded_frame(p);
178         p = list;
179     }
180 }
181
182 static av_cold int codecctl_int(AVCodecContext *avctx,
183                                 enum aome_enc_control_id id, int val)
184 {
185     AOMContext *ctx = avctx->priv_data;
186     char buf[80];
187     int width = -30;
188     int res;
189
190     snprintf(buf, sizeof(buf), "%s:", ctlidstr[id]);
191     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "  %*s%d\n", width, buf, val);
192
193     res = aom_codec_control(&ctx->encoder, id, val);
194     if (res != AOM_CODEC_OK) {
195         snprintf(buf, sizeof(buf), "Failed to set %s codec control",
196                  ctlidstr[id]);
197         log_encoder_error(avctx, buf);
198         return AVERROR(EINVAL);
199     }
200
201     return 0;
202 }
203
204 static av_cold int aom_free(AVCodecContext *avctx)
205 {
206     AOMContext *ctx = avctx->priv_data;
207
208     aom_codec_destroy(&ctx->encoder);
209     av_freep(&ctx->twopass_stats.buf);
210     av_freep(&avctx->stats_out);
211     free_frame_list(ctx->coded_frame_list);
212     av_bsf_free(&ctx->bsf);
213     return 0;
214 }
215
216 static int set_pix_fmt(AVCodecContext *avctx, aom_codec_caps_t codec_caps,
217                        struct aom_codec_enc_cfg *enccfg, aom_codec_flags_t *flags,
218                        aom_img_fmt_t *img_fmt)
219 {
220     AOMContext av_unused *ctx = avctx->priv_data;
221     enccfg->g_bit_depth = enccfg->g_input_bit_depth = 8;
222     switch (avctx->pix_fmt) {
223     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
224         enccfg->g_profile = FF_PROFILE_AV1_MAIN;
225         *img_fmt = AOM_IMG_FMT_I420;
226         return 0;
227     case AV_PIX_FMT_YUV422P:
228         enccfg->g_profile = FF_PROFILE_AV1_PROFESSIONAL;
229         *img_fmt = AOM_IMG_FMT_I422;
230         return 0;
231     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
232         enccfg->g_profile = FF_PROFILE_AV1_HIGH;
233         *img_fmt = AOM_IMG_FMT_I444;
234         return 0;
235     case AV_PIX_FMT_YUV420P10:
236     case AV_PIX_FMT_YUV420P12:
237         if (codec_caps & AOM_CODEC_CAP_HIGHBITDEPTH) {
238             enccfg->g_bit_depth = enccfg->g_input_bit_depth =
239                 avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P10 ? 10 : 12;
240             enccfg->g_profile =
241                 enccfg->g_bit_depth == 10 ? FF_PROFILE_AV1_MAIN : FF_PROFILE_AV1_PROFESSIONAL;
242             *img_fmt = AOM_IMG_FMT_I42016;
243             *flags |= AOM_CODEC_USE_HIGHBITDEPTH;
244             return 0;
245         }
246         break;
247     case AV_PIX_FMT_YUV422P10:
248     case AV_PIX_FMT_YUV422P12:
249         if (codec_caps & AOM_CODEC_CAP_HIGHBITDEPTH) {
250             enccfg->g_bit_depth = enccfg->g_input_bit_depth =
251                 avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV422P10 ? 10 : 12;
252             enccfg->g_profile = FF_PROFILE_AV1_PROFESSIONAL;
253             *img_fmt = AOM_IMG_FMT_I42216;
254             *flags |= AOM_CODEC_USE_HIGHBITDEPTH;
255             return 0;
256         }
257         break;
258     case AV_PIX_FMT_YUV444P10:
259     case AV_PIX_FMT_YUV444P12:
260         if (codec_caps & AOM_CODEC_CAP_HIGHBITDEPTH) {
261             enccfg->g_bit_depth = enccfg->g_input_bit_depth =
262                 avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P10 ? 10 : 12;
263             enccfg->g_profile =
264                 enccfg->g_bit_depth == 10 ? FF_PROFILE_AV1_HIGH : FF_PROFILE_AV1_PROFESSIONAL;
265             *img_fmt = AOM_IMG_FMT_I44416;
266             *flags |= AOM_CODEC_USE_HIGHBITDEPTH;
267             return 0;
268         }
269         break;
270     default:
