Merge commit '40cf1bbacc6220a0aa6bed5c331871d43f9ce370'
[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/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     int             end_of_stream;
49     float crf;
50     int cqp;
51     int b_bias;
52     float cplxblur;
53     int direct_pred;
54     int aud;
55     int fast_pskip;
56     int mbtree;
57     int mixed_refs;
58
59     int64_t *pts_buffer;
60     int out_frame_count;
61 } XavsContext;
62
63 static void XAVS_log(void *p, int level, const char *fmt, va_list args)
64 {
65     static const int level_map[] = {
66         [XAVS_LOG_ERROR]   = AV_LOG_ERROR,
67         [XAVS_LOG_WARNING] = AV_LOG_WARNING,
68         [XAVS_LOG_INFO]    = AV_LOG_INFO,
69         [XAVS_LOG_DEBUG]   = AV_LOG_DEBUG
70     };
71
72     if (level < 0 || level > XAVS_LOG_DEBUG)
73         return;
74
75     av_vlog(p, level_map[level], fmt, args);
76 }
77
78 static int encode_nals(AVCodecContext *ctx, AVPacket *pkt,
79                        xavs_nal_t *nals, int nnal)
80 {
81     XavsContext *x4 = ctx->priv_data;
82     uint8_t *p;
83     int i, s, ret, size = x4->sei_size + FF_MIN_BUFFER_SIZE;
84
85     if (!nnal)
86         return 0;
87
88     for (i = 0; i < nnal; i++)
89         size += nals[i].i_payload;
90
91     if ((ret = ff_alloc_packet2(ctx, pkt, size)) < 0)
92         return ret;
93     p = pkt->data;
94
95     /* Write the SEI as part of the first frame. */
96     if (x4->sei_size > 0 && nnal > 0) {
97         memcpy(p, x4->sei, x4->sei_size);
98         p += x4->sei_size;
99         x4->sei_size = 0;
100     }
101
102     for (i = 0; i < nnal; i++) {
103         s = xavs_nal_encode(p, &size, 1, nals + i);
104         if (s < 0)
105             return -1;
106         p += s;
107     }
108     pkt->size = p - pkt->data;
109
110     return 1;
111 }
112
113 static int XAVS_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
114                       const AVFrame *frame, int *got_packet)
115 {
116     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
117     xavs_nal_t *nal;
118     int nnal, i, ret;
119     xavs_picture_t pic_out;
120     uint8_t *sd;
121
122     x4->pic.img.i_csp   = XAVS_CSP_I420;
123     x4->pic.img.i_plane = 3;
124
125     if (frame) {
126        for (i = 0; i < 3; i++) {
127             x4->pic.img.plane[i] = frame->data[i];
128             x4->pic.img.i_stride[i] = frame->linesize[i];
129        }
130
131         x4->pic.i_pts  = frame->pts;
132         x4->pic.i_type = XAVS_TYPE_AUTO;
133         x4->pts_buffer[avctx->frame_number % (avctx->max_b_frames+1)] = frame->pts;
134     }
135
136     if (xavs_encoder_encode(x4->enc, &nal, &nnal,
137                             frame? &x4->pic: NULL, &pic_out) < 0)
138     return -1;
139
140     ret = encode_nals(avctx, pkt, nal, nnal);
141
142     if (ret < 0)
143         return -1;
144
145     if (!ret) {
146         if (!frame && !(x4->end_of_stream)) {
147             if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, 4)) < 0)
148                 return ret;
149
150             pkt->data[0] = 0x0;
151             pkt->data[1] = 0x0;
152             pkt->data[2] = 0x01;
153             pkt->data[3] = 0xb1;
154             pkt->dts = 2*x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-1)%(avctx->max_b_frames+1)] -
155                          x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-2)%(avctx->max_b_frames+1)];
156             x4->end_of_stream = END_OF_STREAM;
157             *got_packet = 1;
158         }
159         return 0;
160     }
161
162 #if FF_API_CODED_FRAME
163 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
164     avctx->coded_frame->pts = pic_out.i_pts;
165 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
166 #endif
167     pkt->pts = pic_out.i_pts;
168     if (avctx->has_b_frames) {
169         if (!x4->out_frame_count)
170             pkt->dts = pkt->pts - (x4->pts_buffer[1] - x4->pts_buffer[0]);
171         else
172             pkt->dts = x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-1)%(avctx->max_b_frames+1)];
173     } else
174         pkt->dts = pkt->pts;
175
176 #if FF_API_CODED_FRAME
177 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
