configure: Add -D_CRT_NONSTDC_NO_WARNINGS when building with msvc
[ffmpeg.git] / libavcodec / libschroedingerenc.c
1 /*
2  * Dirac encoder support via Schroedinger libraries
3  * Copyright (c) 2008 BBC, Anuradha Suraparaju <asuraparaju at gmail dot 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 /**
23 * @file
24 * Dirac encoder support via libschroedinger-1.0 libraries. More details about
25 * the Schroedinger project can be found at http://www.diracvideo.org/.
26 * The library implements Dirac Specification Version 2.2
27 * (http://dirac.sourceforge.net/specification.html).
28 */
29
30 #include <schroedinger/schro.h>
31 #include <schroedinger/schrodebug.h>
32 #include <schroedinger/schrovideoformat.h>
33
34 #include "libavutil/attributes.h"
35 #include "libavutil/imgutils.h"
36
37 #include "avcodec.h"
38 #include "internal.h"
39 #include "libschroedinger.h"
40 #include "bytestream.h"
41
42
43 /** libschroedinger encoder private data */
44 typedef struct SchroEncoderParams {
45     /** Schroedinger video format */
46     SchroVideoFormat *format;
47
48     /** Schroedinger frame format */
49     SchroFrameFormat frame_format;
50
51     /** frame size */
52     int frame_size;
53
54     /** Schroedinger encoder handle*/
55     SchroEncoder* encoder;
56
57     /** buffer to store encoder output before writing it to the frame queue*/
58     unsigned char *enc_buf;
59
60     /** Size of encoder buffer*/
61     int enc_buf_size;
62
63     /** queue storing encoded frames */
64     FFSchroQueue enc_frame_queue;
65
66     /** end of sequence signalled */
67     int eos_signalled;
68
69     /** end of sequence pulled */
70     int eos_pulled;
71
72     /* counter for frames submitted to encoder, used as dts */
73     int64_t dts;
74 } SchroEncoderParams;
75
76 /**
77 * Works out Schro-compatible chroma format.
78 */
79 static int set_chroma_format(AVCodecContext *avctx)
80 {
81     int num_formats = sizeof(schro_pixel_format_map) /
82                       sizeof(schro_pixel_format_map[0]);
83     int idx;
84
85     SchroEncoderParams *p_schro_params = avctx->priv_data;
86
87     for (idx = 0; idx < num_formats; ++idx) {
88         if (schro_pixel_format_map[idx].ff_pix_fmt == avctx->pix_fmt) {
89             p_schro_params->format->chroma_format =
90                             schro_pixel_format_map[idx].schro_pix_fmt;
91             return 0;
92         }
93     }
94
95     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
96            "This codec currently only supports planar YUV 4:2:0, 4:2:2"
97            " and 4:4:4 formats.\n");
98
99     return -1;
100 }
101
102 static av_cold int libschroedinger_encode_init(AVCodecContext *avctx)
103 {
104     SchroEncoderParams *p_schro_params = avctx->priv_data;
105     SchroVideoFormatEnum preset;
106
107     /* Initialize the libraries that libschroedinger depends on. */
108     schro_init();
109
110     /* Create an encoder object. */
111     p_schro_params->encoder = schro_encoder_new();
112
113     if (!p_schro_params->encoder) {
114         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
115                "Unrecoverable Error: schro_encoder_new failed. ");
116         return -1;
117     }
118
119     /* Initialize the format. */
120     preset = ff_get_schro_video_format_preset(avctx);
121     p_schro_params->format =
122                     schro_encoder_get_video_format(p_schro_params->encoder);
123     schro_video_format_set_std_video_format(p_schro_params->format, preset);
124     p_schro_params->format->width  = avctx->width;
125     p_schro_params->format->height = avctx->height;
126
127     if (set_chroma_format(avctx) == -1)
128         return -1;
129
130     if (avctx->color_primaries == AVCOL_PRI_BT709) {
131         p_schro_params->format->colour_primaries = SCHRO_COLOUR_PRIMARY_HDTV;
132     } else if (avctx->color_primaries == AVCOL_PRI_BT470BG) {
133         p_schro_params->format->colour_primaries = SCHRO_COLOUR_PRIMARY_SDTV_625;
134     } else if (avctx->color_primaries == AVCOL_PRI_SMPTE170M) {
135         p_schro_params->format->colour_primaries = SCHRO_COLOUR_PRIMARY_SDTV_525;
136     }
137
138     if (avctx->colorspace == AVCOL_SPC_BT709) {
139         p_schro_params->format->colour_matrix = SCHRO_COLOUR_MATRIX_HDTV;
140     } else if (avctx->colorspace == AVCOL_SPC_BT470BG) {
