83f74a713c866a9b0ac7a408c4d1d5ff03d97599
[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 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 #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         s = xavs_nal_encode(p, &size, 1, nals + i);
90         if (s < 0)
91             return -1;
92         p += s;
93     }
94
95     return p - buf;
96 }
97
98 static int XAVS_frame(AVCodecContext *ctx, uint8_t *buf,
99                       int bufsize, void *data)
100 {
101     XavsContext *x4 = ctx->priv_data;
102     AVFrame *frame = data;
103     xavs_nal_t *nal;
104     int nnal, i;
105     xavs_picture_t pic_out;
106
107     x4->pic.img.i_csp   = XAVS_CSP_I420;
108     x4->pic.img.i_plane = 3;
109
110     if (frame) {
111        for (i = 0; i < 3; i++) {
112             x4->pic.img.plane[i] = frame->data[i];
113             x4->pic.img.i_stride[i] = frame->linesize[i];
114        }
115
116         x4->pic.i_pts  = frame->pts;
117         x4->pic.i_type = XAVS_TYPE_AUTO;
118     }
119
120     if (xavs_encoder_encode(x4->enc, &nal, &nnal,
121                             frame? &x4->pic: NULL, &pic_out) < 0)
122     return -1;
123
124     bufsize = encode_nals(ctx, buf, bufsize, nal, nnal, 0);
125
126     if (bufsize < 0)
127         return -1;
128
129     if (!bufsize && !frame && !(x4->end_of_stream)){
130         buf[bufsize]   = 0x0;
131         buf[bufsize+1] = 0x0;
132         buf[bufsize+2] = 0x01;
133         buf[bufsize+3] = 0xb1;
134         bufsize += 4;
135         x4->end_of_stream = END_OF_STREAM;
136         return bufsize;
137     }
138     /* FIXME: libxavs now provides DTS */
139     /* but AVFrame doesn't have a field for it. */
140     x4->out_pic.pts = pic_out.i_pts;
141
142     switch (pic_out.i_type) {
143     case XAVS_TYPE_IDR:
144     case XAVS_TYPE_I:
145         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
146         break;
147     case XAVS_TYPE_P:
148         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
149         break;
150     case XAVS_TYPE_B:
151     case XAVS_TYPE_BREF:
152         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
153         break;
154     }
155
156     /* There is no IDR frame in AVS JiZhun */
157     /* Sequence header is used as a flag */
158     x4->out_pic.key_frame = pic_out.i_type == XAVS_TYPE_I;
159
160     x4->out_pic.quality   = (pic_out.i_qpplus1 - 1) * FF_QP2LAMBDA;
161
162     return bufsize;
163 }
164
165 static av_cold int XAVS_close(AVCodecContext *avctx)
166 {
167     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
168
169     av_freep(&avctx->extradata);
170     av_free(x4->sei);
171
172     if (x4->enc)
173         xavs_encoder_close(x4->enc);
174
175     return 0;
176 }
177
178 static av_cold int XAVS_init(AVCodecContext *avctx)
179 {
180     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
181
182     x4->sei_size = 0;
183     xavs_param_default(&x4->params);
184
185     x4->params.pf_log               = XAVS_log;
186     x4->params.p_log_private        = avctx;
187     x4->params.i_keyint_max         = avctx->gop_size;
188     if (avctx->bit_rate) {
189         x4->params.rc.i_bitrate   = avctx->bit_rate / 1000;
190         x4->params.rc.i_rc_method = XAVS_RC_ABR;
191     }
192     x4->params.rc.i_vbv_buffer_size = avctx->rc_buffer_size / 1000;
193     x4->params.rc.i_vbv_max_bitrate = avctx->rc_max_rate    / 1000;
194     x4->params.rc.b_stat_write      = avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS1;
195     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS2) {
196         x4->params.rc.b_stat_read = 1;
197     } else {
198         if (x4->crf >= 0) {
199             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CRF;
200             x4->params.rc.f_rf_constant = x4->crf;
201         } else if (x4->cqp >= 0) {
202             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CQP;
203             x4->params.rc.i_qp_constant = x4->cqp;
204         }
205     }
206
207     if (x4->aud >= 0)
208         x4->params.b_aud                      = x4->aud;
209     if (x4->mbtree >= 0)
210         x4->params.rc.b_mb_tree               = x4->mbtree;
211     if (x4->direct_pred >= 0)
212         x4->params.analyse.i_direct_mv_pred   = x4->direct_pred;
213     if (x4->fast_pskip >= 0)
214         x4->params.analyse.b_fast_pskip       = x4->fast_pskip;
215     if (x4->mixed_refs >= 0)
216         x4->params.analyse.b_mixed_references = x4->mixed_refs;
