Merge commit '167ea1fbf15ecefa30729f9b8d091ed431bf43bd'
[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 motion_est;
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 + AV_INPUT_BUFFER_MIN_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_packet2(ctx, pkt, size, 0)) < 0)
93         return ret;
94     p = pkt->data;
95
96     /* Write the SEI as part of the first frame. */
97     if (x4->sei_size > 0 && nnal > 0) {
98         memcpy(p, x4->sei, x4->sei_size);
99         p += x4->sei_size;
100         x4->sei_size = 0;
101     }
102
103     for (i = 0; i < nnal; i++) {
104         s = xavs_nal_encode(p, &size, 1, nals + i);
105         if (s < 0)
106             return -1;
107         p += s;
108     }
109     pkt->size = p - pkt->data;
110
111     return 1;
112 }
113
114 static int XAVS_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
115                       const AVFrame *frame, int *got_packet)
116 {
117     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
118     xavs_nal_t *nal;
119     int nnal, i, ret;
120     xavs_picture_t pic_out;
121     int pict_type;
122
123     x4->pic.img.i_csp   = XAVS_CSP_I420;
124     x4->pic.img.i_plane = 3;
125
126     if (frame) {
127        for (i = 0; i < 3; i++) {
128             x4->pic.img.plane[i] = frame->data[i];
129             x4->pic.img.i_stride[i] = frame->linesize[i];
130        }
131
132         x4->pic.i_pts  = frame->pts;
133         x4->pic.i_type = XAVS_TYPE_AUTO;
134         x4->pts_buffer[avctx->frame_number % (avctx->max_b_frames+1)] = frame->pts;
135     }
136
137     if (xavs_encoder_encode(x4->enc, &nal, &nnal,
138                             frame? &x4->pic: NULL, &pic_out) < 0)
139     return -1;
140
141     ret = encode_nals(avctx, pkt, nal, nnal);
142
143     if (ret < 0)
144         return -1;
145
146     if (!ret) {
147         if (!frame && !(x4->end_of_stream)) {
148             if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, 4, 0)) < 0)
149                 return ret;
150
151             pkt->data[0] = 0x0;
152             pkt->data[1] = 0x0;
153             pkt->data[2] = 0x01;
154             pkt->data[3] = 0xb1;
155             pkt->dts = 2*x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-1)%(avctx->max_b_frames+1)] -
156                          x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-2)%(avctx->max_b_frames+1)];
157             x4->end_of_stream = END_OF_STREAM;
158             *got_packet = 1;
159         }
160         return 0;
161     }
162
163 #if FF_API_CODED_FRAME
164 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
165     avctx->coded_frame->pts = pic_out.i_pts;
166 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
167 #endif
168     pkt->pts = pic_out.i_pts;
169     if (avctx->has_b_frames) {
170         if (!x4->out_frame_count)
171             pkt->dts = pkt->pts - (x4->pts_buffer[1] - x4->pts_buffer[0]);
172         else
173             pkt->dts = x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-1)%(avctx->max_b_frames+1)];
174     } else
175         pkt->dts = pkt->pts;
176
177     switch (pic_out.i_type) {
178     case XAVS_TYPE_IDR:
179     case XAVS_TYPE_I:
180         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
181         break;
182     case XAVS_TYPE_P:
183         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
184         break;
185     case XAVS_TYPE_B:
186     case XAVS_TYPE_BREF:
187         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
188         break;
189     default:
190         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_NONE;
191     }
192 #if FF_API_CODED_FRAME
193 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
194     avctx->coded_frame->pict_type = pict_type;
195 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
196 #endif
197
198     /* There is no IDR frame in AVS JiZhun */
199     /* Sequence header is used as a flag */
200     if (pic_out.i_type == XAVS_TYPE_I) {
201 #if FF_API_CODED_FRAME
202 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
203         avctx->coded_frame->key_frame = 1;
204 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
205 #endif
206         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
207     }
208