141         p_schro_params->format->colour_matrix = SCHRO_COLOUR_MATRIX_SDTV;
142     }
143
144     if (avctx->color_trc == AVCOL_TRC_BT709) {
145         p_schro_params->format->transfer_function = SCHRO_TRANSFER_CHAR_TV_GAMMA;
146     }
147
148     if (ff_get_schro_frame_format(p_schro_params->format->chroma_format,
149                                   &p_schro_params->frame_format) == -1) {
150         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
151                "This codec currently supports only planar YUV 4:2:0, 4:2:2"
152                " and 4:4:4 formats.\n");
153         return -1;
154     }
155
156     p_schro_params->format->frame_rate_numerator   = avctx->time_base.den;
157     p_schro_params->format->frame_rate_denominator = avctx->time_base.num;
158
159     p_schro_params->frame_size = av_image_get_buffer_size(avctx->pix_fmt,
160                                                           avctx->width,
161                                                           avctx->height, 1);
162
163     if (!avctx->gop_size) {
164         schro_encoder_setting_set_double(p_schro_params->encoder,
165                                          "gop_structure",
166                                          SCHRO_ENCODER_GOP_INTRA_ONLY);
167
168         if (avctx->coder_type == FF_CODER_TYPE_VLC)
169             schro_encoder_setting_set_double(p_schro_params->encoder,
170                                              "enable_noarith", 1);
171     } else {
172         schro_encoder_setting_set_double(p_schro_params->encoder,
173                                          "au_distance", avctx->gop_size);
174         avctx->has_b_frames = 1;
175         p_schro_params->dts = -1;
176     }
177
178     /* FIXME - Need to handle SCHRO_ENCODER_RATE_CONTROL_LOW_DELAY. */
179     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_QSCALE) {
180         if (!avctx->global_quality) {
181             /* lossless coding */
182             schro_encoder_setting_set_double(p_schro_params->encoder,
183                                              "rate_control",
184                                              SCHRO_ENCODER_RATE_CONTROL_LOSSLESS);
185         } else {
186             int quality;
187             schro_encoder_setting_set_double(p_schro_params->encoder,
188                                              "rate_control",
189                                              SCHRO_ENCODER_RATE_CONTROL_CONSTANT_QUALITY);
190
191             quality = avctx->global_quality / FF_QP2LAMBDA;
192             if (quality > 10)
193                 quality = 10;
194             schro_encoder_setting_set_double(p_schro_params->encoder,
195                                              "quality", quality);
196         }
197     } else {
198         schro_encoder_setting_set_double(p_schro_params->encoder,
199                                          "rate_control",
200                                          SCHRO_ENCODER_RATE_CONTROL_CONSTANT_BITRATE);
201
202         schro_encoder_setting_set_double(p_schro_params->encoder,
203                                          "bitrate", avctx->bit_rate);
204     }
205
206     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_ME)
207         /* All material can be coded as interlaced or progressive
208            irrespective of the type of source material. */
209         schro_encoder_setting_set_double(p_schro_params->encoder,
210                                          "interlaced_coding", 1);
211
212     schro_encoder_setting_set_double(p_schro_params->encoder, "open_gop",
213                                      !(avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_CLOSED_GOP));
214
215     /* FIXME: Signal range hardcoded to 8-bit data until both libschroedinger
216      * and libdirac support other bit-depth data. */
217     schro_video_format_set_std_signal_range(p_schro_params->format,
218                                             SCHRO_SIGNAL_RANGE_8BIT_VIDEO);
219
220     /* Set the encoder format. */
221     schro_encoder_set_video_format(p_schro_params->encoder,
222                                    p_schro_params->format);
223
224     /* Set the debug level. */
225     schro_debug_set_level(avctx->debug);
226
227     schro_encoder_start(p_schro_params->encoder);
228
229     /* Initialize the encoded frame queue. */
230     ff_schro_queue_init(&p_schro_params->enc_frame_queue);
