开通博客赚积分
发布资源赚积分
分类

源码开发语言/平台
当前位置：首页 > 源码/资料 > 多媒体 > Audio > 查看源码
ratecontrol.c
资源名称：chapter15.rar　[点击查看]
上传用户：hjq518
上传日期：2021-12-09
资源大小：5084k
文件大小：45k
源码类别：

Audio

开发平台：

Visual C++

ratecontrol.c：源码内容
  1. /***************************************************-*- coding: iso-8859-1 -*-
  2.  * ratecontrol.c: h264 encoder library (Rate Control)
  3.  *****************************************************************************
  4.  * Copyright (C) 2005 x264 project
  5.  * $Id: ratecontrol.c,v 1.1 2004/06/03 19:27:08 fenrir Exp $
  6.  *
  7.  * Authors: Loren Merritt <lorenm@u.washington.edu>
  8.  *          Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
  9.  *          M錸s Rullg錼d <mru@mru.ath.cx>
  10.  *
  11.  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  12.  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  13.  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  14.  * (at your option) any later version.
  15.  *
  16.  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  17.  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18.  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  19.  * GNU General Public License for more details.
  20.  *
  21.  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  22.  * along with this program; if not, write to the Free Software
  23.  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111, USA.
  24.  *****************************************************************************/
  26. #define _ISOC99_SOURCE
  27. #undef NDEBUG // always check asserts, the speed effect is far too small to disable them
  28. #include <stdio.h>
  29. #include <string.h>
  30. #include <math.h>
  31. #include <limits.h>
  32. #include <assert.h>
  34. #include "common/common.h"
  35. #include "common/cpu.h"
  36. #include "ratecontrol.h"
  38. #if defined(SYS_FREEBSD) || defined(SYS_BEOS) || defined(SYS_NETBSD)
  39. #define exp2f(x) powf( 2, (x) )
  40. #endif
  41. #if defined(SYS_MACOSX)
  42. #define exp2f(x) (float)pow( 2, (x) )
  43. #define sqrtf sqrt
  44. #endif
  45. #if defined(_MSC_VER)
  46. #define isfinite _finite
  47. #endif
  48. #if defined(_MSC_VER) || defined(SYS_SunOS)
  49. #define exp2f(x) pow( 2, (x) )
  50. //#define sqrtf sqrt
  51. #endif
  52. #ifdef WIN32 // POSIX says that rename() removes the destination, but win32 doesn't.
  53. #define rename(src,dst) (unlink(dst), rename(src,dst))
  54. #endif
  56. typedef struct
  57. {
  58.     int pict_type;
  59.     int kept_as_ref;
  60.     float qscale;
  61.     int mv_bits;
  62.     int i_tex_bits;
  63.     int p_tex_bits;
  64.     int misc_bits;
  65.     uint64_t expected_bits;
  66.     float new_qscale;
  67.     int new_qp;
  68.     int i_count;
  69.     int p_count;
  70.     int s_count;
  71.     float blurred_complexity;
  72.     char direct_mode;
  73. } ratecontrol_entry_t;
  75. typedef struct
  76. {
  77.     double coeff;
  78.     double count;
  79.     double decay;
  80. } predictor_t;
  82. struct x264_ratecontrol_t
  83. {
  84.     /* constants */
  85.     int b_abr;
  86.     int b_2pass;
  87.     double fps;
  88.     double bitrate;
  89.     double rate_tolerance;
  90.     int nmb;                    /* number of macroblocks in a frame */
  91.     int qp_constant[5];
  93.     /* current frame */
  94.     ratecontrol_entry_t *rce;
  95.     int qp;                     /* qp for current frame */
  96.     float qpa;                  /* average of macroblocks' qp (same as qp if no adaptive quant) */
  97.     int slice_type;
  98.     int qp_force;
  100.     /* VBV stuff */
  101.     double buffer_size;
  102.     double buffer_fill;
  103.     double buffer_rate;         /* # of bits added to buffer_fill after each frame */
  104.     predictor_t pred[5];        /* predict frame size from satd */
  106.     /* ABR stuff */
  107.     int    last_satd;
  108.     double last_rceq;
  109.     double cplxr_sum;           /* sum of bits*qscale/rceq */
  110.     double expected_bits_sum;   /* sum of qscale2bits after rceq, ratefactor, and overflow */
  111.     double wanted_bits_window;  /* target bitrate * window */
  112.     double cbr_decay;
  113.     double short_term_cplxsum;
  114.     double short_term_cplxcount;
  115.     double rate_factor_constant;
  117.     /* 2pass stuff */
  118.     FILE *p_stat_file_out;
  119.     char *psz_stat_file_tmpname;
  121.     int num_entries;            /* number of ratecontrol_entry_ts */
  122.     ratecontrol_entry_t *entry; /* FIXME: copy needed data and free this once init is done */
  123.     double last_qscale;
  124.     double last_qscale_for[5];  /* last qscale for a specific pict type, used for max_diff & ipb factor stuff  */
  125.     int last_non_b_pict_type;
  126.     double accum_p_qp;          /* for determining I-frame quant */
  127.     double accum_p_norm;
  128.     double last_accum_p_norm;
  129.     double lmin[5];             /* min qscale by frame type */
  130.     double lmax[5];
  131.     double lstep;               /* max change (multiply) in qscale per frame */
  132.     double i_cplx_sum[5];       /* estimated total texture bits in intra MBs at qscale=1 */
  133.     double p_cplx_sum[5];
  134.     double mv_bits_sum[5];
  135.     int frame_count[5];         /* number of frames of each type */
  137.     int i_zones;
  138.     x264_zone_t *zones;
  139. };
  142. static int parse_zones( x264_t *h );
  143. static int init_pass2(x264_t *);
  144. static float rate_estimate_qscale( x264_t *h, int pict_type );
  145. static void update_vbv( x264_t *h, int bits );
  146. int  x264_rc_analyse_slice( x264_t *h );
  148. /* Terminology:
  149.  * qp = h.264's quantizer
  150.  * qscale = linearized quantizer = Lagrange multiplier
  151.  */
  152. static inline double qp2qscale(double qp)
  153. {
  154.     return 0.85 * pow(2.0, ( qp - 12.0 ) / 6.0);
  155. }
  156. static inline double qscale2qp(double qscale)
  157. {
  158.     return 12.0 + 6.0 * log(qscale/0.85) / log(2.0);
  159. }
  161. /* Texture bitrate is not quite inversely proportional to qscale,
  162.  * probably due the the changing number of SKIP blocks.
  163.  * MV bits level off at about qp<=12, because the lambda used
  164.  * for motion estimation is constant there. */
  165. static inline double qscale2bits(ratecontrol_entry_t *rce, double qscale)
  166. {
  167.     if(qscale<0.1)
  168.         qscale = 0.1;
  169.     return (rce->i_tex_bits + rce->p_tex_bits + .1) * pow( rce->qscale / qscale, 1.1 )
  170.            + rce->mv_bits * pow( X264_MAX(rce->qscale, 12) / X264_MAX(qscale, 12), 0.5 )
  171.            + rce->misc_bits;
  172. }
  175. int x264_ratecontrol_new( x264_t *h )
  176. {
  177.     x264_ratecontrol_t *rc;
  178.     int i;
  180.     x264_cpu_restore( h->param.cpu );
  182.     h->rc = rc = x264_malloc( sizeof( x264_ratecontrol_t ) );
  183.     memset(rc, 0, sizeof(*rc));
  185.     rc->b_abr = ( h->param.rc.b_cbr || h->param.rc.i_rf_constant ) && !h->param.rc.b_stat_read;
  186.     rc->b_2pass = h->param.rc.b_cbr && h->param.rc.b_stat_read;
  187.     h->mb.b_variable_qp = 0;
  188.     