209 #if FF_API_CODED_FRAME
210 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
211     avctx->coded_frame->quality = (pic_out.i_qpplus1 - 1) * FF_QP2LAMBDA;
212 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
213 #endif
214
215     ff_side_data_set_encoder_stats(pkt, (pic_out.i_qpplus1 - 1) * FF_QP2LAMBDA, NULL, 0, pict_type);
216
217     x4->out_frame_count++;
218     *got_packet = ret;
219     return 0;
220 }
221
222 static av_cold int XAVS_close(AVCodecContext *avctx)
223 {
224     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
225
226     av_freep(&avctx->extradata);
227     av_freep(&x4->sei);
228     av_freep(&x4->pts_buffer);
229
230     if (x4->enc)
231         xavs_encoder_close(x4->enc);
232
233     return 0;
234 }
235
236 static av_cold int XAVS_init(AVCodecContext *avctx)
237 {
238     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
239
240     x4->sei_size = 0;
241     xavs_param_default(&x4->params);
242
243     x4->params.pf_log               = XAVS_log;
244     x4->params.p_log_private        = avctx;
245     x4->params.i_keyint_max         = avctx->gop_size;
246     if (avctx->bit_rate) {
247         x4->params.rc.i_bitrate   = avctx->bit_rate / 1000;
248         x4->params.rc.i_rc_method = XAVS_RC_ABR;
249     }
250     x4->params.rc.i_vbv_buffer_size = avctx->rc_buffer_size / 1000;
251     x4->params.rc.i_vbv_max_bitrate = avctx->rc_max_rate    / 1000;
252     x4->params.rc.b_stat_write      = avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_PASS1;
253     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_PASS2) {
254         x4->params.rc.b_stat_read = 1;
255     } else {
256         if (x4->crf >= 0) {
257             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CRF;
258             x4->params.rc.f_rf_constant = x4->crf;
259         } else if (x4->cqp >= 0) {
260             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CQP;
261             x4->params.rc.i_qp_constant = x4->cqp;
262         }
263     }
264
265     if (x4->aud >= 0)
266         x4->params.b_aud                      = x4->aud;
267     if (x4->mbtree >= 0)
268         x4->params.rc.b_mb_tree               = x4->mbtree;
269     if (x4->direct_pred >= 0)
270         x4->params.analyse.i_direct_mv_pred   = x4->direct_pred;
271     if (x4->fast_pskip >= 0)
272         x4->params.analyse.b_fast_pskip       = x4->fast_pskip;
273     if (x4->motion_est >= 0)
274         x4->params.analyse.i_me_method        = x4->motion_est;
275     if (x4->mixed_refs >= 0)
276         x4->params.analyse.b_mixed_references = x4->mixed_refs;
277     if (x4->b_bias != INT_MIN)
278         x4->params.i_bframe_bias              = x4->b_bias;
279     if (x4->cplxblur >= 0)
280         x4->params.rc.f_complexity_blur = x4->cplxblur;
281
282 #if FF_API_MOTION_EST
283 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
284     if (x4->motion_est < 0) {
285         switch (avctx->me_method) {
286         case  ME_EPZS:
287             x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_DIA;
288             break;
289         case  ME_HEX:
290             x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_HEX;
291             break;
292         case  ME_UMH:
293             x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_UMH;
294             break;
295         case  ME_FULL:
296             x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_ESA;
297             break;
298         case  ME_TESA:
299             x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_TESA;
300             break;
301         default:
302             x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_HEX;
303         }
304     }
305 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
306 #endif
307
308     x4->params.i_bframe          = avctx->max_b_frames;
309     /* cabac is not included in AVS JiZhun Profile */
310     x4->params.b_cabac           = 0;
311
312     x4->params.i_bframe_adaptive = avctx->b_frame_strategy;
313
314     avctx->has_b_frames          = !!avctx->max_b_frames;
315
316     /* AVS doesn't allow B picture as reference */
317     /* The max allowed reference frame number of B is 2 */
318     x4->params.i_keyint_min      = avctx->keyint_min;
