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：67k
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) 2005-2008 x264 project
  5.  *
  6.  * Authors: Loren Merritt <lorenm@u.washington.edu>
  7.  *          Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
  8.  *          Gabriel Bouvigne <gabriel.bouvigne@joost.com>
  9.  *          Jason Garrett-Glaser <darkshikari@gmail.com>
  10.  *          M錸s Rullg錼d <mru@mru.ath.cx>
  11.  *
  12.  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  13.  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  14.  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  15.  * (at your option) any later version.
  16.  *
  17.  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  18.  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19.  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  20.  * GNU General Public License for more details.
  21.  *
  22.  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  23.  * along with this program; if not, write to the Free Software
  24.  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02111, USA.
  25.  *****************************************************************************/
  27. #define _ISOC99_SOURCE
  28. #undef NDEBUG // always check asserts, the speed effect is far too small to disable them
  29. #include <math.h>
  30. #include <limits.h>
  31. #include <assert.h>
  33. #include "common/common.h"
  34. #include "common/cpu.h"
  35. #include "ratecontrol.h"
  37. typedef struct
  38. {
  39.     int pict_type;
  40.     int kept_as_ref;
  41.     float qscale;
  42.     int mv_bits;
  43.     int tex_bits;
  44.     int misc_bits;
  45.     uint64_t expected_bits;
  46.     double expected_vbv;
  47.     float new_qscale;
  48.     int new_qp;
  49.     int i_count;
  50.     int p_count;
  51.     int s_count;
  52.     float blurred_complexity;
  53.     char direct_mode;
  54. } ratecontrol_entry_t;
  56. typedef struct
  57. {
  58.     double coeff;
  59.     double count;
  60.     double decay;
  61. } predictor_t;
  63. struct x264_ratecontrol_t
  64. {
  65.     /* constants */
  66.     int b_abr;
  67.     int b_2pass;
  68.     int b_vbv;
  69.     int b_vbv_min_rate;
  70.     double fps;
  71.     double bitrate;
  72.     double rate_tolerance;
  73.     int nmb;                    /* number of macroblocks in a frame */
  74.     int qp_constant[5];
  76.     /* current frame */
  77.     ratecontrol_entry_t *rce;
  78.     int qp;                     /* qp for current frame */
  79.     int qpm;                    /* qp for current macroblock */
  80.     float f_qpm;                /* qp for current macroblock: precise float for AQ */
  81.     float qpa_rc;               /* average of macroblocks' qp before aq */
  82.     float qpa_aq;               /* average of macroblocks' qp after aq */
  83.     int qp_force;
  85.     /* VBV stuff */
  86.     double buffer_size;
  87.     double buffer_fill_final;   /* real buffer as of the last finished frame */
  88.     double buffer_fill;         /* planned buffer, if all in-progress frames hit their bit budget */
  89.     double buffer_rate;         /* # of bits added to buffer_fill after each frame */
  90.     predictor_t *pred;          /* predict frame size from satd */
  92.     /* ABR stuff */
  93.     int    last_satd;
  94.     double last_rceq;
  95.     double cplxr_sum;           /* sum of bits*qscale/rceq */
  96.     double expected_bits_sum;   /* sum of qscale2bits after rceq, ratefactor, and overflow */
  97.     double wanted_bits_window;  /* target bitrate * window */
  98.     double cbr_decay;
  99.     double short_term_cplxsum;
  100.     double short_term_cplxcount;
  101.     double rate_factor_constant;
  102.     double ip_offset;
  103.     double pb_offset;
  105.     /* 2pass stuff */
  106.     FILE *p_stat_file_out;
  107.     char *psz_stat_file_tmpname;
  109.     int num_entries;            /* number of ratecontrol_entry_ts */
  110.     ratecontrol_entry_t *entry; /* FIXME: copy needed data and free this once init is done */
  111.     double last_qscale;
  112.     double last_qscale_for[5];  /* last qscale for a specific pict type, used for max_diff & ipb factor stuff  */
  113.     int last_non_b_pict_type;
  114.     double accum_p_qp;          /* for determining I-frame quant */
  115.     double accum_p_norm;
  116.     double last_accum_p_norm;
  117.     double lmin[5];             /* min qscale by frame type */
  118.     double lmax[5];
  119.     double lstep;               /* max change (multiply) in qscale per frame */
  121.     /* MBRC stuff */
  122.     double frame_size_estimated;
  123.     double frame_size_planned;
  124.     predictor_t *row_pred;
  125.     predictor_t row_preds[5];
  126.     predictor_t *pred_b_from_p; /* predict B-frame size from P-frame satd */
  127.     int bframes;                /* # consecutive B-frames before this P-frame */
  128.     int bframe_bits;            /* total cost of those frames */
  130.     /* AQ stuff */
  131.     float aq_threshold;
  132.     int *ac_energy;
  134.     int i_zones;
  135.     x264_zone_t *zones;
  136.     x264_zone_t *prev_zone;
  137. };
  140. static int parse_zones( x264_t *h );
  141. static int init_pass2(x264_t *);
  142. static float rate_estimate_qscale( x264_t *h );
  143. static void update_vbv( x264_t *h, int bits );
  144. static void update_vbv_plan( x264_t *h );
  145. static double predict_size( predictor_t *p, double q, double var );
  146. static void update_predictor( predictor_t *p, double q, double var, double bits );
  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->tex_bits + .1) * pow( rce->qscale / qscale, 1.1 )
  170.            + rce->mv_bits * pow( X264_MAX(rce->qscale, 1) / X264_MAX(qscale, 1), 0.5 )
  171.            + rce->misc_bits;
  172. }
  174. // Find the total AC energy of the block in all planes.
  175. static NOINLINE int ac_energy_mb( x264_t *h, int mb_x, int mb_y, int *satd )
  176. {
  177.     /* This function contains annoying hacks because GCC has a habit of reordering emms
  178.      * and putting it after floating point ops.  As a result, we put the emms at the end of the
  179.      * function and make sure that its always called before the float math.  Noinline makes
  180.      * sure no reordering goes on. */
  181.     /* FIXME: This array is larger than necessary because a bug in GCC causes an all-zero
  182.     * array to be placed in .bss despite .bss not being correctly aligned on some platforms (win32?) */
  183.     DECLARE_ALIGNED_16( static uint8_t zero[17] ) = {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1};
  184.     unsigned int var=0, sad, i;
  185.     if( satd || h->param.rc.i_aq_mode == X264_AQ_GLOBAL )
  186.     {
  187.         for( i=0; i<3; i++ )
  188.         {
  189.             int w = i ? 8 : 16;
  190.             int stride = h->fenc->i_stride[i];
  191.             int offset = h->mb.b_interlaced
  192.                 ? w * (mb_x + (mb_y&~1) * stride) + (mb_y&1) * stride
  193.                 : w * (mb_x + mb_y * stride);
  194.             int pix = i ? PIXEL_8x8 : PIXEL_16x16;
  195.             stride <<= h->mb.b_interlaced;
  196.             var += h->pixf.var[pix]( h->fenc->plane[i]+offset, stride, &sad );
  197.             // SATD to represent the block's overall complexity (bit cost) for intra encoding.
  198.             // exclude the DC coef, because nothing short of an actual intra prediction will estimate DC cost.
  199.             if( var && satd )
  200.                 *satd += h->pixf.satd[pix]( zero, 0, h->fenc->plane[i]+offset, stride ) - sad/2;
  201.         }
  202.         var = X264_MAX(var,1);
  203.     }
  204.     else var = h->rc->ac_energy[h->mb.i_mb_xy];
  205.     x264_emms();
  206.     return var;
  207. }
  209. static void x264_autosense_aq( x264_t *h )
  210. {
  211.     double total = 0;
  212.     double n = 0;
  213.     int mb_x, mb_y;
  214.     // FIXME: Some of the SATDs might be already calculated elsewhere (ratecontrol?). Can we reuse them?
  215.     // FIXME: Is chroma SATD necessary?
  216.     for( mb_y=0; mb_y<h->sps->i_mb_height; mb_y++ )
  217.         for( mb_x=0; mb_x<h->sps->i_mb_width; mb_x++ )
  218.         {
  219.             int satd=0;
  220.             int energy = ac_energy_mb( h, mb_x, mb_y, &satd );
  221.             h->rc->ac_energy[mb_x + mb_y * h->sps->i_mb_width] = energy;
  222.             /* Weight the energy value by the SATD value of the MB.
  223.              * This represents the fact that the more complex blocks in a frame should
  224.              * be weighted more when calculating the optimal threshold. This also helps
  225.              * diminish the negative effect of large numbers of simple blocks in a frame,
  226.              * such as in the case of a letterboxed film. */
  227.             total += logf(energy) * satd;
  228.             n += satd;
  229.         }
  230.     x264_emms();
  231.     /* Calculate and store the threshold. */
  232.     h->rc->aq_threshold = n ? total/n : 15;
  233. }
  235. /*****************************************************************************
  236. * x264_adaptive_quant:
  237.  * adjust macroblock QP based on variance (AC energy) of the MB.
  238.  * high variance  = higher QP
  239.  * low variance = lower QP
  240.  * This generally increases SSIM and lowers PSNR.
