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 > 流媒体/Mpeg4/MP4 > 查看源码
ratecontrol.c
资源名称：X264CODEC.rar　[点击查看]
上传用户：lctgjx
上传日期：2022-06-04
资源大小：8887k
文件大小：81k
源码类别：

流媒体/Mpeg4/MP4

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>
  31. #include "common/common.h"
  32. #include "common/cpu.h"
  33. #include "ratecontrol.h"
  34. #include "me.h"
  36. typedef struct
  37. {
  38.     int pict_type;
  39.     int kept_as_ref;
  40.     float qscale;
  41.     int mv_bits;
  42.     int tex_bits;
  43.     int misc_bits;
  44.     uint64_t expected_bits; /*total expected bits up to the current frame (current one excluded)*/
  45.     double expected_vbv;
  46.     float new_qscale;
  47.     int new_qp;
  48.     int i_count;
  49.     int p_count;
  50.     int s_count;
  51.     float blurred_complexity;
  52.     char direct_mode;
  53.     int refcount[16];
  54.     int refs;
  55. } ratecontrol_entry_t;
  57. typedef struct
  58. {
  59.     double coeff;
  60.     double count;
  61.     double decay;
  62.     double offset;
  63. } predictor_t;
  65. struct x264_ratecontrol_t
  66. {
  67.     /* constants */
  68.     int b_abr;
  69.     int b_2pass;
  70.     int b_vbv;
  71.     int b_vbv_min_rate;
  72.     double fps;
  73.     double bitrate;
  74.     double rate_tolerance;
  75.     double qcompress;
  76.     int nmb;                    /* number of macroblocks in a frame */
  77.     int qp_constant[5];
  79.     /* current frame */
  80.     ratecontrol_entry_t *rce;
  81.     int qp;                     /* qp for current frame */
  82.     int qpm;                    /* qp for current macroblock */
  83.     float f_qpm;                /* qp for current macroblock: precise float for AQ */
  84.     float qpa_rc;               /* average of macroblocks' qp before aq */
  85.     float qpa_aq;               /* average of macroblocks' qp after aq */
  86.     float qp_novbv;             /* QP for the current frame if 1-pass VBV was disabled. */
  87.     int qp_force;
  89.     /* VBV stuff */
  90.     double buffer_size;
  91.     double buffer_fill_final;   /* real buffer as of the last finished frame */
  92.     double buffer_fill;         /* planned buffer, if all in-progress frames hit their bit budget */
  93.     double buffer_rate;         /* # of bits added to buffer_fill after each frame */
  94.     predictor_t *pred;          /* predict frame size from satd */
  95.     int single_frame_vbv;
  97.     /* ABR stuff */
  98.     int    last_satd;
  99.     double last_rceq;
  100.     double cplxr_sum;           /* sum of bits*qscale/rceq */
  101.     double expected_bits_sum;   /* sum of qscale2bits after rceq, ratefactor, and overflow, only includes finished frames */
  102.     double wanted_bits_window;  /* target bitrate * window */
  103.     double cbr_decay;
  104.     double short_term_cplxsum;
  105.     double short_term_cplxcount;
  106.     double rate_factor_constant;
  107.     double ip_offset;
  108.     double pb_offset;
  110.     /* 2pass stuff */
  111.     FILE *p_stat_file_out;
  112.     char *psz_stat_file_tmpname;
  113.     FILE *p_mbtree_stat_file_out;
  114.     char *psz_mbtree_stat_file_tmpname;
  115.     char *psz_mbtree_stat_file_name;
  116.     FILE *p_mbtree_stat_file_in;
  118.     int num_entries;            /* number of ratecontrol_entry_ts */
  119.     ratecontrol_entry_t *entry; /* FIXME: copy needed data and free this once init is done */
  120.     double last_qscale;
  121.     double last_qscale_for[5];  /* last qscale for a specific pict type, used for max_diff & ipb factor stuff  */
  122.     int last_non_b_pict_type;
  123.     double accum_p_qp;          /* for determining I-frame quant */
  124.     double accum_p_norm;
  125.     double last_accum_p_norm;
  126.     double lmin[5];             /* min qscale by frame type */
  127.     double lmax[5];
  128.     double lstep;               /* max change (multiply) in qscale per frame */
  129.     uint16_t *qp_buffer; /* Global buffer for converting MB-tree quantizer data. */
  131.     /* MBRC stuff */
  132.     double frame_size_estimated;
  133.     double frame_size_planned;
  134.     predictor_t (*row_pred)[2];
  135.     predictor_t row_preds[5][2];
  136.     predictor_t *pred_b_from_p; /* predict B-frame size from P-frame satd */
  137.     int bframes;                /* # consecutive B-frames before this P-frame */
  138.     int bframe_bits;            /* total cost of those frames */
  140.     int i_zones;
  141.     x264_zone_t *zones;
  142.     x264_zone_t *prev_zone;
  143. };
  146. static int parse_zones( x264_t *h );
  147. static int init_pass2(x264_t *);
  148. static float rate_estimate_qscale( x264_t *h );
  149. static void update_vbv( x264_t *h, int bits );
  150. static void update_vbv_plan( x264_t *h, int overhead );
  151. static double predict_size( predictor_t *p, double q, double var );
  152. static void update_predictor( predictor_t *p, double q, double var, double bits );
  154. /* Terminology:
  155.  * qp = h.264's quantizer
  156.  * qscale = linearized quantizer = Lagrange multiplier
  157.  */
  158. static inline double qp2qscale(double qp)
  159. {
  160.     return 0.85 * pow(2.0, ( qp - 12.0 ) / 6.0);
  161. }
  162. static inline double qscale2qp(double qscale)
  163. {
  164.     return 12.0 + 6.0 * log(qscale/0.85) / log(2.0);
  165. }
  167. /* Texture bitrate is not quite inversely proportional to qscale,
  168.  * probably due the the changing number of SKIP blocks.
  169.  * MV bits level off at about qp<=12, because the lambda used
  170.  * for motion estimation is constant there. */
  171. static inline double qscale2bits(ratecontrol_entry_t *rce, double qscale)
  172. {
  173.     if(qscale<0.1)
  174.         qscale = 0.1;
  175.     return (rce->tex_bits + .1) * pow( rce->qscale / qscale, 1.1 )
  176.            + rce->mv_bits * pow( X264_MAX(rce->qscale, 1) / X264_MAX(qscale, 1), 0.5 )
  177.            + rce->misc_bits;
  178. }
  180. // Find the total AC energy of the block in all planes.
  181. static NOINLINE uint32_t ac_energy_mb( x264_t *h, int mb_x, int mb_y, x264_frame_t *frame )
  182. {
  183.     /* This function contains annoying hacks because GCC has a habit of reordering emms
  184.      * and putting it after floating point ops.  As a result, we put the emms at the end of the
  185.      * function and make sure that its always called before the float math.  Noinline makes
  186.      * sure no reordering goes on. */
  187.     uint32_t var = 0, i;
  188.     for( i = 0; i < 3; i++ )
  189.     {
  190.         int w = i ? 8 : 16;
  191.         int stride = frame->i_stride[i];
  192.         int offset = h->mb.b_interlaced
  193.             ? w * (mb_x + (mb_y&~1) * stride) + (mb_y&1) * stride
  194.             : w * (mb_x + mb_y * stride);
  195.         int pix = i ? PIXEL_8x8 : PIXEL_16x16;
  196.         stride <<= h->mb.b_interlaced;
  197.         var += h->pixf.var[pix]( frame->plane[i]+offset, stride );
  198.     }
  199.     x264_emms();
  200.     return var;
  201. }
  203. void x264_adaptive_quant_frame( x264_t *h, x264_frame_t *frame )
  204. {
  205.     /* constants chosen to result in approximately the same overall bitrate as without AQ.