  189.     /* FIXME: use integers */
  190.     if(h->param.i_fps_num > 0 && h->param.i_fps_den > 0)
  191.         rc->fps = (float) h->param.i_fps_num / h->param.i_fps_den;
  192.     else
  193.         rc->fps = 25.0;
  195.     rc->bitrate = h->param.rc.i_bitrate * 1000;
  196.     rc->rate_tolerance = h->param.rc.f_rate_tolerance;
  197.     rc->nmb = h->mb.i_mb_count;
  198.     rc->last_non_b_pict_type = -1;
  199.     rc->cbr_decay = 1.0;
  201.     if( h->param.rc.i_rf_constant && h->param.rc.b_stat_read )
  202.     {
  203.         x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "constant rate-factor is incompatible with 2pass.n");
  204.         return -1;
  205.     }
  206.     if( h->param.rc.i_vbv_buffer_size && !h->param.rc.b_cbr && !h->param.rc.i_rf_constant )
  207.         x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "VBV is incompatible with constant QP.n");
  208.     if( h->param.rc.i_vbv_buffer_size && h->param.rc.b_cbr
  209.         && h->param.rc.i_vbv_max_bitrate == 0 )
  210.     {
  211.         x264_log( h, X264_LOG_DEBUG, "VBV maxrate unspecified, assuming CBRn" );
  212.         h->param.rc.i_vbv_max_bitrate = h->param.rc.i_bitrate;
  213.     }
  214.     if( h->param.rc.i_vbv_max_bitrate < h->param.rc.i_bitrate &&
  215.         h->param.rc.i_vbv_max_bitrate > 0)
  216.         x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "max bitrate less than average bitrate, ignored.n");
  217.     else if( h->param.rc.i_vbv_max_bitrate > 0 &&
  218.              h->param.rc.i_vbv_buffer_size > 0 )
  219.     {
  220.         if( h->param.rc.i_vbv_buffer_size < 10 * h->param.rc.i_vbv_max_bitrate / rc->fps ) {
  221.             h->param.rc.i_vbv_buffer_size = 10 * h->param.rc.i_vbv_max_bitrate / rc->fps;
  222.             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "VBV buffer size too small, using %d kbitn",
  223.                       h->param.rc.i_vbv_buffer_size );
  224.         }
  225.         rc->buffer_rate = h->param.rc.i_vbv_max_bitrate * 1000 / rc->fps;
  226.         rc->buffer_size = h->param.rc.i_vbv_buffer_size * 1000;
  227.         rc->buffer_fill = rc->buffer_size * h->param.rc.f_vbv_buffer_init;
  228.         rc->cbr_decay = 1.0 - rc->buffer_rate / rc->buffer_size
  229.                       * 0.5 * X264_MAX(0, 1.5 - rc->buffer_rate * rc->fps / rc->bitrate);
  230.     }
  231.     else if( h->param.rc.i_vbv_max_bitrate )
  232.         x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "VBV maxrate specified, but no bufsize.n");
  233.     if(rc->rate_tolerance < 0.01) {
  234.         x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "bitrate tolerance too small, using .01n");
  235.         rc->rate_tolerance = 0.01;
  236.     }
  238.     if( rc->b_abr )
  239.     {
  240.         /* FIXME shouldn't need to arbitrarily specify a QP,
  241.          * but this is more robust than BPP measures */
  242. #define ABR_INIT_QP ( h->param.rc.i_rf_constant > 0 ? h->param.rc.i_rf_constant : 24 )
  243.         rc->accum_p_norm = .01;
  244.         rc->accum_p_qp = ABR_INIT_QP * rc->accum_p_norm;
  245.         rc->cplxr_sum = .01;
  246.         rc->wanted_bits_window = .01;
  247.     }
  249.     if( h->param.rc.i_rf_constant )
  250.     {
  251.         /* arbitrary rescaling to make CRF somewhat similar to QP */
  252.         double base_cplx = h->mb.i_mb_count * (h->param.i_bframe ? 120 : 80);
  253.         rc->rate_factor_constant = pow( base_cplx, 1 - h->param.rc.f_qcompress )
  254.                                  / qp2qscale( h->param.rc.i_rf_constant );
  255.     }
  257.     rc->qp_constant[SLICE_TYPE_P] = h->param.rc.i_qp_constant;
  258.     rc->qp_constant[SLICE_TYPE_I] = x264_clip3( (int)( qscale2qp( qp2qscale( h->param.rc.i_qp_constant ) / fabs( h->param.rc.f_ip_factor )) + 0.5 ), 0, 51 );
  259.     rc->qp_constant[SLICE_TYPE_B] = x264_clip3( (int)( qscale2qp( qp2qscale( h->param.rc.i_qp_constant ) * fabs( h->param.rc.f_pb_factor )) + 0.5 ), 0, 51 );
  261.     rc->lstep = exp2f(h->param.rc.i_qp_step / 6.0);
  262.     rc->last_qscale = qp2qscale(26);
  263.     for( i = 0; i < 5; i++ )
  264.     {
  265.         rc->last_qscale_for[i] = qp2qscale(26);
  266.         rc->lmin[i] = qp2qscale( h->param.rc.i_qp_min );
  267.         rc->lmax[i] = qp2qscale( h->param.rc.i_qp_max );
  268.         rc->pred[i].coeff= 2.0;
  269.         rc->pred[i].count= 1.0;
  270.         rc->pred[i].decay= 0.5;
  271.     }
  273.     if( parse_zones( h ) < 0 )
  274.         return -1;
  276.     /* Load stat file and init 2pass algo */
  277.     if( h->param.rc.b_stat_read )
  278.     {
  279.         char *p, *stats_in, *stats_buf;
  281.         /* read 1st pass stats */
  282.         assert( h->param.rc.psz_stat_in );
  283.         stats_buf = stats_in = x264_slurp_file( h->param.rc.psz_stat_in );
  284.         if( !stats_buf )
  285.         {
  286.             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_init: can't open stats filen");
  287.             return -1;
  288.         }
  290.         /* check whether 1st pass options were compatible with current options */
  291.         if( !strncmp( stats_buf, "#options:", 9 ) )
  292.         {
  293.             int i;
  294.             char *opts = stats_buf;
  295.             stats_in = strchr( stats_buf, 'n' );
  296.             if( !stats_in )
  297.                 return -1;
  298.             *stats_in = '';
  299.             stats_in++;
  301.             if( ( p = strstr( opts, "bframes=" ) ) && sscanf( p, "bframes=%d", &i )
  302.                 && h->param.i_bframe != i )
  303.             {
  304.                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "different number of B-frames than 1st pass (%d vs %d)n",
  305.                           h->param.i_bframe, i );
  306.                 return -1;
  307.             }
  309.             /* since B-adapt doesn't (yet) take into account B-pyramid,
  310.              * the converse is not a problem */
  311.             if( strstr( opts, "b_pyramid=1" ) && !h->param.b_bframe_pyramid )
  312.                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "1st pass used B-pyramid, 2nd doesn'tn" );
  314.             if( ( p = strstr( opts, "keyint=" ) ) && sscanf( p, "keyint=%d", &i )
  315.                 && h->param.i_keyint_max != i )
  316.                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "different keyint than 1st pass (%d vs %d)n",
  317.                           h->param.i_keyint_max, i );
  319.             if( strstr( opts, "qp=0" ) && h->param.rc.b_cbr )
  320.                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "1st pass was lossless, bitrate prediction will be inaccuraten" );
  321.         }
  323.         /* find number of pics */
  324.         p = stats_in;
  325.         for(i=-1; p; i++)
  326.             p = strchr(p+1, ';');
  327.         if(i==0)
  328.         {
  329.             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "empty stats filen");
  330.             return -1;
  331.         }
