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
 121     x4->pic.img.i_csp   = XAVS_CSP_I420;
 122     x4->pic.img.i_plane = 3;
 123
 124     if (frame) {
 125        for (i = 0; i < 3; i++) {
 126             x4->pic.img.plane[i] = frame->data[i];
 127             x4->pic.img.i_stride[i] = frame->linesize[i];
 128        }
 129
 130         x4->pic.i_pts  = frame->pts;
 131         x4->pic.i_type = XAVS_TYPE_AUTO;
 132         x4->pts_buffer[avctx->frame_number % (avctx->max_b_frames+1)] = frame->pts;
 133     }
 134
 135     if (xavs_encoder_encode(x4->enc, &nal, &nnal,
 136                             frame? &x4->pic: NULL, &pic_out) < 0)
 137     return -1;
 138
 139     ret = encode_nals(avctx, pkt, nal, nnal);
 140
 141     if (ret < 0)
 142         return -1;
 143
 144     if (!ret) {
 145         if (!frame && !(x4->end_of_stream)) {
 146             if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, 4)) < 0)
 147                 return ret;
 148
 149             pkt->data[0] = 0x0;
 150             pkt->data[1] = 0x0;
 151             pkt->data[2] = 0x01;
 152             pkt->data[3] = 0xb1;
 153             pkt->dts = 2*x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-1)%(avctx->max_b_frames+1)] -
 154                          x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-2)%(avctx->max_b_frames+1)];
 155             x4->end_of_stream = END_OF_STREAM;
 156             *got_packet = 1;
 157         }
 158         return 0;
 159     }
 160
 161     avctx->coded_frame->pts = pic_out.i_pts;
 162     pkt->pts = pic_out.i_pts;
 163     if (avctx->has_b_frames) {
 164         if (!x4->out_frame_count)
 165             pkt->dts = pkt->pts - (x4->pts_buffer[1] - x4->pts_buffer[0]);
 166         else
 167             pkt->dts = x4->pts_buffer[(x4->out_frame_count-1)%(avctx->max_b_frames+1)];
 168     } else
 169         pkt->dts = pkt->pts;
 170
 171     switch (pic_out.i_type) {
 172     case XAVS_TYPE_IDR:
 173     case XAVS_TYPE_I:
 174         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 175         break;
 176     case XAVS_TYPE_P:
 177         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
 178         break;
 179     case XAVS_TYPE_B:
 180     case XAVS_TYPE_BREF:
 181         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
 182         break;
 183     }
 184
 185     /* There is no IDR frame in AVS JiZhun */
 186     /* Sequence header is used as a flag */
 187     if (pic_out.i_type == XAVS_TYPE_I) {
 188         avctx->coded_frame->key_frame = 1;
 189         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 190     }
 191
 192     avctx->coded_frame->quality = (pic_out.i_qpplus1 - 1) * FF_QP2LAMBDA;
 193
 194     x4->out_frame_count++;
 195     *got_packet = ret;
 196     return 0;
 197 }
 198
 199 static av_cold int XAVS_close(AVCodecContext *avctx)
 200 {
 201     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
 202
 203     av_freep(&avctx->extradata);
 204     av_freep(&x4->sei);
 205     av_freep(&x4->pts_buffer);
 206
 207     if (x4->enc)
 208         xavs_encoder_close(x4->enc);
 209
 210     av_frame_free(&avctx->coded_frame);
 211
 212     return 0;
 213 }
 214
 215 static av_cold int XAVS_init(AVCodecContext *avctx)
 216 {
 217     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
 218
 219     x4->sei_size = 0;
 220     xavs_param_default(&x4->params);
 221
 222     x4->params.pf_log               = XAVS_log;
 223     x4->params.p_log_private        = avctx;
 224     x4->params.i_keyint_max         = avctx->gop_size;
 225     if (avctx->bit_rate) {
 226         x4->params.rc.i_bitrate   = avctx->bit_rate / 1000;
 227         x4->params.rc.i_rc_method = XAVS_RC_ABR;
 228     }
 229     x4->params.rc.i_vbv_buffer_size = avctx->rc_buffer_size / 1000;
 230     x4->params.rc.i_vbv_max_bitrate = avctx->rc_max_rate    / 1000;
 231     x4->params.rc.b_stat_write      = avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS1;
 232     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS2) {
 233         x4->params.rc.b_stat_read = 1;
 234     } else {
 235         if (x4->crf >= 0) {
 236             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CRF;
 237             x4->params.rc.f_rf_constant = x4->crf;
 238         } else if (x4->cqp >= 0) {
