Merge commit '36ef5369ee9b336febc2c270f8718cec4476cb85'
[ffmpeg.git] / 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     p = pkt->data;
93
94     /* Write the SEI as part of the first frame. */
95     if (x4->sei_size > 0 && nnal > 0) {
96         memcpy(p, x4->sei, x4->sei_size);
97         p += x4->sei_size;
98         x4->sei_size = 0;
99     }
100
101     for (i = 0; i < nnal; i++) {
102         s = xavs_nal_encode(p, &size, 1, nals + i);
103         if (s < 0)
104             return -1;
105         p += s;
106     }
107     pkt->size = p - pkt->data;
108
109     return 1;
110 }
111
112 static int XAVS_frame(AVCodecContext *ctx, AVPacket *pkt,
113                       const AVFrame *frame, int *got_packet)
114 {
115     XavsContext *x4 = ctx->priv_data;
116     xavs_nal_t *nal;
117     int nnal, i, ret;
118     xavs_picture_t pic_out;
119
120     x4->pic.img.i_csp   = XAVS_CSP_I420;
121     x4->pic.img.i_plane = 3;
122
123     if (frame) {
124        for (i = 0; i < 3; i++) {
125             x4->pic.img.plane[i] = frame->data[i];
126             x4->pic.img.i_stride[i] = frame->linesize[i];
127        }
128
129         x4->pic.i_pts  = frame->pts;
130         x4->pic.i_type = XAVS_TYPE_AUTO;
131         x4->pts_buffer[ctx->frame_number % (ctx->max_b_frames+1)] = frame->pts;
132     }
133
134     if (xavs_encoder_encode(x4->enc, &nal, &nnal,
135                             frame? &x4->pic: NULL, &pic_out) < 0)
136     return -1;
137
138     ret = encode_nals(ctx, pkt, nal, nnal);
139
140     if (ret < 0)
141         return -1;
142
143     if (!ret) {
144         if (!frame && !(x4->end_of_stream)) {
145             if ((ret = ff_alloc_packet2(ctx, pkt, 4)) < 0)
146                 return ret;
147
148             pkt->data[0] = 0x0;
149             pkt->data[1] = 0x0;
150             pkt->data[2] = 0x01;
151             pkt->data[3] = 0xb1;
152             pkt->dts = 2*x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-1)%(ctx->max_b_frames+1)] -
153                        x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-2)%(ctx->max_b_frames+1)];
154             x4->end_of_stream = END_OF_STREAM;
155             *got_packet = 1;
156         }
157         return 0;
158     }
159
160     x4->out_pic.pts = pic_out.i_pts;
161     pkt->pts = pic_out.i_pts;
162     if (ctx->has_b_frames) {
163         if (!x4->out_frame_count)
164             pkt->dts = pkt->pts - (x4->pts_buffer[1] - x4->pts_buffer[0]);
165         else
166             pkt->dts = x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-1)%(ctx->max_b_frames+1)];
167     } else
168         pkt->dts = pkt->pts;
169
170     switch (pic_out.i_type) {
171     case XAVS_TYPE_IDR:
172     case XAVS_TYPE_I:
173         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
174         break;
175     case XAVS_TYPE_P:
176         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
177         break;
178     case XAVS_TYPE_B:
179     case XAVS_TYPE_BREF:
180         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
181         break;
182     }
183
184     /* There is no IDR frame in AVS JiZhun */
185     /* Sequence header is used as a flag */
186     if (pic_out.i_type == XAVS_TYPE_I) {
187         x4->out_pic.key_frame = 1;
188         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
189     }
190
191     x4->out_pic.quality   = (pic_out.i_qpplus1 - 1) * FF_QP2LAMBDA;
192
193     x4->out_frame_count++;
194     *got_packet = ret;
195     return 0;
196 }
197
198 static av_cold int XAVS_close(AVCodecContext *avctx)
199 {
200     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
201
202     av_freep(&avctx->extradata);
203     av_free(x4->sei);
204     av_freep(&x4->pts_buffer);
205
206     if (x4->enc)
207         xavs_encoder_close(x4->enc);
208
209     return 0;
210 }
211
212 static av_cold int XAVS_init(AVCodecContext *avctx)
213 {
214     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
215
216     x4->sei_size = 0;
217     xavs_param_default(&x4->params);
218
219     x4->params.pf_log               = XAVS_log;
220     x4->params.p_log_private        = avctx;
221     x4->params.i_keyint_max         = avctx->gop_size;
222     if (avctx->bit_rate) {
223         x4->params.rc.i_bitrate   = avctx->bit_rate / 1000;
224         x4->params.rc.i_rc_method = XAVS_RC_ABR;
225     }
226     x4->params.rc.i_vbv_buffer_size = avctx->rc_buffer_size / 1000;
227     x4->params.rc.i_vbv_max_bitrate = avctx->rc_max_rate    / 1000;
228     x4->params.rc.b_stat_write      = avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS1;
229     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS2) {
230         x4->params.rc.b_stat_read = 1;
231     } else {
232         if (x4->crf >= 0) {
233             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CRF;
234             x4->params.rc.f_rf_constant = x4->crf;
