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