271         break;
272     }
273     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported pixel format.\n");
274     return AVERROR_INVALIDDATA;
275 }
276
277 static void set_color_range(AVCodecContext *avctx)
278 {
279     enum aom_color_range aom_cr;
280     switch (avctx->color_range) {
281     case AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED:
282     case AVCOL_RANGE_MPEG:       aom_cr = AOM_CR_STUDIO_RANGE; break;
283     case AVCOL_RANGE_JPEG:       aom_cr = AOM_CR_FULL_RANGE;   break;
284     default:
285         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Unsupported color range (%d)\n",
286                avctx->color_range);
287         return;
288     }
289
290     codecctl_int(avctx, AV1E_SET_COLOR_RANGE, aom_cr);
291 }
292
293 static av_cold int aom_init(AVCodecContext *avctx,
294                             const struct aom_codec_iface *iface)
295 {
296     AOMContext *ctx = avctx->priv_data;
297     struct aom_codec_enc_cfg enccfg = { 0 };
298 #ifdef AOM_FRAME_IS_INTRAONLY
299     aom_codec_flags_t flags =
300         (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_PSNR) ? AOM_CODEC_USE_PSNR : 0;
301 #else
302     aom_codec_flags_t flags = 0;
303 #endif
304     AVCPBProperties *cpb_props;
305     int res;
306     aom_img_fmt_t img_fmt;
307     aom_codec_caps_t codec_caps = aom_codec_get_caps(iface);
308
309     av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "%s\n", aom_codec_version_str());
310     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "%s\n", aom_codec_build_config());
311
312     if ((res = aom_codec_enc_config_default(iface, &enccfg, 0)) != AOM_CODEC_OK) {
313         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to get config: %s\n",
314                aom_codec_err_to_string(res));
315         return AVERROR(EINVAL);
316     }
317
318     if (set_pix_fmt(avctx, codec_caps, &enccfg, &flags, &img_fmt))
319         return AVERROR(EINVAL);
320
321     if(!avctx->bit_rate)
322         if(avctx->rc_max_rate || avctx->rc_buffer_size || avctx->rc_initial_buffer_occupancy) {
323             av_log( avctx, AV_LOG_ERROR, "Rate control parameters set without a bitrate\n");
324             return AVERROR(EINVAL);
325         }
326
327     dump_enc_cfg(avctx, &enccfg);
328
329     enccfg.g_w            = avctx->width;
330     enccfg.g_h            = avctx->height;
331     enccfg.g_timebase.num = avctx->time_base.num;
332     enccfg.g_timebase.den = avctx->time_base.den;
333     enccfg.g_threads      = avctx->thread_count ? avctx->thread_count : av_cpu_count();
334
335     if (ctx->lag_in_frames >= 0)
336         enccfg.g_lag_in_frames = ctx->lag_in_frames;
337
338     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_PASS1)
339         enccfg.g_pass = AOM_RC_FIRST_PASS;
340     else if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_PASS2)
341         enccfg.g_pass = AOM_RC_LAST_PASS;
342     else
343         enccfg.g_pass = AOM_RC_ONE_PASS;
344
345     if (avctx->rc_min_rate == avctx->rc_max_rate &&
346         avctx->rc_min_rate == avctx->bit_rate && avctx->bit_rate) {
347         enccfg.rc_end_usage = AOM_CBR;
348     } else if (ctx->crf >= 0) {
349         enccfg.rc_end_usage = AOM_CQ;
350         if (!avctx->bit_rate)
351             enccfg.rc_end_usage = AOM_Q;
352     }
353
354     if (avctx->bit_rate) {
355         enccfg.rc_target_bitrate = av_rescale_rnd(avctx->bit_rate, 1, 1000,
356                                                   AV_ROUND_NEAR_INF);
357     } else if (enccfg.rc_end_usage != AOM_Q) {
358         if (enccfg.rc_end_usage == AOM_CQ) {
359             enccfg.rc_target_bitrate = 1000000;
360         } else {