178     switch (pic_out.i_type) {
179     case XAVS_TYPE_IDR:
180     case XAVS_TYPE_I:
181         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
182         break;
183     case XAVS_TYPE_P:
184         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
185         break;
186     case XAVS_TYPE_B:
187     case XAVS_TYPE_BREF:
188         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
189         break;
190     }
191 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
192 #endif
193
194     /* There is no IDR frame in AVS JiZhun */
195     /* Sequence header is used as a flag */
196     if (pic_out.i_type == XAVS_TYPE_I) {
197 #if FF_API_CODED_FRAME
198 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
199         avctx->coded_frame->key_frame = 1;
200 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
201 #endif
202         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
203     }
204
205 #if FF_API_CODED_FRAME
206 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
207     avctx->coded_frame->quality = (pic_out.i_qpplus1 - 1) * FF_QP2LAMBDA;
208 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
209 #endif
210
211     sd = av_packet_new_side_data(pkt, AV_PKT_DATA_QUALITY_FACTOR, sizeof(int));
212     if (!sd)
213         return AVERROR(ENOMEM);
214     *(int *)sd = (pic_out.i_qpplus1 - 1) * FF_QP2LAMBDA;
215
216     x4->out_frame_count++;
217     *got_packet = ret;
218     return 0;
219 }
220
221 static av_cold int XAVS_close(AVCodecContext *avctx)
222 {
223     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
224
225     av_freep(&avctx->extradata);
226     av_freep(&x4->sei);
227     av_freep(&x4->pts_buffer);
228
229     if (x4->enc)
230         xavs_encoder_close(x4->enc);
231
232     return 0;
233 }
234
235 static av_cold int XAVS_init(AVCodecContext *avctx)
236 {
237     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
238
239     x4->sei_size = 0;
240     xavs_param_default(&x4->params);
241
242     x4->params.pf_log               = XAVS_log;
243     x4->params.p_log_private        = avctx;
244     x4->params.i_keyint_max         = avctx->gop_size;
245     if (avctx->bit_rate) {
246         x4->params.rc.i_bitrate   = avctx->bit_rate / 1000;
247         x4->params.rc.i_rc_method = XAVS_RC_ABR;
248     }
249     x4->params.rc.i_vbv_buffer_size = avctx->rc_buffer_size / 1000;
250     x4->params.rc.i_vbv_max_bitrate = avctx->rc_max_rate    / 1000;
251     x4->params.rc.b_stat_write      = avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS1;
252     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS2) {
253         x4->params.rc.b_stat_read = 1;
254     } else {
255         if (x4->crf >= 0) {
256             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CRF;
257             x4->params.rc.f_rf_constant = x4->crf;
258         } else if (x4->cqp >= 0) {
259             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CQP;
260             x4->params.rc.i_qp_constant = x4->cqp;
261         }
262     }
263
264     if (x4->aud >= 0)
265         x4->params.b_aud                      = x4->aud;
266     if (x4->mbtree >= 0)
267         x4->params.rc.b_mb_tree               = x4->mbtree;
268     if (x4->direct_pred >= 0)
269         x4->params.analyse.i_direct_mv_pred   = x4->direct_pred;
270     if (x4->fast_pskip >= 0)
271         x4->params.analyse.b_fast_pskip       = x4->fast_pskip;
272     if (x4->mixed_refs >= 0)
273         x4->params.analyse.b_mixed_references = x4->mixed_refs;
274     if (x4->b_bias != INT_MIN)
275         x4->params.i_bframe_bias              = x4->b_bias;
276     if (x4->cplxblur >= 0)
277         x4->params.rc.f_complexity_blur = x4->cplxblur;
278
279     x4->params.i_bframe          = avctx->max_b_frames;
280     /* cabac is not included in AVS JiZhun Profile */
281     x4->params.b_cabac           = 0;
282
283     x4->params.i_bframe_adaptive = avctx->b_frame_strategy;
284
285     avctx->has_b_frames          = !!avctx->max_b_frames;
286
287     /* AVS doesn't allow B picture as reference */
288     /* The max allowed reference frame number of B is 2 */
289     x4->params.i_keyint_min      = avctx->keyint_min;