235         } else if (x4->cqp >= 0) {
236             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CQP;
237             x4->params.rc.i_qp_constant = x4->cqp;
238         }
239     }
240
241     if (x4->aud >= 0)
242         x4->params.b_aud                      = x4->aud;
243     if (x4->mbtree >= 0)
244         x4->params.rc.b_mb_tree               = x4->mbtree;
245     if (x4->direct_pred >= 0)
246         x4->params.analyse.i_direct_mv_pred   = x4->direct_pred;
247     if (x4->fast_pskip >= 0)
248         x4->params.analyse.b_fast_pskip       = x4->fast_pskip;
249     if (x4->mixed_refs >= 0)
250         x4->params.analyse.b_mixed_references = x4->mixed_refs;
251     if (x4->b_bias != INT_MIN)
252         x4->params.i_bframe_bias              = x4->b_bias;
253     if (x4->cplxblur >= 0)
254         x4->params.rc.f_complexity_blur = x4->cplxblur;
255
256     x4->params.i_bframe          = avctx->max_b_frames;
257     /* cabac is not included in AVS JiZhun Profile */
258     x4->params.b_cabac           = 0;
259
260     x4->params.i_bframe_adaptive = avctx->b_frame_strategy;
261
262     avctx->has_b_frames          = !!avctx->max_b_frames;
263
264     /* AVS doesn't allow B picture as reference */
265     /* The max allowed reference frame number of B is 2 */
266     x4->params.i_keyint_min      = avctx->keyint_min;
267     if (x4->params.i_keyint_min > x4->params.i_keyint_max)
268         x4->params.i_keyint_min = x4->params.i_keyint_max;
269
270     x4->params.i_scenecut_threshold        = avctx->scenechange_threshold;
271
272    // x4->params.b_deblocking_filter       = avctx->flags & CODEC_FLAG_LOOP_FILTER;
273
274     x4->params.rc.i_qp_min                 = avctx->qmin;
275     x4->params.rc.i_qp_max                 = avctx->qmax;
276     x4->params.rc.i_qp_step                = avctx->max_qdiff;
277
278     x4->params.rc.f_qcompress       = avctx->qcompress; /* 0.0 => cbr, 1.0 => constant qp */
279     x4->params.rc.f_qblur           = avctx->qblur;     /* temporally blur quants */
280
281     x4->params.i_frame_reference    = avctx->refs;
282
283     x4->params.i_width              = avctx->width;
284     x4->params.i_height             = avctx->height;
285     x4->params.vui.i_sar_width      = avctx->sample_aspect_ratio.num;
286     x4->params.vui.i_sar_height     = avctx->sample_aspect_ratio.den;
287     /* This is only used for counting the fps */
288     x4->params.i_fps_num            = avctx->time_base.den;
289     x4->params.i_fps_den            = avctx->time_base.num;
290     x4->params.analyse.inter        = XAVS_ANALYSE_I8x8 |XAVS_ANALYSE_PSUB16x16| XAVS_ANALYSE_BSUB16x16;
291
292     switch (avctx->me_method) {
293          case  ME_EPZS:
294                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_DIA;
295                break;
296          case  ME_HEX:
297                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_HEX;
298                break;
299          case  ME_UMH:
300                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_UMH;
301                break;
302          case  ME_FULL:
303                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_ESA;
304                break;
305          case  ME_TESA:
306                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_TESA;
307                break;
308          default:
309                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_HEX;
310     }
311
312     x4->params.analyse.i_me_range = avctx->me_range;
313     x4->params.analyse.i_subpel_refine    = avctx->me_subpel_quality;
314
315     x4->params.analyse.b_chroma_me        = avctx->me_cmp & FF_CMP_CHROMA;
316     /* AVS P2 only enables 8x8 transform */
317     x4->params.analyse.b_transform_8x8    = 1; //avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_8X8DCT;
318
319     x4->params.analyse.i_trellis          = avctx->trellis;
320     x4->params.analyse.i_noise_reduction  = avctx->noise_reduction;
321
322     if (avctx->level > 0)
323         x4->params.i_level_idc = avctx->level;
324
325     x4->params.rc.f_rate_tolerance =
326         (float)avctx->bit_rate_tolerance/avctx->bit_rate;
327
328     if ((avctx->rc_buffer_size) &&
329         (avctx->rc_initial_buffer_occupancy <= avctx->rc_buffer_size)) {
330         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init =
331             (float)avctx->rc_initial_buffer_occupancy / avctx->rc_buffer_size;
332     } else
333         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init = 0.9;
334
335     /* TAG:do we have MB tree RC method */
336     /* what is the RC method we are now using? Default NO */
337     x4->params.rc.f_ip_factor             = 1 / fabs(avctx->i_quant_factor);
338     x4->params.rc.f_pb_factor             = avctx->b_quant_factor;
339     x4->params.analyse.i_chroma_qp_offset = avctx->chromaoffset;
340