  241. *****************************************************************************/
  242. void x264_adaptive_quant( x264_t *h )
  243. {
  244.     int energy = ac_energy_mb( h, h->mb.i_mb_x, h->mb.i_mb_y, NULL );
  245.     /* Adjust the QP based on the AC energy of the macroblock. */
  246.     float qp = h->rc->f_qpm;
  247.     float qp_adj = 1.5 * (logf(energy) - h->rc->aq_threshold);
  248.     if( h->param.rc.i_aq_mode == X264_AQ_LOCAL )
  249.         qp_adj = x264_clip3f( qp_adj, -5, 5 );
  250.     h->mb.i_qp = x264_clip3( qp + qp_adj * h->param.rc.f_aq_strength + .5, h->param.rc.i_qp_min, h->param.rc.i_qp_max );
  251.     /* If the QP of this MB is within 1 of the previous MB, code the same QP as the previous MB,
  252.      * to lower the bit cost of the qp_delta. */
  253.     if( abs(h->mb.i_qp - h->mb.i_last_qp) == 1 )
  254.         h->mb.i_qp = h->mb.i_last_qp;
  255.     h->mb.i_chroma_qp = h->chroma_qp_table[h->mb.i_qp];
  256. }
  258. int x264_ratecontrol_new( x264_t *h )
  259. {
  260.     x264_ratecontrol_t *rc;
  261.     int i;
  263.     x264_emms();
  265.     rc = h->rc = x264_malloc( h->param.i_threads * sizeof(x264_ratecontrol_t) );
  266.     memset( rc, 0, h->param.i_threads * sizeof(x264_ratecontrol_t) );
  268.     rc->b_abr = h->param.rc.i_rc_method != X264_RC_CQP && !h->param.rc.b_stat_read;
  269.     rc->b_2pass = h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR && h->param.rc.b_stat_read;
  271.     /* FIXME: use integers */
  272.     if(h->param.i_fps_num > 0 && h->param.i_fps_den > 0)
  273.         rc->fps = (float) h->param.i_fps_num / h->param.i_fps_den;
  274.     else
  275.         rc->fps = 25.0;
  277.     rc->bitrate = h->param.rc.i_bitrate * 1000.;
  278.     rc->rate_tolerance = h->param.rc.f_rate_tolerance;
  279.     rc->nmb = h->mb.i_mb_count;
  280.     rc->last_non_b_pict_type = -1;
  281.     rc->cbr_decay = 1.0;
  283.     if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF && h->param.rc.b_stat_read )
  284.     {
  285.         x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "constant rate-factor is incompatible with 2pass.n");
  286.         return -1;
  287.     }
  288.     if( h->param.rc.i_vbv_buffer_size )
  289.     {
  290.         if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CQP )
  291.             x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "VBV is incompatible with constant QP, ignored.n");
  292.         else if( h->param.rc.i_vbv_max_bitrate == 0 )
  293.         {
  294.             x264_log( h, X264_LOG_DEBUG, "VBV maxrate unspecified, assuming CBRn" );
  295.             h->param.rc.i_vbv_max_bitrate = h->param.rc.i_bitrate;
  296.         }
  297.     }
  298.     if( h->param.rc.i_vbv_max_bitrate < h->param.rc.i_bitrate &&
  299.         h->param.rc.i_vbv_max_bitrate > 0)
  300.         x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "max bitrate less than average bitrate, ignored.n");
  301.     else if( h->param.rc.i_vbv_max_bitrate > 0 &&
  302.              h->param.rc.i_vbv_buffer_size > 0 )
  303.     {
  304.         if( h->param.rc.i_vbv_buffer_size < 3 * h->param.rc.i_vbv_max_bitrate / rc->fps )
  305.         {
  306.             h->param.rc.i_vbv_buffer_size = 3 * h->param.rc.i_vbv_max_bitrate / rc->fps;
  307.             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "VBV buffer size too small, using %d kbitn",
  308.                       h->param.rc.i_vbv_buffer_size );
  309.         }
  310.         if( h->param.rc.f_vbv_buffer_init > 1. )
  311.             h->param.rc.f_vbv_buffer_init = x264_clip3f( h->param.rc.f_vbv_buffer_init / h->param.rc.i_vbv_buffer_size, 0, 1 );
  312.         rc->buffer_rate = h->param.rc.i_vbv_max_bitrate * 1000. / rc->fps;
  313.         rc->buffer_size = h->param.rc.i_vbv_buffer_size * 1000.;
  314.         rc->buffer_fill_final = rc->buffer_size * h->param.rc.f_vbv_buffer_init;
  315.         rc->cbr_decay = 1.0 - rc->buffer_rate / rc->buffer_size
  316.                       * 0.5 * X264_MAX(0, 1.5 - rc->buffer_rate * rc->fps / rc->bitrate);
  317.         rc->b_vbv = 1;
  318.         rc->b_vbv_min_rate = !rc->b_2pass
  319.                           && h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR
  320.                           && h->param.rc.i_vbv_max_bitrate <= h->param.rc.i_bitrate;
  321.     }
  322.     else if( h->param.rc.i_vbv_max_bitrate )
  323.     {
  324.         x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "VBV maxrate specified, but no bufsize.n");
  325.         h->param.rc.i_vbv_max_bitrate = 0;
  326.     }
  327.     if(rc->rate_tolerance < 0.01)
  328.     {
  329.         x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "bitrate tolerance too small, using .01n");
  330.         rc->rate_tolerance = 0.01;
  331.     }
  333.     h->mb.b_variable_qp = rc->b_vbv || h->param.rc.i_aq_mode;
  335.     if( rc->b_abr )
  336.     {
  337.         /* FIXME ABR_INIT_QP is actually used only in CRF */
  338. #define ABR_INIT_QP ( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF ? h->param.rc.f_rf_constant : 24 )
  339.         rc->accum_p_norm = .01;
  340.         rc->accum_p_qp = ABR_INIT_QP * rc->accum_p_norm;
  341.         /* estimated ratio that produces a reasonable QP for the first I-frame */
  342.         rc->cplxr_sum = .01 * pow( 7.0e5, h->param.rc.f_qcompress ) * pow( h->mb.i_mb_count, 0.5 );
  343.         rc->wanted_bits_window = 1.0 * rc->bitrate / rc->fps;
  344.         rc->last_non_b_pict_type = SLICE_TYPE_I;
  345.     }
  347.     if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF )
  348.     {
  349.         /* arbitrary rescaling to make CRF somewhat similar to QP */
  350.         double base_cplx = h->mb.i_mb_count * (h->param.i_bframe ? 120 : 80);
  351.         rc->rate_factor_constant = pow( base_cplx, 1 - h->param.rc.f_qcompress )
  352.                                  / qp2qscale( h->param.rc.f_rf_constant );
  353.     }
  355.     rc->ip_offset = 6.0 * log(h->param.rc.f_ip_factor) / log(2.0);
  356.     rc->pb_offset = 6.0 * log(h->param.rc.f_pb_factor) / log(2.0);
  357.     rc->qp_constant[SLICE_TYPE_P] = h->param.rc.i_qp_constant;
  358.     rc->qp_constant[SLICE_TYPE_I] = x264_clip3( h->param.rc.i_qp_constant - rc->ip_offset + 0.5, 0, 51 );
  359.     rc->qp_constant[SLICE_TYPE_B] = x264_clip3( h->param.rc.i_qp_constant + rc->pb_offset + 0.5, 0, 51 );
  361.     rc->lstep = pow( 2, h->param.rc.i_qp_step / 6.0 );
  362.     rc->last_qscale = qp2qscale(26);
  363.     rc->pred = x264_malloc( 5*sizeof(predictor_t) );
  364.     rc->pred_b_from_p = x264_malloc( sizeof(predictor_t) );
  365.     for( i = 0; i < 5; i++ )
  366.     {
  367.         rc->last_qscale_for[i] = qp2qscale( ABR_INIT_QP );
  368.         rc->lmin[i] = qp2qscale( h->param.rc.i_qp_min );
  369.         rc->lmax[i] = qp2qscale( h->param.rc.i_qp_max );
  370.         rc->pred[i].coeff= 2.0;
  371.         rc->pred[i].count= 1.0;
  372.         rc->pred[i].decay= 0.5;
  373.         rc->row_preds[i].coeff= .25;
  374.         rc->row_preds[i].count= 1.0;
  375.         rc->row_preds[i].decay= 0.5;
  376.     }
  377.     *rc->pred_b_from_p = rc->pred[0];
  379.     if( parse_zones( h ) < 0 )
  380.     {
  381.         x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "failed to parse zonesn" );
  382.         return -1;
  383.     }
  385.     /* Load stat file and init 2pass algo */
  386.     if( h->param.rc.b_stat_read )
  387.     {
  388.         char *p, *stats_in, *stats_buf;
  390.         /* read 1st pass stats */
  391.         assert( h->param.rc.psz_stat_in );
  392.         stats_buf = stats_in = x264_slurp_file( h->param.rc.psz_stat_in );
  393.         if( !stats_buf )
  394.         {
  395.             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_init: can't open stats filen");
  396.             return -1;
  397.         }
  399.         /* check whether 1st pass options were compatible with current options */
  400.         if( !strncmp( stats_buf, "#options:", 9 ) )
  401.         {
  402.             int i;
  403.             char *opts = stats_buf;
  404.             stats_in = strchr( stats_buf, 'n' );
  405.             if( !stats_in )
  406.                 return -1;
  407.             *stats_in = '';
  408.             stats_in++;
  410.             if( ( p = strstr( opts, "bframes=" ) ) && sscanf( p, "bframes=%d", &i )
  411.                 && h->param.i_bframe != i )
  412.             {
  413.                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "different number of B-frames than 1st pass (%d vs %d)n",
  414.                           h->param.i_bframe, i );
  415.                 return -1;
  416.             }
  418.             /* since B-adapt doesn't (yet) take into account B-pyramid,
  419.              * the converse is not a problem */
  420.             if( strstr( opts, "b_pyramid=1" ) && !h->param.b_bframe_pyramid )
  421.                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "1st pass used B-pyramid, 2nd doesn'tn" );
  423.             if( ( p = strstr( opts, "keyint=" ) ) && sscanf( p, "keyint=%d", &i )
  424.                 && h->param.i_keyint_max != i )
  425.                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "different keyint than 1st pass (%d vs %d)n",
  426.                           h->param.i_keyint_max, i );
  428.             if( strstr( opts, "qp=0" ) && h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR )
  429.                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "1st pass was lossless, bitrate prediction will be inaccuraten" );
  430.         }
  432.         /* find number of pics */
  433.         p = stats_in;
  434.         for(i=-1; p; i++)
  435.             p = strchr(p+1, ';');
  436.         if(i==0)
  437.         {
  438.             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "empty stats filen");
  439.             return -1;
  440.         }
  441.         rc->num_entries = i;
  443.         if( h->param.i_frame_total < rc->num_entries && h->param.i_frame_total > 0 )
  444.         {
  445.             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "2nd pass has fewer frames than 1st pass (%d vs %d)n",
  446.                       h->param.i_frame_total, rc->num_entries );
  447.         }
  448.         if( h->param.i_frame_total > rc->num_entries + h->param.i_bframe )
  449.         {
  450.             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "2nd pass has more frames than 1st pass (%d vs %d)n",
  451.                       h->param.i_frame_total, rc->num_entries );
  452.             return -1;
  453.         }
  455.         /* FIXME: ugly padding because VfW drops delayed B-frames */
  456.         rc->num_entries += h->param.i_bframe;