  206.      * FIXME: while they're written in 5 significant digits, they're only tuned to 2. */
  207.     int mb_x, mb_y;
  208.     float strength;
  209.     float avg_adj = 0.f;
  210.     /* Need to init it anyways for MB tree. */
  211.     if( h->param.rc.f_aq_strength == 0 )
  212.     {
  213.         int mb_xy;
  214.         memset( frame->f_qp_offset, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(float) );
  215.         memset( frame->f_qp_offset_aq, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(float) );
  216.         if( h->frames.b_have_lowres )
  217.             for( mb_xy = 0; mb_xy < h->mb.i_mb_count; mb_xy++ )
  218.                 frame->i_inv_qscale_factor[mb_xy] = 256;
  219.         return;
  220.     }
  222.     if( h->param.rc.i_aq_mode == X264_AQ_AUTOVARIANCE )
  223.     {
  224.         for( mb_y = 0; mb_y < h->sps->i_mb_height; mb_y++ )
  225.             for( mb_x = 0; mb_x < h->sps->i_mb_width; mb_x++ )
  226.             {
  227.                 uint32_t energy = ac_energy_mb( h, mb_x, mb_y, frame );
  228.                 float qp_adj = x264_log2( energy + 2 );
  229.                 qp_adj *= qp_adj;
  230.                 frame->f_qp_offset[mb_x + mb_y*h->mb.i_mb_stride] = qp_adj;
  231.                 avg_adj += qp_adj;
  232.             }
  233.         avg_adj /= h->mb.i_mb_count;
  234.         strength = h->param.rc.f_aq_strength * avg_adj * (1.f / 6000.f);
  235.     }
  236.     else
  237.         strength = h->param.rc.f_aq_strength * 1.0397f;
  239.     for( mb_y = 0; mb_y < h->sps->i_mb_height; mb_y++ )
  240.         for( mb_x = 0; mb_x < h->sps->i_mb_width; mb_x++ )
  241.         {
  242.             float qp_adj;
  243.             if( h->param.rc.i_aq_mode == X264_AQ_AUTOVARIANCE )
  244.             {
  245.                 qp_adj = frame->f_qp_offset[mb_x + mb_y*h->mb.i_mb_stride];
  246.                 qp_adj = strength * (qp_adj - avg_adj);
  247.             }
  248.             else
  249.             {
  250.                 uint32_t energy = ac_energy_mb( h, mb_x, mb_y, frame );
  251.                 qp_adj = strength * (x264_log2( X264_MAX(energy, 1) ) - 14.427f);
  252.             }
  253.             frame->f_qp_offset[mb_x + mb_y*h->mb.i_mb_stride] =
  254.             frame->f_qp_offset_aq[mb_x + mb_y*h->mb.i_mb_stride] = qp_adj;
  255.             if( h->frames.b_have_lowres )
  256.                 frame->i_inv_qscale_factor[mb_x + mb_y*h->mb.i_mb_stride] = x264_exp2fix8(qp_adj);
  257.         }
  258. }
  261. /*****************************************************************************
  262. * x264_adaptive_quant:
  263.  * adjust macroblock QP based on variance (AC energy) of the MB.
  264.  * high variance  = higher QP
  265.  * low variance = lower QP
  266.  * This generally increases SSIM and lowers PSNR.
  267. *****************************************************************************/
  268. void x264_adaptive_quant( x264_t *h )
  269. {
  270.     x264_emms();
  271.     h->mb.i_qp = x264_clip3( h->rc->f_qpm + h->fenc->f_qp_offset[h->mb.i_mb_xy] + .5, h->param.rc.i_qp_min, h->param.rc.i_qp_max );
  272. }
  274. int x264_macroblock_tree_read( x264_t *h, x264_frame_t *frame )
  275. {
  276.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  277.     uint8_t i_type_actual = rc->entry[frame->i_frame].pict_type;
  278.     int i;
  280.     if( i_type_actual != SLICE_TYPE_B )
  281.     {
  282.         uint8_t i_type;
  284.         if( !fread( &i_type, 1, 1, rc->p_mbtree_stat_file_in ) )
  285.             goto fail;
  287.         if( i_type != i_type_actual )
  288.         {
  289.             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "MB-tree frametype %d doesn't match actual frametype %d.n", i_type,i_type_actual);
  290.             return -1;
  291.         }
  293.         if( fread( rc->qp_buffer, sizeof(uint16_t), h->mb.i_mb_count, rc->p_mbtree_stat_file_in ) != h->mb.i_mb_count )
  294.             goto fail;
  296.         for( i = 0; i < h->mb.i_mb_count; i++ )
  297.             frame->f_qp_offset[i] = ((float)(int16_t)endian_fix16( rc->qp_buffer[i] )) * (1/256.0);
  298.     }
  299.     else
  300.         x264_adaptive_quant_frame( h, frame );
  301.     return 0;
  302. fail:
  303.     x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "Incomplete MB-tree stats file.n");
  304.     return -1;
  305. }
  307. int x264_reference_build_list_optimal( x264_t *h )
  308. {
  309.     ratecontrol_entry_t *rce = h->rc->rce;
  310.     x264_frame_t *frames[16];
  311.     int ref, i;
  313.     if( rce->refs != h->i_ref0 )
  314.         return -1;
  316.     memcpy( frames, h->fref0, sizeof(frames) );
  318.     /* For now don't reorder ref 0; it seems to lower quality
  319.        in most cases due to skips. */
  320.     for( ref = 1; ref < h->i_ref0; ref++ )
  321.     {
  322.         int max = -1;
  323.         int bestref = 1;
  324.         for( i = 1; i < h->i_ref0; i++ )
  325.             /* Favor lower POC as a tiebreaker. */
  326.             COPY2_IF_GT( max, rce->refcount[i], bestref, i );
  327.         rce->refcount[bestref] = -1;
  328.         h->fref0[ref] = frames[bestref];
  329.     }
  331.     return 0;
  332. }
  334. static char *x264_strcat_filename( char *input, char *suffix )
  335. {
  336.     char *output = x264_malloc( strlen( input ) + strlen( suffix ) + 1 );