  332.         rc->num_entries = i;
  334.         if( h->param.i_frame_total < rc->num_entries && h->param.i_frame_total > 0 )
  335.         {
  336.             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "2nd pass has fewer frames than 1st pass (%d vs %d)n",
  337.                       h->param.i_frame_total, rc->num_entries );
  338.         }
  339.         if( h->param.i_frame_total > rc->num_entries + h->param.i_bframe )
  340.         {
  341.             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "2nd pass has more frames than 1st pass (%d vs %d)n",
  342.                       h->param.i_frame_total, rc->num_entries );
  343.             return -1;
  344.         }
  346.         /* FIXME: ugly padding because VfW drops delayed B-frames */
  347.         rc->num_entries += h->param.i_bframe;
  349.         rc->entry = (ratecontrol_entry_t*) x264_malloc(rc->num_entries * sizeof(ratecontrol_entry_t));
  350.         memset(rc->entry, 0, rc->num_entries * sizeof(ratecontrol_entry_t));
  352.         /* init all to skipped p frames */
  353.         for(i=0; i<rc->num_entries; i++){
  354.             ratecontrol_entry_t *rce = &rc->entry[i];
  355.             rce->pict_type = SLICE_TYPE_P;
  356.             rce->qscale = rce->new_qscale = qp2qscale(20);
  357.             rce->misc_bits = rc->nmb + 10;
  358.             rce->new_qp = 0;
  359.         }
  361.         /* read stats */
  362.         p = stats_in;
  363.         for(i=0; i < rc->num_entries - h->param.i_bframe; i++){
  364.             ratecontrol_entry_t *rce;
  365.             int frame_number;
  366.             char pict_type;
  367.             int e;
  368.             char *next;
  369.             float qp;
  371.             next= strchr(p, ';');
  372.             if(next){
  373.                 (*next)=0; //sscanf is unbelievably slow on looong strings
  374.                 next++;
  375.             }
  376.             e = sscanf(p, " in:%d ", &frame_number);
  378.             if(frame_number < 0 || frame_number >= rc->num_entries)
  379.             {
  380.                 x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "bad frame number (%d) at stats line %dn", frame_number, i);
  381.                 return -1;
  382.             }
  383.             rce = &rc->entry[frame_number];
  384.             rce->direct_mode = 0;
  386.             e += sscanf(p, " in:%*d out:%*d type:%c q:%f itex:%d ptex:%d mv:%d misc:%d imb:%d pmb:%d smb:%d d:%c",
  387.                    &pict_type, &qp, &rce->i_tex_bits, &rce->p_tex_bits,
  388.                    &rce->mv_bits, &rce->misc_bits, &rce->i_count, &rce->p_count,
  389.                    &rce->s_count, &rce->direct_mode);
  391.             switch(pict_type){
  392.                 case 'I': rce->kept_as_ref = 1;
  393.                 case 'i': rce->pict_type = SLICE_TYPE_I; break;
  394.                 case 'P': rce->pict_type = SLICE_TYPE_P; break;
  395.                 case 'B': rce->kept_as_ref = 1;
  396.                 case 'b': rce->pict_type = SLICE_TYPE_B; break;
  397.                 default:  e = -1; break;
  398.             }
  399.             if(e < 10){
  400.                 x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "statistics are damaged at line %d, parser out=%dn", i, e);
  401.                 return -1;
  402.             }
  403.             rce->qscale = qp2qscale(qp);
  404.             p = next;
  405.         }
  407.         x264_free(stats_buf);
  409.         if(h->param.rc.b_cbr)
  410.         {
  411.             if(init_pass2(h) < 0) return -1;
  412.         } /* else we're using constant quant, so no need to run the bitrate allocation */
  413.     }
  415.     /* Open output file */
  416.     /* If input and output files are the same, output to a temp file
  417.      * and move it to the real name only when it's complete */
  418.     if( h->param.rc.b_stat_write )
  419.     {
  420.         char *p;
  422.         rc->psz_stat_file_tmpname = x264_malloc( strlen(h->param.rc.psz_stat_out) + 6 );
  423.         strcpy( rc->psz_stat_file_tmpname, h->param.rc.psz_stat_out );
  424.         strcat( rc->psz_stat_file_tmpname, ".temp" );
  426.         rc->p_stat_file_out = fopen( rc->psz_stat_file_tmpname, "wb" );
  427.         if( rc->p_stat_file_out == NULL )
  428.         {
  429.             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_init: can't open stats filen");
  430.             return -1;
  431.         }
  433.         p = x264_param2string( &h->param, 1 );
  434.         fprintf( rc->p_stat_file_out, "#options: %sn", p );
  435.         x264_free( p );
  436.     }
  438.     return 0;
  439. }
  441. static int parse_zones( x264_t *h )
  442. {
  443.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  444.     int i;
  445.     if( h->param.rc.psz_zones && !h->param.rc.i_zones )
  446.     {
  447.         char *p;
  448.         h->param.rc.i_zones = 1;
  449.         for( p = h->param.rc.psz_zones; *p; p++ )
  450.             h->param.rc.i_zones += (*p == '/');
  451.         h->param.rc.zones = x264_malloc( h->param.rc.i_zones * sizeof(x264_zone_t) );
  452.         p = h->param.rc.psz_zones;
  453.         for( i = 0; i < h->param.rc.i_zones; i++)
  454.         {
  455.             x264_zone_t *z = &h->param.rc.zones[i];
  456.             if( 3 == sscanf(p, "%u,%u,q=%u", &z->i_start, &z->i_end, &z->i_qp) )
  457.                 z->b_force_qp = 1;
  458.             else if( 3 == sscanf(p, "%u,%u,b=%f", &z->i_start, &z->i_end, &z->f_bitrate_factor) )
  459.                 z->b_force_qp = 0;
  460.             else
  461.             {
  462.                 char *slash = strchr(p, '/');
  463.                 if(slash) *slash = '';
  464.                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone: "%s"n", p );
  465.                 return -1;
  466.             }
  467.             p = strchr(p, '/') + 1;
  468.         }
  469.     }
  471.     if( h->param.rc.i_zones > 0 )
  472.     {
  473.         for( i = 0; i < h->param.rc.i_zones; i++ )
  474.         {
  475.             x264_zone_t z = h->param.rc.zones[i];
  476.             if( z.i_start < 0 || z.i_start > z.i_end )
  477.             {
  478.                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone: start=%d end=%dn",
  479.                           z.i_start, z.i_end );
  480.                 return -1;
  481.             }
  482.             else if( !z.b_force_qp && z.f_bitrate_factor <= 0 )
  483.             {
  484.                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone: bitrate_factor=%fn",
  485.                           z.f_bitrate_factor );
  486.                 return -1;
  487.             }
  488.         }
  490.         rc->i_zones = h->param.rc.i_zones;
  491.         rc->zones = x264_malloc( rc->i_zones * sizeof(x264_zone_t) );
  492.         memcpy( rc->zones, h->param.rc.zones, rc->i_zones * sizeof(x264_zone_t) );
  493.     }
  495.     return 0;
  496. }
  498. void x264_ratecontrol_summary( x264_t *h )