 239             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CQP;
 240             x4->params.rc.i_qp_constant = x4->cqp;
 241         }
 242     }
 243
 244     if (x4->aud >= 0)
 245         x4->params.b_aud                      = x4->aud;
 246     if (x4->mbtree >= 0)
 247         x4->params.rc.b_mb_tree               = x4->mbtree;
 248     if (x4->direct_pred >= 0)
 249         x4->params.analyse.i_direct_mv_pred   = x4->direct_pred;
 250     if (x4->fast_pskip >= 0)
 251         x4->params.analyse.b_fast_pskip       = x4->fast_pskip;
 252     if (x4->mixed_refs >= 0)
 253         x4->params.analyse.b_mixed_references = x4->mixed_refs;
 254     if (x4->b_bias != INT_MIN)
 255         x4->params.i_bframe_bias              = x4->b_bias;
 256     if (x4->cplxblur >= 0)
 257         x4->params.rc.f_complexity_blur = x4->cplxblur;
 258
 259     x4->params.i_bframe          = avctx->max_b_frames;
 260     /* cabac is not included in AVS JiZhun Profile */
 261     x4->params.b_cabac           = 0;
 262
 263     x4->params.i_bframe_adaptive = avctx->b_frame_strategy;
 264
 265     avctx->has_b_frames          = !!avctx->max_b_frames;
 266
 267     /* AVS doesn't allow B picture as reference */
 268     /* The max allowed reference frame number of B is 2 */
 269     x4->params.i_keyint_min      = avctx->keyint_min;
 270     if (x4->params.i_keyint_min > x4->params.i_keyint_max)
 271         x4->params.i_keyint_min = x4->params.i_keyint_max;
 272
 273     x4->params.i_scenecut_threshold        = avctx->scenechange_threshold;
 274
 275    // x4->params.b_deblocking_filter       = avctx->flags & CODEC_FLAG_LOOP_FILTER;
 276
 277     x4->params.rc.i_qp_min                 = avctx->qmin;
 278     x4->params.rc.i_qp_max                 = avctx->qmax;
 279     x4->params.rc.i_qp_step                = avctx->max_qdiff;
 280
 281     x4->params.rc.f_qcompress       = avctx->qcompress; /* 0.0 => cbr, 1.0 => constant qp */
 282     x4->params.rc.f_qblur           = avctx->qblur;     /* temporally blur quants */
 283
 284     x4->params.i_frame_reference    = avctx->refs;
 285
 286     x4->params.i_width              = avctx->width;
 287     x4->params.i_height             = avctx->height;
 288     x4->params.vui.i_sar_width      = avctx->sample_aspect_ratio.num;
 289     x4->params.vui.i_sar_height     = avctx->sample_aspect_ratio.den;
 290     /* This is only used for counting the fps */
 291     x4->params.i_fps_num            = avctx->time_base.den;
 292     x4->params.i_fps_den            = avctx->time_base.num;
 293     x4->params.analyse.inter        = XAVS_ANALYSE_I8x8 |XAVS_ANALYSE_PSUB16x16| XAVS_ANALYSE_BSUB16x16;
 294
 295     switch (avctx->me_method) {
 296          case  ME_EPZS:
 297                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_DIA;
 298                break;
 299          case  ME_HEX:
 300                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_HEX;
 301                break;
 302          case  ME_UMH:
 303                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_UMH;
 304                break;
 305          case  ME_FULL:
 306                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_ESA;
 307                break;
 308          case  ME_TESA:
 309                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_TESA;
 310                break;
 311          default:
 312                x4->params.analyse.i_me_method = XAVS_ME_HEX;
 313     }
 314
 315     x4->params.analyse.i_me_range = avctx->me_range;
 316     x4->params.analyse.i_subpel_refine    = avctx->me_subpel_quality;
 317
 318     x4->params.analyse.b_chroma_me        = avctx->me_cmp & FF_CMP_CHROMA;
 319     /* AVS P2 only enables 8x8 transform */
 320     x4->params.analyse.b_transform_8x8    = 1; //avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_8X8DCT;
 321
 322     x4->params.analyse.i_trellis          = avctx->trellis;
 323     x4->params.analyse.i_noise_reduction  = avctx->noise_reduction;
 324
 325     if (avctx->level > 0)
 326         x4->params.i_level_idc = avctx->level;
 327
 328     if (avctx->bit_rate > 0)
 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_array((avctx->max_b_frames+1), sizeof(*x4->pts_buffer))))
 358         return AVERROR(ENOMEM);
 359
 360     avctx->coded_frame = av_frame_alloc();
 361     if (!avctx->coded_frame)