361             avctx->bit_rate = enccfg.rc_target_bitrate * 1000;
362             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
363                    "Neither bitrate nor constrained quality specified, using default bitrate of %dkbit/sec\n",
364                    enccfg.rc_target_bitrate);
365         }
366     }
367
368     if (avctx->qmin >= 0)
369         enccfg.rc_min_quantizer = avctx->qmin;
370     if (avctx->qmax >= 0)
371         enccfg.rc_max_quantizer = avctx->qmax;
372
373     if (enccfg.rc_end_usage == AOM_CQ || enccfg.rc_end_usage == AOM_Q) {
374         if (ctx->crf < enccfg.rc_min_quantizer || ctx->crf > enccfg.rc_max_quantizer) {
375             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
376                    "CQ level %d must be between minimum and maximum quantizer value (%d-%d)\n",
377                    ctx->crf, enccfg.rc_min_quantizer, enccfg.rc_max_quantizer);
378             return AVERROR(EINVAL);
379         }
380     }
381
382     enccfg.rc_dropframe_thresh = ctx->drop_threshold;
383
384     // 0-100 (0 => CBR, 100 => VBR)
385     enccfg.rc_2pass_vbr_bias_pct       = round(avctx->qcompress * 100);
386     if (avctx->bit_rate)
387         enccfg.rc_2pass_vbr_minsection_pct =
388             avctx->rc_min_rate * 100LL / avctx->bit_rate;
389     if (avctx->rc_max_rate)
390         enccfg.rc_2pass_vbr_maxsection_pct =
391             avctx->rc_max_rate * 100LL / avctx->bit_rate;
392
393     if (avctx->rc_buffer_size)
394         enccfg.rc_buf_sz =
395             avctx->rc_buffer_size * 1000LL / avctx->bit_rate;
396     if (avctx->rc_initial_buffer_occupancy)
397         enccfg.rc_buf_initial_sz =
398             avctx->rc_initial_buffer_occupancy * 1000LL / avctx->bit_rate;
399     enccfg.rc_buf_optimal_sz = enccfg.rc_buf_sz * 5 / 6;
400
401     // _enc_init() will balk if kf_min_dist differs from max w/AOM_KF_AUTO
402     if (avctx->keyint_min >= 0 && avctx->keyint_min == avctx->gop_size)
403         enccfg.kf_min_dist = avctx->keyint_min;
404     if (avctx->gop_size >= 0)
405         enccfg.kf_max_dist = avctx->gop_size;
406
407     if (enccfg.g_pass == AOM_RC_FIRST_PASS)
408         enccfg.g_lag_in_frames = 0;
409     else if (enccfg.g_pass == AOM_RC_LAST_PASS) {
410         int decode_size, ret;
411
412         if (!avctx->stats_in) {
413             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No stats file for second pass\n");
414             return AVERROR_INVALIDDATA;
415         }
416
417         ctx->twopass_stats.sz = strlen(avctx->stats_in) * 3 / 4;
418         ret                   = av_reallocp(&ctx->twopass_stats.buf, ctx->twopass_stats.sz);
419         if (ret < 0) {
420             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
421                    "Stat buffer alloc (%"SIZE_SPECIFIER" bytes) failed\n",
422                    ctx->twopass_stats.sz);
423             ctx->twopass_stats.sz = 0;
424             return ret;
425         }
426         decode_size = av_base64_decode(ctx->twopass_stats.buf, avctx->stats_in,
427                                        ctx->twopass_stats.sz);
428         if (decode_size < 0) {
429             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Stat buffer decode failed\n");
430             return AVERROR_INVALIDDATA;
431         }
432
433         ctx->twopass_stats.sz      = decode_size;
434         enccfg.rc_twopass_stats_in = ctx->twopass_stats;
435     }
436
437     /* 0-3: For non-zero values the encoder increasingly optimizes for reduced
438      * complexity playback on low powered devices at the expense of encode
439      * quality. */
440     if (avctx->profile != FF_PROFILE_UNKNOWN)