  499. {
  500.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  501.     if( rc->b_abr && !h->param.rc.i_rf_constant && !h->param.rc.i_vbv_max_bitrate )
  502.     {
  503.         double base_cplx = h->mb.i_mb_count * (h->param.i_bframe ? 120 : 80);
  504.         x264_log( h, X264_LOG_INFO, "final ratefactor: %.2fn", 
  505.                   qscale2qp( pow( base_cplx, 1 - h->param.rc.f_qcompress )
  506.                              * rc->cplxr_sum / rc->wanted_bits_window ) );
  507.     }
  508. }
  510. void x264_ratecontrol_delete( x264_t *h )
  511. {
  512.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  514.     if( rc->p_stat_file_out )
  515.     {
  516.         fclose( rc->p_stat_file_out );
  517.         if( h->i_frame >= rc->num_entries - h->param.i_bframe )
  518.             if( rename( rc->psz_stat_file_tmpname, h->param.rc.psz_stat_out ) != 0 )
  519.             {
  520.                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "failed to rename "%s" to "%s"n",
  521.                           rc->psz_stat_file_tmpname, h->param.rc.psz_stat_out );
  522.             }
  523.         x264_free( rc->psz_stat_file_tmpname );
  524.     }
  525.     x264_free( rc->entry );
  526.     x264_free( rc->zones );
  527.     x264_free( rc );
  528. }
  530. /* Before encoding a frame, choose a QP for it */
  531. void x264_ratecontrol_start( x264_t *h, int i_slice_type, int i_force_qp )
  532. {
  533.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  534.     ratecontrol_entry_t *rce = NULL;
  536.     x264_cpu_restore( h->param.cpu );
  538.     rc->qp_force = i_force_qp;
  539.     rc->slice_type = i_slice_type;
  541.     if( h->param.rc.b_stat_read )
  542.     {
  543.         int frame = h->fenc->i_frame;
  544.         assert( frame >= 0 && frame < rc->num_entries );
  545.         rce = h->rc->rce = &h->rc->entry[frame];
  547.         if( i_slice_type == SLICE_TYPE_B
  548.             && h->param.analyse.i_direct_mv_pred == X264_DIRECT_PRED_AUTO )
  549.         {
  550.             h->sh.b_direct_spatial_mv_pred = ( rce->direct_mode == 's' );
  551.             h->mb.b_direct_auto_read = ( rce->direct_mode == 's' || rce->direct_mode == 't' );
  552.         }
  553.     }
  555.     if( i_force_qp )
  556.     {
  557.         rc->qpa = rc->qp = i_force_qp - 1;
  558.     }
  559.     else if( rc->b_abr )
  560.     {
  561.         rc->qpa = rc->qp =
  562.             x264_clip3( (int)(qscale2qp( rate_estimate_qscale( h, i_slice_type ) ) + .5), 0, 51 );
  563.     }
  564.     else if( rc->b_2pass )
  565.     {
  566.         rce->new_qscale = rate_estimate_qscale( h, i_slice_type );
  567.         rc->qpa = rc->qp = rce->new_qp =
  568.             x264_clip3( (int)(qscale2qp(rce->new_qscale) + 0.5), 0, 51 );
  569.     }
  570.     else /* CQP */
  571.     {
  572.         int q;
  573.         if( i_slice_type == SLICE_TYPE_B && h->fdec->b_kept_as_ref )
  574.             q = ( rc->qp_constant[ SLICE_TYPE_B ] + rc->qp_constant[ SLICE_TYPE_P ] ) / 2;
  575.         else
  576.             q = rc->qp_constant[ i_slice_type ];
  577.         rc->qpa = rc->qp = q;
  578.     }
  579. }
  581. void x264_ratecontrol_mb( x264_t *h, int bits )
  582. {
  583.     /* currently no adaptive quant */
  584. }
  586. int x264_ratecontrol_qp( x264_t *h )
  587. {
  588.     return h->rc->qp;
  589. }
  591. /* In 2pass, force the same frame types as in the 1st pass */
  592. int x264_ratecontrol_slice_type( x264_t *h, int frame_num )
  593. {
  594.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  595.     if( h->param.rc.b_stat_read )
  596.     {
  597.         if( frame_num >= rc->num_entries )
  598.         {
  599.             /* We could try to initialize everything required for ABR and
  600.              * adaptive B-frames, but that would be complicated.
  601.              * So just calculate the average QP used so far. */
  603.             h->param.rc.i_qp_constant = (h->stat.i_slice_count[SLICE_TYPE_P] == 0) ? 24
  604.                                       : 1 + h->stat.i_slice_qp[SLICE_TYPE_P] / h->stat.i_slice_count[SLICE_TYPE_P];
  605.             rc->qp_constant[SLICE_TYPE_P] = x264_clip3( h->param.rc.i_qp_constant, 0, 51 );
  606.             rc->qp_constant[SLICE_TYPE_I] = x264_clip3( (int)( qscale2qp( qp2qscale( h->param.rc.i_qp_constant ) / fabs( h->param.rc.f_ip_factor )) + 0.5 ), 0, 51 );
  607.             rc->qp_constant[SLICE_TYPE_B] = x264_clip3( (int)( qscale2qp( qp2qscale( h->param.rc.i_qp_constant ) * fabs( h->param.rc.f_pb_factor )) + 0.5 ), 0, 51 );
  609.             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "2nd pass has more frames than 1st pass (%d)n", rc->num_entries);
  610.             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "continuing anyway, at constant QP=%dn", h->param.rc.i_qp_constant);
  611.             if( h->param.b_bframe_adaptive )
  612.                 x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "disabling adaptive B-framesn");
  614.             rc->b_abr = 0;
  615.             rc->b_2pass = 0;
  616.             h->param.rc.b_cbr = 0;
  617.             h->param.rc.b_stat_read = 0;
  618.             h->param.b_bframe_adaptive = 0;
  619.             if( h->param.i_bframe > 1 )
  620.                 h->param.i_bframe = 1;
  621.             return X264_TYPE_P;
  622.         }
  623.         switch( rc->entry[frame_num].pict_type )
  624.         {
  625.             case SLICE_TYPE_I:
  626.                 return rc->entry[frame_num].kept_as_ref ? X264_TYPE_IDR : X264_TYPE_I;
  628.             case SLICE_TYPE_B:
  629.                 return rc->entry[frame_num].kept_as_ref ? X264_TYPE_BREF : X264_TYPE_B;
  631.             case SLICE_TYPE_P:
  632.             default:
  633.                 return X264_TYPE_P;
  634.         }
  635.     }
  636.     else
  637.     {
  638.         return X264_TYPE_AUTO;
  639.     }
  640. }
  642. /* After encoding one frame, save stats and update ratecontrol state */
  643. void x264_ratecontrol_end( x264_t *h, int bits )
  644. {
  645.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  646.     const int *mbs = h->stat.frame.i_mb_count;
  647.     int i;
  649.     x264_cpu_restore( h->param.cpu );
  651.     h->stat.frame.i_mb_count_skip = mbs[P_SKIP] + mbs[B_SKIP];
  652.     h->stat.frame.i_mb_count_i = mbs[I_16x16] + mbs[I_8x8] + mbs[I_4x4];
  653.     h->stat.frame.i_mb_count_p = mbs[P_L0] + mbs[P_8x8];
  654.     for( i = B_DIRECT; i < B_8x8; i++ )
  655.         h->stat.frame.i_mb_count_p += mbs[i];
  657.     if( h->param.rc.b_stat_write )
  658.     {
  659.         char c_type = rc->slice_type==SLICE_TYPE_I ? (h->fenc->i_poc==0 ? 'I' : 'i')
  660.                     : rc->slice_type==SLICE_TYPE_P ? 'P'
  661.                     : h->fenc->b_kept_as_ref ? 'B' : 'b';
  662.         int dir_frame = h->stat.frame.i_direct_score[1] - h->stat.frame.i_direct_score[0];
  663.         int dir_avg = h->stat.i_direct_score[1] - h->stat.i_direct_score[0];
  664.         char c_direct = h->mb.b_direct_auto_write ?
