~ubuntu-branches/ubuntu/oneiric/mplayer2/oneiric-proposed

« back to all changes in this revision

Viewing changes to ffmpeg-mt/libavcodec/ratecontrol.c

  • Committer: Bazaar Package Importer
  • Author(s): Reinhard Tartler
  • Date: 2011-03-20 22:48:03 UTC
  • Revision ID: james.westby@ubuntu.com-20110320224803-kc2nlrxz6pcphmf1
Tags: upstream-2.0~rc2
ImportĀ upstreamĀ versionĀ 2.0~rc2

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
 
1
/*
 
2
 * Rate control for video encoders
 
3
 *
 
4
 * Copyright (c) 2002-2004 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
 
5
 *
 
6
 * This file is part of FFmpeg.
 
7
 *
 
8
 * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
 
9
 * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
 
10
 * License as published by the Free Software Foundation; either
 
11
 * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
 
12
 *
 
13
 * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
 
14
 * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 
15
 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
 
16
 * Lesser General Public License for more details.
 
17
 *
 
18
 * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
 
19
 * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
 
20
 * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
 
21
 */
 
22
 
 
23
/**
 
24
 * @file
 
25
 * Rate control for video encoders.
 
26
 */
 
27
 
 
28
#include "libavutil/intmath.h"
 
29
#include "avcodec.h"
 
30
#include "dsputil.h"
 
31
#include "ratecontrol.h"
 
32
#include "mpegvideo.h"
 
33
#include "libavutil/eval.h"
 
34
 
 
35
#undef NDEBUG // Always check asserts, the speed effect is far too small to disable them.
 
36
#include <assert.h>
 
37
 
 
38
#ifndef M_E
 
39
#define M_E 2.718281828
 
40
#endif
 
41
 
 
42
static int init_pass2(MpegEncContext *s);
 
43
static double get_qscale(MpegEncContext *s, RateControlEntry *rce, double rate_factor, int frame_num);
 
44
 
 
45
void ff_write_pass1_stats(MpegEncContext *s){
 
46
    snprintf(s->avctx->stats_out, 256, "in:%d out:%d type:%d q:%d itex:%d ptex:%d mv:%d misc:%d fcode:%d bcode:%d mc-var:%d var:%d icount:%d skipcount:%d hbits:%d;\n",
 
47
            s->current_picture_ptr->display_picture_number, s->current_picture_ptr->coded_picture_number, s->pict_type,
 
48
            s->current_picture.quality, s->i_tex_bits, s->p_tex_bits, s->mv_bits, s->misc_bits,
 
49
            s->f_code, s->b_code, s->current_picture.mc_mb_var_sum, s->current_picture.mb_var_sum, s->i_count, s->skip_count, s->header_bits);
 
50
}
 
51
 
 
52
static inline double qp2bits(RateControlEntry *rce, double qp){
 
53
    if(qp<=0.0){
 
54
        av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "qp<=0.0\n");
 
55
    }
 
56
    return rce->qscale * (double)(rce->i_tex_bits + rce->p_tex_bits+1)/ qp;
 
57
}
 
58
 
 
59
static inline double bits2qp(RateControlEntry *rce, double bits){
 
60
    if(bits<0.9){
 
61
        av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "bits<0.9\n");
 
62
    }
 
63
    return rce->qscale * (double)(rce->i_tex_bits + rce->p_tex_bits+1)/ bits;
 
64
}
 
65
 
 
66
int ff_rate_control_init(MpegEncContext *s)
 
67
{
 
68
    RateControlContext *rcc= &s->rc_context;
 
69
    int i, res;
 
70
    static const char * const const_names[]={
 
71
        "PI",
 
72
        "E",
 
73
        "iTex",
 
74
        "pTex",
 
75
        "tex",
 
76
        "mv",
 
77
        "fCode",
 
78
        "iCount",
 
79
        "mcVar",
 
80
        "var",
 
81
        "isI",
 
82
        "isP",
 
83
        "isB",
 
84
        "avgQP",
 
85
        "qComp",
 
86
/*        "lastIQP",
 
87
        "lastPQP",
 
88
        "lastBQP",
 
89
        "nextNonBQP",*/
 
90
        "avgIITex",
 
91
        "avgPITex",
 
92
        "avgPPTex",
 
93
        "avgBPTex",
 
94
        "avgTex",
 
95
        NULL
 
96
    };
 
97
    static double (* const func1[])(void *, double)={
 
98
        (void *)bits2qp,
 
99
        (void *)qp2bits,
 
100
        NULL
 
101
    };
 
102
    static const char * const func1_names[]={
 
103
        "bits2qp",
 
104
        "qp2bits",
 
105
        NULL
 
106
    };
 
107
    emms_c();
 
108
 
 
109
    res = av_expr_parse(&rcc->rc_eq_eval, s->avctx->rc_eq ? s->avctx->rc_eq : "tex^qComp", const_names, func1_names, func1, NULL, NULL, 0, s->avctx);
 
110
    if (res < 0) {
 
111
        av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Error parsing rc_eq \"%s\"\n", s->avctx->rc_eq);
 
112
        return res;
 
113
    }
 
114
 
 
115
    for(i=0; i<5; i++){
 
116
        rcc->pred[i].coeff= FF_QP2LAMBDA * 7.0;
 
117
        rcc->pred[i].count= 1.0;
 
118
 
 
119
        rcc->pred[i].decay= 0.4;
 
120
        rcc->i_cplx_sum [i]=
 
121
        rcc->p_cplx_sum [i]=
 
122
        rcc->mv_bits_sum[i]=
 
123
        rcc->qscale_sum [i]=
 
124
        rcc->frame_count[i]= 1; // 1 is better because of 1/0 and such
 
125
        rcc->last_qscale_for[i]=FF_QP2LAMBDA * 5;
 
126
    }
 
127
    rcc->buffer_index= s->avctx->rc_initial_buffer_occupancy;
 
128
 
 
129
    if(s->flags&CODEC_FLAG_PASS2){
 
130
        int i;
 
131
        char *p;
 
132
 
 
133
        /* find number of pics */
 
134
        p= s->avctx->stats_in;
 
