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