  665.                         ( dir_frame>0 ? 's' : dir_frame<0 ? 't' : 
  666.                           dir_avg>0 ? 's' : dir_avg<0 ? 't' : '-' )
  667.                         : '-';
  668.         fprintf( rc->p_stat_file_out,
  669.                  "in:%d out:%d type:%c q:%.2f itex:%d ptex:%d mv:%d misc:%d imb:%d pmb:%d smb:%d d:%c;n",
  670.                  h->fenc->i_frame, h->i_frame-1,
  671.                  c_type, rc->qpa,
  672.                  h->stat.frame.i_itex_bits, h->stat.frame.i_ptex_bits,
  673.                  h->stat.frame.i_hdr_bits, h->stat.frame.i_misc_bits,
  674.                  h->stat.frame.i_mb_count_i,
  675.                  h->stat.frame.i_mb_count_p,
  676.                  h->stat.frame.i_mb_count_skip,
  677.                  c_direct);
  678.     }
  680.     if( rc->b_abr )
  681.     {
  682.         if( rc->slice_type != SLICE_TYPE_B )
  683.             rc->cplxr_sum += bits * qp2qscale(rc->qpa) / rc->last_rceq;
  684.         else
  685.         {
  686.             /* Depends on the fact that B-frame's QP is an offset from the following P-frame's.
  687.              * Not perfectly accurate with B-refs, but good enough. */
  688.             rc->cplxr_sum += bits * qp2qscale(rc->qpa) / (rc->last_rceq * fabs(h->param.rc.f_pb_factor));
  689.         }
  690.         rc->cplxr_sum *= rc->cbr_decay;
  691.         rc->wanted_bits_window += rc->bitrate / rc->fps;
  692.         rc->wanted_bits_window *= rc->cbr_decay;
  694.         rc->accum_p_qp   *= .95;
  695.         rc->accum_p_norm *= .95;
  696.         rc->accum_p_norm += 1;
  697.         if( rc->slice_type == SLICE_TYPE_I )
  698.             rc->accum_p_qp += rc->qpa * fabs(h->param.rc.f_ip_factor);
  699.         else
  700.             rc->accum_p_qp += rc->qpa;
  701.     }
  703.     if( rc->b_2pass )
  704.     {
  705.         rc->expected_bits_sum += qscale2bits( rc->rce, qp2qscale(rc->rce->new_qp) );
  706.     }
  708.     update_vbv( h, bits );
  710.     if( rc->slice_type != SLICE_TYPE_B )
  711.         rc->last_non_b_pict_type = rc->slice_type;
  712. }
  714. /****************************************************************************
  715.  * 2 pass functions
  716.  ***************************************************************************/
  718. double x264_eval( char *s, double *const_value, const char **const_name,
  719.                   double (**func1)(void *, double), const char **func1_name,
  720.                   double (**func2)(void *, double, double), char **func2_name,
  721.                   void *opaque );
  723. /**
  724.  * modify the bitrate curve from pass1 for one frame
  725.  */
  726. static double get_qscale(x264_t *h, ratecontrol_entry_t *rce, double rate_factor, int frame_num)
  727. {
  728.     x264_ratecontrol_t *rcc= h->rc;
  729.     const int pict_type = rce->pict_type;
  730.     double q;
  731.     int i;
  733.     double const_values[]={
  734.         rce->i_tex_bits * rce->qscale,
  735.         rce->p_tex_bits * rce->qscale,
  736.         (rce->i_tex_bits + rce->p_tex_bits) * rce->qscale,
  737.         rce->mv_bits * rce->qscale,
  738.         (double)rce->i_count / rcc->nmb,
  739.         (double)rce->p_count / rcc->nmb,
  740.         (double)rce->s_count / rcc->nmb,
  741.         rce->pict_type == SLICE_TYPE_I,
  742.         rce->pict_type == SLICE_TYPE_P,
  743.         rce->pict_type == SLICE_TYPE_B,
  744.         h->param.rc.f_qcompress,
  745.         rcc->i_cplx_sum[SLICE_TYPE_I] / rcc->frame_count[SLICE_TYPE_I],
  746.         rcc->i_cplx_sum[SLICE_TYPE_P] / rcc->frame_count[SLICE_TYPE_P],
  747.         rcc->p_cplx_sum[SLICE_TYPE_P] / rcc->frame_count[SLICE_TYPE_P],
  748.         rcc->p_cplx_sum[SLICE_TYPE_B] / rcc->frame_count[SLICE_TYPE_B],
  749.         (rcc->i_cplx_sum[pict_type] + rcc->p_cplx_sum[pict_type]) / rcc->frame_count[pict_type],
  750.         rce->blurred_complexity,
  751.         0
  752.     };
  753.     static const char *const_names[]={
  754.         "iTex",
  755.         "pTex",
  756.         "tex",
  757.         "mv",
  758.         "iCount",
  759.         "pCount",
  760.         "sCount",
  761.         "isI",
  762.         "isP",
  763.         "isB",
  764.         "qComp",
  765.         "avgIITex",
  766.         "avgPITex",
  767.         "avgPPTex",
  768.         "avgBPTex",
  769.         "avgTex",
  770.         "blurCplx",
  771.         NULL
  772.     };
  773.     static double (*func1[])(void *, double)={
  774. //      (void *)bits2qscale,
  775.         (void *)qscale2bits,
  776.         NULL
  777.     };
  778.     static const char *func1_names[]={
  779. //      "bits2qp",
  780.         "qp2bits",
  781.         NULL
  782.     };
  784.     q = x264_eval((char*)h->param.rc.psz_rc_eq, const_values, const_names, func1, func1_names, NULL, NULL, rce);
  786.     // avoid NaN's in the rc_eq
  787.     if(!isfinite(q) || rce->i_tex_bits + rce->p_tex_bits + rce->mv_bits == 0)
  788.         q = rcc->last_qscale;
  789.     else {
  790.         rcc->last_rceq = q;
  791.         q /= rate_factor;
  792.         rcc->last_qscale = q;
  793.     }
