lavc: Move b_frame_strategy and b_sensitivity to codec private options
[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     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     int b_frame_strategy;
60
61     int64_t *pts_buffer;
62     int out_frame_count;
63 } XavsContext;
64
65 static void XAVS_log(void *p, int level, const char *fmt, va_list args)
66 {
67     static const int level_map[] = {
68         [XAVS_LOG_ERROR]   = AV_LOG_ERROR,
69         [XAVS_LOG_WARNING] = AV_LOG_WARNING,
70         [XAVS_LOG_INFO]    = AV_LOG_INFO,
71         [XAVS_LOG_DEBUG]   = AV_LOG_DEBUG
72     };
73
74     if (level < 0 || level > XAVS_LOG_DEBUG)
75         return;
76
77     av_vlog(p, level_map[level], fmt, args);
78 }
79
80 static int encode_nals(AVCodecContext *ctx, AVPacket *pkt,
81                        xavs_nal_t *nals, int nnal)
82 {
83     XavsContext *x4 = ctx->priv_data;
84     uint8_t *p;
85     int i, s, ret, size = x4->sei_size + AV_INPUT_BUFFER_MIN_SIZE;
86
87     if (!nnal)
88         return 0;
89
90     for (i = 0; i < nnal; i++)
91         size += nals[i].i_payload;
92
93     if ((ret = ff_alloc_packet(pkt, size)) < 0) {
94         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error getting output packet of size %d.\n", size);
95         return ret;
96     }
97     p = pkt->data;
98
99     /* Write the SEI as part of the first frame. */
100     if (x4->sei_size > 0 && nnal > 0) {
101         memcpy(p, x4->sei, x4->sei_size);
102         p += x4->sei_size;
103         x4->sei_size = 0;
104     }
105
106     for (i = 0; i < nnal; i++) {
107         s = xavs_nal_encode(p, &size, 1, nals + i);
108         if (s < 0)
109             return -1;
110         p += s;
111     }
112     pkt->size = p - pkt->data;
113
114     return 1;
115 }
116
117 static int XAVS_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
118                       const AVFrame *frame, int *got_packet)
119 {
120     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
121     xavs_nal_t *nal;
122     int nnal, i, ret;
123     xavs_picture_t pic_out;
124     uint8_t *sd;
125
126     x4->pic.img.i_csp   = XAVS_CSP_I420;
127     x4->pic.img.i_plane = 3;
128
129     if (frame) {
130        for (i = 0; i < 3; i++) {
131             x4->pic.img.plane[i] = frame->data[i];
132             x4->pic.img.i_stride[i] = frame->linesize[i];
133        }
134
135         x4->pic.i_pts  = frame->pts;
136         x4->pic.i_type = XAVS_TYPE_AUTO;
137         x4->pts_buffer[avctx->frame_number % (avctx->max_b_frames+1)] = frame->pts;
138     }
139
140     if (xavs_encoder_encode(x4->enc, &nal, &nnal,
141                             frame? &x4->pic: NULL, &pic_out) < 0)
142     return -1;
143
144     ret = encode_nals(avctx, pkt, nal, nnal);
145
146     if (ret < 0)
147         return -1;
148
149     if (!ret) {
150         if (!frame && !(x4->end_of_stream)) {
151             if ((ret = ff_alloc_packet(pkt, 4)) < 0)
152                 return ret;
153
154             pkt->data[0] = 0x0;
155             pkt->data[1] = 0x0;
156             pkt->data[2] = 0x01;
157             pkt->data[3] = 0xb1;
158             pkt->dts = 2*x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-1)%(avctx->max_b_frames+1)] -
159                        x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-2)%(avctx->max_b_frames+1)];
160             x4->end_of_stream = END_OF_STREAM;
161             *got_packet = 1;
162         }
163         return 0;
164     }
165
166 #if FF_API_CODED_FRAME
167 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
168     avctx->coded_frame->pts = pic_out.i_pts;
169 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
170 #endif
171     pkt->pts = pic_out.i_pts;
172     if (avctx->has_b_frames) {
173         if (!x4->out_frame_count)
174             pkt->dts = pkt->pts - (x4->pts_buffer[1] - x4->pts_buffer[0]);
175         else
176             pkt->dts = x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-1)%(avctx->max_b_frames+1)];
177     } else
178         pkt->dts = pkt->pts;
179
180 #if FF_API_CODED_FRAME
181 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
182     switch (pic_out.i_type) {
183     case XAVS_TYPE_IDR:
184     case XAVS_TYPE_I:
185         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
186         break;
187     case XAVS_TYPE_P:
188         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
189         break;