  458.         rc->entry = (ratecontrol_entry_t*) x264_malloc(rc->num_entries * sizeof(ratecontrol_entry_t));
  459.         memset(rc->entry, 0, rc->num_entries * sizeof(ratecontrol_entry_t));
  461.         /* init all to skipped p frames */
  462.         for(i=0; i<rc->num_entries; i++)
  463.         {
  464.             ratecontrol_entry_t *rce = &rc->entry[i];
  465.             rce->pict_type = SLICE_TYPE_P;
  466.             rce->qscale = rce->new_qscale = qp2qscale(20);
  467.             rce->misc_bits = rc->nmb + 10;
  468.             rce->new_qp = 0;
  469.         }
  471.         /* read stats */
  472.         p = stats_in;
  473.         for(i=0; i < rc->num_entries - h->param.i_bframe; i++)
  474.         {
  475.             ratecontrol_entry_t *rce;
  476.             int frame_number;
  477.             char pict_type;
  478.             int e;
  479.             char *next;
  480.             float qp;
  482.             next= strchr(p, ';');
  483.             if(next)
  484.             {
  485.                 (*next)=0; //sscanf is unbelievably slow on long strings
  486.                 next++;
  487.             }
  488.             e = sscanf(p, " in:%d ", &frame_number);
  490.             if(frame_number < 0 || frame_number >= rc->num_entries)
  491.             {
  492.                 x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "bad frame number (%d) at stats line %dn", frame_number, i);
  493.                 return -1;
  494.             }
  495.             rce = &rc->entry[frame_number];
  496.             rce->direct_mode = 0;
  498.             e += sscanf(p, " in:%*d out:%*d type:%c q:%f tex:%d mv:%d misc:%d imb:%d pmb:%d smb:%d d:%c",
  499.                    &pict_type, &qp, &rce->tex_bits,
  500.                    &rce->mv_bits, &rce->misc_bits, &rce->i_count, &rce->p_count,
  501.                    &rce->s_count, &rce->direct_mode);
  503.             switch(pict_type)
  504.             {
  505.                 case 'I': rce->kept_as_ref = 1;
  506.                 case 'i': rce->pict_type = SLICE_TYPE_I; break;
  507.                 case 'P': rce->pict_type = SLICE_TYPE_P; break;
  508.                 case 'B': rce->kept_as_ref = 1;
  509.                 case 'b': rce->pict_type = SLICE_TYPE_B; break;
  510.                 default:  e = -1; break;
  511.             }
  512.             if(e < 10)
  513.             {
  514.                 x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "statistics are damaged at line %d, parser out=%dn", i, e);
  515.                 return -1;
  516.             }
  517.             rce->qscale = qp2qscale(qp);
  518.             p = next;
  519.         }
  521.         x264_free(stats_buf);
  523.         if(h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR)
  524.         {
  525.             if(init_pass2(h) < 0) return -1;
  526.         } /* else we're using constant quant, so no need to run the bitrate allocation */
  527.     }
  529.     /* Open output file */
  530.     /* If input and output files are the same, output to a temp file
  531.      * and move it to the real name only when it's complete */
  532.     if( h->param.rc.b_stat_write )
  533.     {
  534.         char *p;
  536.         rc->psz_stat_file_tmpname = x264_malloc( strlen(h->param.rc.psz_stat_out) + 6 );
  537.         strcpy( rc->psz_stat_file_tmpname, h->param.rc.psz_stat_out );
  538.         strcat( rc->psz_stat_file_tmpname, ".temp" );
  540.         rc->p_stat_file_out = fopen( rc->psz_stat_file_tmpname, "wb" );
  541.         if( rc->p_stat_file_out == NULL )
  542.         {
  543.             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_init: can't open stats filen");
  544.             return -1;
  545.         }
  547.         p = x264_param2string( &h->param, 1 );
  548.         fprintf( rc->p_stat_file_out, "#options: %sn", p );
  549.         x264_free( p );
  550.     }
  552.     for( i=0; i<h->param.i_threads; i++ )
  553.     {
  554.         h->thread[i]->rc = rc+i;
  555.         if( i )
  556.             rc[i] = rc[0];
  557.         if( h->param.rc.i_aq_mode == X264_AQ_LOCAL )
  558.             rc[i].ac_energy = x264_malloc( h->mb.i_mb_count * sizeof(int) );
  559.     }
  561.     return 0;
  562. }
  564. static int parse_zone( x264_t *h, x264_zone_t *z, char *p )
  565. {
  566.     int len = 0;
  567.     char *tok, *saveptr;
  568.     z->param = NULL;
  569.     z->f_bitrate_factor = 1;
  570.     if( 3 <= sscanf(p, "%u,%u,q=%u%n", &z->i_start, &z->i_end, &z->i_qp, &len) )
  571.         z->b_force_qp = 1;
  572.     else if( 3 <= sscanf(p, "%u,%u,b=%f%n", &z->i_start, &z->i_end, &z->f_bitrate_factor, &len) )
  573.         z->b_force_qp = 0;
  574.     else if( 2 <= sscanf(p, "%u,%u%n", &z->i_start, &z->i_end, &len) )
  575.         z->b_force_qp = 0;
  576.     else
  577.     {
  578.         x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone: "%s"n", p );
  579.         return -1;
  580.     }
  581.     p += len;
  582.     if( !*p )
  583.         return 0;
  584.     z->param = malloc( sizeof(x264_param_t) );
  585.     memcpy( z->param, &h->param, sizeof(x264_param_t) );
  586.     while( (tok = strtok_r( p, ",", &saveptr )) )
  587.     {
  588.         char *val = strchr( tok, '=' );
  589.         if( val )
  590.         {
  591.             *val = '';
  592.             val++;
  593.         }
  594.         if( x264_param_parse( z->param, tok, val ) )
  595.         {
  596.             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone param: %s = %sn", tok, val );
  597.             return -1;
  598.         }
  599.         p = NULL;
  600.     }
  601.     return 0;
  602. }
  604. static int parse_zones( x264_t *h )
  605. {
  606.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  607.     int i;
  608.     if( h->param.rc.psz_zones && !h->param.rc.i_zones )
  609.     {
  610.         char *p, *tok, *saveptr;
  611.         char *psz_zones = x264_malloc( strlen(h->param.rc.psz_zones)+1 );
  612.         strcpy( psz_zones, h->param.rc.psz_zones );
  613.         h->param.rc.i_zones = 1;
  614.         for( p = psz_zones; *p; p++ )
  615.             h->param.rc.i_zones += (*p == '/');
  616.         h->param.rc.zones = x264_malloc( h->param.rc.i_zones * sizeof(x264_zone_t) );
  617.         p = psz_zones;
  618.         for( i = 0; i < h->param.rc.i_zones; i++ )
  619.         {
  620.             tok = strtok_r( p, "/", &saveptr );
  621.             if( !tok || parse_zone( h, &h->param.rc.zones[i], tok ) )
  622.                 return -1;
  623.             p = NULL;
  624.         }
  625.         x264_free( psz_zones );
  626.     }
  628.     if( h->param.rc.i_zones > 0 )
  629.     {
  630.         for( i = 0; i < h->param.rc.i_zones; i++ )
  631.         {
  632.             x264_zone_t z = h->param.rc.zones[i];
  633.             if( z.i_start < 0 || z.i_start > z.i_end )
  634.             {
  635.                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone: start=%d end=%dn",
  636.                           z.i_start, z.i_end );
  637.                 return -1;
  638.             }
  639.             else if( !z.b_force_qp && z.f_bitrate_factor <= 0 )
  640.             {
  641.                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone: bitrate_factor=%fn",
  642.                           z.f_bitrate_factor );
  643.                 return -1;
  644.             }
  645.         }
  647.         rc->i_zones = h->param.rc.i_zones + 1;
  648.         rc->zones = x264_malloc( rc->i_zones * sizeof(x264_zone_t) );
  649.         memcpy( rc->zones+1, h->param.rc.zones, (rc->i_zones-1) * sizeof(x264_zone_t) );
  651.         // default zone to fall back to if none of the others match
  652.         rc->zones[0].i_start = 0;
  653.         rc->zones[0].i_end = INT_MAX;
  654.         rc->zones[0].b_force_qp = 0;
  655.         rc->zones[0].f_bitrate_factor = 1;
  656.         rc->zones[0].param = x264_malloc( sizeof(x264_param_t) );
  657.         memcpy( rc->zones[0].param, &h->param, sizeof(x264_param_t) );
  658.         for( i = 1; i < rc->i_zones; i++ )
  659.         {
  660.             if( !rc->zones[i].param )
  661.                 rc->zones[i].param = rc->zones[0].param;
  662.         }
  663.     }
  665.     return 0;
  666. }
  668. static x264_zone_t *get_zone( x264_t *h, int frame_num )
  669. {
  670.     int i;
  671.     for( i = h->rc->i_zones-1; i >= 0; i-- )
  672.     {
  673.         x264_zone_t *z = &h->rc->zones[i];
  674.         if( frame_num >= z->i_start && frame_num <= z->i_end )
  675.             return z;
  676.     }
  677.     return NULL;
  678. }
  680. void x264_ratecontrol_summary( x264_t *h )
  681. {
  682.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  683.     if( rc->b_abr && h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR && rc->cbr_decay > .9999 )
  684.     {
  685.         double base_cplx = h->mb.i_mb_count * (h->param.i_bframe ? 120 : 80);
  686.         x264_log( h, X264_LOG_INFO, "final ratefactor: %.2fn",
  687.                   qscale2qp( pow( base_cplx, 1 - h->param.rc.f_qcompress )
  688.                              * rc->cplxr_sum / rc->wanted_bits_window ) );
  689.     }
  690. }
  692. void x264_ratecontrol_delete( x264_t *h )
  693. {
  694.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  695.     int i;
  697.     if( rc->p_stat_file_out )
  698.     {
  699.         fclose( rc->p_stat_file_out );
  700.         if( h->i_frame >= rc->num_entries - h->param.i_bframe )
  701.             if( rename( rc->psz_stat_file_tmpname, h->param.rc.psz_stat_out ) != 0 )
  702.             {
  703.                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "failed to rename "%s" to "%s"n",
  704.                           rc->psz_stat_file_tmpname, h->param.rc.psz_stat_out );
  705.             }
  706.         x264_free( rc->psz_stat_file_tmpname );
  707.     }
  708.     x264_free( rc->pred );
  709.     x264_free( rc->pred_b_from_p );
  710.     x264_free( rc->entry );
  711.     if( rc->zones )
  712.     {
  713.         x264_free( rc->zones[0].param );
  714.         if( h->param.rc.psz_zones )
  715.             for( i=1; i<rc->i_zones; i++ )
  716.                 if( rc->zones[i].param != rc->zones[0].param )
  717.                     x264_free( rc->zones[i].param );
  718.         x264_free( rc->zones );
  719.     }
  720.     for( i=0; i<h->param.i_threads; i++ )
  721.         x264_free( rc[i].ac_energy );
  722.     x264_free( rc );
  723. }
  725. void x264_ratecontrol_set_estimated_size( x264_t *h, int bits )
  726. {
  727.     x264_pthread_mutex_lock( &h->fenc->mutex );
  728.     h->rc->frame_size_estimated = bits;
  729.     x264_pthread_mutex_unlock( &h->fenc->mutex );
  730. }
  732. int x264_ratecontrol_get_estimated_size( x264_t const *h)
  733. {