135
        for(i=-1; p; i++){
 
136
            p= strchr(p+1, ';');
 
137
        }
 
138
        i+= s->max_b_frames;
 
139
        if(i<=0 || i>=INT_MAX / sizeof(RateControlEntry))
 
140
            return -1;
 
141
        rcc->entry = av_mallocz(i*sizeof(RateControlEntry));
 
142
        rcc->num_entries= i;
 
143
 
 
144
        /* init all to skipped p frames (with b frames we might have a not encoded frame at the end FIXME) */
 
145
        for(i=0; i<rcc->num_entries; i++){
 
146
            RateControlEntry *rce= &rcc->entry[i];
 
147
            rce->pict_type= rce->new_pict_type=FF_P_TYPE;
 
148
            rce->qscale= rce->new_qscale=FF_QP2LAMBDA * 2;
 
149
            rce->misc_bits= s->mb_num + 10;
 
150
            rce->mb_var_sum= s->mb_num*100;
 
151
        }
 
152
 
 
153
        /* read stats */
 
154
        p= s->avctx->stats_in;
 
155
        for(i=0; i<rcc->num_entries - s->max_b_frames; i++){
 
156
            RateControlEntry *rce;
 
157
            int picture_number;
 
158
            int e;
 
159
            char *next;
 
160
 
 
161
            next= strchr(p, ';');
 
162
            if(next){
 
163
                (*next)=0; //sscanf in unbelievably slow on looong strings //FIXME copy / do not write
 
164
                next++;
 
165
            }
 
166
            e= sscanf(p, " in:%d ", &picture_number);
 
167
 
 
168
            assert(picture_number >= 0);
 
169
            assert(picture_number < rcc->num_entries);
 
170
            rce= &rcc->entry[picture_number];
 
171
 
 
172
            e+=sscanf(p, " in:%*d out:%*d type:%d q:%f itex:%d ptex:%d mv:%d misc:%d fcode:%d bcode:%d mc-var:%d var:%d icount:%d skipcount:%d hbits:%d",
 
173
                   &rce->pict_type, &rce->qscale, &rce->i_tex_bits, &rce->p_tex_bits, &rce->mv_bits, &rce->misc_bits,
 
174
                   &rce->f_code, &rce->b_code, &rce->mc_mb_var_sum, &rce->mb_var_sum, &rce->i_count, &rce->skip_count, &rce->header_bits);
 
175
            if(e!=14){
 
176
                av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "statistics are damaged at line %d, parser out=%d\n", i, e);
 
177
                return -1;
 
178
            }
 
179
 
 
180
            p= next;
 
181
        }
 
182
 
 
183
        if(init_pass2(s) < 0) return -1;
 
184
 
 
185
        //FIXME maybe move to end
 
186
        if((s->flags&CODEC_FLAG_PASS2) && s->avctx->rc_strategy == FF_RC_STRATEGY_XVID) {
 
187
#if CONFIG_LIBXVID
 
188
            return ff_xvid_rate_control_init(s);
 
189
#else
 
190
            av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Xvid ratecontrol requires libavcodec compiled with Xvid support.\n");
 
191
            return -1;
 
192
#endif
 
193
        }
 
194
    }
 
195
 
 
196
    if(!(s->flags&CODEC_FLAG_PASS2)){
 
197
 
 
198
        rcc->short_term_qsum=0.001;
 
199
        rcc->short_term_qcount=0.001;
 
200
 
 
201
        rcc->pass1_rc_eq_output_sum= 0.001;
 
202
        rcc->pass1_wanted_bits=0.001;
 
203
 
 
204
        if(s->avctx->qblur > 1.0){
 
205
            av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "qblur too large\n");
 
206
            return -1;
 
207
        }
 
208
        /* init stuff with the user specified complexity */
 
209
        if(s->avctx->rc_initial_cplx){
 
210
            for(i=0; i<60*30; i++){
 
211
                double bits= s->avctx->rc_initial_cplx * (i/10000.0 + 1.0)*s->mb_num;
 
212
                RateControlEntry rce;
 
213
 
 
214
                if     (i%((s->gop_size+3)/4)==0) rce.pict_type= FF_I_TYPE;
 
215
                else if(i%(s->max_b_frames+1))    rce.pict_type= FF_B_TYPE;
 
216
                else                              rce.pict_type= FF_P_TYPE;
 
217
 
 
218
                rce.new_pict_type= rce.pict_type;
 
219
                rce.mc_mb_var_sum= bits*s->mb_num/100000;
 
220
                rce.mb_var_sum   = s->mb_num;
 
221
                rce.qscale   = FF_QP2LAMBDA * 2;
 
222
                rce.f_code   = 2;
 
223
                rce.b_code   = 1;
 
224
                rce.misc_bits= 1;
 
225
 
 
226
                if(s->pict_type== FF_I_TYPE){
 
227
                    rce.i_count   = s->mb_num;
 
228
                    rce.i_tex_bits= bits;
 
229
                    rce.p_tex_bits= 0;
 
230
                    rce.mv_bits= 0;
 
231
                }else{
 
232
                    rce.i_count   = 0; //FIXME we do know this approx
 
233
                    rce.i_tex_bits= 0;
 
234
                    rce.p_tex_bits= bits*0.9;
 
235
                    rce.mv_bits= bits*0.1;
 
236
                }
 
237
                rcc->i_cplx_sum [rce.pict_type] += rce.i_tex_bits*rce.qscale;
 
238
                rcc->p_cplx_sum [rce.pict_type] += rce.p_tex_bits*rce.qscale;
 
239
                rcc->mv_bits_sum[rce.pict_type] += rce.mv_bits;
 
240
                rcc->frame_count[rce.pict_type] ++;
 
241
 
 
242
                get_qscale(s, &rce, rcc->pass1_wanted_bits/rcc->pass1_rc_eq_output_sum, i);
 
243
                rcc->pass1_wanted_bits+= s->bit_rate/(1/av_q2d(s->avctx->time_base)); //FIXME misbehaves a little for variable fps
 
244
            }
 
245
        }
 
246
 
 
247
    }
 
248
 
 
249
    return 0;
 