319     if (x4->params.i_keyint_min > x4->params.i_keyint_max)
320         x4->params.i_keyint_min = x4->params.i_keyint_max;
321
322     x4->params.i_scenecut_threshold        = avctx->scenechange_threshold;
323
324    // x4->params.b_deblocking_filter       = avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_LOOP_FILTER;
325
326     x4->params.rc.i_qp_min                 = avctx->qmin;
327     x4->params.rc.i_qp_max                 = avctx->qmax;
328     x4->params.rc.i_qp_step                = avctx->max_qdiff;
329
330     x4->params.rc.f_qcompress       = avctx->qcompress; /* 0.0 => cbr, 1.0 => constant qp */
331     x4->params.rc.f_qblur           = avctx->qblur;     /* temporally blur quants */
332
333     x4->params.i_frame_reference    = avctx->refs;
334
335     x4->params.i_width              = avctx->width;
336     x4->params.i_height             = avctx->height;
337     x4->params.vui.i_sar_width      = avctx->sample_aspect_ratio.num;
338     x4->params.vui.i_sar_height     = avctx->sample_aspect_ratio.den;
339     /* This is only used for counting the fps */
340     x4->params.i_fps_num            = avctx->time_base.den;
341     x4->params.i_fps_den            = avctx->time_base.num;
342     x4->params.analyse.inter        = XAVS_ANALYSE_I8x8 |XAVS_ANALYSE_PSUB16x16| XAVS_ANALYSE_BSUB16x16;
343
344     x4->params.analyse.i_me_range = avctx->me_range;
345     x4->params.analyse.i_subpel_refine    = avctx->me_subpel_quality;
346
347     x4->params.analyse.b_chroma_me        = avctx->me_cmp & FF_CMP_CHROMA;
348     /* AVS P2 only enables 8x8 transform */
349     x4->params.analyse.b_transform_8x8    = 1; //avctx->flags2 & AV_CODEC_FLAG2_8X8DCT;
350
351     x4->params.analyse.i_trellis          = avctx->trellis;
352     x4->params.analyse.i_noise_reduction  = avctx->noise_reduction;
353
354     if (avctx->level > 0)
355         x4->params.i_level_idc = avctx->level;
356
357     if (avctx->bit_rate > 0)
358         x4->params.rc.f_rate_tolerance =
359             (float)avctx->bit_rate_tolerance / avctx->bit_rate;
360
361     if ((avctx->rc_buffer_size) &&
362         (avctx->rc_initial_buffer_occupancy <= avctx->rc_buffer_size)) {
363         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init =
364             (float)avctx->rc_initial_buffer_occupancy / avctx->rc_buffer_size;
365     } else
366         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init = 0.9;
367
368     /* TAG:do we have MB tree RC method */
369     /* what is the RC method we are now using? Default NO */
370     x4->params.rc.f_ip_factor             = 1 / fabs(avctx->i_quant_factor);
371     x4->params.rc.f_pb_factor             = avctx->b_quant_factor;
372     x4->params.analyse.i_chroma_qp_offset = avctx->chromaoffset;
373
374     x4->params.analyse.b_psnr = avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_PSNR;
375     x4->params.i_log_level    = XAVS_LOG_DEBUG;
376     x4->params.i_threads      = avctx->thread_count;
377     x4->params.b_interlaced   = avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT;
378
379     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER)
380         x4->params.b_repeat_headers = 0;
381
382     x4->enc = xavs_encoder_open(&x4->params);
383     if (!x4->enc)
384         return -1;
385
386     if (!(x4->pts_buffer = av_mallocz_array((avctx->max_b_frames+1), sizeof(*x4->pts_buffer))))
387         return AVERROR(ENOMEM);
388
389     /* TAG: Do we have GLOBAL HEADER in AVS */
390     /* We Have PPS and SPS in AVS */
391     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER && 0) {
392         xavs_nal_t *nal;
393         int nnal, s, i, size;
394         uint8_t *p;
395
396         s = xavs_encoder_headers(x4->enc, &nal, &nnal);
397
398         avctx->extradata = p = av_malloc(s);
399         for (i = 0; i < nnal; i++) {
400             /* Don't put the SEI in extradata. */
401             if (nal[i].i_type == NAL_SEI) {
402                 x4->sei = av_malloc( 5 + nal[i].i_payload * 4 / 3 );
403                 if (xavs_nal_encode(x4->sei, &x4->sei_size, 1, nal + i) < 0)
404                     return -1;
405
406                 continue;
407             }
408             size = xavs_nal_encode(p, &s, 1, nal + i);
409             if (size < 0)