  795.     for( i = rcc->i_zones-1; i >= 0; i-- )
  796.     {
  797.         x264_zone_t *z = &rcc->zones[i];
  798.         if( frame_num >= z->i_start && frame_num <= z->i_end )
  799.         {
  800.             if( z->b_force_qp )
  801.                 q = qp2qscale(z->i_qp);
  802.             else
  803.                 q /= z->f_bitrate_factor;
  804.             break;
  805.         }
  806.     }
  808.     return q;
  809. }
  811. static double get_diff_limited_q(x264_t *h, ratecontrol_entry_t *rce, double q)
  812. {
  813.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  814.     const int pict_type = rce->pict_type;
  816.     // force I/B quants as a function of P quants
  817.     const double last_p_q    = rcc->last_qscale_for[SLICE_TYPE_P];
  818.     const double last_non_b_q= rcc->last_qscale_for[rcc->last_non_b_pict_type];
  819.     if( pict_type == SLICE_TYPE_I )
  820.     {
  821.         double iq = q;
  822.         double pq = qp2qscale( rcc->accum_p_qp / rcc->accum_p_norm );
  823.         double ip_factor = fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
  824.         /* don't apply ip_factor if the following frame is also I */
  825.         if( rcc->accum_p_norm <= 0 )
  826.             q = iq;
  827.         else if( h->param.rc.f_ip_factor < 0 )
  828.             q = iq / ip_factor;
  829.         else if( rcc->accum_p_norm >= 1 )
  830.             q = pq / ip_factor;
  831.         else
  832.             q = rcc->accum_p_norm * pq / ip_factor + (1 - rcc->accum_p_norm) * iq;
  833.     }
  834.     else if( pict_type == SLICE_TYPE_B )
  835.     {
  836.         if( h->param.rc.f_pb_factor > 0 )
  837.             q = last_non_b_q;
  838.         if( !rce->kept_as_ref )
  839.             q *= fabs( h->param.rc.f_pb_factor );
  840.     }
  841.     else if( pict_type == SLICE_TYPE_P
  842.              && rcc->last_non_b_pict_type == SLICE_TYPE_P
  843.              && rce->i_tex_bits + rce->p_tex_bits == 0 )
  844.     {
  845.         q = last_p_q;
  846.     }
  848.     /* last qscale / qdiff stuff */
  849.     if(rcc->last_non_b_pict_type==pict_type
  850.        && (pict_type!=SLICE_TYPE_I || rcc->last_accum_p_norm < 1))
  851.     {
  852.         double last_q = rcc->last_qscale_for[pict_type];
  853.         double max_qscale = last_q * rcc->lstep;
  854.         double min_qscale = last_q / rcc->lstep;
  856.         if     (q > max_qscale) q = max_qscale;
  857.         else if(q < min_qscale) q = min_qscale;
  858.     }
  860.     rcc->last_qscale_for[pict_type] = q;
  861.     if(pict_type!=SLICE_TYPE_B)
  862.         rcc->last_non_b_pict_type = pict_type;
  863.     if(pict_type==SLICE_TYPE_I)
  864.     {
  865.         rcc->last_accum_p_norm = rcc->accum_p_norm;
  866.         rcc->accum_p_norm = 0;
  867.         rcc->accum_p_qp = 0;
  868.     }
  869.     if(pict_type==SLICE_TYPE_P)
  870.     {
  871.         float mask = 1 - pow( (float)rce->i_count / rcc->nmb, 2 );
  872.         rcc->accum_p_qp   = mask * (qscale2qp(q) + rcc->accum_p_qp);
  873.         rcc->accum_p_norm = mask * (1 + rcc->accum_p_norm);
  874.     }
  875.     return q;
  876. }
  878. static double predict_size( predictor_t *p, double q, double var )
  879. {
  880.      return p->coeff*var / (q*p->count);
  881. }
  883. static void update_predictor( predictor_t *p, double q, double var, double bits )
  884. {
  885.     p->count *= p->decay;
  886.     p->coeff *= p->decay;
  887.     p->count ++;
  888.     p->coeff += bits*q / var;
  889. }
  891. static void update_vbv( x264_t *h, int bits )
  892. {
  893.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  894.     if( !rcc->buffer_size )
  895.         return;
  897.     rcc->buffer_fill += rcc->buffer_rate - bits;
  898.     if( rcc->buffer_fill < 0 && !rcc->b_2pass )
  899.         x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "VBV underflow (%.0f bits)n", rcc->buffer_fill );
  900.     rcc->buffer_fill = x264_clip3( rcc->buffer_fill, 0, rcc->buffer_size );
  902.     if(rcc->last_satd > 100)
  903.         update_predictor( &rcc->pred[rcc->slice_type], qp2qscale(rcc->qpa), rcc->last_satd, bits );
  904. }
  906. // apply VBV constraints and clip qscale to between lmin and lmax
  907. static double clip_qscale( x264_t *h, int pict_type, double q )
  908. {
  909.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  910.     double lmin = rcc->lmin[pict_type];
  911.     double lmax = rcc->lmax[pict_type];
  912.     double q0 = q;
  914.     /* B-frames are not directly subject to VBV,
  915.      * since they are controlled by the P-frames' QPs.
  916.      * FIXME: in 2pass we could modify previous frames' QP too,
  917.      *        instead of waiting for the buffer to fill */
  918.     if( rcc->buffer_size &&
  919.         ( pict_type == SLICE_TYPE_P ||
  920.           ( pict_type == SLICE_TYPE_I && rcc->last_non_b_pict_type == SLICE_TYPE_I ) ) )
  921.     {
  922.         if( rcc->buffer_fill/rcc->buffer_size < 0.5 )
  923.             q /= x264_clip3f( 2.0*rcc->buffer_fill/rcc->buffer_size, 0.5, 1.0 );
  924.     }
  925.     /* Now a hard threshold to make sure the frame fits in VBV.