250
}
 
251
 
 
252
void ff_rate_control_uninit(MpegEncContext *s)
 
253
{
 
254
    RateControlContext *rcc= &s->rc_context;
 
255
    emms_c();
 
256
 
 
257
    av_expr_free(rcc->rc_eq_eval);
 
258
    av_freep(&rcc->entry);
 
259
 
 
260
#if CONFIG_LIBXVID
 
261
    if((s->flags&CODEC_FLAG_PASS2) && s->avctx->rc_strategy == FF_RC_STRATEGY_XVID)
 
262
        ff_xvid_rate_control_uninit(s);
 
263
#endif
 
264
}
 
265
 
 
266
int ff_vbv_update(MpegEncContext *s, int frame_size){
 
267
    RateControlContext *rcc= &s->rc_context;
 
268
    const double fps= 1/av_q2d(s->avctx->time_base);
 
269
    const int buffer_size= s->avctx->rc_buffer_size;
 
270
    const double min_rate= s->avctx->rc_min_rate/fps;
 
271
    const double max_rate= s->avctx->rc_max_rate/fps;
 
272
 
 
273
//printf("%d %f %d %f %f\n", buffer_size, rcc->buffer_index, frame_size, min_rate, max_rate);
 
274
    if(buffer_size){
 
275
        int left;
 
276
 
 
277
        rcc->buffer_index-= frame_size;
 
278
        if(rcc->buffer_index < 0){
 
279
            av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "rc buffer underflow\n");
 
280
            rcc->buffer_index= 0;
 
281
        }
 
282
 
 
283
        left= buffer_size - rcc->buffer_index - 1;
 
284
        rcc->buffer_index += av_clip(left, min_rate, max_rate);
 
285
 
 
286
        if(rcc->buffer_index > buffer_size){
 
287
            int stuffing= ceil((rcc->buffer_index - buffer_size)/8);
 
288
 
 
289
            if(stuffing < 4 && s->codec_id == CODEC_ID_MPEG4)
 
290
                stuffing=4;
 
291
            rcc->buffer_index -= 8*stuffing;
 
292
 
 
293
            if(s->avctx->debug & FF_DEBUG_RC)
 
294
                av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "stuffing %d bytes\n", stuffing);
 
295
 
 
296
            return stuffing;
 
297
        }
 
298
    }
 
299
    return 0;
 
300
}
 
301
 
 
302
/**
 
303
 * modifies the bitrate curve from pass1 for one frame
 
304
 */
 
305
static double get_qscale(MpegEncContext *s, RateControlEntry *rce, double rate_factor, int frame_num){
 
306
    RateControlContext *rcc= &s->rc_context;
 
307
    AVCodecContext *a= s->avctx;
 
308
    double q, bits;
 
309
    const int pict_type= rce->new_pict_type;
 
310
    const double mb_num= s->mb_num;
 
311
    int i;
 
312
 
 
313
    double const_values[]={
 
314
        M_PI,
 
315
        M_E,
 
316
        rce->i_tex_bits*rce->qscale,
 
317
        rce->p_tex_bits*rce->qscale,
 
318
        (rce->i_tex_bits + rce->p_tex_bits)*(double)rce->qscale,
 
319
        rce->mv_bits/mb_num,
 
320
        rce->pict_type == FF_B_TYPE ? (rce->f_code + rce->b_code)*0.5 : rce->f_code,
 
321
        rce->i_count/mb_num,
 
322
        rce->mc_mb_var_sum/mb_num,
 
323
        rce->mb_var_sum/mb_num,
 
324
        rce->pict_type == FF_I_TYPE,
 
325
        rce->pict_type == FF_P_TYPE,
 
326
        rce->pict_type == FF_B_TYPE,
 
327
        rcc->qscale_sum[pict_type] / (double)rcc->frame_count[pict_type],
 
328
        a->qcompress,
 
329
/*        rcc->last_qscale_for[FF_I_TYPE],
 
330
        rcc->last_qscale_for[FF_P_TYPE],
 
331
        rcc->last_qscale_for[FF_B_TYPE],
 
332
        rcc->next_non_b_qscale,*/
 
333
        rcc->i_cplx_sum[FF_I_TYPE] / (double)rcc->frame_count[FF_I_TYPE],
 
334
        rcc->i_cplx_sum[FF_P_TYPE] / (double)rcc->frame_count[FF_P_TYPE],
 
335
        rcc->p_cplx_sum[FF_P_TYPE] / (double)rcc->frame_count[FF_P_TYPE],
 
336
        rcc->p_cplx_sum[FF_B_TYPE] / (double)rcc->frame_count[FF_B_TYPE],
 
337
        (rcc->i_cplx_sum[pict_type] + rcc->p_cplx_sum[pict_type]) / (double)rcc->frame_count[pict_type],
 
338
        0
 
339
    };
 
340
 
 
341
    bits = av_expr_eval(rcc->rc_eq_eval, const_values, rce);
 
342
    if (isnan(bits)) {
 
343
        av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Error evaluating rc_eq \"%s\"\n", s->avctx->rc_eq);
 
344
        return -1;
 
345
    }
 
346
 
 
347
    rcc->pass1_rc_eq_output_sum+= bits;
 
348
    bits*=rate_factor;
 
349
    if(bits<0.0) bits=0.0;
 
350
    bits+= 1.0; //avoid 1/0 issues
 
351
 
 
352
    /* user override */
 
353
    for(i=0; i<s->avctx->rc_override_count; i++){
 
354
        RcOverride *rco= s->avctx->rc_override;
 
355
        if(rco[i].start_frame > frame_num) continue;
 
356
        if(rco[i].end_frame   < frame_num) continue;
 
357
 
 
358
        if(rco[i].qscale)
 
359
            bits= qp2bits(rce, rco[i].qscale); //FIXME move at end to really force it?
 