441         enccfg.g_profile = avctx->profile;
442
443     enccfg.g_error_resilient = ctx->error_resilient;
444
445     dump_enc_cfg(avctx, &enccfg);
446     /* Construct Encoder Context */
447     res = aom_codec_enc_init(&ctx->encoder, iface, &enccfg, flags);
448     if (res != AOM_CODEC_OK) {
449         log_encoder_error(avctx, "Failed to initialize encoder");
450         return AVERROR(EINVAL);
451     }
452
453     // codec control failures are currently treated only as warnings
454     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "aom_codec_control\n");
455     codecctl_int(avctx, AOME_SET_CPUUSED, ctx->cpu_used);
456     if (ctx->auto_alt_ref >= 0)
457         codecctl_int(avctx, AOME_SET_ENABLEAUTOALTREF, ctx->auto_alt_ref);
458
459     codecctl_int(avctx, AOME_SET_STATIC_THRESHOLD, ctx->static_thresh);
460     if (ctx->crf >= 0)
461         codecctl_int(avctx, AOME_SET_CQ_LEVEL,          ctx->crf);
462
463     codecctl_int(avctx, AV1E_SET_COLOR_PRIMARIES, avctx->color_primaries);
464     codecctl_int(avctx, AV1E_SET_MATRIX_COEFFICIENTS, avctx->colorspace);
465     codecctl_int(avctx, AV1E_SET_TRANSFER_CHARACTERISTICS, avctx->color_trc);
466     set_color_range(avctx);
467
468     // provide dummy value to initialize wrapper, values will be updated each _encode()
469     aom_img_wrap(&ctx->rawimg, img_fmt, avctx->width, avctx->height, 1,
470                  (unsigned char*)1);
471
472     if (codec_caps & AOM_CODEC_CAP_HIGHBITDEPTH)
473         ctx->rawimg.bit_depth = enccfg.g_bit_depth;
474
475     cpb_props = ff_add_cpb_side_data(avctx);
476     if (!cpb_props)
477         return AVERROR(ENOMEM);
478
479     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
480         const AVBitStreamFilter *filter = av_bsf_get_by_name("extract_extradata");
481         int ret;
482
483         if (!filter) {
484             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "extract_extradata bitstream filter "
485                    "not found. This is a bug, please report it.\n");
486             return AVERROR_BUG;
487         }
488         ret = av_bsf_alloc(filter, &ctx->bsf);
489         if (ret < 0)
490             return ret;
491
492         ret = avcodec_parameters_from_context(ctx->bsf->par_in, avctx);
493         if (ret < 0)
494            return ret;
495
496         ret = av_bsf_init(ctx->bsf);
497         if (ret < 0)
498            return ret;
499     }
500
501     if (enccfg.rc_end_usage == AOM_CBR ||
502         enccfg.g_pass != AOM_RC_ONE_PASS) {
503         cpb_props->max_bitrate = avctx->rc_max_rate;
504         cpb_props->min_bitrate = avctx->rc_min_rate;
505         cpb_props->avg_bitrate = avctx->bit_rate;
506     }
507     cpb_props->buffer_size = avctx->rc_buffer_size;
508
509     return 0;
510 }
511
512 static inline void cx_pktcpy(AOMContext *ctx,
513                              struct FrameListData *dst,
514                              const struct aom_codec_cx_pkt *src)
515 {
516     dst->pts      = src->data.frame.pts;
517     dst->duration = src->data.frame.duration;
518     dst->flags    = src->data.frame.flags;
519     dst->sz       = src->data.frame.sz;
520     dst->buf      = src->data.frame.buf;
521 #ifdef AOM_FRAME_IS_INTRAONLY
522     dst->have_sse = 0;
523     dst->frame_number = ++ctx->frame_number;
524     dst->have_sse = ctx->have_sse;
525     if (ctx->have_sse) {
526         /* associate last-seen SSE to the frame. */
527         /* Transfers ownership from ctx to dst. */
528         memcpy(dst->sse, ctx->sse, sizeof(dst->sse));
529         ctx->have_sse = 0;
530     }
531 #endif
532 }
533
534 /**
535  * Store coded frame information in format suitable for return from encode2().