  337.     if( !output )
  338.         return NULL;
  339.     strcpy( output, input );
  340.     strcat( output, suffix );
  341.     return output;
  342. }
  344. int x264_ratecontrol_new( x264_t *h )
  345. {
  346.     x264_ratecontrol_t *rc;
  347.     int i, j;
  349.     x264_emms();
  351.     CHECKED_MALLOCZERO( h->rc, h->param.i_threads * sizeof(x264_ratecontrol_t) );
  352.     rc = h->rc;
  354.     rc->b_abr = h->param.rc.i_rc_method != X264_RC_CQP && !h->param.rc.b_stat_read;
  355.     rc->b_2pass = h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR && h->param.rc.b_stat_read;
  357.     /* FIXME: use integers */
  358.     if(h->param.i_fps_num > 0 && h->param.i_fps_den > 0)
  359.         rc->fps = (float) h->param.i_fps_num / h->param.i_fps_den;
  360.     else
  361.         rc->fps = 25.0;
  363.     if( h->param.rc.b_mb_tree )
  364.     {
  365.         h->param.rc.f_pb_factor = 1;
  366.         rc->qcompress = 1;
  367.     }
  368.     else
  369.         rc->qcompress = h->param.rc.f_qcompress;
  371.     rc->bitrate = h->param.rc.i_bitrate * 1000.;
  372.     rc->rate_tolerance = h->param.rc.f_rate_tolerance;
  373.     rc->nmb = h->mb.i_mb_count;
  374.     rc->last_non_b_pict_type = -1;
  375.     rc->cbr_decay = 1.0;
  377.     if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF && h->param.rc.b_stat_read )
  378.     {
  379.         x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "constant rate-factor is incompatible with 2pass.n");
  380.         return -1;
  381.     }
  382.     if( h->param.rc.i_vbv_buffer_size )
  383.     {
  384.         if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CQP )
  385.         {
  386.             x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "VBV is incompatible with constant QP, ignored.n");
  387.             h->param.rc.i_vbv_max_bitrate = 0;
  388.             h->param.rc.i_vbv_buffer_size = 0;
  389.         }
  390.         else if( h->param.rc.i_vbv_max_bitrate == 0 )
  391.         {
  392.             x264_log( h, X264_LOG_DEBUG, "VBV maxrate unspecified, assuming CBRn" );
  393.             h->param.rc.i_vbv_max_bitrate = h->param.rc.i_bitrate;
  394.         }
  395.     }
  396.     if( h->param.rc.i_vbv_max_bitrate < h->param.rc.i_bitrate &&
  397.         h->param.rc.i_vbv_max_bitrate > 0)
  398.         x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "max bitrate less than average bitrate, ignored.n");
  399.     else if( h->param.rc.i_vbv_max_bitrate > 0 &&
  400.              h->param.rc.i_vbv_buffer_size > 0 )
  401.     {
  402.         if( h->param.rc.i_vbv_buffer_size < (int)(h->param.rc.i_vbv_max_bitrate / rc->fps) )
  403.         {
  404.             h->param.rc.i_vbv_buffer_size = h->param.rc.i_vbv_max_bitrate / rc->fps;
  405.             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "VBV buffer size cannot be smaller than one frame, using %d kbitn",
  406.                       h->param.rc.i_vbv_buffer_size );
  407.         }
  408.         if( h->param.rc.f_vbv_buffer_init > 1. )
  409.             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 );
  410.         rc->buffer_rate = h->param.rc.i_vbv_max_bitrate * 1000. / rc->fps;
  411.         rc->buffer_size = h->param.rc.i_vbv_buffer_size * 1000.;
  412.         rc->single_frame_vbv = rc->buffer_rate * 1.1 > rc->buffer_size;
  413.         h->param.rc.f_vbv_buffer_init = X264_MAX( h->param.rc.f_vbv_buffer_init, rc->buffer_rate / rc->buffer_size );
  414.         rc->buffer_fill_final = rc->buffer_size * h->param.rc.f_vbv_buffer_init;
  415.         rc->cbr_decay = 1.0 - rc->buffer_rate / rc->buffer_size
  416.                       * 0.5 * X264_MAX(0, 1.5 - rc->buffer_rate * rc->fps / rc->bitrate);
  417.         rc->b_vbv = 1;
  418.         rc->b_vbv_min_rate = !rc->b_2pass
  419.                           && h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR
  420.                           && h->param.rc.i_vbv_max_bitrate <= h->param.rc.i_bitrate;
  421.     }
  422.     else if( h->param.rc.i_vbv_max_bitrate )
  423.     {
  424.         x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "VBV maxrate specified, but no bufsize.n");
  425.         h->param.rc.i_vbv_max_bitrate = 0;
  426.     }
  427.     if(rc->rate_tolerance < 0.01)
  428.     {
  429.         x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "bitrate tolerance too small, using .01n");
  430.         rc->rate_tolerance = 0.01;
  431.     }
  433.     h->mb.b_variable_qp = rc->b_vbv || h->param.rc.i_aq_mode;
  435.     if( rc->b_abr )
  436.     {
  437.         /* FIXME ABR_INIT_QP is actually used only in CRF */
  438. #define ABR_INIT_QP ( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF ? h->param.rc.f_rf_constant : 24 )
  439.         rc->accum_p_norm = .01;
  440.         rc->accum_p_qp = ABR_INIT_QP * rc->accum_p_norm;
  441.         /* estimated ratio that produces a reasonable QP for the first I-frame */
  442.         rc->cplxr_sum = .01 * pow( 7.0e5, rc->qcompress ) * pow( h->mb.i_mb_count, 0.5 );
  443.         rc->wanted_bits_window = 1.0 * rc->bitrate / rc->fps;
  444.         rc->last_non_b_pict_type = SLICE_TYPE_I;
  445.     }
  447.     if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF )
  448.     {
  449.         /* Arbitrary rescaling to make CRF somewhat similar to QP.