 362         return AVERROR(ENOMEM);
 363
 364     /* TAG: Do we have GLOBAL HEADER in AVS */
 365     /* We Have PPS and SPS in AVS */
 366     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER && 0) {
 367         xavs_nal_t *nal;
 368         int nnal, s, i, size;
 369         uint8_t *p;
 370
 371         s = xavs_encoder_headers(x4->enc, &nal, &nnal);
 372
 373         avctx->extradata = p = av_malloc(s);
 374         for (i = 0; i < nnal; i++) {
 375             /* Don't put the SEI in extradata. */
 376             if (nal[i].i_type == NAL_SEI) {
 377                 x4->sei = av_malloc( 5 + nal[i].i_payload * 4 / 3 );
 378                 if (xavs_nal_encode(x4->sei, &x4->sei_size, 1, nal + i) < 0)
 379                     return -1;
 380
 381                 continue;
 382             }
 383             size = xavs_nal_encode(p, &s, 1, nal + i);
 384             if (size < 0)
 385                 return -1;
 386             p += size;
 387         }
 388         avctx->extradata_size = p - avctx->extradata;
 389     }
 390     return 0;
 391 }
 392
 393 #define OFFSET(x) offsetof(XavsContext, x)
 394 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
 395 static const AVOption options[] = {
 396     { "crf",           "Select the quality for constant quality mode",    OFFSET(crf),           AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl = -1 }, -1, FLT_MAX, VE },
 397     { "qp",            "Constant quantization parameter rate control method",OFFSET(cqp),        AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, INT_MAX, VE },
 398     { "b-bias",        "Influences how often B-frames are used",          OFFSET(b_bias),        AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = INT_MIN}, INT_MIN, INT_MAX, VE },
 399     { "cplxblur",      "Reduce fluctuations in QP (before curve compression)", OFFSET(cplxblur), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl = -1 }, -1, FLT_MAX, VE},
 400     { "direct-pred",   "Direct MV prediction mode",                       OFFSET(direct_pred),   AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, INT_MAX, VE, "direct-pred" },
 401     { "none",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_NONE },     0, 0, VE, "direct-pred" },
 402     { "spatial",       NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_SPATIAL },  0, 0, VE, "direct-pred" },
 403     { "temporal",      NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_TEMPORAL }, 0, 0, VE, "direct-pred" },
 404     { "auto",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = XAVS_DIRECT_PRED_AUTO },     0, 0, VE, "direct-pred" },
 405     { "aud",           "Use access unit delimiters.",                     OFFSET(aud),           AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, 1, VE},
 406     { "mbtree",        "Use macroblock tree ratecontrol.",                OFFSET(mbtree),        AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, 1, VE},
 407     { "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 },
 408     { "fast-pskip",    NULL,                                              OFFSET(fast_pskip),    AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 }, -1, 1, VE},
 409     { NULL },
 410 };
 411
 412 static const AVClass xavs_class = {
 413     .class_name = "libxavs",
 414     .item_name  = av_default_item_name,
 415     .option     = options,
 416     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 417 };
 418
 419 static const AVCodecDefault xavs_defaults[] = {
 420     { "b",                "0" },
 421     { NULL },
 422 };
 423
 424 AVCodec ff_libxavs_encoder = {
 425     .name           = "libxavs",
 426     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libxavs Chinese AVS (Audio Video Standard)"),
 427     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 428     .id             = AV_CODEC_ID_CAVS,
 429     .priv_data_size = sizeof(XavsContext),
 430     .init           = XAVS_init,
 431     .encode2        = XAVS_frame,
 432     .close          = XAVS_close,
 433     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_AUTO_THREADS,
 434     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]) { AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_NONE },
 435     .priv_class     = &xavs_class,
 436     .defaults       = xavs_defaults,
 437 };