217     if (x4->b_bias != INT_MIN)
218         x4->params.i_bframe_bias              = x4->b_bias;
219     if (x4->cplxblur >= 0)
220         x4->params.rc.f_complexity_blur = x4->cplxblur;
221
222     x4->params.i_bframe          = avctx->max_b_frames;
223     /* cabac is not included in AVS JiZhun Profile */
224     x4->params.b_cabac           = 0;
225
226     x4->params.i_bframe_adaptive = avctx->b_frame_strategy;
227
228     avctx->has_b_frames          = !!avctx->max_b_frames;
229
230     /* AVS doesn't allow B picture as reference */
231     /* The max allowed reference frame number of B is 2 */
232     x4->params.i_keyint_min      = avctx->keyint_min;
233     if (x4->params.i_keyint_min > x4->params.i_keyint_max)
234         x4->params.i_keyint_min = x4->params.i_keyint_max;
235
236     x4->params.i_scenecut_threshold        = avctx->scenechange_threshold;
237
238    // x4->params.b_deblocking_filter       = avctx->flags & CODEC_FLAG_LOOP_FILTER;
239
240     x4->params.rc.i_qp_min                 = avctx->qmin;
241     x4->params.rc.i_qp_max                 = avctx->qmax;
242     x4->params.rc.i_qp_step                = avctx->max_qdiff;
243
244     x4->params.rc.f_qcompress       = avctx->qcompress; /* 0.0 => cbr, 1.0 => constant qp */
245     x4->params.rc.f_qblur           = avctx->qblur;     /* temporally blur quants */
246
247     x4->params.i_frame_reference    = avctx->refs;
248
249     x4->params.i_width              = avctx->width;
250     x4->params.i_height             = avctx->height;
251     x4->params.vui.i_sar_width      = avctx->sample_aspect_ratio.num;
252     x4->params.vui.i_sar_height     = avctx->sample_aspect_ratio.den;
253     /* This is only used for counting the fps */
254     x4->params.i_fps_num            = avctx->time_base.den;
255     x4->params.i_fps_den            = avctx->time_base.num;
256     x4->params.analyse.inter        = XAVS_ANALYSE_I8x8 |XAVS_ANALYSE_PSUB16x16| XAVS_ANALYSE_BSUB16x16;
257
258     switch (avctx->me_method) {
259          case  ME_EPZS:
260                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_DIA;
261                break;
262          case  ME_HEX:
263                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_HEX;
264                break;
265          case  ME_UMH:
266                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_UMH;
267                break;
268          case  ME_FULL:
269                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_ESA;
270                break;
271          case  ME_TESA:
272                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_TESA;
273                break;
274          default:
275                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_HEX;
276     }
277
278     x4->params.analyse.i_me_range = avctx->me_range;
279     x4->params.analyse.i_subpel_refine    = avctx->me_subpel_quality;
280
281     x4->params.analyse.b_chroma_me        = avctx->me_cmp & FF_CMP_CHROMA;
282     /* AVS P2 only enables 8x8 transform */
283     x4->params.analyse.b_transform_8x8    = 1; //avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_8X8DCT;
284
285     x4->params.analyse.i_trellis          = avctx->trellis;
286     x4->params.analyse.i_noise_reduction  = avctx->noise_reduction;
287
288     if (avctx->level > 0)
289         x4->params.i_level_idc = avctx->level;
290
291     x4->params.rc.f_rate_tolerance =
292         (float)avctx->bit_rate_tolerance/avctx->bit_rate;
293
294     if ((avctx->rc_buffer_size) &&
295         (avctx->rc_initial_buffer_occupancy <= avctx->rc_buffer_size)) {
296         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init =
297             (float)avctx->rc_initial_buffer_occupancy / avctx->rc_buffer_size;
298     } else
299         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init = 0.9;
300
301     /* TAG:do we have MB tree RC method */
302     /* what is the RC method we are now using? Default NO */
303     x4->params.rc.f_ip_factor             = 1 / fabs(avctx->i_quant_factor);
304     x4->params.rc.f_pb_factor             = avctx->b_quant_factor;
305     x4->params.analyse.i_chroma_qp_offset = avctx->chromaoffset;
306
307     x4->params.analyse.b_psnr = avctx->flags & CODEC_FLAG_PSNR;
308     x4->params.i_log_level    = XAVS_LOG_DEBUG;
309     x4->params.i_threads      = avctx->thread_count;
310     x4->params.b_interlaced   = avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT;
311