536  *
537  * Write information from @a cx_frame to @a pkt
538  * @return packet data size on success
539  * @return a negative AVERROR on error
540  */
541 static int storeframe(AVCodecContext *avctx, struct FrameListData *cx_frame,
542                       AVPacket *pkt)
543 {
544     AOMContext *ctx = avctx->priv_data;
545     int pict_type;
546     int ret = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, cx_frame->sz, 0);
547     if (ret < 0) {
548         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
549                "Error getting output packet of size %"SIZE_SPECIFIER".\n", cx_frame->sz);
550         return ret;
551     }
552     memcpy(pkt->data, cx_frame->buf, pkt->size);
553     pkt->pts = pkt->dts = cx_frame->pts;
554
555     if (!!(cx_frame->flags & AOM_FRAME_IS_KEY)) {
556         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
557 #ifdef AOM_FRAME_IS_INTRAONLY
558         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
559     } else if (cx_frame->flags & AOM_FRAME_IS_INTRAONLY) {
560         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
561     } else {
562         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
563     }
564
565     ff_side_data_set_encoder_stats(pkt, 0, cx_frame->sse + 1,
566                                    cx_frame->have_sse ? 3 : 0, pict_type);
567
568     if (cx_frame->have_sse) {
569         int i;
570         for (i = 0; i < 3; ++i) {
571             avctx->error[i] += cx_frame->sse[i + 1];
572         }
573         cx_frame->have_sse = 0;
574 #endif
575     }
576
577     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
578         ret = av_bsf_send_packet(ctx->bsf, pkt);
579         if (ret < 0) {
580             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "extract_extradata filter "
581                    "failed to send input packet\n");
582             return ret;
583         }
584         ret = av_bsf_receive_packet(ctx->bsf, pkt);
585
586         if (ret < 0) {
587             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "extract_extradata filter "
588                    "failed to receive output packet\n");
589             return ret;
590         }
591     }
592     return pkt->size;
593 }
594
595 /**
596  * Queue multiple output frames from the encoder, returning the front-most.
597  * In cases where aom_codec_get_cx_data() returns more than 1 frame append
598  * the frame queue. Return the head frame if available.
599  * @return Stored frame size
600  * @return AVERROR(EINVAL) on output size error
601  * @return AVERROR(ENOMEM) on coded frame queue data allocation error
602  */
603 static int queue_frames(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt_out)
604 {
605     AOMContext *ctx = avctx->priv_data;
606     const struct aom_codec_cx_pkt *pkt;
607     const void *iter = NULL;
608     int size = 0;
609
610     if (ctx->coded_frame_list) {
611         struct FrameListData *cx_frame = ctx->coded_frame_list;
612         /* return the leading frame if we've already begun queueing */
613         size = storeframe(avctx, cx_frame, pkt_out);
614         if (size < 0)
615             return size;
616         ctx->coded_frame_list = cx_frame->next;
617         free_coded_frame(cx_frame);
618     }
619
620     /* consume all available output from the encoder before returning. buffers
621      * are only good through the next aom_codec call */
622     while ((pkt = aom_codec_get_cx_data(&ctx->encoder, &iter))) {
623         switch (pkt->kind) {
624         case AOM_CODEC_CX_FRAME_PKT:
625             if (!size) {
626                 struct FrameListData cx_frame;
627
628                 /* avoid storing the frame when the list is empty and we haven't yet
629                  * provided a frame for output */
630                 av_assert0(!ctx->coded_frame_list);
631                 cx_pktcpy(ctx, &cx_frame, pkt);
632                 size = storeframe(avctx, &cx_frame, pkt_out);
633                 if (size < 0)
634                     return size;
635             } else {
636                 struct FrameListData *cx_frame =
637                     av_malloc(sizeof(struct FrameListData));
638
639                 if (!cx_frame) {
640                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