  926.      * This one is mostly for I-frames. */
  927.     if( rcc->buffer_size && rcc->last_satd > 0 )
  928.     {
  929.         double bits = predict_size( &rcc->pred[rcc->slice_type], q, rcc->last_satd );
  930.         double qf = 1.0;
  931.         if( bits > rcc->buffer_fill/2 )
  932.             qf = x264_clip3f( rcc->buffer_fill/(2*bits), 0.2, 1.0 );
  933.         q /= qf;
  934.         bits *= qf;
  935.         if( bits < rcc->buffer_rate/2 )
  936.             q *= bits*2/rcc->buffer_rate;
  937.         q = X264_MAX( q0, q );
  938.     }
  940.     if(lmin==lmax)
  941.         return lmin;
  942.     else if(rcc->b_2pass)
  943.     {
  944.         double min2 = log(lmin);
  945.         double max2 = log(lmax);
  946.         q = (log(q) - min2)/(max2-min2) - 0.5;
  947.         q = 1.0/(1.0 + exp(-4*q));
  948.         q = q*(max2-min2) + min2;
  949.         return exp(q);
  950.     }
  951.     else
  952.         return x264_clip3f(q, lmin, lmax);
  953. }
  955. // update qscale for 1 frame based on actual bits used so far
  956. static float rate_estimate_qscale(x264_t *h, int pict_type)
  957. {
  958.     float q;
  959.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  960.     ratecontrol_entry_t rce;
  961.     double lmin = rcc->lmin[pict_type];
  962.     double lmax = rcc->lmax[pict_type];
  963.     int64_t total_bits = 8*(h->stat.i_slice_size[SLICE_TYPE_I]
  964.                           + h->stat.i_slice_size[SLICE_TYPE_P]
  965.                           + h->stat.i_slice_size[SLICE_TYPE_B]);
  967.     if( rcc->b_2pass )
  968.     {
  969.         rce = *rcc->rce;
  970.         if(pict_type != rce.pict_type)
  971.         {
  972.             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "slice=%c but 2pass stats say %cn",
  973.                      slice_type_to_char[pict_type], slice_type_to_char[rce.pict_type]);
  974.         }
  975.     }
  977.     if( pict_type == SLICE_TYPE_B )
  978.     {
  979.         rcc->last_satd = 0;
  980.         if(h->fenc->b_kept_as_ref)
  981.             q = rcc->last_qscale * sqrtf(h->param.rc.f_pb_factor);
  982.         else
  983.             q = rcc->last_qscale * h->param.rc.f_pb_factor;
  984.         return x264_clip3f(q, lmin, lmax);
  985.     }
  986.     else
  987.     {
  988.         double abr_buffer = 2 * rcc->rate_tolerance * rcc->bitrate;
  989.         if( rcc->b_2pass )
  990.         {
  991.             //FIXME adjust abr_buffer based on distance to the end of the video
  992.             int64_t diff = total_bits - (int64_t)rce.expected_bits;
  993.             q = rce.new_qscale;
  994.             q /= x264_clip3f((double)(abr_buffer - diff) / abr_buffer, .5, 2);
  995.             if( h->fenc->i_frame > 30 )
  996.             {
  997.                 /* Adjust quant based on the difference between
  998.                  * achieved and expected bitrate so far */
  999.                 double time = (double)h->fenc->i_frame / rcc->num_entries;
  1000.                 double w = x264_clip3f( time*100, 0.0, 1.0 );
  1001.                 q *= pow( (double)total_bits / rcc->expected_bits_sum, w );
  1002.             }
  1003.             q = x264_clip3f( q, lmin, lmax );
  1004.         }
  1005.         else /* 1pass ABR */
  1006.         {
  1007.             /* Calculate the quantizer which would have produced the desired
  1008.              * average bitrate if it had been applied to all frames so far.
  1009.              * Then modulate that quant based on the current frame's complexity
  1010.              * relative to the average complexity so far (using the 2pass RCEQ).
  1011.              * Then bias the quant up or down if total size so far was far from
  1012.              * the target.
  1013.              * Result: Depending on the value of rate_tolerance, there is a
  1014.              * tradeoff between quality and bitrate precision. But at large
  1015.              * tolerances, the bit distribution approaches that of 2pass. */
  1017.             double wanted_bits, overflow, lmin, lmax;
  1019.             rcc->last_satd = x264_rc_analyse_slice( h );
  1020.             rcc->short_term_cplxsum *= 0.5;
  1021.             rcc->short_term_cplxcount *= 0.5;
  1022.             rcc->short_term_cplxsum += rcc->last_satd;
  1023.             rcc->short_term_cplxcount ++;
  1025.             rce.p_tex_bits = rcc->last_satd;
  1026.             rce.blurred_complexity = rcc->short_term_cplxsum / rcc->short_term_cplxcount;
  1027.             rce.i_tex_bits = 0;
  1028.             rce.mv_bits = 0;
  1029.             rce.p_count = rcc->nmb;
  1030.             rce.i_count = 0;
  1031.             rce.s_count = 0;
  1032.             rce.qscale = 1;
  1033.             rce.pict_type = pict_type;
  1035.             if( h->param.rc.i_rf_constant )
  1036.             {
  1037.                 q = get_qscale( h, &rce, rcc->rate_factor_constant, h->fenc->i_frame );
  1038.                 overflow = 1;
  1039.             }
  1040.             else
  1041.             {
  1042.                 q = get_qscale( h, &rce, rcc->wanted_bits_window / rcc->cplxr_sum, h->fenc->i_frame );
  1044.                 wanted_bits = h->fenc->i_frame * rcc->bitrate / rcc->fps;
  1045.                 abr_buffer *= X264_MAX( 1, sqrt(h->fenc->i_frame/25) );
  1046.                 overflow = x264_clip3f( 1.0 + (total_bits - wanted_bits) / abr_buffer, .5, 2 );
  1047.                 q *= overflow;
  1048.             }
  1050.             if( pict_type == SLICE_TYPE_I && h->param.i_keyint_max > 1
  1051.                 /* should test _next_ pict type, but that isn't decided yet */
  1052.                 && rcc->last_non_b_pict_type != SLICE_TYPE_I )
  1053.             {
  1054.                 q = qp2qscale( rcc->accum_p_qp / rcc->accum_p_norm );
  1055.                 q /= fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
  1056.                 q = clip_qscale( h, pict_type, q );
  1057.             }
  1058.             else
  1059.             {
  1060.                 if( h->stat.i_slice_count[SLICE_TYPE_P] + h->stat.i_slice_count[SLICE_TYPE_I] < 6 )
  1061.                 {
  1062.                     float w = h->stat.i_slice_count[SLICE_TYPE_P] / 5.;
  1063.                     float q2 = qp2qscale(ABR_INIT_QP);
  1064.                     q = q*w + q2*(1-w);
  1065.                 }
  1067.                 /* Asymmetric clipping, because symmetric would prevent
  1068.                  * overflow control in areas of rapidly oscillating complexity */
  1069.                 lmin = rcc->last_qscale_for[pict_type] / rcc->lstep;
  1070.                 lmax = rcc->last_qscale_for[pict_type] * rcc->lstep;
  1071.                 if( overflow > 1.1 )
  1072.                     lmax *= rcc->lstep;
  1073.                 else if( overflow < 0.9 )
  1074.                     lmin /= rcc->lstep;
  1076.                 q = x264_clip3f(q, lmin, lmax);
  1077.                 q = clip_qscale(h, pict_type, q);
  1078.                 //FIXME use get_diff_limited_q() ?
  1079.             }
  1080.         }
  1082.         rcc->last_qscale_for[pict_type] =
  1083.         rcc->last_qscale = q;
  1085.         return q;
  1086.     }
  1087. }
  1089. static int init_pass2( x264_t *h )
  1090. {
  1091.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  1092.     uint64_t all_const_bits = 0;
  1093.     uint64_t all_available_bits = (uint64_t)(h->param.rc.i_bitrate * 1000 * (double)rcc->num_entries / rcc->fps);
  1094.     double rate_factor, step, step_mult;
  1095.     double qblur = h->param.rc.f_qblur;
  1096.     double cplxblur = h->param.rc.f_complexity_blur;
  1097.     const int filter_size = (int)(qblur*4) | 1;
  1098.     double expected_bits;
  1099.     double *qscale, *blurred_qscale;
  1100.     int i;
  1102.     /* find total/average complexity & const_bits */
  1103.     for(i=0; i<rcc->num_entries; i++){
  1104.         ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
  1105.         all_const_bits += rce->misc_bits;
  1106.         rcc->i_cplx_sum[rce->pict_type] += rce->i_tex_bits * rce->qscale;
  1107.         rcc->p_cplx_sum[rce->pict_type] += rce->p_tex_bits * rce->qscale;
  1108.         rcc->mv_bits_sum[rce->pict_type] += rce->mv_bits * rce->qscale;
  1109.         rcc->frame_count[rce->pict_type] ++;
  1110.     }
  1112.     if( all_available_bits < all_const_bits)
  1113.     {
  1114.         x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "requested bitrate is too low. estimated minimum is %d kbpsn",
  1115.                  (int)(all_const_bits * rcc->fps / (rcc->num_entries * 1000)));
  1116.         return -1;
  1117.     }
  1119.     /* Blur complexities, to reduce local fluctuation of QP.