  734.     int size;
  735.     x264_pthread_mutex_lock( &h->fenc->mutex );
  736.     size = h->rc->frame_size_estimated;
  737.     x264_pthread_mutex_unlock( &h->fenc->mutex );
  738.     return size;
  739. }
  741. static void accum_p_qp_update( x264_t *h, float qp )
  742. {
  743.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  744.     rc->accum_p_qp   *= .95;
  745.     rc->accum_p_norm *= .95;
  746.     rc->accum_p_norm += 1;
  747.     if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_I )
  748.         rc->accum_p_qp += qp + rc->ip_offset;
  749.     else
  750.         rc->accum_p_qp += qp;
  751. }
  753. /* Before encoding a frame, choose a QP for it */
  754. void x264_ratecontrol_start( x264_t *h, int i_force_qp )
  755. {
  756.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  757.     ratecontrol_entry_t *rce = NULL;
  758.     x264_zone_t *zone = get_zone( h, h->fenc->i_frame );
  759.     float q;
  761.     x264_emms();
  763.     if( zone && (!rc->prev_zone || zone->param != rc->prev_zone->param) )
  764.         x264_encoder_reconfig( h, zone->param );
  765.     rc->prev_zone = zone;
  767.     rc->qp_force = i_force_qp;
  769.     if( h->param.rc.b_stat_read )
  770.     {
  771.         int frame = h->fenc->i_frame;
  772.         assert( frame >= 0 && frame < rc->num_entries );
  773.         rce = h->rc->rce = &h->rc->entry[frame];
  775.         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B
  776.             && h->param.analyse.i_direct_mv_pred == X264_DIRECT_PRED_AUTO )
  777.         {
  778.             h->sh.b_direct_spatial_mv_pred = ( rce->direct_mode == 's' );
  779.             h->mb.b_direct_auto_read = ( rce->direct_mode == 's' || rce->direct_mode == 't' );
  780.         }
  781.     }
  783.     if( rc->b_vbv )
  784.     {
  785.         memset( h->fdec->i_row_bits, 0, h->sps->i_mb_height * sizeof(int) );
  786.         rc->row_pred = &rc->row_preds[h->sh.i_type];
  787.         update_vbv_plan( h );
  788.     }
  790.     if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_B )
  791.     {
  792.         rc->bframes = 0;
  793.         while( h->frames.current[rc->bframes] && IS_X264_TYPE_B(h->frames.current[rc->bframes]->i_type) )
  794.             rc->bframes++;
  795.     }
  797.     if( i_force_qp )
  798.     {
  799.         q = i_force_qp - 1;
  800.     }
  801.     else if( rc->b_abr )
  802.     {
  803.         q = qscale2qp( rate_estimate_qscale( h ) );
  804.     }
  805.     else if( rc->b_2pass )
  806.     {
  807.         rce->new_qscale = rate_estimate_qscale( h );
  808.         q = qscale2qp( rce->new_qscale );
  809.     }
  810.     else /* CQP */
  811.     {
  812.         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B && h->fdec->b_kept_as_ref )
  813.             q = ( rc->qp_constant[ SLICE_TYPE_B ] + rc->qp_constant[ SLICE_TYPE_P ] ) / 2;
  814.         else
  815.             q = rc->qp_constant[ h->sh.i_type ];
  817.         if( zone )
  818.         {
  819.             if( zone->b_force_qp )
  820.                 q += zone->i_qp - rc->qp_constant[SLICE_TYPE_P];
  821.             else
  822.                 q -= 6*log(zone->f_bitrate_factor)/log(2);
  823.         }
  824.     }
  826.     rc->qpa_rc =
  827.     rc->qpa_aq = 0;
  828.     h->fdec->f_qp_avg_rc =
  829.     h->fdec->f_qp_avg_aq =
  830.     rc->qpm =
  831.     rc->qp = x264_clip3( (int)(q + 0.5), 0, 51 );
  832.     rc->f_qpm = q;
  833.     if( rce )
  834.         rce->new_qp = rc->qp;
  836.     /* accum_p_qp needs to be here so that future frames can benefit from the
  837.      * data before this frame is done. but this only works because threading
  838.      * guarantees to not re-encode any frames. so the non-threaded case does
  839.      * accum_p_qp later. */
  840.     if( h->param.i_threads > 1 )
  841.         accum_p_qp_update( h, rc->qp );
  843.     if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_B )
  844.         rc->last_non_b_pict_type = h->sh.i_type;
  846.     /* Adaptive AQ thresholding algorithm. */
  847.     if( h->param.rc.i_aq_mode == X264_AQ_GLOBAL )
  848.         /* Arbitrary value for "center" of the AQ curve.
  849.          * Chosen so that any given value of CRF has on average similar bitrate with and without AQ. */
  850.         h->rc->aq_threshold = logf(5000);
  851.     else if( h->param.rc.i_aq_mode == X264_AQ_LOCAL )
  852.         x264_autosense_aq(h);
  853. }
  855. static double predict_row_size( x264_t *h, int y, int qp )
  856. {
  857.     /* average between two predictors:
  858.      * absolute SATD, and scaled bit cost of the colocated row in the previous frame */
  859.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  860.     double pred_s = predict_size( rc->row_pred, qp2qscale(qp), h->fdec->i_row_satd[y] );
  861.     double pred_t = 0;
  862.     if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_I
  863.         && h->fref0[0]->i_type == h->fdec->i_type
  864.         && h->fref0[0]->i_row_satd[y] > 0
  865.         && (abs(h->fref0[0]->i_row_satd[y] - h->fdec->i_row_satd[y]) < h->fdec->i_row_satd[y]/2))
  866.     {
  867.         pred_t = h->fref0[0]->i_row_bits[y] * h->fdec->i_row_satd[y] / h->fref0[0]->i_row_satd[y]
  868.                  * qp2qscale(h->fref0[0]->i_row_qp[y]) / qp2qscale(qp);
  869.     }
  870.     if( pred_t == 0 )
  871.         pred_t = pred_s;
  873.     return (pred_s + pred_t) / 2;
  874. }
  876. static double row_bits_so_far( x264_t *h, int y )
  877. {
  878.     int i;
  879.     double bits = 0;
  880.     for( i = 0; i <= y; i++ )
  881.         bits += h->fdec->i_row_bits[i];
  882.     return bits;
  883. }
  885. static double predict_row_size_sum( x264_t *h, int y, int qp )
  886. {
  887.     int i;
  888.     double bits = row_bits_so_far(h, y);
  889.     for( i = y+1; i < h->sps->i_mb_height; i++ )
  890.         bits += predict_row_size( h, i, qp );
  891.     return bits;
  892. }
  895. void x264_ratecontrol_mb( x264_t *h, int bits )
  896. {
  897.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  898.     const int y = h->mb.i_mb_y;
  900.     x264_emms();
  902.     h->fdec->i_row_bits[y] += bits;
  903.     rc->qpa_rc += rc->f_qpm;
  904.     rc->qpa_aq += h->mb.i_qp;
  906.     if( h->mb.i_mb_x != h->sps->i_mb_width - 1 || !rc->b_vbv)
  907.         return;
  909.     h->fdec->i_row_qp[y] = rc->qpm;
  911.     if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B )
  912.     {
  913.         /* B-frames shouldn't use lower QP than their reference frames.
  914.          * This code is a bit overzealous in limiting B-frame quantizers, but it helps avoid
  915.          * underflows due to the fact that B-frames are not explicitly covered by VBV. */
  916.         if( y < h->sps->i_mb_height-1 )
  917.         {
  918.             int i_estimated;
  919.             int avg_qp = X264_MAX(h->fref0[0]->i_row_qp[y+1], h->fref1[0]->i_row_qp[y+1])
  920.                        + rc->pb_offset * ((h->fenc->i_type == X264_TYPE_BREF) ? 0.5 : 1);
  921.             rc->qpm = X264_MIN(X264_MAX( rc->qp, avg_qp), 51); //avg_qp could go higher than 51 due to pb_offset
  922.             i_estimated = row_bits_so_far(h, y); //FIXME: compute full estimated size
  923.             if (i_estimated > h->rc->frame_size_planned)
  924.                 x264_ratecontrol_set_estimated_size(h, i_estimated);
  925.         }
  926.     }
  927.     else
  928.     {
  929.         update_predictor( rc->row_pred, qp2qscale(rc->qpm), h->fdec->i_row_satd[y], h->fdec->i_row_bits[y] );
  931.         /* tweak quality based on difference from predicted size */
  932.         if( y < h->sps->i_mb_height-1 && h->stat.i_slice_count[h->sh.i_type] > 0 )
  933.         {
  934.             int prev_row_qp = h->fdec->i_row_qp[y];
  935.             int b0 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm );
  936.             int b1 = b0;
  937.             int i_qp_max = X264_MIN( prev_row_qp + h->param.rc.i_qp_step, h->param.rc.i_qp_max );
  938.             int i_qp_min = X264_MAX( prev_row_qp - h->param.rc.i_qp_step, h->param.rc.i_qp_min );
  939.             float buffer_left_planned = rc->buffer_fill - rc->frame_size_planned;
  940.             float rc_tol = 1;
  941.             float headroom = 0;
  943.             /* Don't modify the row QPs until a sufficent amount of the bits of the frame have been processed, in case a flat */
  944.             /* area at the top of the frame was measured inaccurately. */
  945.             if(row_bits_so_far(h,y) < 0.05 * rc->frame_size_planned)
  946.                 return;
  948.             headroom = buffer_left_planned/rc->buffer_size;
  949.             if(h->sh.i_type != SLICE_TYPE_I)
  950.                 headroom /= 2;
  951.             rc_tol += headroom;
  953.             if( !rc->b_vbv_min_rate )
  954.                 i_qp_min = X264_MAX( i_qp_min, h->sh.i_qp );
  956.             while( rc->qpm < i_qp_max
  957.                    && (b1 > rc->frame_size_planned * rc_tol
  958.                     || (rc->buffer_fill - b1 < buffer_left_planned * 0.5)))
  959.             {
  960.                 rc->qpm ++;
  961.                 b1 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm );
  962.             }
  964.             /* avoid VBV underflow */
  965.             while( (rc->qpm < h->param.rc.i_qp_max)
  966.                    && (rc->buffer_fill - b1 < rc->buffer_size * 0.005))
  967.             {
  968.                 rc->qpm ++;
  969.                 b1 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm );
  970.             }
  972.             while( rc->qpm > i_qp_min
  973.                    && rc->qpm > h->fdec->i_row_qp[0]
  974.                    && ((b1 < rc->frame_size_planned * 0.8 && rc->qpm <= prev_row_qp)
  975.                      || b1 < (rc->buffer_fill - rc->buffer_size + rc->buffer_rate) * 1.1) )
  976.             {
  977.                 rc->qpm --;
  978.                 b1 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm );
  979.             }
  980.             x264_ratecontrol_set_estimated_size(h, b1);
  981.         }
  982.     }
  983.     /* loses the fractional part of the frame-wise qp */
  984.     rc->f_qpm = rc->qpm;
  985. }
  987. int x264_ratecontrol_qp( x264_t *h )
  988. {
  989.     return h->rc->qpm;
  990. }
  992. /* In 2pass, force the same frame types as in the 1st pass */
  993. int x264_ratecontrol_slice_type( x264_t *h, int frame_num )
  994. {
  995.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  996.     if( h->param.rc.b_stat_read )
  997.     {
  998.         if( frame_num >= rc->num_entries )
  999.         {
  1000.             /* We could try to initialize everything required for ABR and
  1001.              * adaptive B-frames, but that would be complicated.