641                            "Frame queue element alloc failed\n");
642                     return AVERROR(ENOMEM);
643                 }
644                 cx_pktcpy(ctx, cx_frame, pkt);
645                 cx_frame->buf = av_malloc(cx_frame->sz);
646
647                 if (!cx_frame->buf) {
648                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
649                            "Data buffer alloc (%"SIZE_SPECIFIER" bytes) failed\n",
650                            cx_frame->sz);
651                     av_freep(&cx_frame);
652                     return AVERROR(ENOMEM);
653                 }
654                 memcpy(cx_frame->buf, pkt->data.frame.buf, pkt->data.frame.sz);
655                 coded_frame_add(&ctx->coded_frame_list, cx_frame);
656             }
657             break;
658         case AOM_CODEC_STATS_PKT:
659         {
660             struct aom_fixed_buf *stats = &ctx->twopass_stats;
661             int err;
662             if ((err = av_reallocp(&stats->buf,
663                                    stats->sz +
664                                    pkt->data.twopass_stats.sz)) < 0) {
665                 stats->sz = 0;
666                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Stat buffer realloc failed\n");
667                 return err;
668             }
669             memcpy((uint8_t *)stats->buf + stats->sz,
670                    pkt->data.twopass_stats.buf, pkt->data.twopass_stats.sz);
671             stats->sz += pkt->data.twopass_stats.sz;
672             break;
673         }
674 #ifdef AOM_FRAME_IS_INTRAONLY
675         case AOM_CODEC_PSNR_PKT:
676         {
677             av_assert0(!ctx->have_sse);
678             ctx->sse[0] = pkt->data.psnr.sse[0];
679             ctx->sse[1] = pkt->data.psnr.sse[1];
680             ctx->sse[2] = pkt->data.psnr.sse[2];
681             ctx->sse[3] = pkt->data.psnr.sse[3];
682             ctx->have_sse = 1;
683             break;
684         }
685 #endif
686         case AOM_CODEC_CUSTOM_PKT:
687             // ignore unsupported/unrecognized packet types
688             break;
689         }
690     }
691
692     return size;
693 }
694
695 static int aom_encode(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
696                       const AVFrame *frame, int *got_packet)
697 {
698     AOMContext *ctx = avctx->priv_data;
699     struct aom_image *rawimg = NULL;
700     int64_t timestamp = 0;
701     int res, coded_size;
702     aom_enc_frame_flags_t flags = 0;
703
704     if (frame) {
705         rawimg                      = &ctx->rawimg;
706         rawimg->planes[AOM_PLANE_Y] = frame->data[0];
707         rawimg->planes[AOM_PLANE_U] = frame->data[1];
708         rawimg->planes[AOM_PLANE_V] = frame->data[2];
709         rawimg->stride[AOM_PLANE_Y] = frame->linesize[0];
710         rawimg->stride[AOM_PLANE_U] = frame->linesize[1];
711         rawimg->stride[AOM_PLANE_V] = frame->linesize[2];
712         timestamp                   = frame->pts;
713         switch (frame->color_range) {
714         case AVCOL_RANGE_MPEG:
715             rawimg->range = AOM_CR_STUDIO_RANGE;
716             break;
717         case AVCOL_RANGE_JPEG:
718             rawimg->range = AOM_CR_FULL_RANGE;
719             break;
720         }
721
722         if (frame->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_I)
723             flags |= AOM_EFLAG_FORCE_KF;
724     }
725
726     res = aom_codec_encode(&ctx->encoder, rawimg, timestamp,
727                            avctx->ticks_per_frame, flags);
728     if (res != AOM_CODEC_OK) {
729         log_encoder_error(avctx, "Error encoding frame");
730         return AVERROR_INVALIDDATA;
731     }
732     coded_size = queue_frames(avctx, pkt);
733
734     if (!frame && avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_PASS1) {
735         size_t b64_size = AV_BASE64_SIZE(ctx->twopass_stats.sz);
736
737         avctx->stats_out = av_malloc(b64_size);
738         if (!avctx->stats_out) {
739             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Stat buffer alloc (%"SIZE_SPECIFIER" bytes) failed\n",
740                    b64_size);
741             return AVERROR(ENOMEM);
742         }