190     case XAVS_TYPE_B:
191     case XAVS_TYPE_BREF:
192         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
193         break;
194     }
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     sd = av_packet_new_side_data(pkt, AV_PKT_DATA_QUALITY_FACTOR, sizeof(int));
216     if (!sd)
217         return AVERROR(ENOMEM);
218     *(int *)sd = (pic_out.i_qpplus1 - 1) * FF_QP2LAMBDA;
219
220     x4->out_frame_count++;
221     *got_packet = ret;
222     return 0;
223 }
224
225 static av_cold int XAVS_close(AVCodecContext *avctx)
226 {
227     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
228
229     av_freep(&avctx->extradata);
230     av_free(x4->sei);
231     av_freep(&x4->pts_buffer);
232
233     if (x4->enc)
234         xavs_encoder_close(x4->enc);
235
236     return 0;
237 }
238
239 static av_cold int XAVS_init(AVCodecContext *avctx)
240 {
241     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
242
243     x4->sei_size = 0;
244     xavs_param_default(&x4->params);
245
246     x4->params.pf_log               = XAVS_log;
247     x4->params.p_log_private        = avctx;
248     x4->params.i_keyint_max         = avctx->gop_size;
249     if (avctx->bit_rate) {
250         x4->params.rc.i_bitrate   = avctx->bit_rate / 1000;
251         x4->params.rc.i_rc_method = XAVS_RC_ABR;
252     }
253     x4->params.rc.i_vbv_buffer_size = avctx->rc_buffer_size / 1000;
254     x4->params.rc.i_vbv_max_bitrate = avctx->rc_max_rate    / 1000;
255     x4->params.rc.b_stat_write      = avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_PASS1;
256     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_PASS2) {
257         x4->params.rc.b_stat_read = 1;
258     } else {
259         if (x4->crf >= 0) {
260             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CRF;
261             x4->params.rc.f_rf_constant = x4->crf;
262         } else if (x4->cqp >= 0) {
263             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CQP;
264             x4->params.rc.i_qp_constant = x4->cqp;
265         }
266     }
267
268     if (x4->aud >= 0)
269         x4->params.b_aud                      = x4->aud;
270     if (x4->mbtree >= 0)
271         x4->params.rc.b_mb_tree               = x4->mbtree;
272     if (x4->direct_pred >= 0)
273         x4->params.analyse.i_direct_mv_pred   = x4->direct_pred;
274     if (x4->fast_pskip >= 0)
275         x4->params.analyse.b_fast_pskip       = x4->fast_pskip;
276     if (x4->motion_est >= 0)
277         x4->params.analyse.i_me_method        = x4->motion_est;
278     if (x4->mixed_refs >= 0)
279         x4->params.analyse.b_mixed_references = x4->mixed_refs;
280     if (x4->b_bias != INT_MIN)
281         x4->params.i_bframe_bias              = x4->b_bias;
282     if (x4->cplxblur >= 0)
283         x4->params.rc.f_complexity_blur = x4->cplxblur;
284
285 #if FF_API_MOTION_EST
286 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
287     if (x4->motion_est < 0) {
288         switch (avctx->me_method) {
289         case  ME_EPZS:
290             x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_DIA;
291             break;
292         case  ME_HEX:
293             x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_HEX;
294             break;
295         case  ME_UMH:
296             x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_UMH;
297             break;
298         case  ME_FULL:
299             x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_ESA;
300             break;
301         case  ME_TESA:
302             x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_TESA;
303             break;
304         default:
305             x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_HEX;
306         }
307     }
308 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
309 #endif
310
311     x4->params.i_bframe          = avctx->max_b_frames;
312     /* cabac is not included in AVS JiZhun Profile */
313     x4->params.b_cabac           = 0;
314
315 #if FF_API_PRIVATE_OPT
316 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
317     if (avctx->b_frame_strategy)
318         x4->b_frame_strategy = avctx->b_frame_strategy;
319 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
320 #endif
321
322     x4->params.i_bframe_adaptive = x4->b_frame_strategy;
323
324     avctx->has_b_frames          = !!avctx->max_b_frames;
325
