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 <xavs.h>
  28 #include "avcodec.h"
  29
  30 #define END_OF_STREAM 0x001
  31
  32 #define XAVS_PART_I8X8 0x002 /* Analyze i8x8 (requires 8x8 transform) */
  33 #define XAVS_PART_P8X8 0x010 /* Analyze p16x8, p8x16 and p8x8 */
  34 #define XAVS_PART_B8X8 0x100 /* Analyze b16x8, b*/
  35
  36 typedef struct XavsContext {
  37     xavs_param_t    params;
  38     xavs_t         *enc;
  39     xavs_picture_t  pic;
  40     uint8_t        *sei;
  41     int             sei_size;
  42     AVFrame         out_pic;
  43     int             end_of_stream;
  44 } XavsContext;
  45
  46 static void XAVS_log(void *p, int level, const char *fmt, va_list args)
  47 {
  48     static const int level_map[] = {
  49         [XAVS_LOG_ERROR]   = AV_LOG_ERROR,
  50         [XAVS_LOG_WARNING] = AV_LOG_WARNING,
  51         [XAVS_LOG_INFO]    = AV_LOG_INFO,
  52         [XAVS_LOG_DEBUG]   = AV_LOG_DEBUG
  53     };
  54
  55     if (level < 0 || level > XAVS_LOG_DEBUG)
  56         return;
  57
  58     av_vlog(p, level_map[level], fmt, args);
  59 }
  60
  61 static int encode_nals(AVCodecContext *ctx, uint8_t *buf,
  62                        int size, xavs_nal_t *nals,
  63                        int nnal, int skip_sei)
  64 {
  65     XavsContext *x4 = ctx->priv_data;
  66     uint8_t *p = buf;
  67     int i, s;
  68
  69     /* Write the SEI as part of the first frame. */
  70     if (x4->sei_size > 0 && nnal > 0) {
  71         memcpy(p, x4->sei, x4->sei_size);
  72         p += x4->sei_size;
  73         x4->sei_size = 0;
  74     }
  75
  76     for (i = 0; i < nnal; i++) {
  77         /* Don't put the SEI in extradata. */
  78         if (skip_sei && nals[i].i_type == NAL_SEI) {
  79             x4->sei = av_malloc( 5 + nals[i].i_payload * 4 / 3 );
  80             if (xavs_nal_encode(x4->sei, &x4->sei_size, 1, nals + i) < 0)
  81                 return -1;
  82
  83             continue;
  84         }
  85         s = xavs_nal_encode(p, &size, 1, nals + i);
  86         if (s < 0)
  87             return -1;
  88         p += s;
  89     }
  90
  91     return p - buf;
  92 }
  93
  94 static int XAVS_frame(AVCodecContext *ctx, uint8_t *buf,
  95                       int bufsize, void *data)
  96 {
  97     XavsContext *x4 = ctx->priv_data;
  98     AVFrame *frame = data;
  99     xavs_nal_t *nal;
 100     int nnal, i;
 101     xavs_picture_t pic_out;
 102
 103     x4->pic.img.i_csp   = XAVS_CSP_I420;
 104     x4->pic.img.i_plane = 3;
 105
 106     if (frame) {
 107        for (i = 0; i < 3; i++) {
 108             x4->pic.img.plane[i] = frame->data[i];
 109             x4->pic.img.i_stride[i] = frame->linesize[i];
 110        }
 111
 112         x4->pic.i_pts  = frame->pts;
 113         x4->pic.i_type = XAVS_TYPE_AUTO;
 114     }
 115
 116     if (xavs_encoder_encode(x4->enc, &nal, &nnal,
 117                             frame? &x4->pic: NULL, &pic_out) < 0)
 118     return -1;
 119
 120     bufsize = encode_nals(ctx, buf, bufsize, nal, nnal, 0);
 121
 122     if (bufsize < 0)
 123         return -1;
 124
 125     if (!bufsize && !frame && !(x4->end_of_stream)){
 126         buf[bufsize]   = 0x0;
 127         buf[bufsize+1] = 0x0;
 128         buf[bufsize+2] = 0x01;
 129         buf[bufsize+3] = 0xb1;
 130         bufsize += 4;
 131         x4->end_of_stream = END_OF_STREAM;
 132         return bufsize;
 133     }
 134     /* FIXME: libxavs now provides DTS */
 135     /* but AVFrame doesn't have a field for it. */
 136     x4->out_pic.pts = pic_out.i_pts;
 137
 138     switch (pic_out.i_type) {
 139     case XAVS_TYPE_IDR:
 140     case XAVS_TYPE_I:
 141         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 142         break;
 143     case XAVS_TYPE_P:
 144         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
 145         break;
 146     case XAVS_TYPE_B:
 147     case XAVS_TYPE_BREF:
 148         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
 149         break;
 150     }
 151