743         av_base64_encode(avctx->stats_out, b64_size, ctx->twopass_stats.buf,
744                          ctx->twopass_stats.sz);
745     }
746
747     *got_packet = !!coded_size;
748     return 0;
749 }
750
751 static const enum AVPixelFormat av1_pix_fmts[] = {
752     AV_PIX_FMT_YUV420P,
753     AV_PIX_FMT_YUV422P,
754     AV_PIX_FMT_YUV444P,
755     AV_PIX_FMT_NONE
756 };
757
758 static const enum AVPixelFormat av1_pix_fmts_highbd[] = {
759     AV_PIX_FMT_YUV420P,
760     AV_PIX_FMT_YUV422P,
761     AV_PIX_FMT_YUV444P,
762     AV_PIX_FMT_YUV420P10,
763     AV_PIX_FMT_YUV422P10,
764     AV_PIX_FMT_YUV444P10,
765     AV_PIX_FMT_YUV420P12,
766     AV_PIX_FMT_YUV422P12,
767     AV_PIX_FMT_YUV444P12,
768     AV_PIX_FMT_NONE
769 };
770
771 static av_cold void av1_init_static(AVCodec *codec)
772 {
773     aom_codec_caps_t codec_caps = aom_codec_get_caps(aom_codec_av1_cx());
774     if (codec_caps & AOM_CODEC_CAP_HIGHBITDEPTH)
775         codec->pix_fmts = av1_pix_fmts_highbd;
776     else
777         codec->pix_fmts = av1_pix_fmts;
778 }
779
780 static av_cold int av1_init(AVCodecContext *avctx)
781 {
782     return aom_init(avctx, aom_codec_av1_cx());
783 }
784
785 #define OFFSET(x) offsetof(AOMContext, x)
786 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
787 static const AVOption options[] = {
788     { "cpu-used",        "Quality/Speed ratio modifier",           OFFSET(cpu_used),        AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 1}, 0, 8, VE},
789     { "auto-alt-ref",    "Enable use of alternate reference "
790                          "frames (2-pass only)",                   OFFSET(auto_alt_ref),    AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = -1},      -1,      2,       VE},
791     { "lag-in-frames",   "Number of frames to look ahead at for "
792                          "alternate reference frame selection",    OFFSET(lag_in_frames),   AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = -1},      -1,      INT_MAX, VE},
793     { "error-resilience", "Error resilience configuration", OFFSET(error_resilient), AV_OPT_TYPE_FLAGS, {.i64 = 0}, INT_MIN, INT_MAX, VE, "er"},
794     { "default",         "Improve resiliency against losses of whole frames", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = AOM_ERROR_RESILIENT_DEFAULT}, 0, 0, VE, "er"},
795     { "crf",              "Select the quality for constant quality mode", offsetof(AOMContext, crf), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = -1}, -1, 63, VE },
796     { "static-thresh",    "A change threshold on blocks below which they will be skipped by the encoder", OFFSET(static_thresh), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, INT_MAX, VE },
797     { "drop-threshold",   "Frame drop threshold", offsetof(AOMContext, drop_threshold), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0 }, INT_MIN, INT_MAX, VE },
798     { "noise-sensitivity", "Noise sensitivity", OFFSET(noise_sensitivity), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0 }, 0, 4, VE},
799     { NULL }
800 };
801
802 static const AVCodecDefault defaults[] = {
803     { "qmin",             "-1" },
804     { "qmax",             "-1" },
805     { "g",                "-1" },
806     { "keyint_min",       "-1" },
807     { NULL },
808 };
809
810 static const AVClass class_aom = {
811     .class_name = "libaom-av1 encoder",
812     .item_name  = av_default_item_name,
813     .option     = options,
814     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
815 };
816
817 AVCodec ff_libaom_av1_encoder = {
818     .name           = "libaom-av1",
819     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libaom AV1"),
820     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
821     .id             = AV_CODEC_ID_AV1,
822     .priv_data_size = sizeof(AOMContext),
823     .init           = av1_init,
824     .encode2        = aom_encode,
825     .close          = aom_free,
826     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DELAY | AV_CODEC_CAP_AUTO_THREADS | AV_CODEC_CAP_EXPERIMENTAL,
827     .profiles       = NULL_IF_CONFIG_SMALL(ff_av1_profiles),
828     .priv_class     = &class_aom,
829     .defaults       = defaults,
830     .init_static_data = av1_init_static,
831     .wrapper_name   = "libaom",
832 };