lavc: replace AVCodecContext.encode with subtitle-specific callback
[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/internal.h"
32 #include "libavutil/mem.h"
33 #include "libavutil/opt.h"
34
35 #define END_OF_STREAM 0x001
36
37 #define XAVS_PART_I8X8 0x002 /* Analyze i8x8 (requires 8x8 transform) */
38 #define XAVS_PART_P8X8 0x010 /* Analyze p16x8, p8x16 and p8x8 */
39 #define XAVS_PART_B8X8 0x100 /* Analyze b16x8, b*/
40
41 typedef struct XavsContext {
42     AVClass        *class;
43     xavs_param_t    params;
44     xavs_t         *enc;
45     xavs_picture_t  pic;
46     uint8_t        *sei;
47     int             sei_size;
48     AVFrame         out_pic;
49     int             end_of_stream;
50     float crf;
51     int cqp;
52     int b_bias;
53     float cplxblur;
54     int direct_pred;
55     int aud;
56     int fast_pskip;
57     int mbtree;
58     int mixed_refs;
59
60     int64_t *pts_buffer;
61     int out_frame_count;
62 } XavsContext;
63
64 static void XAVS_log(void *p, int level, const char *fmt, va_list args)
65 {
66     static const int level_map[] = {
67         [XAVS_LOG_ERROR]   = AV_LOG_ERROR,
68         [XAVS_LOG_WARNING] = AV_LOG_WARNING,
69         [XAVS_LOG_INFO]    = AV_LOG_INFO,
70         [XAVS_LOG_DEBUG]   = AV_LOG_DEBUG
71     };
72
73     if (level < 0 || level > XAVS_LOG_DEBUG)
74         return;
75
76     av_vlog(p, level_map[level], fmt, args);
77 }
78
79 static int encode_nals(AVCodecContext *ctx, AVPacket *pkt,
80                        xavs_nal_t *nals, int nnal)
81 {
82     XavsContext *x4 = ctx->priv_data;
83     uint8_t *p;
84     int i, s, ret, size = x4->sei_size + FF_MIN_BUFFER_SIZE;
85
86     if (!nnal)
87         return 0;
88
89     for (i = 0; i < nnal; i++)
90         size += nals[i].i_payload;
91
92     if ((ret = ff_alloc_packet(pkt, size)) < 0) {
93         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error getting output packet of size %d.\n", size);
94         return ret;
95     }
96     p = pkt->data;
97
98     /* Write the SEI as part of the first frame. */
99     if (x4->sei_size > 0 && nnal > 0) {
100         memcpy(p, x4->sei, x4->sei_size);
101         p += x4->sei_size;
102         x4->sei_size = 0;
103     }
104
105     for (i = 0; i < nnal; i++) {
106         s = xavs_nal_encode(p, &size, 1, nals + i);
107         if (s < 0)
108             return -1;
109         p += s;
110     }
111     pkt->size = p - pkt->data;
112
113     return 1;
114 }
115
116 static int XAVS_frame(AVCodecContext *ctx, AVPacket *pkt,
117                       const AVFrame *frame, int *got_packet)
118 {
119     XavsContext *x4 = ctx->priv_data;
120     xavs_nal_t *nal;
121     int nnal, i, ret;
122     xavs_picture_t pic_out;
123
124     x4->pic.img.i_csp   = XAVS_CSP_I420;
125     x4->pic.img.i_plane = 3;
126
127     if (frame) {
128        for (i = 0; i < 3; i++) {
129             x4->pic.img.plane[i] = frame->data[i];
130             x4->pic.img.i_stride[i] = frame->linesize[i];
131        }
132
133         x4->pic.i_pts  = frame->pts;
134         x4->pic.i_type = XAVS_TYPE_AUTO;
135         x4->pts_buffer[ctx->frame_number % (ctx->max_b_frames+1)] = frame->pts;
136     }
137
138     if (xavs_encoder_encode(x4->enc, &nal, &nnal,
139                             frame? &x4->pic: NULL, &pic_out) < 0)
140     return -1;
141
142     ret = encode_nals(ctx, pkt, nal, nnal);
143
144     if (ret < 0)
145         return -1;
146
147     if (!ret) {
148         if (!frame && !(x4->end_of_stream)) {
149             if ((ret = ff_alloc_packet(pkt, 4)) < 0)
150                 return ret;
151
152             pkt->data[0] = 0x0;
153             pkt->data[1] = 0x0;
154             pkt->data[2] = 0x01;
155             pkt->data[3] = 0xb1;
156             pkt->dts = 2*x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-1)%(ctx->max_b_frames+1)] -
157                        x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-2)%(ctx->max_b_frames+1)];
158             x4->end_of_stream = END_OF_STREAM;
159             *got_packet = 1;
160         }
161         return 0;
162     }
163
164     x4->out_pic.pts = pic_out.i_pts;