  450.          * Try to compensate for MB-tree's effects as well. */
  451.         double base_cplx = h->mb.i_mb_count * (h->param.i_bframe ? 120 : 80);
  452.         double mbtree_offset = h->param.rc.b_mb_tree ? (1.0-h->param.rc.f_qcompress)*13.5 : 0;
  453.         rc->rate_factor_constant = pow( base_cplx, 1 - rc->qcompress )
  454.                                  / qp2qscale( h->param.rc.f_rf_constant + mbtree_offset );
  455.     }
  457.     rc->ip_offset = 6.0 * log(h->param.rc.f_ip_factor) / log(2.0);
  458.     rc->pb_offset = 6.0 * log(h->param.rc.f_pb_factor) / log(2.0);
  459.     rc->qp_constant[SLICE_TYPE_P] = h->param.rc.i_qp_constant;
  460.     rc->qp_constant[SLICE_TYPE_I] = x264_clip3( h->param.rc.i_qp_constant - rc->ip_offset + 0.5, 0, 51 );
  461.     rc->qp_constant[SLICE_TYPE_B] = x264_clip3( h->param.rc.i_qp_constant + rc->pb_offset + 0.5, 0, 51 );
  463.     rc->lstep = pow( 2, h->param.rc.i_qp_step / 6.0 );
  464.     rc->last_qscale = qp2qscale(26);
  465.     CHECKED_MALLOC( rc->pred, 5*sizeof(predictor_t) );
  466.     CHECKED_MALLOC( rc->pred_b_from_p, sizeof(predictor_t) );
  467.     for( i = 0; i < 5; i++ )
  468.     {
  469.         rc->last_qscale_for[i] = qp2qscale( ABR_INIT_QP );
  470.         rc->lmin[i] = qp2qscale( h->param.rc.i_qp_min );
  471.         rc->lmax[i] = qp2qscale( h->param.rc.i_qp_max );
  472.         rc->pred[i].coeff= 2.0;
  473.         rc->pred[i].count= 1.0;
  474.         rc->pred[i].decay= 0.5;
  475.         rc->pred[i].offset= 0.0;
  476.         for( j = 0; j < 2; j++ )
  477.         {
  478.             rc->row_preds[i][j].coeff= .25;
  479.             rc->row_preds[i][j].count= 1.0;
  480.             rc->row_preds[i][j].decay= 0.5;
  481.             rc->row_preds[i][j].offset= 0.0;
  482.         }
  483.     }
  484.     *rc->pred_b_from_p = rc->pred[0];
  486.     if( parse_zones( h ) < 0 )
  487.     {
  488.         x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "failed to parse zonesn" );
  489.         return -1;
  490.     }
  492.     /* Load stat file and init 2pass algo */
  493.     if( h->param.rc.b_stat_read )
  494.     {
  495.         char *p, *stats_in, *stats_buf;
  497.         /* read 1st pass stats */
  498.         assert( h->param.rc.psz_stat_in );
  499.         stats_buf = stats_in = x264_slurp_file( h->param.rc.psz_stat_in );
  500.         if( !stats_buf )
  501.         {
  502.             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_init: can't open stats filen");
  503.             return -1;
  504.         }
  505.         if( h->param.rc.b_mb_tree )
  506.         {
  507.             char *mbtree_stats_in = x264_strcat_filename( h->param.rc.psz_stat_in, ".mbtree" );
  508.             if( !mbtree_stats_in )
  509.                 return -1;
  510.             rc->p_mbtree_stat_file_in = fopen( mbtree_stats_in, "rb" );
  511.             x264_free( mbtree_stats_in );
  512.             if( !rc->p_mbtree_stat_file_in )
  513.             {
  514.                 x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_init: can't open mbtree stats filen");
  515.                 return -1;
  516.             }
  517.         }
  519.         /* check whether 1st pass options were compatible with current options */
  520.         if( !strncmp( stats_buf, "#options:", 9 ) )
  521.         {
  522.             int i;
  523.             char *opts = stats_buf;
  524.             stats_in = strchr( stats_buf, 'n' );
  525.             if( !stats_in )
  526.                 return -1;
  527.             *stats_in = '';
  528.             stats_in++;
  530.             if( ( p = strstr( opts, "bframes=" ) ) && sscanf( p, "bframes=%d", &i )
  531.                 && h->param.i_bframe != i )
  532.             {
  533.                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "different number of B-frames than 1st pass (%d vs %d)n",
  534.                           h->param.i_bframe, i );
  535.                 return -1;
  536.             }
  538.             /* since B-adapt doesn't (yet) take into account B-pyramid,
  539.              * the converse is not a problem */
  540.             if( strstr( opts, "b_pyramid=1" ) && !h->param.b_bframe_pyramid )
  541.                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "1st pass used B-pyramid, 2nd doesn'tn" );
  543.             if( ( p = strstr( opts, "keyint=" ) ) && sscanf( p, "keyint=%d", &i )
  544.                 && h->param.i_keyint_max != i )
  545.                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "different keyint than 1st pass (%d vs %d)n",
  546.                           h->param.i_keyint_max, i );
  548.             if( strstr( opts, "qp=0" ) && h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR )
  549.                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "1st pass was lossless, bitrate prediction will be inaccuraten" );
  551.             if( !strstr( opts, "direct=3" ) && h->param.analyse.i_direct_mv_pred == X264_DIRECT_PRED_AUTO )
  552.             {
  553.                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "direct=auto not used on the first passn" );
  554.                 h->mb.b_direct_auto_write = 1;
  555.             }
  557.             if( ( p = strstr( opts, "b_adapt=" ) ) && sscanf( p, "b_adapt=%d", &i ) && i >= X264_B_ADAPT_NONE && i <= X264_B_ADAPT_TRELLIS )
  558.                 h->param.i_bframe_adaptive = i;
  559.             else if( h->param.i_bframe )
  560.             {
  561.                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "b_adapt method specified in stats file not validn" );
  562.                 return -1;
  563.             }
  565.             if( h->param.rc.b_mb_tree && ( p = strstr( opts, "rc_lookahead=" ) ) && sscanf( p, "rc_lookahead=%d", &i ) )
  566.                 h->param.rc.i_lookahead = i;
  567.         }
  569.         /* find number of pics */
  570.         p = stats_in;
  571.         for(i=-1; p; i++)
  572.             p = strchr(p+1, ';');
  573.         if(i==0)
  574.         {
  575.             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "empty stats filen");
  576.             return -1;
  577.         }
  578.         rc->num_entries = i;
  580.         if( h->param.i_frame_total < rc->num_entries && h->param.i_frame_total > 0 )
  581.         {
  582.             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "2nd pass has fewer frames than 1st pass (%d vs %d)n",
  583.                       h->param.i_frame_total, rc->num_entries );
  584.         }
  585.         if( h->param.i_frame_total > rc->num_entries )
  586.         {
  587.             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "2nd pass has more frames than 1st pass (%d vs %d)n",
  588.                       h->param.i_frame_total, rc->num_entries );
  589.             return -1;
  590.         }
  592.         CHECKED_MALLOCZERO( rc->entry, rc->num_entries * sizeof(ratecontrol_entry_t) );
  594.         /* init all to skipped p frames */
  595.         for(i=0; i<rc->num_entries; i++)
  596.         {
  597.             ratecontrol_entry_t *rce = &rc->entry[i];
  598.             rce->pict_type = SLICE_TYPE_P;