326     /* AVS doesn't allow B picture as reference */
327     /* The max allowed reference frame number of B is 2 */
328     x4->params.i_keyint_min      = avctx->keyint_min;
329     if (x4->params.i_keyint_min > x4->params.i_keyint_max)
330         x4->params.i_keyint_min = x4->params.i_keyint_max;
331
332     x4->params.i_scenecut_threshold        = avctx->scenechange_threshold;
333
334    // x4->params.b_deblocking_filter       = avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_LOOP_FILTER;
335
336     x4->params.rc.i_qp_min                 = avctx->qmin;
337     x4->params.rc.i_qp_max                 = avctx->qmax;
338     x4->params.rc.i_qp_step                = avctx->max_qdiff;
339
340     x4->params.rc.f_qcompress       = avctx->qcompress; /* 0.0 => cbr, 1.0 => constant qp */
341     x4->params.rc.f_qblur           = avctx->qblur;     /* temporally blur quants */
342
343     x4->params.i_frame_reference    = avctx->refs;
344
345     x4->params.i_width              = avctx->width;
346     x4->params.i_height             = avctx->height;
347     x4->params.vui.i_sar_width      = avctx->sample_aspect_ratio.num;
348     x4->params.vui.i_sar_height     = avctx->sample_aspect_ratio.den;
349     /* This is only used for counting the fps */
350     x4->params.i_fps_num            = avctx->time_base.den;
351     x4->params.i_fps_den            = avctx->time_base.num;
352     x4->params.analyse.inter        = XAVS_ANALYSE_I8x8 |XAVS_ANALYSE_PSUB16x16| XAVS_ANALYSE_BSUB16x16;
353
354     x4->params.analyse.i_me_range = avctx->me_range;
355     x4->params.analyse.i_subpel_refine    = avctx->me_subpel_quality;
356
357     x4->params.analyse.b_chroma_me        = avctx->me_cmp & FF_CMP_CHROMA;
358     /* AVS P2 only enables 8x8 transform */
359     x4->params.analyse.b_transform_8x8    = 1; //avctx->flags2 & AV_CODEC_FLAG2_8X8DCT;
360
361     x4->params.analyse.i_trellis          = avctx->trellis;
362     x4->params.analyse.i_noise_reduction  = avctx->noise_reduction;
363
364     if (avctx->level > 0)
365         x4->params.i_level_idc = avctx->level;
366
367     if (avctx->bit_rate > 0)
368         x4->params.rc.f_rate_tolerance =
369             (float)avctx->bit_rate_tolerance / avctx->bit_rate;
370
371     if ((avctx->rc_buffer_size) &&
372         (avctx->rc_initial_buffer_occupancy <= avctx->rc_buffer_size)) {
373         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init =
374             (float)avctx->rc_initial_buffer_occupancy / avctx->rc_buffer_size;
375     } else
376         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init = 0.9;
377
378     /* TAG:do we have MB tree RC method */
379     /* what is the RC method we are now using? Default NO */
380     x4->params.rc.f_ip_factor             = 1 / fabs(avctx->i_quant_factor);
381     x4->params.rc.f_pb_factor             = avctx->b_quant_factor;
382     x4->params.analyse.i_chroma_qp_offset = avctx->chromaoffset;
383
384     x4->params.analyse.b_psnr = avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_PSNR;
385     x4->params.i_log_level    = XAVS_LOG_DEBUG;
386     x4->params.i_threads      = avctx->thread_count;
387     x4->params.b_interlaced   = avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT;
388
389     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER)
390         x4->params.b_repeat_headers = 0;
391
392     x4->enc = xavs_encoder_open(&x4->params);
393     if (!x4->enc)
394         return -1;
395
396     if (!(x4->pts_buffer = av_mallocz((avctx->max_b_frames+1) * sizeof(*x4->pts_buffer))))
397         return AVERROR(ENOMEM);
398
399     /* TAG: Do we have GLOBAL HEADER in AVS */
400     /* We Have PPS and SPS in AVS */
401     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
402         xavs_nal_t *nal;
403         int nnal, s, i, size;
404         uint8_t *p;
405
406         s = xavs_encoder_headers(x4->enc, &nal, &nnal);
407
408         avctx->extradata = p = av_malloc(s);
409         for (i = 0; i < nnal; i++) {
410             /* Don't put the SEI in extradata. */
411             if (nal[i].i_type == NAL_SEI) {
412                 x4->sei = av_malloc( 5 + nal[i].i_payload * 4 / 3 );
413                 if (xavs_nal_encode(x4->sei, &x4->sei_size, 1, nal + i) < 0)
414                     return -1;
415
416                 continue;
417             }
418             size = xavs_nal_encode(p, &s, 1, nal + i);
419             if (size < 0)