 152     /* There is no IDR frame in AVS JiZhun */
 153     /* Sequence header is used as a flag */
 154     x4->out_pic.key_frame = pic_out.i_type == XAVS_TYPE_I;
 155
 156     x4->out_pic.quality   = (pic_out.i_qpplus1 - 1) * FF_QP2LAMBDA;
 157
 158     return bufsize;
 159 }
 160
 161 static av_cold int XAVS_close(AVCodecContext *avctx)
 162 {
 163     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
 164
 165     av_freep(&avctx->extradata);
 166     av_free(x4->sei);
 167
 168     if (x4->enc)
 169         xavs_encoder_close(x4->enc);
 170
 171     return 0;
 172 }
 173
 174 static av_cold int XAVS_init(AVCodecContext *avctx)
 175 {
 176     XavsContext *x4 = avctx->priv_data;
 177
 178     x4->sei_size = 0;
 179     xavs_param_default(&x4->params);
 180
 181     x4->params.pf_log               = XAVS_log;
 182     x4->params.p_log_private        = avctx;
 183     x4->params.i_keyint_max         = avctx->gop_size;
 184     x4->params.rc.i_bitrate         = avctx->bit_rate       / 1000;
 185     x4->params.rc.i_vbv_buffer_size = avctx->rc_buffer_size / 1000;
 186     x4->params.rc.i_vbv_max_bitrate = avctx->rc_max_rate    / 1000;
 187     x4->params.rc.b_stat_write      = avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS1;
 188     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS2) {
 189         x4->params.rc.b_stat_read = 1;
 190     } else {
 191         if (avctx->crf) {
 192             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CRF;
 193             x4->params.rc.f_rf_constant = avctx->crf;
 194         } else if (avctx->cqp > -1) {
 195             x4->params.rc.i_rc_method   = XAVS_RC_CQP;
 196             x4->params.rc.i_qp_constant = avctx->cqp;
 197         }
 198     }
 199
 200     /* if neither crf nor cqp modes are selected we have to enable the RC */
 201     /* we do it this way because we cannot check if the bitrate has been set */
 202     if (!(avctx->crf || (avctx->cqp > -1)))
 203         x4->params.rc.i_rc_method = XAVS_RC_ABR;
 204
 205     x4->params.i_bframe          = avctx->max_b_frames;
 206     /* cabac is not included in AVS JiZhun Profile */
 207     x4->params.b_cabac           = 0;
 208
 209     x4->params.i_bframe_adaptive = avctx->b_frame_strategy;
 210     x4->params.i_bframe_bias     = avctx->bframebias;
 211
 212     avctx->has_b_frames          = !!avctx->max_b_frames;
 213
 214     /* AVS doesn't allow B picture as reference */
 215     /* The max allowed reference frame number of B is 2 */
 216     x4->params.i_keyint_min      = avctx->keyint_min;
 217     if (x4->params.i_keyint_min > x4->params.i_keyint_max)
 218         x4->params.i_keyint_min = x4->params.i_keyint_max;
 219
 220     x4->params.i_scenecut_threshold        = avctx->scenechange_threshold;
 221
 222    // x4->params.b_deblocking_filter       = avctx->flags & CODEC_FLAG_LOOP_FILTER;
 223     x4->params.i_deblocking_filter_alphac0 = avctx->deblockalpha;
 224     x4->params.i_deblocking_filter_beta    = avctx->deblockbeta;
 225
 226     x4->params.rc.i_qp_min                 = avctx->qmin;
 227     x4->params.rc.i_qp_max                 = avctx->qmax;
 228     x4->params.rc.i_qp_step                = avctx->max_qdiff;
 229
 230     x4->params.rc.f_qcompress       = avctx->qcompress; /* 0.0 => cbr, 1.0 => constant qp */
 231     x4->params.rc.f_qblur           = avctx->qblur;     /* temporally blur quants */
 232     x4->params.rc.f_complexity_blur = avctx->complexityblur;
 233
 234     x4->params.i_frame_reference    = avctx->refs;
 235
 236     x4->params.i_width              = avctx->width;
 237     x4->params.i_height             = avctx->height;
 238     x4->params.vui.i_sar_width      = avctx->sample_aspect_ratio.num;
 239     x4->params.vui.i_sar_height     = avctx->sample_aspect_ratio.den;
 240     /* This is only used for counting the fps */
 241     x4->params.i_fps_num            = avctx->time_base.den;
 242     x4->params.i_fps_den            = avctx->time_base.num;
 243     x4->params.analyse.inter        = XAVS_ANALYSE_I8x8 |XAVS_ANALYSE_PSUB16x16| XAVS_ANALYSE_BSUB16x16;