360
        else
 
361
            bits*= rco[i].quality_factor;
 
362
    }
 
363
 
 
364
    q= bits2qp(rce, bits);
 
365
 
 
366
    /* I/B difference */
 
367
    if     (pict_type==FF_I_TYPE && s->avctx->i_quant_factor<0.0)
 
368
        q= -q*s->avctx->i_quant_factor + s->avctx->i_quant_offset;
 
369
    else if(pict_type==FF_B_TYPE && s->avctx->b_quant_factor<0.0)
 
370
        q= -q*s->avctx->b_quant_factor + s->avctx->b_quant_offset;
 
371
    if(q<1) q=1;
 
372
 
 
373
    return q;
 
374
}
 
375
 
 
376
static double get_diff_limited_q(MpegEncContext *s, RateControlEntry *rce, double q){
 
377
    RateControlContext *rcc= &s->rc_context;
 
378
    AVCodecContext *a= s->avctx;
 
379
    const int pict_type= rce->new_pict_type;
 
380
    const double last_p_q    = rcc->last_qscale_for[FF_P_TYPE];
 
381
    const double last_non_b_q= rcc->last_qscale_for[rcc->last_non_b_pict_type];
 
382
 
 
383
    if     (pict_type==FF_I_TYPE && (a->i_quant_factor>0.0 || rcc->last_non_b_pict_type==FF_P_TYPE))
 
384
        q= last_p_q    *FFABS(a->i_quant_factor) + a->i_quant_offset;
 
385
    else if(pict_type==FF_B_TYPE && a->b_quant_factor>0.0)
 
386
        q= last_non_b_q*    a->b_quant_factor  + a->b_quant_offset;
 
387
    if(q<1) q=1;
 
388
 
 
389
    /* last qscale / qdiff stuff */
 
390
    if(rcc->last_non_b_pict_type==pict_type || pict_type!=FF_I_TYPE){
 
391
        double last_q= rcc->last_qscale_for[pict_type];
 
392
        const int maxdiff= FF_QP2LAMBDA * a->max_qdiff;
 
393
 
 
394
        if     (q > last_q + maxdiff) q= last_q + maxdiff;
 
395
        else if(q < last_q - maxdiff) q= last_q - maxdiff;
 
396
    }
 
397
 
 
398
    rcc->last_qscale_for[pict_type]= q; //Note we cannot do that after blurring
 
399
 
 
400
    if(pict_type!=FF_B_TYPE)
 
401
        rcc->last_non_b_pict_type= pict_type;
 
402
 
 
403
    return q;
 
404
}
 
405
 
 
406
/**
 
407
 * gets the qmin & qmax for pict_type
 
408
 */
 
409
static void get_qminmax(int *qmin_ret, int *qmax_ret, MpegEncContext *s, int pict_type){
 
410
    int qmin= s->avctx->lmin;
 
411
    int qmax= s->avctx->lmax;
 
412
 
 
413
    assert(qmin <= qmax);
 
414
 
 
415
    if(pict_type==FF_B_TYPE){
 
416
        qmin= (int)(qmin*FFABS(s->avctx->b_quant_factor)+s->avctx->b_quant_offset + 0.5);
 
417
        qmax= (int)(qmax*FFABS(s->avctx->b_quant_factor)+s->avctx->b_quant_offset + 0.5);
 
418
    }else if(pict_type==FF_I_TYPE){
 
419
        qmin= (int)(qmin*FFABS(s->avctx->i_quant_factor)+s->avctx->i_quant_offset + 0.5);
 
420
        qmax= (int)(qmax*FFABS(s->avctx->i_quant_factor)+s->avctx->i_quant_offset + 0.5);
 
421
    }
 
422
 
 
423
    qmin= av_clip(qmin, 1, FF_LAMBDA_MAX);
 
424
    qmax= av_clip(qmax, 1, FF_LAMBDA_MAX);
 
425
 
 
426
    if(qmax<qmin) qmax= qmin;
 
427
 
 
428
    *qmin_ret= qmin;
 
429
    *qmax_ret= qmax;
 
430
}
 
431
 
 
432
static double modify_qscale(MpegEncContext *s, RateControlEntry *rce, double q, int frame_num){
 
433
    RateControlContext *rcc= &s->rc_context;
 
434
    int qmin, qmax;
 
435
    const int pict_type= rce->new_pict_type;
 
436
    const double buffer_size= s->avctx->rc_buffer_size;
 
437
    const double fps= 1/av_q2d(s->avctx->time_base);
 
438
    const double min_rate= s->avctx->rc_min_rate / fps;
 
439
    const double max_rate= s->avctx->rc_max_rate / fps;
 
440
 
 
441
    get_qminmax(&qmin, &qmax, s, pict_type);
 
442
 
 
443
    /* modulation */
 
444
    if(s->avctx->rc_qmod_freq && frame_num%s->avctx->rc_qmod_freq==0 && pict_type==FF_P_TYPE)
 
445
        q*= s->avctx->rc_qmod_amp;
 
446
 
 
447
//printf("q:%f\n", q);
 
448
    /* buffer overflow/underflow protection */
 
449
    if(buffer_size){
 
450
        double expected_size= rcc->buffer_index;
 
451
        double q_limit;
 
452
 
 
453
        if(min_rate){
 
454
            double d= 2*(buffer_size - expected_size)/buffer_size;
 
455
            if(d>1.0) d=1.0;
 
456
            else if(d<0.0001) d=0.0001;
 
457
            q*= pow(d, 1.0/s->avctx->rc_buffer_aggressivity);
 
458
 
 
459
            q_limit= bits2qp(rce, FFMAX((min_rate - buffer_size + rcc->buffer_index) * s->avctx->rc_min_vbv_overflow_use, 1));
 
460
            if(q > q_limit){
 
461
                if(s->avctx->debug&FF_DEBUG_RC){
 
462
                    av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "limiting QP %f -> %f\n", q, q_limit);
 
463
                }
 
464
                q= q_limit;
 
465
            }
 
466
        }
 
467
 
 
468
        if(max_rate){
 
469
            double d= 2*expected_size/buffer_size;
 
470
            if(d>1.0) d=1.0;
 
471
            else if(d<0.0001) d=0.0001;
 
472
            q/= pow(d, 1.0/s->avctx->rc_buffer_aggressivity);
 
473
 
 
474
            q_limit= bits2qp(rce, FFMAX(rcc->buffer_index * s->avctx->rc_max_available_vbv_use, 1));
 