  599.             rce->qscale = rce->new_qscale = qp2qscale(20);
  600.             rce->misc_bits = rc->nmb + 10;
  601.             rce->new_qp = 0;
  602.         }
  604.         /* read stats */
  605.         p = stats_in;
  606.         for(i=0; i < rc->num_entries; i++)
  607.         {
  608.             ratecontrol_entry_t *rce;
  609.             int frame_number;
  610.             char pict_type;
  611.             int e;
  612.             char *next;
  613.             float qp;
  614.             int ref;
  616.             next= strchr(p, ';');
  617.             if(next)
  618.             {
  619.                 (*next)=0; //sscanf is unbelievably slow on long strings
  620.                 next++;
  621.             }
  622.             e = sscanf(p, " in:%d ", &frame_number);
  624.             if(frame_number < 0 || frame_number >= rc->num_entries)
  625.             {
  626.                 x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "bad frame number (%d) at stats line %dn", frame_number, i);
  627.                 return -1;
  628.             }
  629.             rce = &rc->entry[frame_number];
  630.             rce->direct_mode = 0;
  632.             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",
  633.                    &pict_type, &qp, &rce->tex_bits,
  634.                    &rce->mv_bits, &rce->misc_bits, &rce->i_count, &rce->p_count,
  635.                    &rce->s_count, &rce->direct_mode);
  637.             p = strstr( p, "ref:" );
  638.             if( !p )
  639.                 goto parse_error;
  640.             p += 4;
  641.             for( ref = 0; ref < 16; ref++ )
  642.             {
  643.                 if( sscanf( p, " %d", &rce->refcount[ref] ) != 1 )
  644.                     break;
  645.                 p = strchr( p+1, ' ' );
  646.                 if( !p )
  647.                     goto parse_error;
  648.             }
  649.             rce->refs = ref;
  651.             switch(pict_type)
  652.             {
  653.                 case 'I': rce->kept_as_ref = 1;
  654.                 case 'i': rce->pict_type = SLICE_TYPE_I; break;
  655.                 case 'P': rce->pict_type = SLICE_TYPE_P; break;
  656.                 case 'B': rce->kept_as_ref = 1;
  657.                 case 'b': rce->pict_type = SLICE_TYPE_B; break;
  658.                 default:  e = -1; break;
  659.             }
  660.             if(e < 10)
  661.             {
  662. parse_error:
  663.                 x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "statistics are damaged at line %d, parser out=%dn", i, e);
  664.                 return -1;
  665.             }
  666.             rce->qscale = qp2qscale(qp);
  667.             p = next;
  668.         }
  670.         x264_free(stats_buf);
  672.         if(h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR)
  673.         {
  674.             if(init_pass2(h) < 0) return -1;
  675.         } /* else we're using constant quant, so no need to run the bitrate allocation */
  676.     }
  678.     /* Open output file */
  679.     /* If input and output files are the same, output to a temp file
  680.      * and move it to the real name only when it's complete */
  681.     if( h->param.rc.b_stat_write )
  682.     {
  683.         char *p;
  684.         rc->psz_stat_file_tmpname = x264_strcat_filename( h->param.rc.psz_stat_out, ".temp" );
  685.         if( !rc->psz_stat_file_tmpname )
  686.             return -1;
  688.         rc->p_stat_file_out = fopen( rc->psz_stat_file_tmpname, "wb" );
  689.         if( rc->p_stat_file_out == NULL )
  690.         {
  691.             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_init: can't open stats filen");
  692.             return -1;
  693.         }
  695.         p = x264_param2string( &h->param, 1 );
  696.         if( p )
  697.             fprintf( rc->p_stat_file_out, "#options: %sn", p );
  698.         x264_free( p );
  699.         if( h->param.rc.b_mb_tree && !h->param.rc.b_stat_read )
  700.         {
  701.             rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname = x264_strcat_filename( h->param.rc.psz_stat_out, ".mbtree.temp" );
  702.             rc->psz_mbtree_stat_file_name = x264_strcat_filename( h->param.rc.psz_stat_out, ".mbtree" );
  703.             if( !rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname || !rc->psz_mbtree_stat_file_name )
  704.                 return -1;
  706.             rc->p_mbtree_stat_file_out = fopen( rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname, "wb" );
  707.             if( rc->p_mbtree_stat_file_out == NULL )
  708.             {
  709.                 x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_init: can't open mbtree stats filen");
  710.                 return -1;
  711.             }
  712.         }
  713.     }
  715.     if( h->param.rc.b_mb_tree && (h->param.rc.b_stat_read || h->param.rc.b_stat_write) )
  716.         CHECKED_MALLOC( rc->qp_buffer, h->mb.i_mb_count * sizeof(uint16_t) );
  718.     for( i=0; i<h->param.i_threads; i++ )
  719.     {
  720.         h->thread[i]->rc = rc+i;
  721.         if( i )
  722.         {
  723.             rc[i] = rc[0];
  724.             memcpy( &h->thread[i]->param, &h->param, sizeof(x264_param_t) );
  725.             h->thread[i]->mb.b_variable_qp = h->mb.b_variable_qp;
  726.         }
  727.     }
  729.     return 0;
  730. fail:
  731.     return -1;
  732. }
  734. static int parse_zone( x264_t *h, x264_zone_t *z, char *p )
  735. {
  736.     int len = 0;
  737.     char *tok, UNUSED *saveptr;
  738.     z->param = NULL;
  739.     z->f_bitrate_factor = 1;
  740.     if( 3 <= sscanf(p, "%u,%u,q=%u%n", &z->i_start, &z->i_end, &z->i_qp, &len) )
  741.         z->b_force_qp = 1;
  742.     else if( 3 <= sscanf(p, "%u,%u,b=%f%n", &z->i_start, &z->i_end, &z->f_bitrate_factor, &len) )
  743.         z->b_force_qp = 0;
  744.     else if( 2 <= sscanf(p, "%u,%u%n", &z->i_start, &z->i_end, &len) )
  745.         z->b_force_qp = 0;
  746.     else
  747.     {
  748.         x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone: "%s"n", p );
  749.         return -1;
  750.     }
  751.     p += len;
  752.     if( !*p )
  753.         return 0;
  754.     CHECKED_MALLOC( z->param, sizeof(x264_param_t) );
  755.     memcpy( z->param, &h->param, sizeof(x264_param_t) );
  756.     z->param->param_free = x264_free;
  757.     while( (tok = strtok_r( p, ",", &saveptr )) )
  758.     {
  759.         char *val = strchr( tok, '=' );
  760.         if( val )
  761.         {
  762.             *val = '';
  763.             val++;
  764.         }
  765.         if( x264_param_parse( z->param, tok, val ) )
  766.         {
  767.             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone param: %s = %sn", tok, val );
  768.             return -1;
  769.         }
  770.         p = NULL;
  771.     }
  772.     return 0;
  773. fail:
  774.     return -1;
  775. }
  777. static int parse_zones( x264_t *h )
  778. {
  779.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  780.     int i;
  781.     if( h->param.rc.psz_zones && !h->param.rc.i_zones )
  782.     {
  783.         char *psz_zones, *p, *tok, UNUSED *saveptr;