165     pkt->pts = pic_out.i_pts;
166     if (ctx->has_b_frames) {
167         if (!x4->out_frame_count)
168             pkt->dts = pkt->pts - (x4->pts_buffer[1] - x4->pts_buffer[0]);
169         else
170             pkt->dts = x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-1)%(ctx->max_b_frames+1)];
171     } else
172         pkt->dts = pkt->pts;
173
174     switch (pic_out.i_type) {
175     case XAVS_TYPE_IDR:
176     case XAVS_TYPE_I:
177         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
178         break;
179     case XAVS_TYPE_P:
180         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
181         break;
182     case XAVS_TYPE_B:
183     case XAVS_TYPE_BREF:
184         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
185         break;
186     }
187
188     /* There is no IDR frame in AVS JiZhun */
189     /* Sequence header is used as a flag */
190     if (pic_out.i_type == XAVS_TYPE_I) {
191         x4->out_pic.key_frame = 1;
192         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
193     }
194
195     x4->out_pic.quality   = (pic_out.i_qpplus1 - 1) * FF_QP2LAMBDA;
196
197     x4->out_frame_count++;
198     *got_packet = ret;
199     return 0;
200 }
201
202 static av_cold int XAVS_close(AVCodecContext *avctx)
203 {
204     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
205
206     av_freep(&avctx->extradata);
207     av_free(x4->sei);
208     av_freep(&x4->pts_buffer);
209
210     if (x4->enc)
211         xavs_encoder_close(x4->enc);
212
213     return 0;
214 }
215
216 static av_cold int XAVS_init(AVCodecContext *avctx)
217 {
218     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
219
220     x4->sei_size = 0;
221     xavs_param_default(&x4->params);
222
223     x4->params.pf_log               = XAVS_log;
224     x4->params.p_log_private        = avctx;
225     x4->params.i_keyint_max         = avctx->gop_size;
226     if (avctx->bit_rate) {
227         x4->params.rc.i_bitrate   = avctx->bit_rate / 1000;
228         x4->params.rc.i_rc_method = XAVS_RC_ABR;
229     }
230     x4->params.rc.i_vbv_buffer_size = avctx->rc_buffer_size / 1000;
231     x4->params.rc.i_vbv_max_bitrate = avctx->rc_max_rate    / 1000;
232     x4->params.rc.b_stat_write      = avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS1;
233     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS2) {
234         x4->params.rc.b_stat_read = 1;
235     } else {
236         if (x4->crf >= 0) {
237             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CRF;
238             x4->params.rc.f_rf_constant = x4->crf;
239         } else if (x4->cqp >= 0) {
240             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CQP;
241             x4->params.rc.i_qp_constant = x4->cqp;
242         }
243     }
244
245     if (x4->aud >= 0)
246         x4->params.b_aud                      = x4->aud;
247     if (x4->mbtree >= 0)
248         x4->params.rc.b_mb_tree               = x4->mbtree;
249     if (x4->direct_pred >= 0)
250         x4->params.analyse.i_direct_mv_pred   = x4->direct_pred;
251     if (x4->fast_pskip >= 0)
252         x4->params.analyse.b_fast_pskip       = x4->fast_pskip;
253     if (x4->mixed_refs >= 0)
254         x4->params.analyse.b_mixed_references = x4->mixed_refs;
255     if (x4->b_bias != INT_MIN)
256         x4->params.i_bframe_bias              = x4->b_bias;
257     if (x4->cplxblur >= 0)
258         x4->params.rc.f_complexity_blur = x4->cplxblur;
259
260     x4->params.i_bframe          = avctx->max_b_frames;
261     /* cabac is not included in AVS JiZhun Profile */
262     x4->params.b_cabac           = 0;
263
264     x4->params.i_bframe_adaptive = avctx->b_frame_strategy;
265
266     avctx->has_b_frames          = !!avctx->max_b_frames;
267
268     /* AVS doesn't allow B picture as reference */
269     /* The max allowed reference frame number of B is 2 */
270     x4->params.i_keyint_min      = avctx->keyint_min;
271     if (x4->params.i_keyint_min > x4->params.i_keyint_max)
272         x4->params.i_keyint_min = x4->params.i_keyint_max;
273
274     x4->params.i_scenecut_threshold        = avctx->scenechange_threshold;