341     x4->params.analyse.b_psnr = avctx->flags & CODEC_FLAG_PSNR;
342     x4->params.i_log_level    = XAVS_LOG_DEBUG;
343     x4->params.i_threads      = avctx->thread_count;
344     x4->params.b_interlaced   = avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT;
345
346     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER)
347         x4->params.b_repeat_headers = 0;
348
349     x4->enc = xavs_encoder_open(&x4->params);
350     if (!x4->enc)
351         return -1;
352
353     if (!(x4->pts_buffer = av_mallocz((avctx->max_b_frames+1) * sizeof(*x4->pts_buffer))))
354         return AVERROR(ENOMEM);
355
356     avctx->coded_frame = &x4->out_pic;
357     /* TAG: Do we have GLOBAL HEADER in AVS */
358     /* We Have PPS and SPS in AVS */
359     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
360         xavs_nal_t *nal;
361         int nnal, s, i, size;
362         uint8_t *p;
363
364         s = xavs_encoder_headers(x4->enc, &nal, &nnal);
365
366         avctx->extradata = p = av_malloc(s);
367         for (i = 0; i < nnal; i++) {
368             /* Don't put the SEI in extradata. */
369             if (nal[i].i_type == NAL_SEI) {
370                 x4->sei = av_malloc( 5 + nal[i].i_payload * 4 / 3 );
371                 if (xavs_nal_encode(x4->sei, &x4->sei_size, 1, nal + i) < 0)
372                     return -1;
373
374                 continue;
375             }
376             size = xavs_nal_encode(p, &s, 1, nal + i);
377             if (size < 0)
378                 return -1;
379             p += size;
380         }
381         avctx->extradata_size = p - avctx->extradata;
382     }
383     return 0;
384 }
385
386 #define OFFSET(x) offsetof(XavsContext, x)
387 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
388 static const AVOption options[] = {
389     { "crf",           "Select the quality for constant quality mode",    OFFSET(crf),           AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {-1 }, -1, FLT_MAX, VE },
390     { "qp",            "Constant quantization parameter rate control method",OFFSET(cqp),        AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, INT_MAX, VE },
391     { "b-bias",        "Influences how often B-frames are used",          OFFSET(b_bias),        AV_OPT_TYPE_INT,    {INT_MIN}, INT_MIN, INT_MAX, VE },
392     { "cplxblur",      "Reduce fluctuations in QP (before curve compression)", OFFSET(cplxblur), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {-1 }, -1, FLT_MAX, VE},
393     { "direct-pred",   "Direct MV prediction mode",                       OFFSET(direct_pred),   AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, INT_MAX, VE, "direct-pred" },
394     { "none",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { XAVS_DIRECT_PRED_NONE },     0, 0, VE, "direct-pred" },
395     { "spatial",       NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { XAVS_DIRECT_PRED_SPATIAL },  0, 0, VE, "direct-pred" },
396     { "temporal",      NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { XAVS_DIRECT_PRED_TEMPORAL }, 0, 0, VE, "direct-pred" },
397     { "auto",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { XAVS_DIRECT_PRED_AUTO },     0, 0, VE, "direct-pred" },
398     { "aud",           "Use access unit delimiters.",                     OFFSET(aud),           AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, 1, VE},
399     { "mbtree",        "Use macroblock tree ratecontrol.",                OFFSET(mbtree),        AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, 1, VE},
400     { "mixed-refs",    "One reference per partition, as opposed to one reference per macroblock", OFFSET(mixed_refs), AV_OPT_TYPE_INT, {-1}, -1, 1, VE },
401     { "fast-pskip",    NULL,                                              OFFSET(fast_pskip),    AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, 1, VE},
402     { NULL },
403 };
404
405 static const AVClass class = {
406     .class_name = "libxavs",
407     .item_name  = av_default_item_name,
408     .option     = options,
409     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
410 };
411
412 static const AVCodecDefault xavs_defaults[] = {
413     { "b",                "0" },
414     { NULL },
415 };
416
417 AVCodec ff_libxavs_encoder = {
418     .name           = "libxavs",
419     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
420     .id             = AV_CODEC_ID_CAVS,
421     .priv_data_size = sizeof(XavsContext),
422     .init           = XAVS_init,
423     .encode2        = XAVS_frame,
424     .close          = XAVS_close,
425     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_AUTO_THREADS,
426     .pix_fmts       = (const enum PixelFormat[]) { PIX_FMT_YUV420P, PIX_FMT_NONE },
427     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libxavs Chinese AVS (Audio Video Standard)"),
428     .priv_class     = &class,
429     .defaults       = xavs_defaults,
430 };