  784.         CHECKED_MALLOC( psz_zones, strlen( h->param.rc.psz_zones )+1 );
  785.         strcpy( psz_zones, h->param.rc.psz_zones );
  786.         h->param.rc.i_zones = 1;
  787.         for( p = psz_zones; *p; p++ )
  788.             h->param.rc.i_zones += (*p == '/');
  789.         CHECKED_MALLOC( h->param.rc.zones, h->param.rc.i_zones * sizeof(x264_zone_t) );
  790.         p = psz_zones;
  791.         for( i = 0; i < h->param.rc.i_zones; i++ )
  792.         {
  793.             tok = strtok_r( p, "/", &saveptr );
  794.             if( !tok || parse_zone( h, &h->param.rc.zones[i], tok ) )
  795.                 return -1;
  796.             p = NULL;
  797.         }
  798.         x264_free( psz_zones );
  799.     }
  801.     if( h->param.rc.i_zones > 0 )
  802.     {
  803.         for( i = 0; i < h->param.rc.i_zones; i++ )
  804.         {
  805.             x264_zone_t z = h->param.rc.zones[i];
  806.             if( z.i_start < 0 || z.i_start > z.i_end )
  807.             {
  808.                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone: start=%d end=%dn",
  809.                           z.i_start, z.i_end );
  810.                 return -1;
  811.             }
  812.             else if( !z.b_force_qp && z.f_bitrate_factor <= 0 )
  813.             {
  814.                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone: bitrate_factor=%fn",
  815.                           z.f_bitrate_factor );
  816.                 return -1;
  817.             }
  818.         }
  820.         rc->i_zones = h->param.rc.i_zones + 1;
  821.         CHECKED_MALLOC( rc->zones, rc->i_zones * sizeof(x264_zone_t) );
  822.         memcpy( rc->zones+1, h->param.rc.zones, (rc->i_zones-1) * sizeof(x264_zone_t) );
  824.         // default zone to fall back to if none of the others match
  825.         rc->zones[0].i_start = 0;
  826.         rc->zones[0].i_end = INT_MAX;
  827.         rc->zones[0].b_force_qp = 0;
  828.         rc->zones[0].f_bitrate_factor = 1;
  829.         CHECKED_MALLOC( rc->zones[0].param, sizeof(x264_param_t) );
  830.         memcpy( rc->zones[0].param, &h->param, sizeof(x264_param_t) );
  831.         for( i = 1; i < rc->i_zones; i++ )
  832.         {
  833.             if( !rc->zones[i].param )
  834.                 rc->zones[i].param = rc->zones[0].param;
  835.         }
  836.     }
  838.     return 0;
  839. fail:
  840.     return -1;
  841. }
  843. static x264_zone_t *get_zone( x264_t *h, int frame_num )
  844. {
  845.     int i;
  846.     for( i = h->rc->i_zones-1; i >= 0; i-- )
  847.     {
  848.         x264_zone_t *z = &h->rc->zones[i];
  849.         if( frame_num >= z->i_start && frame_num <= z->i_end )
  850.             return z;
  851.     }
  852.     return NULL;
  853. }
  855. void x264_ratecontrol_summary( x264_t *h )
  856. {
  857.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  858.     if( rc->b_abr && h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR && rc->cbr_decay > .9999 )
  859.     {
  860.         double base_cplx = h->mb.i_mb_count * (h->param.i_bframe ? 120 : 80);
  861.         double mbtree_offset = h->param.rc.b_mb_tree ? (1.0-h->param.rc.f_qcompress)*13.5 : 0;
  862.         x264_log( h, X264_LOG_INFO, "final ratefactor: %.2fn",
  863.                   qscale2qp( pow( base_cplx, 1 - rc->qcompress )
  864.                              * rc->cplxr_sum / rc->wanted_bits_window ) - mbtree_offset );
  865.     }
  866. }
  868. void x264_ratecontrol_delete( x264_t *h )
  869. {
  870.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  871.     int i;
  873.     if( rc->p_stat_file_out )
  874.     {
  875.         fclose( rc->p_stat_file_out );
  876.         if( h->i_frame >= rc->num_entries )
  877.             if( rename( rc->psz_stat_file_tmpname, h->param.rc.psz_stat_out ) != 0 )
  878.             {
  879.                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "failed to rename "%s" to "%s"n",
  880.                           rc->psz_stat_file_tmpname, h->param.rc.psz_stat_out );
  881.             }
  882.         x264_free( rc->psz_stat_file_tmpname );
  883.     }
  884.     if( rc->p_mbtree_stat_file_out )
  885.     {
  886.         fclose( rc->p_mbtree_stat_file_out );
  887.         if( h->i_frame >= rc->num_entries )
  888.             if( rename( rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname, rc->psz_mbtree_stat_file_name ) != 0 )
  889.             {
  890.                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "failed to rename "%s" to "%s"n",
  891.                           rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname, rc->psz_mbtree_stat_file_name );
  892.             }
  893.         x264_free( rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname );
  894.         x264_free( rc->psz_mbtree_stat_file_name );
  895.     }
  896.     if( rc->p_mbtree_stat_file_in )
  897.         fclose( rc->p_mbtree_stat_file_in );
  898.     x264_free( rc->pred );
  899.     x264_free( rc->pred_b_from_p );
  900.     x264_free( rc->entry );
  901.     x264_free( rc->qp_buffer );
  902.     if( rc->zones )
  903.     {
  904.         x264_free( rc->zones[0].param );
  905.         for( i=1; i<rc->i_zones; i++ )
  906.             if( rc->zones[i].param != rc->zones[0].param && rc->zones[i].param->param_free )
  907.                 rc->zones[i].param->param_free( rc->zones[i].param );
  908.         x264_free( rc->zones );
  909.     }
  910.     x264_free( rc );
  911. }
  913. void x264_ratecontrol_set_estimated_size( x264_t *h, int bits )
  914. {
  915.     x264_pthread_mutex_lock( &h->fenc->mutex );
  916.     h->rc->frame_size_estimated = bits;
  917.     x264_pthread_mutex_unlock( &h->fenc->mutex );
  918. }
  920. int x264_ratecontrol_get_estimated_size( x264_t const *h)
  921. {
  922.     int size;
  923.     x264_pthread_mutex_lock( &h->fenc->mutex );
  924.     size = h->rc->frame_size_estimated;
  925.     x264_pthread_mutex_unlock( &h->fenc->mutex );
  926.     return size;
  927. }
  929. static void accum_p_qp_update( x264_t *h, float qp )
  930. {
  931.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  932.     rc->accum_p_qp   *= .95;
  933.     rc->accum_p_norm *= .95;
  934.     rc->accum_p_norm += 1;
  935.     if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_I )
  936.         rc->accum_p_qp += qp + rc->ip_offset;
  937.     else
  938.         rc->accum_p_qp += qp;
  939. }
  941. /* Before encoding a frame, choose a QP for it */
  942. void x264_ratecontrol_start( x264_t *h, int i_force_qp, int overhead )
  943. {
  944.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  945.     ratecontrol_entry_t *rce = NULL;
  946.     x264_zone_t *zone = get_zone( h, h->fenc->i_frame );
  947.     float q;
  949.     x264_emms();
  951.     if( zone && (!rc->prev_zone || zone->param != rc->prev_zone->param) )
  952.         x264_encoder_reconfig( h, zone->param );
  953.     rc->prev_zone = zone;
  955.     rc->qp_force = i_force_qp;
  957.     if( h->param.rc.b_stat_read )
  958.     {
  959.         int frame = h->fenc->i_frame;
  960.         assert( frame >= 0 && frame < rc->num_entries );
  961.         rce = h->rc->rce = &h->rc->entry[frame];
  963.         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B