290     if (x4->params.i_keyint_min > x4->params.i_keyint_max)
291         x4->params.i_keyint_min = x4->params.i_keyint_max;
292
293     x4->params.i_scenecut_threshold        = avctx->scenechange_threshold;
294
295    // x4->params.b_deblocking_filter       = avctx->flags & CODEC_FLAG_LOOP_FILTER;
296
297     x4->params.rc.i_qp_min                 = avctx->qmin;
298     x4->params.rc.i_qp_max                 = avctx->qmax;
299     x4->params.rc.i_qp_step                = avctx->max_qdiff;
300
301     x4->params.rc.f_qcompress       = avctx->qcompress; /* 0.0 => cbr, 1.0 => constant qp */
302     x4->params.rc.f_qblur           = avctx->qblur;     /* temporally blur quants */
303
304     x4->params.i_frame_reference    = avctx->refs;
305
306     x4->params.i_width              = avctx->width;
307     x4->params.i_height             = avctx->height;
308     x4->params.vui.i_sar_width      = avctx->sample_aspect_ratio.num;
309     x4->params.vui.i_sar_height     = avctx->sample_aspect_ratio.den;
310     /* This is only used for counting the fps */
311     x4->params.i_fps_num            = avctx->time_base.den;
312     x4->params.i_fps_den            = avctx->time_base.num;
313     x4->params.analyse.inter        = XAVS_ANALYSE_I8x8 |XAVS_ANALYSE_PSUB16x16| XAVS_ANALYSE_BSUB16x16;
314
315     switch (avctx->me_method) {
316          case  ME_EPZS:
317                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_DIA;
318                break;
319          case  ME_HEX:
320                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_HEX;
321                break;
322          case  ME_UMH:
323                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_UMH;
324                break;
325          case  ME_FULL:
326                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_ESA;
327                break;
328          case  ME_TESA:
329                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_TESA;
330                break;
331          default:
332                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_HEX;
333     }
334
335     x4->params.analyse.i_me_range = avctx->me_range;
336     x4->params.analyse.i_subpel_refine    = avctx->me_subpel_quality;
337
338     x4->params.analyse.b_chroma_me        = avctx->me_cmp & FF_CMP_CHROMA;
339     /* AVS P2 only enables 8x8 transform */
340     x4->params.analyse.b_transform_8x8    = 1; //avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_8X8DCT;
341
342     x4->params.analyse.i_trellis          = avctx->trellis;
343     x4->params.analyse.i_noise_reduction  = avctx->noise_reduction;
344
345     if (avctx->level > 0)
346         x4->params.i_level_idc = avctx->level;
347
348     if (avctx->bit_rate > 0)
349         x4->params.rc.f_rate_tolerance =
350             (float)avctx->bit_rate_tolerance/avctx->bit_rate;
351
352     if ((avctx->rc_buffer_size) &&
353         (avctx->rc_initial_buffer_occupancy <= avctx->rc_buffer_size)) {
354         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init =
355             (float)avctx->rc_initial_buffer_occupancy / avctx->rc_buffer_size;
356     } else
357         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init = 0.9;
358
359     /* TAG:do we have MB tree RC method */
360     /* what is the RC method we are now using? Default NO */
361     x4->params.rc.f_ip_factor             = 1 / fabs(avctx->i_quant_factor);
362     x4->params.rc.f_pb_factor             = avctx->b_quant_factor;
363     x4->params.analyse.i_chroma_qp_offset = avctx->chromaoffset;
364
365     x4->params.analyse.b_psnr = avctx->flags & CODEC_FLAG_PSNR;
366     x4->params.i_log_level    = XAVS_LOG_DEBUG;
367     x4->params.i_threads      = avctx->thread_count;
368     x4->params.b_interlaced   = avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT;
369
370     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER)
371         x4->params.b_repeat_headers = 0;
372
373     x4->enc = xavs_encoder_open(&x4->params);
374     if (!x4->enc)
375         return -1;
376
377     if (!(x4->pts_buffer = av_mallocz_array((avctx->max_b_frames+1), sizeof(*x4->pts_buffer))))
378         return AVERROR(ENOMEM);
379