420                 return -1;
421             p += size;
422         }
423         avctx->extradata_size = p - avctx->extradata;
424     }
425     return 0;
426 }
427
428 #define OFFSET(x) offsetof(XavsContext, x)
429 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
430 static const AVOption options[] = {
431     { "crf",           "Select the quality for constant quality mode",    OFFSET(crf),           AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {-1 }, -1, FLT_MAX, VE },
432     { "qp",            "Constant quantization parameter rate control method",OFFSET(cqp),        AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, INT_MAX, VE },
433     { "b-bias",        "Influences how often B-frames are used",          OFFSET(b_bias),        AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = INT_MIN}, INT_MIN, INT_MAX, VE },
434     { "cplxblur",      "Reduce fluctuations in QP (before curve compression)", OFFSET(cplxblur), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {-1 }, -1, FLT_MAX, VE},
435     { "direct-pred",   "Direct MV prediction mode",                       OFFSET(direct_pred),   AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, INT_MAX, VE, "direct-pred" },
436     { "none",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_NONE },     0, 0, VE, "direct-pred" },
437     { "spatial",       NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_SPATIAL },  0, 0, VE, "direct-pred" },
438     { "temporal",      NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_TEMPORAL }, 0, 0, VE, "direct-pred" },
439     { "auto",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_AUTO },     0, 0, VE, "direct-pred" },
440     { "aud",           "Use access unit delimiters.",                     OFFSET(aud),           AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, 1, VE},
441     { "mbtree",        "Use macroblock tree ratecontrol.",                OFFSET(mbtree),        AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, 1, VE},
442     { "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 },
443     { "fast-pskip",    NULL,                                              OFFSET(fast_pskip),    AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, 1, VE},
444     { "motion-est",   "Set motion estimation method",                     OFFSET(motion_est),    AV_OPT_TYPE_INT,    { .i64 = -1 }, -1, XAVS_ME_TESA, VE, "motion-est"},
445     { "dia",           NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_ME_DIA },               INT_MIN, INT_MAX, VE, "motion-est" },
446     { "hex",           NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_ME_HEX },               INT_MIN, INT_MAX, VE, "motion-est" },
447     { "umh",           NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_ME_UMH },               INT_MIN, INT_MAX, VE, "motion-est" },
448     { "esa",           NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_ME_ESA },               INT_MIN, INT_MAX, VE, "motion-est" },
449     { "tesa",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_ME_TESA },              INT_MIN, INT_MAX, VE, "motion-est" },
450     { "b_strategy",    "Strategy to choose between I/P/B-frames",         OFFSET(b_frame_strategy), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0 }, 0, 2, VE},
451
452     { NULL },
453 };
454
455 static const AVClass class = {
456     .class_name = "libxavs",
457     .item_name  = av_default_item_name,
458     .option     = options,
459     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
460 };
461
462 static const AVCodecDefault xavs_defaults[] = {
463     { "b",                "0" },
464     { NULL },
465 };
466
467 AVCodec ff_libxavs_encoder = {
468     .name           = "libxavs",
469     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libxavs Chinese AVS (Audio Video Standard)"),
470     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
471     .id             = AV_CODEC_ID_CAVS,
472     .priv_data_size = sizeof(XavsContext),
473     .init           = XAVS_init,
474     .encode2        = XAVS_frame,
475     .close          = XAVS_close,
476     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DELAY | AV_CODEC_CAP_AUTO_THREADS,
477     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]) { AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_NONE },
478     .priv_class     = &class,
479     .defaults       = xavs_defaults,
480 };