475
            if(q < q_limit){
 
476
                if(s->avctx->debug&FF_DEBUG_RC){
 
477
                    av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "limiting QP %f -> %f\n", q, q_limit);
 
478
                }
 
479
                q= q_limit;
 
480
            }
 
481
        }
 
482
    }
 
483
//printf("q:%f max:%f min:%f size:%f index:%d bits:%f agr:%f\n", q,max_rate, min_rate, buffer_size, rcc->buffer_index, bits, s->avctx->rc_buffer_aggressivity);
 
484
    if(s->avctx->rc_qsquish==0.0 || qmin==qmax){
 
485
        if     (q<qmin) q=qmin;
 
486
        else if(q>qmax) q=qmax;
 
487
    }else{
 
488
        double min2= log(qmin);
 
489
        double max2= log(qmax);
 
490
 
 
491
        q= log(q);
 
492
        q= (q - min2)/(max2-min2) - 0.5;
 
493
        q*= -4.0;
 
494
        q= 1.0/(1.0 + exp(q));
 
495
        q= q*(max2-min2) + min2;
 
496
 
 
497
        q= exp(q);
 
498
    }
 
499
 
 
500
    return q;
 
501
}
 
502
 
 
503
//----------------------------------
 
504
// 1 Pass Code
 
505
 
 
506
static double predict_size(Predictor *p, double q, double var)
 
507
{
 
508
     return p->coeff*var / (q*p->count);
 
509
}
 
510
 
 
511
/*
 
512
static double predict_qp(Predictor *p, double size, double var)
 
513
{
 
514
//printf("coeff:%f, count:%f, var:%f, size:%f//\n", p->coeff, p->count, var, size);
 
515
     return p->coeff*var / (size*p->count);
 
516
}
 
517
*/
 
518
 
 
519
static void update_predictor(Predictor *p, double q, double var, double size)
 
520
{
 
521
    double new_coeff= size*q / (var + 1);
 
522
    if(var<10) return;
 
523
 
 
524
    p->count*= p->decay;
 
525
    p->coeff*= p->decay;
 
526
    p->count++;
 
527
    p->coeff+= new_coeff;
 
528
}
 
529
 
 
530
static void adaptive_quantization(MpegEncContext *s, double q){
 
531
    int i;
 
532
    const float lumi_masking= s->avctx->lumi_masking / (128.0*128.0);
 
533
    const float dark_masking= s->avctx->dark_masking / (128.0*128.0);
 
534
    const float temp_cplx_masking= s->avctx->temporal_cplx_masking;
 
535
    const float spatial_cplx_masking = s->avctx->spatial_cplx_masking;
 
536
    const float p_masking = s->avctx->p_masking;
 
537
    const float border_masking = s->avctx->border_masking;
 
538
    float bits_sum= 0.0;
 
539
    float cplx_sum= 0.0;
 
540
    float cplx_tab[s->mb_num];
 
541
    float bits_tab[s->mb_num];
 
542
    const int qmin= s->avctx->mb_lmin;
 
543
    const int qmax= s->avctx->mb_lmax;
 
544
    Picture * const pic= &s->current_picture;
 
545
    const int mb_width = s->mb_width;
 
546
    const int mb_height = s->mb_height;
 
547
 
 
548
    for(i=0; i<s->mb_num; i++){
 
549
        const int mb_xy= s->mb_index2xy[i];
 
550
        float temp_cplx= sqrt(pic->mc_mb_var[mb_xy]); //FIXME merge in pow()
 
551
        float spat_cplx= sqrt(pic->mb_var[mb_xy]);
 
552
        const int lumi= pic->mb_mean[mb_xy];
 
553
        float bits, cplx, factor;
 
554
        int mb_x = mb_xy % s->mb_stride;
 
555
        int mb_y = mb_xy / s->mb_stride;
 
556
        int mb_distance;
 
557
        float mb_factor = 0.0;
 
558
#if 0
 
559
        if(spat_cplx < q/3) spat_cplx= q/3; //FIXME finetune
 
560
        if(temp_cplx < q/3) temp_cplx= q/3; //FIXME finetune
 
561
#endif
 
562
        if(spat_cplx < 4) spat_cplx= 4; //FIXME finetune
 
563
        if(temp_cplx < 4) temp_cplx= 4; //FIXME finetune
 
564
 
 
565
        if((s->mb_type[mb_xy]&CANDIDATE_MB_TYPE_INTRA)){//FIXME hq mode
 
566
            cplx= spat_cplx;
 
567
            factor= 1.0 + p_masking;
 
568
        }else{
 
569
            cplx= temp_cplx;
 
570
            factor= pow(temp_cplx, - temp_cplx_masking);
 
571
        }
 
572
        factor*=pow(spat_cplx, - spatial_cplx_masking);
 
573
 
 
574
        if(lumi>127)
 
575
            factor*= (1.0 - (lumi-128)*(lumi-128)*lumi_masking);
 
576
        else
 
577
            factor*= (1.0 - (lumi-128)*(lumi-128)*dark_masking);
 
578
 
 
579
        if(mb_x < mb_width/5){
 
580
            mb_distance = mb_width/5 - mb_x;
 
581
            mb_factor = (float)mb_distance / (float)(mb_width/5);
 
582
        }else if(mb_x > 4*mb_width/5){
 
583
            mb_distance = mb_x - 4*mb_width/5;
 
584
            mb_factor = (float)mb_distance / (float)(mb_width/5);
 
585
        }
 
586
        if(mb_y < mb_height/5){
 
587
            mb_distance = mb_height/5 - mb_y;
 
588
            mb_factor = FFMAX(mb_factor, (float)mb_distance / (float)(mb_height/5));
 
589
        }else if(mb_y > 4*mb_height/5){
 
590
            mb_distance = mb_y - 4*mb_height/5;
 
591
            mb_factor = FFMAX(mb_factor, (float)mb_distance / (float)(mb_height/5));
 
592
        }
 
593
 
 
594
        factor*= 1.0 - border_masking*mb_factor;
 
595
 
 
596
        if(factor<0.00001) factor= 0.00001;
 
597
 
 
598
        bits= cplx*factor;
 