231     return 0;
232 }
233
234 static SchroFrame *libschroedinger_frame_from_data(AVCodecContext *avctx,
235                                                    const AVFrame *frame)
236 {
237     SchroEncoderParams *p_schro_params = avctx->priv_data;
238     SchroFrame *in_frame = ff_create_schro_frame(avctx,
239                                                  p_schro_params->frame_format);
240
241     if (in_frame) {
242         /* Copy input data to SchroFrame buffers (they match the ones
243          * referenced by the AVFrame stored in priv) */
244         if (av_frame_copy(in_frame->priv, frame) < 0) {
245             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to copy input data\n");
246             return NULL;
247         }
248     }
249
250     return in_frame;
251 }
252
253 static void libschroedinger_free_frame(void *data)
254 {
255     FFSchroEncodedFrame *enc_frame = data;
256
257     av_freep(&enc_frame->p_encbuf);
258     av_free(enc_frame);
259 }
260
261 static int libschroedinger_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
262                                         const AVFrame *frame, int *got_packet)
263 {
264     int enc_size = 0;
265     SchroEncoderParams *p_schro_params = avctx->priv_data;
266     SchroEncoder *encoder = p_schro_params->encoder;
267     struct FFSchroEncodedFrame *p_frame_output = NULL;
268     int go = 1;
269     SchroBuffer *enc_buf;
270     int presentation_frame;
271     int parse_code;
272     int last_frame_in_sequence = 0;
273     int pkt_size, ret;
274
275     if (!frame) {
276         /* Push end of sequence if not already signalled. */
277         if (!p_schro_params->eos_signalled) {
278             schro_encoder_end_of_stream(encoder);
279             p_schro_params->eos_signalled = 1;
280         }
281     } else {
282         /* Allocate frame data to schro input buffer. */
283         SchroFrame *in_frame = libschroedinger_frame_from_data(avctx, frame);
284         if (!in_frame)
285             return AVERROR(ENOMEM);
286         /* Load next frame. */
287         schro_encoder_push_frame(encoder, in_frame);
288     }
289
290     if (p_schro_params->eos_pulled)
291         go = 0;
292
293     /* Now check to see if we have any output from the encoder. */
294     while (go) {
295         int err;
296         SchroStateEnum state;
297         state = schro_encoder_wait(encoder);
298         switch (state) {
299         case SCHRO_STATE_HAVE_BUFFER:
300         case SCHRO_STATE_END_OF_STREAM:
301             enc_buf = schro_encoder_pull(encoder, &presentation_frame);
302             if (enc_buf->length <= 0)
303                 return AVERROR_BUG;
304             parse_code = enc_buf->data[4];
305
306             /* All non-frame data is prepended to actual frame data to
307              * be able to set the pts correctly. So we don't write data
308              * to the frame output queue until we actually have a frame
309              */
310             if ((err = av_reallocp(&p_schro_params->enc_buf,
311                                    p_schro_params->enc_buf_size +
312                                    enc_buf->length)) < 0) {
313                 p_schro_params->enc_buf_size = 0;
314                 return err;
315             }
316
317             memcpy(p_schro_params->enc_buf + p_schro_params->enc_buf_size,
318                    enc_buf->data, enc_buf->length);
319             p_schro_params->enc_buf_size += enc_buf->length;
320
321
322             if (state == SCHRO_STATE_END_OF_STREAM) {
323                 p_schro_params->eos_pulled = 1;
324                 go = 0;
325             }
326
327             if (!SCHRO_PARSE_CODE_IS_PICTURE(parse_code)) {
328                 schro_buffer_unref(enc_buf);
329                 break;
330             }
331
332             /* Create output frame. */
333             p_frame_output = av_mallocz(sizeof(FFSchroEncodedFrame));
334             if (!p_frame_output)
335                 return AVERROR(ENOMEM);
336             /* Set output data. */
337             p_frame_output->size     = p_schro_params->enc_buf_size;
338             p_frame_output->p_encbuf = p_schro_params->enc_buf;
339             if (SCHRO_PARSE_CODE_IS_INTRA(parse_code) &&
340                 SCHRO_PARSE_CODE_IS_REFERENCE(parse_code))
341                 p_frame_output->key_frame = 1;