  1120.      * We don't blur the QPs directly, because then one very simple frame
  1121.      * could drag down the QP of a nearby complex frame and give it more
  1122.      * bits than intended. */
  1123.     for(i=0; i<rcc->num_entries; i++){
  1124.         ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
  1125.         double weight_sum = 0;
  1126.         double cplx_sum = 0;
  1127.         double weight = 1.0;
  1128.         int j;
  1129.         /* weighted average of cplx of future frames */
  1130.         for(j=1; j<cplxblur*2 && j<rcc->num_entries-i; j++){
  1131.             ratecontrol_entry_t *rcj = &rcc->entry[i+j];
  1132.             weight *= 1 - pow( (float)rcj->i_count / rcc->nmb, 2 );
  1133.             if(weight < .0001)
  1134.                 break;
  1135.             weight_sum += weight;
  1136.             cplx_sum += weight * (qscale2bits(rcj, 1) - rcc->entry[j].misc_bits);
  1137.         }
  1138.         /* weighted average of cplx of past frames */
  1139.         weight = 1.0;
  1140.         for(j=0; j<=cplxblur*2 && j<=i; j++){
  1141.             ratecontrol_entry_t *rcj = &rcc->entry[i-j];
  1142.             weight_sum += weight;
  1143.             cplx_sum += weight * (qscale2bits(rcj, 1) - rcc->entry[j].misc_bits);
  1144.             weight *= 1 - pow( (float)rcj->i_count / rcc->nmb, 2 );
  1145.             if(weight < .0001)
  1146.                 break;
  1147.         }
  1148.         rce->blurred_complexity = cplx_sum / weight_sum;
  1149.     }
  1151.     qscale = x264_malloc(sizeof(double)*rcc->num_entries);
  1152.     if(filter_size > 1)
  1153.         blurred_qscale = x264_malloc(sizeof(double)*rcc->num_entries);
  1154.     else
  1155.         blurred_qscale = qscale;
  1157.     /* Search for a factor which, when multiplied by the RCEQ values from
  1158.      * each frame, adds up to the desired total size.
  1159.      * There is no exact closed-form solution because of VBV constraints and
  1160.      * because qscale2bits is not invertible, but we can start with the simple
  1161.      * approximation of scaling the 1st pass by the ratio of bitrates.
  1162.      * The search range is probably overkill, but speed doesn't matter here. */
  1164.     expected_bits = 1;
  1165.     for(i=0; i<rcc->num_entries; i++)
  1166.         expected_bits += qscale2bits(&rcc->entry[i], get_qscale(h, &rcc->entry[i], 1.0, i));
  1167.     step_mult = all_available_bits / expected_bits;
  1169.     rate_factor = 0;
  1170.     for(step = 1E4 * step_mult; step > 1E-7 * step_mult; step *= 0.5){
  1171.         expected_bits = 0;
  1172.         rate_factor += step;
  1174.         rcc->last_non_b_pict_type = -1;
  1175.         rcc->last_accum_p_norm = 1;
  1176.         rcc->accum_p_norm = 0;
  1177.         rcc->buffer_fill = rcc->buffer_size * h->param.rc.f_vbv_buffer_init;
  1179.         /* find qscale */
  1180.         for(i=0; i<rcc->num_entries; i++){
  1181.             qscale[i] = get_qscale(h, &rcc->entry[i], rate_factor, i);
  1182.         }
  1184.         /* fixed I/B qscale relative to P */
  1185.         for(i=rcc->num_entries-1; i>=0; i--){
  1186.             qscale[i] = get_diff_limited_q(h, &rcc->entry[i], qscale[i]);
  1187.             assert(qscale[i] >= 0);
  1188.         }
  1190.         /* smooth curve */
  1191.         if(filter_size > 1){
  1192.             assert(filter_size%2==1);
  1193.             for(i=0; i<rcc->num_entries; i++){
  1194.                 ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
  1195.                 int j;
  1196.                 double q=0.0, sum=0.0;
  1198.                 for(j=0; j<filter_size; j++){
  1199.                     int index = i+j-filter_size/2;
  1200.                     double d = index-i;
  1201.                     double coeff = qblur==0 ? 1.0 : exp(-d*d/(qblur*qblur));
  1202.                     if(index < 0 || index >= rcc->num_entries) continue;
  1203.                     if(rce->pict_type != rcc->entry[index].pict_type) continue;
  1204.                     q += qscale[index] * coeff;
  1205.                     sum += coeff;
  1206.                 }
  1207.                 blurred_qscale[i] = q/sum;
  1208.             }
  1209.         }
  1211.         /* find expected bits */
  1212.         for(i=0; i<rcc->num_entries; i++){
  1213.             ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
  1214.             double bits;
  1215.             rce->new_qscale = clip_qscale(h, rce->pict_type, blurred_qscale[i]);
  1216.             assert(rce->new_qscale >= 0);
  1217.             bits = qscale2bits(rce, rce->new_qscale);
  1219.             rce->expected_bits = expected_bits;
  1220.             expected_bits += bits;
  1221.             update_vbv(h, bits);
  1222.         }
  1224. //printf("expected:%llu available:%llu factor:%lf avgQ:%lfn", (uint64_t)expected_bits, all_available_bits, rate_factor);
  1225.         if(expected_bits > all_available_bits) rate_factor -= step;
  1226.     }
  1228.     x264_free(qscale);
  1229.     if(filter_size > 1)
  1230.         x264_free(blurred_qscale);
  1232.     if(fabs(expected_bits/all_available_bits - 1.0) > 0.01)
  1233.     {
  1234.         double avgq = 0;
  1235.         for(i=0; i<rcc->num_entries; i++)
  1236.             avgq += rcc->entry[i].new_qscale;
  1237.         avgq = qscale2qp(avgq / rcc->num_entries);
  1239.         x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "Error: 2pass curve failed to convergen");
  1240.         x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "target: %.2f kbit/s, expected: %.2f kbit/s, avg QP: %.4fn",
  1241.                  (float)h->param.rc.i_bitrate,
  1242.                  expected_bits * rcc->fps / (rcc->num_entries * 1000.),
  1243.                  avgq);
  1244.         if(expected_bits < all_available_bits && avgq < h->param.rc.i_qp_min + 2)
  1245.         {
  1246.             if(h->param.rc.i_qp_min > 0)
  1247.                 x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "try reducing target bitrate or reducing qp_min (currently %d)n", h->param.rc.i_qp_min);
  1248.             else
  1249.                 x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "try reducing target bitraten");
  1250.         }
  1251.         else if(expected_bits > all_available_bits && avgq > h->param.rc.i_qp_max - 2)
  1252.         {
  1253.             if(h->param.rc.i_qp_max < 51)
  1254.                 x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "try increasing target bitrate or increasing qp_max (currently %d)n", h->param.rc.i_qp_max);
  1255.             else
  1256.                 x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "try increasing target bitraten");
  1257.         }
  1258.         else
  1259.             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "internal errorn");
  1260.     }
  1262.     return 0;
  1263. }