599
        cplx_sum+= cplx;
 
600
        bits_sum+= bits;
 
601
        cplx_tab[i]= cplx;
 
602
        bits_tab[i]= bits;
 
603
    }
 
604
 
 
605
    /* handle qmin/qmax clipping */
 
606
    if(s->flags&CODEC_FLAG_NORMALIZE_AQP){
 
607
        float factor= bits_sum/cplx_sum;
 
608
        for(i=0; i<s->mb_num; i++){
 
609
            float newq= q*cplx_tab[i]/bits_tab[i];
 
610
            newq*= factor;
 
611
 
 
612
            if     (newq > qmax){
 
613
                bits_sum -= bits_tab[i];
 
614
                cplx_sum -= cplx_tab[i]*q/qmax;
 
615
            }
 
616
            else if(newq < qmin){
 
617
                bits_sum -= bits_tab[i];
 
618
                cplx_sum -= cplx_tab[i]*q/qmin;
 
619
            }
 
620
        }
 
621
        if(bits_sum < 0.001) bits_sum= 0.001;
 
622
        if(cplx_sum < 0.001) cplx_sum= 0.001;
 
623
    }
 
624
 
 
625
    for(i=0; i<s->mb_num; i++){
 
626
        const int mb_xy= s->mb_index2xy[i];
 
627
        float newq= q*cplx_tab[i]/bits_tab[i];
 
628
        int intq;
 
629
 
 
630
        if(s->flags&CODEC_FLAG_NORMALIZE_AQP){
 
631
            newq*= bits_sum/cplx_sum;
 
632
        }
 
633
 
 
634
        intq= (int)(newq + 0.5);
 
635
 
 
636
        if     (intq > qmax) intq= qmax;
 
637
        else if(intq < qmin) intq= qmin;
 
638
//if(i%s->mb_width==0) printf("\n");
 
639
//printf("%2d%3d ", intq, ff_sqrt(s->mc_mb_var[i]));
 
640
        s->lambda_table[mb_xy]= intq;
 
641
    }
 
642
}
 
643
 
 
644
void ff_get_2pass_fcode(MpegEncContext *s){
 
645
    RateControlContext *rcc= &s->rc_context;
 
646
    int picture_number= s->picture_number;
 
647
    RateControlEntry *rce;
 
648
 
 
649
    rce= &rcc->entry[picture_number];
 
650
    s->f_code= rce->f_code;
 
651
    s->b_code= rce->b_code;
 
652
}
 
653
 
 
654
//FIXME rd or at least approx for dquant
 
655
 
 
656
float ff_rate_estimate_qscale(MpegEncContext *s, int dry_run)
 
657
{
 
658
    float q;
 
659
    int qmin, qmax;
 
660
    float br_compensation;
 
661
    double diff;
 
662
    double short_term_q;
 
663
    double fps;
 
664
    int picture_number= s->picture_number;
 
665
    int64_t wanted_bits;
 
666
    RateControlContext *rcc= &s->rc_context;
 
667
    AVCodecContext *a= s->avctx;
 
668
    RateControlEntry local_rce, *rce;
 
669
    double bits;
 
670
    double rate_factor;
 
671
    int var;
 
672
    const int pict_type= s->pict_type;
 
673
    Picture * const pic= &s->current_picture;
 
674
    emms_c();
 
675
 
 
676
#if CONFIG_LIBXVID
 
677
    if((s->flags&CODEC_FLAG_PASS2) && s->avctx->rc_strategy == FF_RC_STRATEGY_XVID)
 
678
        return ff_xvid_rate_estimate_qscale(s, dry_run);
 
679
#endif
 
680
 
 
681
    get_qminmax(&qmin, &qmax, s, pict_type);
 
682
 
 
683
    fps= 1/av_q2d(s->avctx->time_base);
 
684
//printf("input_pic_num:%d pic_num:%d frame_rate:%d\n", s->input_picture_number, s->picture_number, s->frame_rate);
 
685
        /* update predictors */
 
686
    if(picture_number>2 && !dry_run){
 
687
        const int last_var= s->last_pict_type == FF_I_TYPE ? rcc->last_mb_var_sum : rcc->last_mc_mb_var_sum;
 
688
        update_predictor(&rcc->pred[s->last_pict_type], rcc->last_qscale, sqrt(last_var), s->frame_bits);
 
689
    }
 
690
 
 
691
    if(s->flags&CODEC_FLAG_PASS2){
 
692
        assert(picture_number>=0);
 
693
        assert(picture_number<rcc->num_entries);
 
694
        rce= &rcc->entry[picture_number];
 
695
        wanted_bits= rce->expected_bits;
 
696
    }else{
 
697
        Picture *dts_pic;
 
698
        rce= &local_rce;
 
699
 
 
700
        //FIXME add a dts field to AVFrame and ensure its set and use it here instead of reordering
 
701
        //but the reordering is simpler for now until h.264 b pyramid must be handeld
 
702
        if(s->pict_type == FF_B_TYPE || s->low_delay)
 
703
            dts_pic= s->current_picture_ptr;
 
704
        else
 
705
            dts_pic= s->last_picture_ptr;
 
706
 
 
707
//if(dts_pic)
 
708
//            av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%Ld %Ld %Ld %d\n", s->current_picture_ptr->pts, s->user_specified_pts, dts_pic->pts, picture_number);
 
709
 
 
710
        if(!dts_pic || dts_pic->pts == AV_NOPTS_VALUE)
 
711
            wanted_bits= (uint64_t)(s->bit_rate*(double)picture_number/fps);
 
712
        else
 
713
            wanted_bits= (uint64_t)(s->bit_rate*(double)dts_pic->pts/fps);
 
714
    }
 
715
 
 
716
    diff= s->total_bits - wanted_bits;
 
717
    br_compensation= (a->bit_rate_tolerance - diff)/a->bit_rate_tolerance;
 
718
    if(br_compensation<=0.0) br_compensation=0.001;
 
719
 
 
720
    var= pict_type == FF_I_TYPE ? pic->mb_var_sum : pic->mc_mb_var_sum;
 