 244     if (avctx->partitions) {
 245         if (avctx->partitions & XAVS_PART_I8X8)
 246             x4->params.analyse.inter |= XAVS_ANALYSE_I8x8;
 247
 248         if (avctx->partitions & XAVS_PART_P8X8)
 249             x4->params.analyse.inter |= XAVS_ANALYSE_PSUB16x16;
 250
 251         if (avctx->partitions & XAVS_PART_B8X8)
 252             x4->params.analyse.inter |= XAVS_ANALYSE_BSUB16x16;
 253     }
 254
 255     x4->params.analyse.i_direct_mv_pred  = avctx->directpred;
 256
 257     x4->params.analyse.b_weighted_bipred = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_WPRED;
 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_mixed_references = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_MIXED_REFS;
 283     x4->params.analyse.b_chroma_me        = avctx->me_cmp & FF_CMP_CHROMA;
 284     /* AVS P2 only enables 8x8 transform */
 285     x4->params.analyse.b_transform_8x8    = 1; //avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_8X8DCT;
 286     x4->params.analyse.b_fast_pskip       = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_FASTPSKIP;
 287
 288     x4->params.analyse.i_trellis          = avctx->trellis;
 289     x4->params.analyse.i_noise_reduction  = avctx->noise_reduction;
 290
 291     if (avctx->level > 0)
 292         x4->params.i_level_idc = avctx->level;
 293
 294     x4->params.rc.f_rate_tolerance =
 295         (float)avctx->bit_rate_tolerance/avctx->bit_rate;
 296
 297     if ((avctx->rc_buffer_size) &&
 298         (avctx->rc_initial_buffer_occupancy <= avctx->rc_buffer_size)) {
 299         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init =
 300             (float)avctx->rc_initial_buffer_occupancy / avctx->rc_buffer_size;
 301     } else
 302         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init = 0.9;
 303
 304     /* TAG:do we have MB tree RC method */
 305     /* what is the RC method we are now using? Default NO */
 306     x4->params.rc.b_mb_tree               = !!(avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_MBTREE);
 307     x4->params.rc.f_ip_factor             = 1 / fabs(avctx->i_quant_factor);
 308     x4->params.rc.f_pb_factor             = avctx->b_quant_factor;
 309     x4->params.analyse.i_chroma_qp_offset = avctx->chromaoffset;
 310
 311     x4->params.analyse.b_psnr = avctx->flags & CODEC_FLAG_PSNR;
 312     x4->params.i_log_level    = XAVS_LOG_DEBUG;
 313     x4->params.b_aud          = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_AUD;
 314     x4->params.i_threads      = avctx->thread_count;
 315     x4->params.b_interlaced   = avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT;
 316
 317     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER)
 318         x4->params.b_repeat_headers = 0;
 319
 320     x4->enc = xavs_encoder_open(&x4->params);
 321     if (!x4->enc)
 322         return -1;
 323
 324     avctx->coded_frame = &x4->out_pic;
 325     /* TAG: Do we have GLOBAL HEADER in AVS */
 326     /* We Have PPS and SPS in AVS */
 327     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
 328         xavs_nal_t *nal;
 329         int nnal, s;
 330
 331         s = xavs_encoder_headers(x4->enc, &nal, &nnal);
 332
 333         avctx->extradata      = av_malloc(s);
 334         avctx->extradata_size = encode_nals(avctx, avctx->extradata, s, nal, nnal, 1);
 335     }
 336     return 0;
 337 }
 338
 339 AVCodec ff_libxavs_encoder = {
 340     .name           = "libxavs",
 341     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 342     .id             = CODEC_ID_CAVS,
 343     .priv_data_size = sizeof(XavsContext),
 344     .init           = XAVS_init,
 345     .encode         = XAVS_frame,
 346     .close          = XAVS_close,
 347     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY,
 348     .pix_fmts       = (const enum PixelFormat[]) { PIX_FMT_YUV420P, PIX_FMT_NONE },
 349     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libxavs - the Chinese Audio Video Standard Encoder"),
 350 };
 351