342
343             /* Parse the coded frame number from the bitstream. Bytes 14
344              * through 17 represesent the frame number. */
345             p_frame_output->frame_num = AV_RB32(enc_buf->data + 13);
346
347             ff_schro_queue_push_back(&p_schro_params->enc_frame_queue,
348                                      p_frame_output);
349             p_schro_params->enc_buf_size = 0;
350             p_schro_params->enc_buf      = NULL;
351
352             schro_buffer_unref(enc_buf);
353
354             break;
355
356         case SCHRO_STATE_NEED_FRAME:
357             go = 0;
358             break;
359
360         case SCHRO_STATE_AGAIN:
361             break;
362
363         default:
364             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown Schro Encoder state\n");
365             return -1;
366         }
367     }
368
369     /* Copy 'next' frame in queue. */
370
371     if (p_schro_params->enc_frame_queue.size == 1 &&
372         p_schro_params->eos_pulled)
373         last_frame_in_sequence = 1;
374
375     p_frame_output = ff_schro_queue_pop(&p_schro_params->enc_frame_queue);
376
377     if (!p_frame_output)
378         return 0;
379
380     pkt_size = p_frame_output->size;
381     if (last_frame_in_sequence && p_schro_params->enc_buf_size > 0)
382         pkt_size += p_schro_params->enc_buf_size;
383     if ((ret = ff_alloc_packet(pkt, pkt_size)) < 0) {
384         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error getting output packet of size %d.\n", pkt_size);
385         goto error;
386     }
387
388     memcpy(pkt->data, p_frame_output->p_encbuf, p_frame_output->size);
389 #if FF_API_CODED_FRAME
390 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
391     avctx->coded_frame->key_frame = p_frame_output->key_frame;
392     avctx->coded_frame->pts = p_frame_output->frame_num;
393 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
394 #endif
395     /* Use the frame number of the encoded frame as the pts. It is OK to
396      * do so since Dirac is a constant frame rate codec. It expects input
397      * to be of constant frame rate. */
398     pkt->pts = p_frame_output->frame_num;
399     pkt->dts = p_schro_params->dts++;
400     enc_size = p_frame_output->size;
401
402     /* Append the end of sequence information to the last frame in the
403      * sequence. */
404     if (last_frame_in_sequence && p_schro_params->enc_buf_size > 0) {
405         memcpy(pkt->data + enc_size, p_schro_params->enc_buf,
406                p_schro_params->enc_buf_size);
407         enc_size += p_schro_params->enc_buf_size;
408         av_freep(&p_schro_params->enc_buf);
409         p_schro_params->enc_buf_size = 0;
410     }
411
412     if (p_frame_output->key_frame)
413         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
414     *got_packet = 1;
415
416 error:
417     /* free frame */
418     libschroedinger_free_frame(p_frame_output);
419     return ret;
420 }
421
422
423 static int libschroedinger_encode_close(AVCodecContext *avctx)
424 {
425     SchroEncoderParams *p_schro_params = avctx->priv_data;
426
427     /* Close the encoder. */
428     schro_encoder_free(p_schro_params->encoder);
429
430     /* Free data in the output frame queue. */
431     ff_schro_queue_free(&p_schro_params->enc_frame_queue,
432                         libschroedinger_free_frame);
433
434
435     /* Free the encoder buffer. */
436     if (p_schro_params->enc_buf_size)
437         av_freep(&p_schro_params->enc_buf);
438
439     /* Free the video format structure. */
440     av_freep(&p_schro_params->format);
441
442     return 0;
443 }
444
445
446 AVCodec ff_libschroedinger_encoder = {
447     .name           = "libschroedinger",
448     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libschroedinger Dirac 2.2"),
449     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
450     .id             = AV_CODEC_ID_DIRAC,
451     .priv_data_size = sizeof(SchroEncoderParams),
452     .init           = libschroedinger_encode_init,
453     .encode2        = libschroedinger_encode_frame,
454     .close          = libschroedinger_encode_close,
455     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DELAY,
456     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){
457         AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_NONE
458     },
459 };