721
 
 
722
    short_term_q = 0; /* avoid warning */
 
723
    if(s->flags&CODEC_FLAG_PASS2){
 
724
        if(pict_type!=FF_I_TYPE)
 
725
            assert(pict_type == rce->new_pict_type);
 
726
 
 
727
        q= rce->new_qscale / br_compensation;
 
728
//printf("%f %f %f last:%d var:%d type:%d//\n", q, rce->new_qscale, br_compensation, s->frame_bits, var, pict_type);
 
729
    }else{
 
730
        rce->pict_type=
 
731
        rce->new_pict_type= pict_type;
 
732
        rce->mc_mb_var_sum= pic->mc_mb_var_sum;
 
733
        rce->mb_var_sum   = pic->   mb_var_sum;
 
734
        rce->qscale   = FF_QP2LAMBDA * 2;
 
735
        rce->f_code   = s->f_code;
 
736
        rce->b_code   = s->b_code;
 
737
        rce->misc_bits= 1;
 
738
 
 
739
        bits= predict_size(&rcc->pred[pict_type], rce->qscale, sqrt(var));
 
740
        if(pict_type== FF_I_TYPE){
 
741
            rce->i_count   = s->mb_num;
 
742
            rce->i_tex_bits= bits;
 
743
            rce->p_tex_bits= 0;
 
744
            rce->mv_bits= 0;
 
745
        }else{
 
746
            rce->i_count   = 0; //FIXME we do know this approx
 
747
            rce->i_tex_bits= 0;
 
748
            rce->p_tex_bits= bits*0.9;
 
749
 
 
750
            rce->mv_bits= bits*0.1;
 
751
        }
 
752
        rcc->i_cplx_sum [pict_type] += rce->i_tex_bits*rce->qscale;
 
753
        rcc->p_cplx_sum [pict_type] += rce->p_tex_bits*rce->qscale;
 
754
        rcc->mv_bits_sum[pict_type] += rce->mv_bits;
 
755
        rcc->frame_count[pict_type] ++;
 
756
 
 
757
        bits= rce->i_tex_bits + rce->p_tex_bits;
 
758
        rate_factor= rcc->pass1_wanted_bits/rcc->pass1_rc_eq_output_sum * br_compensation;
 
759
 
 
760
        q= get_qscale(s, rce, rate_factor, picture_number);
 
761
        if (q < 0)
 
762
            return -1;
 
763
 
 
764
        assert(q>0.0);
 
765
//printf("%f ", q);
 
766
        q= get_diff_limited_q(s, rce, q);
 
767
//printf("%f ", q);
 
768
        assert(q>0.0);
 
769
 
 
770
        if(pict_type==FF_P_TYPE || s->intra_only){ //FIXME type dependent blur like in 2-pass
 
771
            rcc->short_term_qsum*=a->qblur;
 
772
            rcc->short_term_qcount*=a->qblur;
 
773
 
 
774
            rcc->short_term_qsum+= q;
 
775
            rcc->short_term_qcount++;
 
776
//printf("%f ", q);
 
777
            q= short_term_q= rcc->short_term_qsum/rcc->short_term_qcount;
 
778
//printf("%f ", q);
 
779
        }
 
780
        assert(q>0.0);
 
781
 
 
782
        q= modify_qscale(s, rce, q, picture_number);
 
783
 
 
784
        rcc->pass1_wanted_bits+= s->bit_rate/fps;
 
785
 
 
786
        assert(q>0.0);
 
787
    }
 
788
 
 
789
    if(s->avctx->debug&FF_DEBUG_RC){
 
790
        av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "%c qp:%d<%2.1f<%d %d want:%d total:%d comp:%f st_q:%2.2f size:%d var:%d/%d br:%d fps:%d\n",
 
791
        av_get_pict_type_char(pict_type), qmin, q, qmax, picture_number, (int)wanted_bits/1000, (int)s->total_bits/1000,
 
792
        br_compensation, short_term_q, s->frame_bits, pic->mb_var_sum, pic->mc_mb_var_sum, s->bit_rate/1000, (int)fps
 
793
        );
 
794
    }
 
795
 
 
796
    if     (q<qmin) q=qmin;
 
797
    else if(q>qmax) q=qmax;
 
798
 
 
799
    if(s->adaptive_quant)
 
800
        adaptive_quantization(s, q);
 
801
    else
 
802
        q= (int)(q + 0.5);
 
803
 
 
804
    if(!dry_run){
 
805
        rcc->last_qscale= q;
 
806
        rcc->last_mc_mb_var_sum= pic->mc_mb_var_sum;
 
807
        rcc->last_mb_var_sum= pic->mb_var_sum;
 
808
    }
 
809
#if 0
 
810
{
 
811
    static int mvsum=0, texsum=0;
 
812
    mvsum += s->mv_bits;
 
813
    texsum += s->i_tex_bits + s->p_tex_bits;
 
814
    printf("%d %d//\n\n", mvsum, texsum);
 
815
}
 
816
#endif
 
817
    return q;
 
818
}
 
819
 
 
820
//----------------------------------------------
 
821
// 2-Pass code
 
822
 
 
823
static int init_pass2(MpegEncContext *s)
 
824
{
 
825
    RateControlContext *rcc= &s->rc_context;
 
826
    AVCodecContext *a= s->avctx;
 
827
    int i, toobig;
 
828
    double fps= 1/av_q2d(s->avctx->time_base);
 
829
    double complexity[5]={0,0,0,0,0};   // aproximate bits at quant=1
 
830
    uint64_t const_bits[5]={0,0,0,0,0}; // quantizer independent bits
 
831
    uint64_t all_const_bits;
 
832
    uint64_t all_available_bits= (uint64_t)(s->bit_rate*(double)rcc->num_entries/fps);
 
833
    double rate_factor=0;
 
834
    double step;
 
835
    //int last_i_frame=-10000000;
 
836
    const int filter_size= (int)(a->qblur*4) | 1;
 
837
    double expected_bits;
 
838
    double *qscale, *blurred_qscale, qscale_sum;
 