  1002.              * So just calculate the average QP used so far. */
  1004.             h->param.rc.i_qp_constant = (h->stat.i_slice_count[SLICE_TYPE_P] == 0) ? 24
  1005.                                       : 1 + h->stat.f_slice_qp[SLICE_TYPE_P] / h->stat.i_slice_count[SLICE_TYPE_P];
  1006.             rc->qp_constant[SLICE_TYPE_P] = x264_clip3( h->param.rc.i_qp_constant, 0, 51 );
  1007.             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 );
  1008.             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 );
  1010.             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "2nd pass has more frames than 1st pass (%d)n", rc->num_entries);
  1011.             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "continuing anyway, at constant QP=%dn", h->param.rc.i_qp_constant);
  1012.             if( h->param.b_bframe_adaptive )
  1013.                 x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "disabling adaptive B-framesn");
  1015.             rc->b_abr = 0;
  1016.             rc->b_2pass = 0;
  1017.             h->param.rc.i_rc_method = X264_RC_CQP;
  1018.             h->param.rc.b_stat_read = 0;
  1019.             h->param.b_bframe_adaptive = 0;
  1020.             if( h->param.i_bframe > 1 )
  1021.                 h->param.i_bframe = 1;
  1022.             return X264_TYPE_P;
  1023.         }
  1024.         switch( rc->entry[frame_num].pict_type )
  1025.         {
  1026.             case SLICE_TYPE_I:
  1027.                 return rc->entry[frame_num].kept_as_ref ? X264_TYPE_IDR : X264_TYPE_I;
  1029.             case SLICE_TYPE_B:
  1030.                 return rc->entry[frame_num].kept_as_ref ? X264_TYPE_BREF : X264_TYPE_B;
  1032.             case SLICE_TYPE_P:
  1033.             default:
  1034.                 return X264_TYPE_P;
  1035.         }
  1036.     }
  1037.     else
  1038.     {
  1039.         return X264_TYPE_AUTO;
  1040.     }
  1041. }
  1043. /* After encoding one frame, save stats and update ratecontrol state */
  1044. void x264_ratecontrol_end( x264_t *h, int bits )
  1045. {
  1046.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  1047.     const int *mbs = h->stat.frame.i_mb_count;
  1048.     int i;
  1050.     x264_emms();
  1052.     h->stat.frame.i_mb_count_skip = mbs[P_SKIP] + mbs[B_SKIP];
  1053.     h->stat.frame.i_mb_count_i = mbs[I_16x16] + mbs[I_8x8] + mbs[I_4x4];
  1054.     h->stat.frame.i_mb_count_p = mbs[P_L0] + mbs[P_8x8];
  1055.     for( i = B_DIRECT; i < B_8x8; i++ )
  1056.         h->stat.frame.i_mb_count_p += mbs[i];
  1058.     h->fdec->f_qp_avg_rc = rc->qpa_rc /= h->mb.i_mb_count;
  1059.     h->fdec->f_qp_avg_aq = rc->qpa_aq /= h->mb.i_mb_count;
  1061.     if( h->param.rc.b_stat_write )
  1062.     {
  1063.         char c_type = h->sh.i_type==SLICE_TYPE_I ? (h->fenc->i_poc==0 ? 'I' : 'i')
  1064.                     : h->sh.i_type==SLICE_TYPE_P ? 'P'
  1065.                     : h->fenc->b_kept_as_ref ? 'B' : 'b';
  1066.         int dir_frame = h->stat.frame.i_direct_score[1] - h->stat.frame.i_direct_score[0];
  1067.         int dir_avg = h->stat.i_direct_score[1] - h->stat.i_direct_score[0];
  1068.         char c_direct = h->mb.b_direct_auto_write ?
  1069.                         ( dir_frame>0 ? 's' : dir_frame<0 ? 't' :
  1070.                           dir_avg>0 ? 's' : dir_avg<0 ? 't' : '-' )
  1071.                         : '-';
  1072.         fprintf( rc->p_stat_file_out,
  1073.                  "in:%d out:%d type:%c q:%.2f tex:%d mv:%d misc:%d imb:%d pmb:%d smb:%d d:%c;n",
  1074.                  h->fenc->i_frame, h->i_frame,
  1075.                  c_type, rc->qpa_rc,
  1076.                  h->stat.frame.i_tex_bits,
  1077.                  h->stat.frame.i_mv_bits,
  1078.                  h->stat.frame.i_misc_bits,
  1079.                  h->stat.frame.i_mb_count_i,
  1080.                  h->stat.frame.i_mb_count_p,
  1081.                  h->stat.frame.i_mb_count_skip,
  1082.                  c_direct);
  1083.     }
  1085.     if( rc->b_abr )
  1086.     {
  1087.         if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_B )
  1088.             rc->cplxr_sum += bits * qp2qscale(rc->qpa_rc) / rc->last_rceq;
  1089.         else
  1090.         {
  1091.             /* Depends on the fact that B-frame's QP is an offset from the following P-frame's.
  1092.              * Not perfectly accurate with B-refs, but good enough. */
  1093.             rc->cplxr_sum += bits * qp2qscale(rc->qpa_rc) / (rc->last_rceq * fabs(h->param.rc.f_pb_factor));
  1094.         }
  1095.         rc->cplxr_sum *= rc->cbr_decay;
  1096.         rc->wanted_bits_window += rc->bitrate / rc->fps;
  1097.         rc->wanted_bits_window *= rc->cbr_decay;
  1099.         if( h->param.i_threads == 1 )
  1100.             accum_p_qp_update( h, rc->qpa_rc );
  1101.     }
  1103.     if( rc->b_2pass )
  1104.     {
  1105.         rc->expected_bits_sum += qscale2bits( rc->rce, qp2qscale(rc->rce->new_qp) );
  1106.     }
  1108.     if( h->mb.b_variable_qp )
  1109.     {
  1110.         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B )
  1111.         {
  1112.             rc->bframe_bits += bits;
  1113.             if( !h->frames.current[0] || !IS_X264_TYPE_B(h->frames.current[0]->i_type) )
  1114.             {
  1115.                 update_predictor( rc->pred_b_from_p, qp2qscale(rc->qpa_rc),
  1116.                                   h->fref1[h->i_ref1-1]->i_satd, rc->bframe_bits / rc->bframes );
  1117.                 rc->bframe_bits = 0;
  1118.             }
  1119.         }
  1120.     }
  1122.     update_vbv( h, bits );
  1123. }
  1125. /****************************************************************************
  1126.  * 2 pass functions
  1127.  ***************************************************************************/
  1129. /**
  1130.  * modify the bitrate curve from pass1 for one frame
  1131.  */
  1132. static double get_qscale(x264_t *h, ratecontrol_entry_t *rce, double rate_factor, int frame_num)
  1133. {
  1134.     x264_ratecontrol_t *rcc= h->rc;
  1135.     double q;
  1136.     x264_zone_t *zone = get_zone( h, frame_num );
  1138.     q = pow( rce->blurred_complexity, 1 - h->param.rc.f_qcompress );
  1140.     // avoid NaN's in the rc_eq
  1141.     if(!isfinite(q) || rce->tex_bits + rce->mv_bits == 0)
  1142.         q = rcc->last_qscale;
  1143.     else
  1144.     {
  1145.         rcc->last_rceq = q;
  1146.         q /= rate_factor;
  1147.         rcc->last_qscale = q;
  1148.     }
  1150.     if( zone )
  1151.     {
  1152.         if( zone->b_force_qp )
  1153.             q = qp2qscale(zone->i_qp);
  1154.         else
  1155.             q /= zone->f_bitrate_factor;
  1156.     }
  1158.     return q;
  1159. }
  1161. static double get_diff_limited_q(x264_t *h, ratecontrol_entry_t *rce, double q)
  1162. {
  1163.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  1164.     const int pict_type = rce->pict_type;
  1166.     // force I/B quants as a function of P quants
  1167.     const double last_p_q    = rcc->last_qscale_for[SLICE_TYPE_P];
  1168.     const double last_non_b_q= rcc->last_qscale_for[rcc->last_non_b_pict_type];
  1169.     if( pict_type == SLICE_TYPE_I )
  1170.     {
  1171.         double iq = q;
  1172.         double pq = qp2qscale( rcc->accum_p_qp / rcc->accum_p_norm );
  1173.         double ip_factor = fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
  1174.         /* don't apply ip_factor if the following frame is also I */
  1175.         if( rcc->accum_p_norm <= 0 )
  1176.             q = iq;
  1177.         else if( h->param.rc.f_ip_factor < 0 )
  1178.             q = iq / ip_factor;
  1179.         else if( rcc->accum_p_norm >= 1 )
  1180.             q = pq / ip_factor;
  1181.         else
  1182.             q = rcc->accum_p_norm * pq / ip_factor + (1 - rcc->accum_p_norm) * iq;
  1183.     }
  1184.     else if( pict_type == SLICE_TYPE_B )
  1185.     {
  1186.         if( h->param.rc.f_pb_factor > 0 )
  1187.             q = last_non_b_q;
  1188.         if( !rce->kept_as_ref )
  1189.             q *= fabs( h->param.rc.f_pb_factor );
  1190.     }
  1191.     else if( pict_type == SLICE_TYPE_P
  1192.              && rcc->last_non_b_pict_type == SLICE_TYPE_P
  1193.              && rce->tex_bits == 0 )
  1194.     {
  1195.         q = last_p_q;
  1196.     }
  1198.     /* last qscale / qdiff stuff */
  1199.     if(rcc->last_non_b_pict_type==pict_type
  1200.        && (pict_type!=SLICE_TYPE_I || rcc->last_accum_p_norm < 1))
  1201.     {
  1202.         double last_q = rcc->last_qscale_for[pict_type];
  1203.         double max_qscale = last_q * rcc->lstep;
  1204.         double min_qscale = last_q / rcc->lstep;
  1206.         if     (q > max_qscale) q = max_qscale;
  1207.         else if(q < min_qscale) q = min_qscale;
  1208.     }
  1210.     rcc->last_qscale_for[pict_type] = q;
  1211.     if(pict_type!=SLICE_TYPE_B)
  1212.         rcc->last_non_b_pict_type = pict_type;
  1213.     if(pict_type==SLICE_TYPE_I)
  1214.     {
  1215.         rcc->last_accum_p_norm = rcc->accum_p_norm;
  1216.         rcc->accum_p_norm = 0;
  1217.         rcc->accum_p_qp = 0;
  1218.     }
  1219.     if(pict_type==SLICE_TYPE_P)
  1220.     {
  1221.         float mask = 1 - pow( (float)rce->i_count / rcc->nmb, 2 );
  1222.         rcc->accum_p_qp   = mask * (qscale2qp(q) + rcc->accum_p_qp);
  1223.         rcc->accum_p_norm = mask * (1 + rcc->accum_p_norm);
  1224.     }
  1225.     return q;
  1226. }
  1228. static double predict_size( predictor_t *p, double q, double var )
  1229. {
  1230.      return p->coeff*var / (q*p->count);
  1231. }
  1233. static void update_predictor( predictor_t *p, double q, double var, double bits )