410                 return -1;
411             p += size;
412         }
413         avctx->extradata_size = p - avctx->extradata;
414     }
415     return 0;
416 }
417
418 #define OFFSET(x) offsetof(XavsContext, x)
419 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
420 static const AVOption options[] = {
421     { "crf",           "Select the quality for constant quality mode",    OFFSET(crf),           AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl = -1 }, -1, FLT_MAX, VE },
422     { "qp",            "Constant quantization parameter rate control method",OFFSET(cqp),        AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, INT_MAX, VE },
423     { "b-bias",        "Influences how often B-frames are used",          OFFSET(b_bias),        AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = INT_MIN}, INT_MIN, INT_MAX, VE },
424     { "cplxblur",      "Reduce fluctuations in QP (before curve compression)", OFFSET(cplxblur), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl = -1 }, -1, FLT_MAX, VE},
425     { "direct-pred",   "Direct MV prediction mode",                       OFFSET(direct_pred),   AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, INT_MAX, VE, "direct-pred" },
426     { "none",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_NONE },     0, 0, VE, "direct-pred" },
427     { "spatial",       NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_SPATIAL },  0, 0, VE, "direct-pred" },
428     { "temporal",      NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_TEMPORAL }, 0, 0, VE, "direct-pred" },
429     { "auto",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_AUTO },     0, 0, VE, "direct-pred" },
430     { "aud",           "Use access unit delimiters.",                     OFFSET(aud),           AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, 1, VE},
431     { "mbtree",        "Use macroblock tree ratecontrol.",                OFFSET(mbtree),        AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, 1, VE},
432     { "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 },
433     { "fast-pskip",    NULL,                                              OFFSET(fast_pskip),    AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, 1, VE},
434     { "motion-est",   "Set motion estimation method",                     OFFSET(motion_est),    AV_OPT_TYPE_INT,    { .i64 = -1 }, -1, XAVS_ME_TESA, VE, "motion-est"},
435     { "dia",           NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_ME_DIA },               INT_MIN, INT_MAX, VE, "motion-est" },
436     { "hex",           NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_ME_HEX },               INT_MIN, INT_MAX, VE, "motion-est" },
437     { "umh",           NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_ME_UMH },               INT_MIN, INT_MAX, VE, "motion-est" },
438     { "esa",           NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_ME_ESA },               INT_MIN, INT_MAX, VE, "motion-est" },
439     { "tesa",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_ME_TESA },              INT_MIN, INT_MAX, VE, "motion-est" },
440
441     { NULL },
442 };
443
444 static const AVClass xavs_class = {
445     .class_name = "libxavs",
446     .item_name  = av_default_item_name,
447     .option     = options,
448     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
449 };
450
451 static const AVCodecDefault xavs_defaults[] = {
452     { "b",                "0" },
453     { NULL },
454 };
455
456 AVCodec ff_libxavs_encoder = {
457     .name           = "libxavs",
458     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libxavs Chinese AVS (Audio Video Standard)"),
459     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
460     .id             = AV_CODEC_ID_CAVS,
461     .priv_data_size = sizeof(XavsContext),
462     .init           = XAVS_init,
463     .encode2        = XAVS_frame,
464     .close          = XAVS_close,
465     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DELAY | AV_CODEC_CAP_AUTO_THREADS,
466     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]) { AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_NONE },
467     .priv_class     = &xavs_class,
468     .defaults       = xavs_defaults,
469 };