275
276    // x4->params.b_deblocking_filter       = avctx->flags & CODEC_FLAG_LOOP_FILTER;
277
278     x4->params.rc.i_qp_min                 = avctx->qmin;
279     x4->params.rc.i_qp_max                 = avctx->qmax;
280     x4->params.rc.i_qp_step                = avctx->max_qdiff;
281
282     x4->params.rc.f_qcompress       = avctx->qcompress; /* 0.0 => cbr, 1.0 => constant qp */
283     x4->params.rc.f_qblur           = avctx->qblur;     /* temporally blur quants */
284
285     x4->params.i_frame_reference    = avctx->refs;
286
287     x4->params.i_width              = avctx->width;
288     x4->params.i_height             = avctx->height;
289     x4->params.vui.i_sar_width      = avctx->sample_aspect_ratio.num;
290     x4->params.vui.i_sar_height     = avctx->sample_aspect_ratio.den;
291     /* This is only used for counting the fps */
292     x4->params.i_fps_num            = avctx->time_base.den;
293     x4->params.i_fps_den            = avctx->time_base.num;
294     x4->params.analyse.inter        = XAVS_ANALYSE_I8x8 |XAVS_ANALYSE_PSUB16x16| XAVS_ANALYSE_BSUB16x16;
295
296     switch (avctx->me_method) {
297          case  ME_EPZS:
298                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_DIA;
299                break;
300          case  ME_HEX:
301                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_HEX;
302                break;
303          case  ME_UMH:
304                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_UMH;
305                break;
306          case  ME_FULL:
307                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_ESA;
308                break;
309          case  ME_TESA:
310                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_TESA;
311                break;
312          default:
313                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_HEX;
314     }
315
316     x4->params.analyse.i_me_range = avctx->me_range;
317     x4->params.analyse.i_subpel_refine    = avctx->me_subpel_quality;
318
319     x4->params.analyse.b_chroma_me        = avctx->me_cmp & FF_CMP_CHROMA;
320     /* AVS P2 only enables 8x8 transform */
321     x4->params.analyse.b_transform_8x8    = 1; //avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_8X8DCT;
322
323     x4->params.analyse.i_trellis          = avctx->trellis;
324     x4->params.analyse.i_noise_reduction  = avctx->noise_reduction;
325
326     if (avctx->level > 0)
327         x4->params.i_level_idc = avctx->level;
328
329     x4->params.rc.f_rate_tolerance =
330         (float)avctx->bit_rate_tolerance/avctx->bit_rate;
331
332     if ((avctx->rc_buffer_size) &&
333         (avctx->rc_initial_buffer_occupancy <= avctx->rc_buffer_size)) {
334         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init =
335             (float)avctx->rc_initial_buffer_occupancy / avctx->rc_buffer_size;
336     } else
337         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init = 0.9;
338
339     /* TAG:do we have MB tree RC method */
340     /* what is the RC method we are now using? Default NO */
341     x4->params.rc.f_ip_factor             = 1 / fabs(avctx->i_quant_factor);
342     x4->params.rc.f_pb_factor             = avctx->b_quant_factor;
343     x4->params.analyse.i_chroma_qp_offset = avctx->chromaoffset;
344
345     x4->params.analyse.b_psnr = avctx->flags & CODEC_FLAG_PSNR;
346     x4->params.i_log_level    = XAVS_LOG_DEBUG;
347     x4->params.i_threads      = avctx->thread_count;
348     x4->params.b_interlaced   = avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT;
349
350     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER)
351         x4->params.b_repeat_headers = 0;
352
353     x4->enc = xavs_encoder_open(&x4->params);
354     if (!x4->enc)
355         return -1;
356
357     if (!(x4->pts_buffer = av_mallocz((avctx->max_b_frames+1) * sizeof(*x4->pts_buffer))))
358         return AVERROR(ENOMEM);
359
360     avctx->coded_frame = &x4->out_pic;
361     /* TAG: Do we have GLOBAL HEADER in AVS */
362     /* We Have PPS and SPS in AVS */