  1234. {
  1235.     if( var < 10 )
  1236.         return;
  1237.     p->count *= p->decay;
  1238.     p->coeff *= p->decay;
  1239.     p->count ++;
  1240.     p->coeff += bits*q / var;
  1241. }
  1243. // update VBV after encoding a frame
  1244. static void update_vbv( x264_t *h, int bits )
  1245. {
  1246.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  1247.     x264_ratecontrol_t *rct = h->thread[0]->rc;
  1249.     if( rcc->last_satd >= h->mb.i_mb_count )
  1250.         update_predictor( &rct->pred[h->sh.i_type], qp2qscale(rcc->qpa_rc), rcc->last_satd, bits );
  1252.     if( !rcc->b_vbv )
  1253.         return;
  1255.     rct->buffer_fill_final += rct->buffer_rate - bits;
  1256.     if( rct->buffer_fill_final < 0 )
  1257.         x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "VBV underflow (%.0f bits)n", rct->buffer_fill_final );
  1258.     rct->buffer_fill_final = x264_clip3f( rct->buffer_fill_final, 0, rct->buffer_size );
  1259. }
  1261. // provisionally update VBV according to the planned size of all frames currently in progress
  1262. static void update_vbv_plan( x264_t *h )
  1263. {
  1264.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  1265.     rcc->buffer_fill = h->thread[0]->rc->buffer_fill_final;
  1266.     if( h->param.i_threads > 1 )
  1267.     {
  1268.         int j = h->rc - h->thread[0]->rc;
  1269.         int i;
  1270.         for( i=1; i<h->param.i_threads; i++ )
  1271.         {
  1272.             x264_t *t = h->thread[ (j+i)%h->param.i_threads ];
  1273.             double bits = t->rc->frame_size_planned;
  1274.             if( !t->b_thread_active )
  1275.                 continue;
  1276.             bits  = X264_MAX(bits, x264_ratecontrol_get_estimated_size(t));
  1277.             rcc->buffer_fill += rcc->buffer_rate - bits;
  1278.             rcc->buffer_fill = x264_clip3( rcc->buffer_fill, 0, rcc->buffer_size );
  1279.         }
  1280.     }
  1281. }
  1283. // apply VBV constraints and clip qscale to between lmin and lmax
  1284. static double clip_qscale( x264_t *h, int pict_type, double q )
  1285. {
  1286.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  1287.     double lmin = rcc->lmin[pict_type];
  1288.     double lmax = rcc->lmax[pict_type];
  1289.     double q0 = q;
  1291.     /* B-frames are not directly subject to VBV,
  1292.      * since they are controlled by the P-frames' QPs.
  1293.      * FIXME: in 2pass we could modify previous frames' QP too,
  1294.      *        instead of waiting for the buffer to fill */
  1295.     if( rcc->b_vbv &&
  1296.         ( pict_type == SLICE_TYPE_P ||
  1297.           ( pict_type == SLICE_TYPE_I && rcc->last_non_b_pict_type == SLICE_TYPE_I ) ) )
  1298.     {
  1299.         if( rcc->buffer_fill/rcc->buffer_size < 0.5 )
  1300.             q /= x264_clip3f( 2.0*rcc->buffer_fill/rcc->buffer_size, 0.5, 1.0 );
  1301.     }
  1303.     if( rcc->b_vbv && rcc->last_satd > 0 )
  1304.     {
  1305.         /* Now a hard threshold to make sure the frame fits in VBV.
  1306.          * This one is mostly for I-frames. */
  1307.         double bits = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
  1308.         double qf = 1.0;
  1309.         if( bits > rcc->buffer_fill/2 )
  1310.             qf = x264_clip3f( rcc->buffer_fill/(2*bits), 0.2, 1.0 );
  1311.         q /= qf;
  1312.         bits *= qf;
  1313.         if( bits < rcc->buffer_rate/2 )
  1314.             q *= bits*2/rcc->buffer_rate;
  1315.         q = X264_MAX( q0, q );
  1317.         /* Check B-frame complexity, and use up any bits that would
  1318.          * overflow before the next P-frame. */
  1319.         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_P )
  1320.         {
  1321.             int nb = rcc->bframes;
  1322.             double pbbits = bits;
  1323.             double bbits = predict_size( rcc->pred_b_from_p, q * h->param.rc.f_pb_factor, rcc->last_satd );
  1324.             double space;
  1326.             if( bbits > rcc->buffer_rate )
  1327.                 nb = 0;
  1328.             pbbits += nb * bbits;
  1330.             space = rcc->buffer_fill + (1+nb)*rcc->buffer_rate - rcc->buffer_size;
  1331.             if( pbbits < space )
  1332.             {
  1333.                 q *= X264_MAX( pbbits / space,
  1334.                                bits / (0.5 * rcc->buffer_size) );
  1335.             }
  1336.             q = X264_MAX( q0-5, q );
  1337.         }
  1339.         if( !rcc->b_vbv_min_rate )
  1340.             q = X264_MAX( q0, q );
  1341.     }
  1343.     if(lmin==lmax)
  1344.         return lmin;
  1345.     else if(rcc->b_2pass)
  1346.     {
  1347.         double min2 = log(lmin);
  1348.         double max2 = log(lmax);
  1349.         q = (log(q) - min2)/(max2-min2) - 0.5;
  1350.         q = 1.0/(1.0 + exp(-4*q));
  1351.         q = q*(max2-min2) + min2;
  1352.         return exp(q);
  1353.     }
  1354.     else
  1355.         return x264_clip3f(q, lmin, lmax);
  1356. }
  1358. // update qscale for 1 frame based on actual bits used so far
  1359. static float rate_estimate_qscale( x264_t *h )
  1360. {
  1361.     float q;
  1362.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  1363.     ratecontrol_entry_t rce;
  1364.     int pict_type = h->sh.i_type;
  1365.     double lmin = rcc->lmin[pict_type];
  1366.     double lmax = rcc->lmax[pict_type];
  1367.     int64_t total_bits = 8*(h->stat.i_slice_size[SLICE_TYPE_I]
  1368.                           + h->stat.i_slice_size[SLICE_TYPE_P]
  1369.                           + h->stat.i_slice_size[SLICE_TYPE_B]);
  1371.     if( rcc->b_2pass )
  1372.     {
  1373.         rce = *rcc->rce;
  1374.         if(pict_type != rce.pict_type)
  1375.         {
  1376.             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "slice=%c but 2pass stats say %cn",
  1377.                      slice_type_to_char[pict_type], slice_type_to_char[rce.pict_type]);
  1378.         }
  1379.     }
  1381.     if( pict_type == SLICE_TYPE_B )
  1382.     {
  1383.         /* B-frames don't have independent ratecontrol, but rather get the
  1384.          * average QP of the two adjacent P-frames + an offset */
  1386.         int i0 = IS_X264_TYPE_I(h->fref0[0]->i_type);
  1387.         int i1 = IS_X264_TYPE_I(h->fref1[0]->i_type);
  1388.         int dt0 = abs(h->fenc->i_poc - h->fref0[0]->i_poc);
  1389.         int dt1 = abs(h->fenc->i_poc - h->fref1[0]->i_poc);
  1390.         float q0 = h->fref0[0]->f_qp_avg_rc;
  1391.         float q1 = h->fref1[0]->f_qp_avg_rc;
  1393.         if( h->fref0[0]->i_type == X264_TYPE_BREF )
  1394.             q0 -= rcc->pb_offset/2;
  1395.         if( h->fref1[0]->i_type == X264_TYPE_BREF )
  1396.             q1 -= rcc->pb_offset/2;
  1398.         if(i0 && i1)
  1399.             q = (q0 + q1) / 2 + rcc->ip_offset;
  1400.         else if(i0)
  1401.             q = q1;
  1402.         else if(i1)
  1403.             q = q0;
  1404.         else
  1405.             q = (q0*dt1 + q1*dt0) / (dt0 + dt1);
  1407.         if(h->fenc->b_kept_as_ref)
  1408.             q += rcc->pb_offset/2;
  1409.         else
  1410.             q += rcc->pb_offset;
  1412.         rcc->frame_size_planned = predict_size( rcc->pred_b_from_p, q, h->fref1[h->i_ref1-1]->i_satd );
  1413.         x264_ratecontrol_set_estimated_size(h, rcc->frame_size_planned);
  1414.         rcc->last_satd = 0;
  1415.         return qp2qscale(q);
  1416.     }
  1417.     else
  1418.     {
  1419.         double abr_buffer = 2 * rcc->rate_tolerance * rcc->bitrate;
  1420.         if( rcc->b_2pass )
  1421.         {
  1422.             //FIXME adjust abr_buffer based on distance to the end of the video
  1423.             int64_t diff = total_bits - (int64_t)rce.expected_bits;
  1424.             q = rce.new_qscale;
  1425.             q /= x264_clip3f((double)(abr_buffer - diff) / abr_buffer, .5, 2);
  1426.             if( h->fenc->i_frame > 30 )
  1427.             {
  1428.                 /* Adjust quant based on the difference between
  1429.                  * achieved and expected bitrate so far */
  1430.                 double time = (double)h->fenc->i_frame / rcc->num_entries;
  1431.                 double w = x264_clip3f( time*100, 0.0, 1.0 );
  1432.                 q *= pow( (double)total_bits / rcc->expected_bits_sum, w );
  1433.             }
  1434.             if( rcc->b_vbv )
  1435.             {
  1436.                 double expected_size = qscale2bits(&rce, q);
  1437.                 double expected_vbv = rcc->buffer_fill + rcc->buffer_rate - expected_size;
  1438.                 double expected_fullness =  rce.expected_vbv / rcc->buffer_size;
  1439.                 double qmax = q*(2 - expected_fullness);
  1440.                 double size_constraint = 1 + expected_fullness;
  1441.                 if (expected_fullness < .05)
  1442.                     qmax = lmax;
  1443.                 qmax = X264_MIN(qmax, lmax);
  1444.                 while( (expected_vbv < rce.expected_vbv/size_constraint) && (q < qmax) )
  1445.                 {
  1446.                     q *= 1.05;
  1447.                     expected_size = qscale2bits(&rce, q);
  1448.                     expected_vbv = rcc->buffer_fill + rcc->buffer_rate - expected_size;
  1449.                 }
  1450.                 rcc->last_satd = x264_rc_analyse_slice( h );
  1451.             }
  1452.             q = x264_clip3f( q, lmin, lmax );
  1453.         }
  1454.         else /* 1pass ABR */
  1455.         {
  1456.             /* Calculate the quantizer which would have produced the desired
  1457.              * average bitrate if it had been applied to all frames so far.