  964.             && h->param.analyse.i_direct_mv_pred == X264_DIRECT_PRED_AUTO )
  965.         {
  966.             h->sh.b_direct_spatial_mv_pred = ( rce->direct_mode == 's' );
  967.             h->mb.b_direct_auto_read = ( rce->direct_mode == 's' || rce->direct_mode == 't' );
  968.         }
  969.     }
  971.     if( rc->b_vbv )
  972.     {
  973.         memset( h->fdec->i_row_bits, 0, h->sps->i_mb_height * sizeof(int) );
  974.         rc->row_pred = &rc->row_preds[h->sh.i_type];
  975.         update_vbv_plan( h, overhead );
  976.     }
  978.     if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_B )
  979.         rc->bframes = h->fenc->i_bframes;
  981.     if( i_force_qp )
  982.     {
  983.         q = i_force_qp - 1;
  984.     }
  985.     else if( rc->b_abr )
  986.     {
  987.         q = qscale2qp( rate_estimate_qscale( h ) );
  988.     }
  989.     else if( rc->b_2pass )
  990.     {
  991.         rce->new_qscale = rate_estimate_qscale( h );
  992.         q = qscale2qp( rce->new_qscale );
  993.     }
  994.     else /* CQP */
  995.     {
  996.         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B && h->fdec->b_kept_as_ref )
  997.             q = ( rc->qp_constant[ SLICE_TYPE_B ] + rc->qp_constant[ SLICE_TYPE_P ] ) / 2;
  998.         else
  999.             q = rc->qp_constant[ h->sh.i_type ];
  1001.         if( zone )
  1002.         {
  1003.             if( zone->b_force_qp )
  1004.                 q += zone->i_qp - rc->qp_constant[SLICE_TYPE_P];
  1005.             else
  1006.                 q -= 6*log(zone->f_bitrate_factor)/log(2);
  1007.         }
  1008.     }
  1010.     q = x264_clip3f( q, h->param.rc.i_qp_min, h->param.rc.i_qp_max );
  1012.     rc->qpa_rc =
  1013.     rc->qpa_aq = 0;
  1014.     h->fdec->f_qp_avg_rc =
  1015.     h->fdec->f_qp_avg_aq =
  1016.     rc->qpm =
  1017.     rc->qp = x264_clip3( (int)(q + 0.5), 0, 51 );
  1018.     rc->f_qpm = q;
  1019.     if( rce )
  1020.         rce->new_qp = rc->qp;
  1022.     accum_p_qp_update( h, rc->qp );
  1024.     if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_B )
  1025.         rc->last_non_b_pict_type = h->sh.i_type;
  1026. }
  1028. static double predict_row_size( x264_t *h, int y, int qp )
  1029. {
  1030.     /* average between two predictors:
  1031.      * absolute SATD, and scaled bit cost of the colocated row in the previous frame */
  1032.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  1033.     double pred_s = predict_size( rc->row_pred[0], qp2qscale(qp), h->fdec->i_row_satd[y] );
  1034.     double pred_t = 0;
  1035.     if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_I || qp >= h->fref0[0]->i_row_qp[y] )
  1036.     {
  1037.         if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_I
  1038.             && h->fref0[0]->i_type == h->fdec->i_type
  1039.             && h->fref0[0]->i_row_satd[y] > 0
  1040.             && (abs(h->fref0[0]->i_row_satd[y] - h->fdec->i_row_satd[y]) < h->fdec->i_row_satd[y]/2))
  1041.         {
  1042.             pred_t = h->fref0[0]->i_row_bits[y] * h->fdec->i_row_satd[y] / h->fref0[0]->i_row_satd[y]
  1043.                      * qp2qscale(h->fref0[0]->i_row_qp[y]) / qp2qscale(qp);
  1044.         }
  1045.         if( pred_t == 0 )
  1046.             pred_t = pred_s;
  1047.         return (pred_s + pred_t) / 2;
  1048.     }
  1049.     /* Our QP is lower than the reference! */
  1050.     else
  1051.     {
  1052.         double newq = qp2qscale(qp);
  1053.         double oldq = qp2qscale(h->fref0[0]->i_row_qp[y]);
  1054.         double pred_intra = predict_size( rc->row_pred[1], (1 - newq / oldq) * newq, h->fdec->i_row_satds[0][0][y] );
  1055.         /* Sum: better to overestimate than underestimate by using only one of the two predictors. */
  1056.         return pred_intra + pred_s;
  1057.     }
  1058. }
  1060. static double row_bits_so_far( x264_t *h, int y )
  1061. {
  1062.     int i;
  1063.     double bits = 0;
  1064.     for( i = 0; i <= y; i++ )
  1065.         bits += h->fdec->i_row_bits[i];
  1066.     return bits;
  1067. }
  1069. static double predict_row_size_sum( x264_t *h, int y, int qp )
  1070. {
  1071.     int i;
  1072.     double bits = row_bits_so_far(h, y);
  1073.     for( i = y+1; i < h->sps->i_mb_height; i++ )
  1074.         bits += predict_row_size( h, i, qp );
  1075.     return bits;
  1076. }
  1079. void x264_ratecontrol_mb( x264_t *h, int bits )
  1080. {
  1081.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  1082.     const int y = h->mb.i_mb_y;
  1084.     x264_emms();
  1086.     h->fdec->i_row_bits[y] += bits;
  1087.     rc->qpa_rc += rc->f_qpm;
  1088.     rc->qpa_aq += h->mb.i_qp;
  1090.     if( h->mb.i_mb_x != h->sps->i_mb_width - 1 || !rc->b_vbv )
  1091.         return;
  1093.     h->fdec->i_row_qp[y] = rc->qpm;
  1095.     if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B )
  1096.     {
  1097.         /* B-frames shouldn't use lower QP than their reference frames.
  1098.          * This code is a bit overzealous in limiting B-frame quantizers, but it helps avoid
  1099.          * underflows due to the fact that B-frames are not explicitly covered by VBV. */
  1100.         if( y < h->sps->i_mb_height-1 )
  1101.         {
  1102.             int i_estimated;
  1103.             int avg_qp = X264_MIN(h->fref0[0]->i_row_qp[y+1], h->fref1[0]->i_row_qp[y+1])
  1104.                        + rc->pb_offset * ((h->fenc->i_type == X264_TYPE_BREF) ? 0.5 : 1);
  1105.             rc->qpm = X264_MIN(X264_MAX( rc->qp, avg_qp), 51); //avg_qp could go higher than 51 due to pb_offset
  1106.             i_estimated = row_bits_so_far(h, y); //FIXME: compute full estimated size
  1107.             if (i_estimated > h->rc->frame_size_planned)
  1108.                 x264_ratecontrol_set_estimated_size(h, i_estimated);
  1109.         }
  1110.     }
  1111.     else
  1112.     {
  1113.         update_predictor( rc->row_pred[0], qp2qscale(rc->qpm), h->fdec->i_row_satd[y], h->fdec->i_row_bits[y] );
  1114.         if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_I && rc->qpm < h->fref0[0]->i_row_qp[y] )
  1115.         {
  1116.             double newq = qp2qscale(rc->qpm);
  1117.             double oldq = qp2qscale(h->fref0[0]->i_row_qp[y]);
  1118.             update_predictor( rc->row_pred[1], (1 - newq / oldq) * newq, h->fdec->i_row_satds[0][0][y], h->fdec->i_row_bits[y] );
  1119.         }
  1121.         /* tweak quality based on difference from predicted size */
  1122.         if( y < h->sps->i_mb_height-1 )// && h->stat.i_frame_count[h->sh.i_type] > 0 )
  1123.         {
  1124.             int prev_row_qp = h->fdec->i_row_qp[y];
  1125.             int b0 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm );
  1126.             int b1 = b0;
  1127.             int i_qp_max = X264_MIN( prev_row_qp + h->param.rc.i_qp_step, h->param.rc.i_qp_max );
  1128.             int i_qp_min = X264_MAX( prev_row_qp - h->param.rc.i_qp_step, h->param.rc.i_qp_min );
  1129.             float buffer_left_planned = rc->buffer_fill - rc->frame_size_planned;
  1131.             /* More threads means we have to be more cautious in letting ratecontrol use up extra bits.