839
 
 
840
    /* find complexity & const_bits & decide the pict_types */
 
841
    for(i=0; i<rcc->num_entries; i++){
 
842
        RateControlEntry *rce= &rcc->entry[i];
 
843
 
 
844
        rce->new_pict_type= rce->pict_type;
 
845
        rcc->i_cplx_sum [rce->pict_type] += rce->i_tex_bits*rce->qscale;
 
846
        rcc->p_cplx_sum [rce->pict_type] += rce->p_tex_bits*rce->qscale;
 
847
        rcc->mv_bits_sum[rce->pict_type] += rce->mv_bits;
 
848
        rcc->frame_count[rce->pict_type] ++;
 
849
 
 
850
        complexity[rce->new_pict_type]+= (rce->i_tex_bits+ rce->p_tex_bits)*(double)rce->qscale;
 
851
        const_bits[rce->new_pict_type]+= rce->mv_bits + rce->misc_bits;
 
852
    }
 
853
    all_const_bits= const_bits[FF_I_TYPE] + const_bits[FF_P_TYPE] + const_bits[FF_B_TYPE];
 
854
 
 
855
    if(all_available_bits < all_const_bits){
 
856
        av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "requested bitrate is too low\n");
 
857
        return -1;
 
858
    }
 
859
 
 
860
    qscale= av_malloc(sizeof(double)*rcc->num_entries);
 
861
    blurred_qscale= av_malloc(sizeof(double)*rcc->num_entries);
 
862
    toobig = 0;
 
863
 
 
864
    for(step=256*256; step>0.0000001; step*=0.5){
 
865
        expected_bits=0;
 
866
        rate_factor+= step;
 
867
 
 
868
        rcc->buffer_index= s->avctx->rc_buffer_size/2;
 
869
 
 
870
        /* find qscale */
 
871
        for(i=0; i<rcc->num_entries; i++){
 
872
            qscale[i]= get_qscale(s, &rcc->entry[i], rate_factor, i);
 
873
        }
 
874
        assert(filter_size%2==1);
 
875
 
 
876
        /* fixed I/B QP relative to P mode */
 
877
        for(i=rcc->num_entries-1; i>=0; i--){
 
878
            RateControlEntry *rce= &rcc->entry[i];
 
879
 
 
880
            qscale[i]= get_diff_limited_q(s, rce, qscale[i]);
 
881
        }
 
882
 
 
883
        /* smooth curve */
 
884
        for(i=0; i<rcc->num_entries; i++){
 
885
            RateControlEntry *rce= &rcc->entry[i];
 
886
            const int pict_type= rce->new_pict_type;
 
887
            int j;
 
888
            double q=0.0, sum=0.0;
 
889
 
 
890
            for(j=0; j<filter_size; j++){
 
891
                int index= i+j-filter_size/2;
 
892
                double d= index-i;
 
893
                double coeff= a->qblur==0 ? 1.0 : exp(-d*d/(a->qblur * a->qblur));
 
894
 
 
895
                if(index < 0 || index >= rcc->num_entries) continue;
 
896
                if(pict_type != rcc->entry[index].new_pict_type) continue;
 
897
                q+= qscale[index] * coeff;
 
898
                sum+= coeff;
 
899
            }
 
900
            blurred_qscale[i]= q/sum;
 
901
        }
 
902
 
 
903
        /* find expected bits */
 
904
        for(i=0; i<rcc->num_entries; i++){
 
905
            RateControlEntry *rce= &rcc->entry[i];
 
906
            double bits;
 
907
            rce->new_qscale= modify_qscale(s, rce, blurred_qscale[i], i);
 
908
            bits= qp2bits(rce, rce->new_qscale) + rce->mv_bits + rce->misc_bits;
 
909
//printf("%d %f\n", rce->new_bits, blurred_qscale[i]);
 
910
            bits += 8*ff_vbv_update(s, bits);
 
911
 
 
912
            rce->expected_bits= expected_bits;
 
913
            expected_bits += bits;
 
914
        }
 
915
 
 
916
        /*
 
917
        av_log(s->avctx, AV_LOG_INFO,
 
918
            "expected_bits: %f all_available_bits: %d rate_factor: %f\n",
 
919
            expected_bits, (int)all_available_bits, rate_factor);
 
920
        */
 
921
        if(expected_bits > all_available_bits) {
 
922
            rate_factor-= step;
 
923
            ++toobig;
 
924
        }
 
925
    }
 
926
    av_free(qscale);
 
927
    av_free(blurred_qscale);
 
928
 
 
929
    /* check bitrate calculations and print info */
 
930
    qscale_sum = 0.0;
 
931
    for(i=0; i<rcc->num_entries; i++){
 
932
        /* av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "[lavc rc] entry[%d].new_qscale = %.3f  qp = %.3f\n",
 
933
            i, rcc->entry[i].new_qscale, rcc->entry[i].new_qscale / FF_QP2LAMBDA); */
 
934
        qscale_sum += av_clip(rcc->entry[i].new_qscale / FF_QP2LAMBDA, s->avctx->qmin, s->avctx->qmax);
 
935
    }
 
936
    assert(toobig <= 40);
 
937
    av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG,
 
938
        "[lavc rc] requested bitrate: %d bps  expected bitrate: %d bps\n",
 
939
        s->bit_rate,
 
940
        (int)(expected_bits / ((double)all_available_bits/s->bit_rate)));
 
941
    av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG,
 
942
        "[lavc rc] estimated target average qp: %.3f\n",
 
943
        (float)qscale_sum / rcc->num_entries);
 
944
    if (toobig == 0) {
 
945
        av_log(s->avctx, AV_LOG_INFO,
 
946
            "[lavc rc] Using all of requested bitrate is not "
 
947
            "necessary for this video with these parameters.\n");
 
948
    } else if (toobig == 40) {
 
949
        av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR,
 
950
            "[lavc rc] Error: bitrate too low for this video "
 
951
            "with these parameters.\n");
 
952
        return -1;
 
953
    } else if (fabs(expected_bits/all_available_bits - 1.0) > 0.01) {
 
954
        av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR,
 
955
            "[lavc rc] Error: 2pass curve failed to converge\n");
 
956
        return -1;
 
957
    }
 
958
 
 
959
    return 0;
 
960
}