  1458.              * Then modulate that quant based on the current frame's complexity
  1459.              * relative to the average complexity so far (using the 2pass RCEQ).
  1460.              * Then bias the quant up or down if total size so far was far from
  1461.              * the target.
  1462.              * Result: Depending on the value of rate_tolerance, there is a
  1463.              * tradeoff between quality and bitrate precision. But at large
  1464.              * tolerances, the bit distribution approaches that of 2pass. */
  1466.             double wanted_bits, overflow=1, lmin, lmax;
  1468.             rcc->last_satd = x264_rc_analyse_slice( h );
  1469.             rcc->short_term_cplxsum *= 0.5;
  1470.             rcc->short_term_cplxcount *= 0.5;
  1471.             rcc->short_term_cplxsum += rcc->last_satd;
  1472.             rcc->short_term_cplxcount ++;
  1474.             rce.tex_bits = rcc->last_satd;
  1475.             rce.blurred_complexity = rcc->short_term_cplxsum / rcc->short_term_cplxcount;
  1476.             rce.mv_bits = 0;
  1477.             rce.p_count = rcc->nmb;
  1478.             rce.i_count = 0;
  1479.             rce.s_count = 0;
  1480.             rce.qscale = 1;
  1481.             rce.pict_type = pict_type;
  1483.             if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF )
  1484.             {
  1485.                 q = get_qscale( h, &rce, rcc->rate_factor_constant, h->fenc->i_frame );
  1486.             }
  1487.             else
  1488.             {
  1489.                 int i_frame_done = h->fenc->i_frame + 1 - h->param.i_threads;
  1491.                 q = get_qscale( h, &rce, rcc->wanted_bits_window / rcc->cplxr_sum, h->fenc->i_frame );
  1493.                 // FIXME is it simpler to keep track of wanted_bits in ratecontrol_end?
  1494.                 wanted_bits = i_frame_done * rcc->bitrate / rcc->fps;
  1495.                 if( wanted_bits > 0 )
  1496.                 {
  1497.                     abr_buffer *= X264_MAX( 1, sqrt(i_frame_done/25) );
  1498.                     overflow = x264_clip3f( 1.0 + (total_bits - wanted_bits) / abr_buffer, .5, 2 );
  1499.                     q *= overflow;
  1500.                 }
  1501.             }
  1503.             if( pict_type == SLICE_TYPE_I && h->param.i_keyint_max > 1
  1504.                 /* should test _next_ pict type, but that isn't decided yet */
  1505.                 && rcc->last_non_b_pict_type != SLICE_TYPE_I )
  1506.             {
  1507.                 q = qp2qscale( rcc->accum_p_qp / rcc->accum_p_norm );
  1508.                 q /= fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
  1509.             }
  1510.             else if( h->i_frame > 0 )
  1511.             {
  1512.                 /* Asymmetric clipping, because symmetric would prevent
  1513.                  * overflow control in areas of rapidly oscillating complexity */
  1514.                 lmin = rcc->last_qscale_for[pict_type] / rcc->lstep;
  1515.                 lmax = rcc->last_qscale_for[pict_type] * rcc->lstep;
  1516.                 if( overflow > 1.1 && h->i_frame > 3 )
  1517.                     lmax *= rcc->lstep;
  1518.                 else if( overflow < 0.9 )
  1519.                     lmin /= rcc->lstep;
  1521.                 q = x264_clip3f(q, lmin, lmax);
  1522.             }
  1523.             else if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF )
  1524.             {
  1525.                 q = qp2qscale( ABR_INIT_QP ) / fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
  1526.             }
  1528.             //FIXME use get_diff_limited_q() ?
  1529.             q = clip_qscale( h, pict_type, q );
  1530.         }
  1532.         rcc->last_qscale_for[pict_type] =
  1533.         rcc->last_qscale = q;
  1535.         if( !(rcc->b_2pass && !rcc->b_vbv) && h->fenc->i_frame == 0 )
  1536.             rcc->last_qscale_for[SLICE_TYPE_P] = q;
  1538.         if( rcc->b_2pass && rcc->b_vbv)
  1539.             rcc->frame_size_planned = qscale2bits(&rce, q);
  1540.         else
  1541.             rcc->frame_size_planned = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
  1542.         x264_ratecontrol_set_estimated_size(h, rcc->frame_size_planned);
  1543.         return q;
  1544.     }
  1545. }
  1547. void x264_thread_sync_ratecontrol( x264_t *cur, x264_t *prev, x264_t *next )
  1548. {
  1549.     if( cur != prev )
  1550.     {
  1551. #define COPY(var) memcpy(&cur->rc->var, &prev->rc->var, sizeof(cur->rc->var))
  1552.         /* these vars are updated in x264_ratecontrol_start()
  1553.          * so copy them from the context that most recently started (prev)
  1554.          * to the context that's about to start (cur).
  1555.          */
  1556.         COPY(accum_p_qp);
  1557.         COPY(accum_p_norm);
  1558.         COPY(last_satd);
  1559.         COPY(last_rceq);
  1560.         COPY(last_qscale_for);
  1561.         COPY(last_non_b_pict_type);
  1562.         COPY(short_term_cplxsum);
  1563.         COPY(short_term_cplxcount);
  1564.         COPY(bframes);
  1565.         COPY(prev_zone);
  1566. #undef COPY
  1567.     }
  1568.     if( cur != next )
  1569.     {
  1570. #define COPY(var) next->rc->var = cur->rc->var
  1571.         /* these vars are updated in x264_ratecontrol_end()
  1572.          * so copy them from the context that most recently ended (cur)
  1573.          * to the context that's about to end (next)
  1574.          */
  1575.         COPY(cplxr_sum);
  1576.         COPY(expected_bits_sum);
  1577.         COPY(wanted_bits_window);
  1578.         COPY(bframe_bits);
  1579. #undef COPY
  1580.     }
  1581.     //FIXME row_preds[] (not strictly necessary, but would improve prediction)
  1582.     /* the rest of the variables are either constant or thread-local */
  1583. }
  1585. static int find_underflow( x264_t *h, double *fills, int *t0, int *t1, int over )
  1586. {
  1587.     /* find an interval ending on an overflow or underflow (depending on whether
  1588.      * we're adding or removing bits), and starting on the earliest frame that
  1589.      * can influence the buffer fill of that end frame. */
  1590.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  1591.     const double buffer_min = (over ? .1 : .1) * rcc->buffer_size;
  1592.     const double buffer_max = .9 * rcc->buffer_size;
  1593.     double fill = fills[*t0-1];
  1594.     double parity = over ? 1. : -1.;
  1595.     int i, start=-1, end=-1;
  1596.     for(i = *t0; i < rcc->num_entries; i++)
  1597.     {
  1598.         fill += (rcc->buffer_rate - qscale2bits(&rcc->entry[i], rcc->entry[i].new_qscale)) * parity;
  1599.         fill = x264_clip3f(fill, 0, rcc->buffer_size);
  1600.         fills[i] = fill;
  1601.         if(fill <= buffer_min || i == 0)
  1602.         {
  1603.             if(end >= 0)
  1604.                 break;
  1605.             start = i;
  1606.         }
  1607.         else if(fill >= buffer_max && start >= 0)
  1608.             end = i;
  1609.     }
  1610.     *t0 = start;
  1611.     *t1 = end;
  1612.     return start>=0 && end>=0;
  1613. }
  1615. static int fix_underflow( x264_t *h, int t0, int t1, double adjustment, double qscale_min, double qscale_max)
  1616. {
  1617.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  1618.     double qscale_orig, qscale_new;
  1619.     int i;
  1620.     int adjusted = 0;
  1621.     if(t0 > 0)
  1622.         t0++;
  1623.     for(i = t0; i <= t1; i++)
  1624.     {
  1625.         qscale_orig = rcc->entry[i].new_qscale;
  1626.         qscale_orig = x264_clip3f(qscale_orig, qscale_min, qscale_max);
  1627.         qscale_new  = qscale_orig * adjustment;
  1628.         qscale_new  = x264_clip3f(qscale_new, qscale_min, qscale_max);
  1629.         rcc->entry[i].new_qscale = qscale_new;
  1630.         adjusted = adjusted || (qscale_new != qscale_orig);
  1631.     }
  1632.     return adjusted;
  1633. }
  1635. static double count_expected_bits( x264_t *h )
  1636. {
  1637.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  1638.     double expected_bits = 0;
  1639.     int i;
  1640.     for(i = 0; i < rcc->num_entries; i++)
  1641.     {
  1642.         ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
  1643.         rce->expected_bits = expected_bits;
  1644.         expected_bits += qscale2bits(rce, rce->new_qscale);
  1645.     }
  1646.     return expected_bits;
  1647. }
  1649. static void vbv_pass2( x264_t *h )
  1650. {
  1651.     /* for each interval of buffer_full .. underflow, uniformly increase the qp of all
  1652.      * frames in the interval until either buffer is full at some intermediate frame or the
  1653.      * last frame in the interval no longer underflows.  Recompute intervals and repeat.