363     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
364         xavs_nal_t *nal;
365         int nnal, s, i, size;
366         uint8_t *p;
367
368         s = xavs_encoder_headers(x4->enc, &nal, &nnal);
369
370         avctx->extradata = p = av_malloc(s);
371         for (i = 0; i < nnal; i++) {
372             /* Don't put the SEI in extradata. */
373             if (nal[i].i_type == NAL_SEI) {
374                 x4->sei = av_malloc( 5 + nal[i].i_payload * 4 / 3 );
375                 if (xavs_nal_encode(x4->sei, &x4->sei_size, 1, nal + i) < 0)
376                     return -1;
377
378                 continue;
379             }
380             size = xavs_nal_encode(p, &s, 1, nal + i);
381             if (size < 0)
382                 return -1;
383             p += size;
384         }
385         avctx->extradata_size = p - avctx->extradata;
386     }
387     return 0;
388 }
389
390 #define OFFSET(x) offsetof(XavsContext, x)
391 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
392 static const AVOption options[] = {
393     { "crf",           "Select the quality for constant quality mode",    OFFSET(crf),           AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {-1 }, -1, FLT_MAX, VE },
394     { "qp",            "Constant quantization parameter rate control method",OFFSET(cqp),        AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, INT_MAX, VE },
395     { "b-bias",        "Influences how often B-frames are used",          OFFSET(b_bias),        AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = INT_MIN}, INT_MIN, INT_MAX, VE },
396     { "cplxblur",      "Reduce fluctuations in QP (before curve compression)", OFFSET(cplxblur), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {-1 }, -1, FLT_MAX, VE},
397     { "direct-pred",   "Direct MV prediction mode",                       OFFSET(direct_pred),   AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, INT_MAX, VE, "direct-pred" },
398     { "none",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_NONE },     0, 0, VE, "direct-pred" },
399     { "spatial",       NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_SPATIAL },  0, 0, VE, "direct-pred" },
400     { "temporal",      NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_TEMPORAL }, 0, 0, VE, "direct-pred" },
401     { "auto",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_AUTO },     0, 0, VE, "direct-pred" },
402     { "aud",           "Use access unit delimiters.",                     OFFSET(aud),           AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, 1, VE},
403     { "mbtree",        "Use macroblock tree ratecontrol.",                OFFSET(mbtree),        AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, 1, VE},
404     { "mixed-refs",    "One reference per partition, as opposed to one reference per macroblock", OFFSET(mixed_refs), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = -1}, -1, 1, VE },
405     { "fast-pskip",    NULL,                                              OFFSET(fast_pskip),    AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, 1, VE},
406     { NULL },
407 };
408
409 static const AVClass class = {
410     .class_name = "libxavs",
411     .item_name  = av_default_item_name,
412     .option     = options,
413     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
414 };
415
416 static const AVCodecDefault xavs_defaults[] = {
417     { "b",                "0" },
418     { NULL },
419 };
420
421 AVCodec ff_libxavs_encoder = {
422     .name           = "libxavs",
423     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
424     .id             = AV_CODEC_ID_CAVS,
425     .priv_data_size = sizeof(XavsContext),
426     .init           = XAVS_init,
427     .encode2        = XAVS_frame,
428     .close          = XAVS_close,
429     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_AUTO_THREADS,
430     .pix_fmts       = (const enum PixelFormat[]) { PIX_FMT_YUV420P, PIX_FMT_NONE },
431     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libxavs Chinese AVS (Audio Video Standard)"),
432     .priv_class     = &class,
433     .defaults       = xavs_defaults,
434 };