312     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER)
313         x4->params.b_repeat_headers = 0;
314
315     x4->enc = xavs_encoder_open(&x4->params);
316     if (!x4->enc)
317         return -1;
318
319     avctx->coded_frame = &x4->out_pic;
320     /* TAG: Do we have GLOBAL HEADER in AVS */
321     /* We Have PPS and SPS in AVS */
322     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
323         xavs_nal_t *nal;
324         int nnal, s, i, size;
325         uint8_t *p;
326
327         s = xavs_encoder_headers(x4->enc, &nal, &nnal);
328
329         avctx->extradata = p = av_malloc(s);
330         for (i = 0; i < nnal; i++) {
331             /* Don't put the SEI in extradata. */
332             if (nal[i].i_type == NAL_SEI) {
333                 x4->sei = av_malloc( 5 + nal[i].i_payload * 4 / 3 );
334                 if (xavs_nal_encode(x4->sei, &x4->sei_size, 1, nal + i) < 0)
335                     return -1;
336
337                 continue;
338             }
339             size = xavs_nal_encode(p, &s, 1, nal + i);
340             if (size < 0)
341                 return -1;
342             p += size;
343         }
344         avctx->extradata_size = p - avctx->extradata;
345     }
346     return 0;
347 }
348
349 #define OFFSET(x) offsetof(XavsContext, x)
350 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
351 static const AVOption options[] = {
352     { "crf",           "Select the quality for constant quality mode",    OFFSET(crf),           AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {-1 }, -1, FLT_MAX, VE },
353     { "qp",            "Constant quantization parameter rate control method",OFFSET(cqp),        AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, INT_MAX, VE },
354     { "b-bias",        "Influences how often B-frames are used",          OFFSET(b_bias),        AV_OPT_TYPE_INT,    {INT_MIN}, INT_MIN, INT_MAX, VE },
355     { "cplxblur",      "Reduce fluctuations in QP (before curve compression)", OFFSET(cplxblur), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {-1 }, -1, FLT_MAX, VE},
356     { "direct-pred",   "Direct MV prediction mode",                       OFFSET(direct_pred),   AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, INT_MAX, VE, "direct-pred" },
357     { "none",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { XAVS_DIRECT_PRED_NONE },     0, 0, VE, "direct-pred" },
358     { "spatial",       NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { XAVS_DIRECT_PRED_SPATIAL },  0, 0, VE, "direct-pred" },
359     { "temporal",      NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { XAVS_DIRECT_PRED_TEMPORAL }, 0, 0, VE, "direct-pred" },
360     { "auto",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { XAVS_DIRECT_PRED_AUTO },     0, 0, VE, "direct-pred" },
361     { "aud",           "Use access unit delimiters.",                     OFFSET(aud),           AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, 1, VE},
362     { "mbtree",        "Use macroblock tree ratecontrol.",                OFFSET(mbtree),        AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, 1, VE},
363     { "mixed-refs",    "One reference per partition, as opposed to one reference per macroblock", OFFSET(mixed_refs), AV_OPT_TYPE_INT, {-1}, -1, 1, VE },
364     { "fast-pskip",    NULL,                                              OFFSET(fast_pskip),    AV_OPT_TYPE_INT,    {-1 }, -1, 1, VE},
365     { NULL },
366 };
367
368 static const AVClass class = {
369     .class_name = "libxavs",
370     .item_name  = av_default_item_name,
371     .option     = options,
372     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
373 };
374
375 static const AVCodecDefault xavs_defaults[] = {
376     { "b",                "0" },
377     { NULL },
378 };
379
380 AVCodec ff_libxavs_encoder = {
381     .name           = "libxavs",
382     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
383     .id             = CODEC_ID_CAVS,
384     .priv_data_size = sizeof(XavsContext),
385     .init           = XAVS_init,
386     .encode         = XAVS_frame,
387     .close          = XAVS_close,
388     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_AUTO_THREADS,
389     .pix_fmts       = (const enum PixelFormat[]) { PIX_FMT_YUV420P, PIX_FMT_NONE },
390     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libxavs - the Chinese Audio Video Standard Encoder"),
391     .priv_class     = &class,
392     .defaults       = xavs_defaults,
393 };