  1654.      * Then do the converse to put bits back into overflow areas until target size is met */
  1656.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  1657.     double *fills = x264_malloc((rcc->num_entries+1)*sizeof(double));
  1658.     double all_available_bits = h->param.rc.i_bitrate * 1000. * rcc->num_entries / rcc->fps;
  1659.     double expected_bits = 0;
  1660.     double adjustment;
  1661.     double prev_bits = 0;
  1662.     int i, t0, t1;
  1663.     double qscale_min = qp2qscale(h->param.rc.i_qp_min);
  1664.     double qscale_max = qp2qscale(h->param.rc.i_qp_max);
  1665.     int iterations = 0;
  1666.     int adj_min, adj_max;
  1668.     fills++;
  1670.     /* adjust overall stream size */
  1671.     do
  1672.     {
  1673.         iterations++;
  1674.         prev_bits = expected_bits;
  1676.         if(expected_bits != 0)
  1677.         {   /* not first iteration */
  1678.             adjustment = X264_MAX(X264_MIN(expected_bits / all_available_bits, 0.999), 0.9);
  1679.             fills[-1] = rcc->buffer_size * h->param.rc.f_vbv_buffer_init;
  1680.             t0 = 0;
  1681.             /* fix overflows */
  1682.             adj_min = 1;
  1683.             while(adj_min && find_underflow(h, fills, &t0, &t1, 1))
  1684.             {
  1685.                 adj_min = fix_underflow(h, t0, t1, adjustment, qscale_min, qscale_max);
  1686.                 t0 = t1;
  1687.             }
  1688.         }
  1690.         fills[-1] = rcc->buffer_size * (1. - h->param.rc.f_vbv_buffer_init);
  1691.         t0 = 0;
  1692.         /* fix underflows -- should be done after overflow, as we'd better undersize target than underflowing VBV */
  1693.         adj_max = 1;
  1694.         while(adj_max && find_underflow(h, fills, &t0, &t1, 0))
  1695.             adj_max = fix_underflow(h, t0, t1, 1.001, qscale_min, qscale_max);
  1697.         expected_bits = count_expected_bits(h);
  1698.     } while(expected_bits < .995 * all_available_bits && expected_bits > prev_bits);
  1700.     if (!adj_max)
  1701.         x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "vbv-maxrate issue, qpmax or vbv-maxrate too lown");
  1703.     /* store expected vbv filling values for tracking when encoding */
  1704.     for(i = 0; i < rcc->num_entries; i++)
  1705.         rcc->entry[i].expected_vbv = rcc->buffer_size - fills[i];
  1707.     x264_free(fills-1);
  1708. }
  1710. static int init_pass2( x264_t *h )
  1711. {
  1712.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  1713.     uint64_t all_const_bits = 0;
  1714.     uint64_t all_available_bits = (uint64_t)(h->param.rc.i_bitrate * 1000. * rcc->num_entries / rcc->fps);
  1715.     double rate_factor, step, step_mult;
  1716.     double qblur = h->param.rc.f_qblur;
  1717.     double cplxblur = h->param.rc.f_complexity_blur;
  1718.     const int filter_size = (int)(qblur*4) | 1;
  1719.     double expected_bits;
  1720.     double *qscale, *blurred_qscale;
  1721.     int i;
  1723.     /* find total/average complexity & const_bits */
  1724.     for(i=0; i<rcc->num_entries; i++)
  1725.     {
  1726.         ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
  1727.         all_const_bits += rce->misc_bits;
  1728.     }
  1730.     if( all_available_bits < all_const_bits)
  1731.     {
  1732.         x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "requested bitrate is too low. estimated minimum is %d kbpsn",
  1733.                  (int)(all_const_bits * rcc->fps / (rcc->num_entries * 1000.)));
  1734.         return -1;
  1735.     }
  1737.     /* Blur complexities, to reduce local fluctuation of QP.
  1738.      * We don't blur the QPs directly, because then one very simple frame
  1739.      * could drag down the QP of a nearby complex frame and give it more
  1740.      * bits than intended. */
  1741.     for(i=0; i<rcc->num_entries; i++)
  1742.     {
  1743.         ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
  1744.         double weight_sum = 0;
  1745.         double cplx_sum = 0;
  1746.         double weight = 1.0;
  1747.         double gaussian_weight;
  1748.         int j;
  1749.         /* weighted average of cplx of future frames */
  1750.         for(j=1; j<cplxblur*2 && j<rcc->num_entries-i; j++)
  1751.         {
  1752.             ratecontrol_entry_t *rcj = &rcc->entry[i+j];
  1753.             weight *= 1 - pow( (float)rcj->i_count / rcc->nmb, 2 );
  1754.             if(weight < .0001)
  1755.                 break;
  1756.             gaussian_weight = weight * exp(-j*j/200.0);
  1757.             weight_sum += gaussian_weight;
  1758.             cplx_sum += gaussian_weight * (qscale2bits(rcj, 1) - rcj->misc_bits);
  1759.         }
  1760.         /* weighted average of cplx of past frames */
  1761.         weight = 1.0;
  1762.         for(j=0; j<=cplxblur*2 && j<=i; j++)
  1763.         {
  1764.             ratecontrol_entry_t *rcj = &rcc->entry[i-j];
  1765.             gaussian_weight = weight * exp(-j*j/200.0);
  1766.             weight_sum += gaussian_weight;
  1767.             cplx_sum += gaussian_weight * (qscale2bits(rcj, 1) - rcj->misc_bits);
  1768.             weight *= 1 - pow( (float)rcj->i_count / rcc->nmb, 2 );
  1769.             if(weight < .0001)
  1770.                 break;
  1771.         }
  1772.         rce->blurred_complexity = cplx_sum / weight_sum;
  1773.     }
  1775.     qscale = x264_malloc(sizeof(double)*rcc->num_entries);
  1776.     if(filter_size > 1)
  1777.         blurred_qscale = x264_malloc(sizeof(double)*rcc->num_entries);
  1778.     else
  1779.         blurred_qscale = qscale;
  1781.     /* Search for a factor which, when multiplied by the RCEQ values from
  1782.      * each frame, adds up to the desired total size.
  1783.      * There is no exact closed-form solution because of VBV constraints and
  1784.      * because qscale2bits is not invertible, but we can start with the simple
  1785.      * approximation of scaling the 1st pass by the ratio of bitrates.
  1786.      * The search range is probably overkill, but speed doesn't matter here. */
  1788.     expected_bits = 1;
  1789.     for(i=0; i<rcc->num_entries; i++)
  1790.         expected_bits += qscale2bits(&rcc->entry[i], get_qscale(h, &rcc->entry[i], 1.0, i));
  1791.     step_mult = all_available_bits / expected_bits;
  1793.     rate_factor = 0;
  1794.     for(step = 1E4 * step_mult; step > 1E-7 * step_mult; step *= 0.5)
  1795.     {
  1796.         expected_bits = 0;
  1797.         rate_factor += step;
  1799.         rcc->last_non_b_pict_type = -1;
  1800.         rcc->last_accum_p_norm = 1;
  1801.         rcc->accum_p_norm = 0;
  1803.         /* find qscale */
  1804.         for(i=0; i<rcc->num_entries; i++)
  1805.         {
  1806.             qscale[i] = get_qscale(h, &rcc->entry[i], rate_factor, i);
  1807.         }
  1809.         /* fixed I/B qscale relative to P */
  1810.         for(i=rcc->num_entries-1; i>=0; i--)
  1811.         {
  1812.             qscale[i] = get_diff_limited_q(h, &rcc->entry[i], qscale[i]);
  1813.             assert(qscale[i] >= 0);
  1814.         }
  1816.         /* smooth curve */
  1817.         if(filter_size > 1)
  1818.         {
  1819.             assert(filter_size%2==1);
  1820.             for(i=0; i<rcc->num_entries; i++)
  1821.             {
  1822.                 ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
  1823.                 int j;
  1824.                 double q=0.0, sum=0.0;
  1826.                 for(j=0; j<filter_size; j++)
  1827.                 {
  1828.                     int index = i+j-filter_size/2;
  1829.                     double d = index-i;
  1830.                     double coeff = qblur==0 ? 1.0 : exp(-d*d/(qblur*qblur));
  1831.                     if(index < 0 || index >= rcc->num_entries)
  1832.                         continue;
  1833.                     if(rce->pict_type != rcc->entry[index].pict_type)
  1834.                         continue;
  1835.                     q += qscale[index] * coeff;
  1836.                     sum += coeff;
  1837.                 }
  1838.                 blurred_qscale[i] = q/sum;
  1839.             }
  1840.         }
  1842.         /* find expected bits */
  1843.         for(i=0; i<rcc->num_entries; i++)
  1844.         {
  1845.             ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
  1846.             rce->new_qscale = clip_qscale(h, rce->pict_type, blurred_qscale[i]);
  1847.             assert(rce->new_qscale >= 0);
  1848.             expected_bits += qscale2bits(rce, rce->new_qscale);
  1849.         }
  1851.         if(expected_bits > all_available_bits) rate_factor -= step;
  1852.     }
  1854.     x264_free(qscale);
  1855.     if(filter_size > 1)
  1856.         x264_free(blurred_qscale);
  1858.     if(rcc->b_vbv)
  1859.         vbv_pass2(h);
  1860.     expected_bits = count_expected_bits(h);
  1862.     if(fabs(expected_bits/all_available_bits - 1.0) > 0.01)
  1863.     {
  1864.         double avgq = 0;
  1865.         for(i=0; i<rcc->num_entries; i++)
  1866.             avgq += rcc->entry[i].new_qscale;
  1867.         avgq = qscale2qp(avgq / rcc->num_entries);
  1869.         if ((expected_bits > all_available_bits) || (!rcc->b_vbv))
  1870.             x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "Error: 2pass curve failed to convergen");
  1871.         x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "target: %.2f kbit/s, expected: %.2f kbit/s, avg QP: %.4fn",
  1872.                  (float)h->param.rc.i_bitrate,
  1873.                  expected_bits * rcc->fps / (rcc->num_entries * 1000.),
  1874.                  avgq);
  1875.         if(expected_bits < all_available_bits && avgq < h->param.rc.i_qp_min + 2)
  1876.         {
  1877.             if(h->param.rc.i_qp_min > 0)
  1878.                 x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "try reducing target bitrate or reducing qp_min (currently %d)n", h->param.rc.i_qp_min);
  1879.             else
  1880.                 x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "try reducing target bitraten");
  1881.         }
  1882.         else if(expected_bits > all_available_bits && avgq > h->param.rc.i_qp_max - 2)
  1883.         {
  1884.             if(h->param.rc.i_qp_max < 51)
  1885.                 x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "try increasing target bitrate or increasing qp_max (currently %d)n", h->param.rc.i_qp_max);
  1886.             else
  1887.                 x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "try increasing target bitraten");
  1888.         }
  1889.         else if(!(rcc->b_2pass && rcc->b_vbv))
  1890.             x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "internal errorn");
  1891.     }
  1893.     return 0;
  1894. }