380     /* TAG: Do we have GLOBAL HEADER in AVS */
381     /* We Have PPS and SPS in AVS */
382     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER && 0) {
383         xavs_nal_t *nal;
384         int nnal, s, i, size;
385         uint8_t *p;
386
387         s = xavs_encoder_headers(x4->enc, &nal, &nnal);
388
389         avctx->extradata = p = av_malloc(s);
390         for (i = 0; i < nnal; i++) {
391             /* Don't put the SEI in extradata. */
392             if (nal[i].i_type == NAL_SEI) {
393                 x4->sei = av_malloc( 5 + nal[i].i_payload * 4 / 3 );
394                 if (xavs_nal_encode(x4->sei, &x4->sei_size, 1, nal + i) < 0)
395                     return -1;
396
397                 continue;
398             }
399             size = xavs_nal_encode(p, &s, 1, nal + i);
400             if (size < 0)
401                 return -1;
402             p += size;
403         }
404         avctx->extradata_size = p - avctx->extradata;
405     }
406     return 0;
407 }
408
409 #define OFFSET(x) offsetof(XavsContext, x)
410 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
411 static const AVOption options[] = {
412     { "crf",           "Select the quality for constant quality mode",    OFFSET(crf),           AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl = -1 }, -1, FLT_MAX, VE },
413     { "qp",            "Constant quantization parameter rate control method",OFFSET(cqp),        AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, INT_MAX, VE },
414     { "b-bias",        "Influences how often B-frames are used",          OFFSET(b_bias),        AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = INT_MIN}, INT_MIN, INT_MAX, VE },
415     { "cplxblur",      "Reduce fluctuations in QP (before curve compression)", OFFSET(cplxblur), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl = -1 }, -1, FLT_MAX, VE},
416     { "direct-pred",   "Direct MV prediction mode",                       OFFSET(direct_pred),   AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, INT_MAX, VE, "direct-pred" },
417     { "none",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_NONE },     0, 0, VE, "direct-pred" },
418     { "spatial",       NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_SPATIAL },  0, 0, VE, "direct-pred" },
419     { "temporal",      NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_TEMPORAL }, 0, 0, VE, "direct-pred" },
420     { "auto",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_AUTO },     0, 0, VE, "direct-pred" },
421     { "aud",           "Use access unit delimiters.",                     OFFSET(aud),           AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, 1, VE},
422     { "mbtree",        "Use macroblock tree ratecontrol.",                OFFSET(mbtree),        AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, 1, VE},
423     { "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 },
424     { "fast-pskip",    NULL,                                              OFFSET(fast_pskip),    AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, 1, VE},
425     { NULL },
426 };
427
428 static const AVClass xavs_class = {
429     .class_name = "libxavs",
430     .item_name  = av_default_item_name,
431     .option     = options,
432     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
433 };
434
435 static const AVCodecDefault xavs_defaults[] = {
436     { "b",                "0" },
437     { NULL },
438 };
439
440 AVCodec ff_libxavs_encoder = {
441     .name           = "libxavs",
442     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libxavs Chinese AVS (Audio Video Standard)"),
443     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
444     .id             = AV_CODEC_ID_CAVS,
445     .priv_data_size = sizeof(XavsContext),
446     .init           = XAVS_init,
447     .encode2        = XAVS_frame,
448     .close          = XAVS_close,
449     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_AUTO_THREADS,
450     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]) { AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_NONE },
451     .priv_class     = &xavs_class,
452     .defaults       = xavs_defaults,
453 };