  1132.              * In 2-pass mode we can be more trusting of the planned frame sizes, since they were decided
  1133.              * by actual encoding instead of SATD prediction. */
  1134.             float rc_tol = h->param.rc.b_stat_read ? (buffer_left_planned / rc->buffer_size) * rc->frame_size_planned
  1135.                                                    : (buffer_left_planned / h->param.i_threads);
  1136.             /* Don't modify the row QPs until a sufficent amount of the bits of the frame have been processed, in case a flat */
  1137.             /* area at the top of the frame was measured inaccurately. */
  1138.             if( row_bits_so_far(h,y) < 0.05 * rc->frame_size_planned )
  1139.                 return;
  1141.             if(h->sh.i_type != SLICE_TYPE_I)
  1142.                 rc_tol /= 2;
  1144.             if( !rc->b_vbv_min_rate )
  1145.                 i_qp_min = X264_MAX( i_qp_min, h->sh.i_qp );
  1147.             while( rc->qpm < i_qp_max
  1148.                    && ((b1 > rc->frame_size_planned + rc_tol) ||
  1149.                        (rc->buffer_fill - b1 < buffer_left_planned * 0.5) ||
  1150.                        (b1 > rc->frame_size_planned && rc->qpm < rc->qp_novbv)) )
  1151.             {
  1152.                 rc->qpm ++;
  1153.                 b1 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm );
  1154.             }
  1156.             while( rc->qpm > i_qp_min
  1157.                    && (rc->qpm > h->fdec->i_row_qp[0] || rc->single_frame_vbv)
  1158.                    && ((b1 < rc->frame_size_planned * 0.8 && rc->qpm <= prev_row_qp)
  1159.                    || b1 < (rc->buffer_fill - rc->buffer_size + rc->buffer_rate) * 1.1) )
  1160.             {
  1161.                 rc->qpm --;
  1162.                 b1 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm );
  1163.             }
  1165.             /* avoid VBV underflow */
  1166.             while( (rc->qpm < h->param.rc.i_qp_max)
  1167.                    && (rc->buffer_fill - b1 < rc->buffer_rate * 0.05 ) )
  1168.             {
  1169.                 rc->qpm ++;
  1170.                 b1 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm );
  1171.             }
  1173.             x264_ratecontrol_set_estimated_size(h, b1);
  1174.         }
  1175.     }
  1176.     /* loses the fractional part of the frame-wise qp */
  1177.     rc->f_qpm = rc->qpm;
  1178. }
  1180. int x264_ratecontrol_qp( x264_t *h )
  1181. {
  1182.     return h->rc->qpm;
  1183. }
  1185. /* In 2pass, force the same frame types as in the 1st pass */
  1186. int x264_ratecontrol_slice_type( x264_t *h, int frame_num )
  1187. {
  1188.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  1189.     if( h->param.rc.b_stat_read )
  1190.     {
  1191.         if( frame_num >= rc->num_entries )
  1192.         {
  1193.             /* We could try to initialize everything required for ABR and
  1194.              * adaptive B-frames, but that would be complicated.
  1195.              * So just calculate the average QP used so far. */
  1196.             int i;
  1198.             h->param.rc.i_qp_constant = (h->stat.i_frame_count[SLICE_TYPE_P] == 0) ? 24
  1199.                                       : 1 + h->stat.f_frame_qp[SLICE_TYPE_P] / h->stat.i_frame_count[SLICE_TYPE_P];
  1200.             rc->qp_constant[SLICE_TYPE_P] = x264_clip3( h->param.rc.i_qp_constant, 0, 51 );
  1201.             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 );
  1202.             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 );
  1204.             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "2nd pass has more frames than 1st pass (%d)n", rc->num_entries);
  1205.             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "continuing anyway, at constant QP=%dn", h->param.rc.i_qp_constant);
  1206.             if( h->param.i_bframe_adaptive )
  1207.                 x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "disabling adaptive B-framesn");
  1209.             for( i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
  1210.             {
  1211.                 h->thread[i]->rc->b_abr = 0;
  1212.                 h->thread[i]->rc->b_2pass = 0;
  1213.                 h->thread[i]->param.rc.i_rc_method = X264_RC_CQP;
  1214.                 h->thread[i]->param.rc.b_stat_read = 0;
  1215.                 h->thread[i]->param.i_bframe_adaptive = 0;
  1216.                 h->thread[i]->param.i_scenecut_threshold = 0;
  1217.                 if( h->thread[i]->param.i_bframe > 1 )
  1218.                     h->thread[i]->param.i_bframe = 1;
  1219.             }
  1220.             return X264_TYPE_AUTO;
  1221.         }
  1222.         switch( rc->entry[frame_num].pict_type )
  1223.         {
  1224.             case SLICE_TYPE_I:
  1225.                 return rc->entry[frame_num].kept_as_ref ? X264_TYPE_IDR : X264_TYPE_I;
  1227.             case SLICE_TYPE_B:
  1228.                 return rc->entry[frame_num].kept_as_ref ? X264_TYPE_BREF : X264_TYPE_B;
  1230.             case SLICE_TYPE_P:
  1231.             default:
  1232.                 return X264_TYPE_P;
  1233.         }
  1234.     }
  1235.     else
  1236.     {
  1237.         return X264_TYPE_AUTO;
  1238.     }
  1239. }
  1241. /* After encoding one frame, save stats and update ratecontrol state */
  1242. int x264_ratecontrol_end( x264_t *h, int bits )
  1243. {
  1244.     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
  1245.     const int *mbs = h->stat.frame.i_mb_count;
  1246.     int i;
  1248.     x264_emms();
  1250.     h->stat.frame.i_mb_count_skip = mbs[P_SKIP] + mbs[B_SKIP];
  1251.     h->stat.frame.i_mb_count_i = mbs[I_16x16] + mbs[I_8x8] + mbs[I_4x4];
  1252.     h->stat.frame.i_mb_count_p = mbs[P_L0] + mbs[P_8x8];
  1253.     for( i = B_DIRECT; i < B_8x8; i++ )
  1254.         h->stat.frame.i_mb_count_p += mbs[i];
  1256.     h->fdec->f_qp_avg_rc = rc->qpa_rc /= h->mb.i_mb_count;
  1257.     h->fdec->f_qp_avg_aq = rc->qpa_aq /= h->mb.i_mb_count;
  1259.     if( h->param.rc.b_stat_write )
  1260.     {
  1261.         char c_type = h->sh.i_type==SLICE_TYPE_I ? (h->fenc->i_poc==0 ? 'I' : 'i')
  1262.                     : h->sh.i_type==SLICE_TYPE_P ? 'P'
  1263.                     : h->fenc->b_kept_as_ref ? 'B' : 'b';
  1264.         int dir_frame = h->stat.frame.i_direct_score[1] - h->stat.frame.i_direct_score[0];
  1265.         int dir_avg = h->stat.i_direct_score[1] - h->stat.i_direct_score[0];
  1266.         char c_direct = h->mb.b_direct_auto_write ?
  1267.                         ( dir_frame>0 ? 's' : dir_frame<0 ? 't' :
  1268.                           dir_avg>0 ? 's' : dir_avg<0 ? 't' : '-' )
  1269.                         : '-';
  1270.         if( fprintf( rc->p_stat_file_out,
  1271.                  "in:%d out:%d type:%c q:%.2f tex:%d mv:%d misc:%d imb:%d pmb:%d smb:%d d:%c ref:",
  1272.                  h->fenc->i_frame, h->i_frame,
  1273.                  c_type, rc->qpa_rc,
  1274.                  h->stat.frame.i_tex_bits,
  1275.                  h->stat.frame.i_mv_bits,
  1276.                  h->stat.frame.i_misc_bits,
  1277.                  h->stat.frame.i_mb_count_i,
  1278.                  h->stat.frame.i_mb_count_p,
  1279.                  h->stat.frame.i_mb_count_skip,
  1280.                  c_direct) < 0 )
  1281.             goto fail;
  1283.         for( i = 0; i < h->i_ref0; i++ )
  1284.         {
  1285.             int refcount = h->param.b_interlaced ? h->stat.frame.i_mb_count_ref[0][i*2]
  1286.                                                  + h->stat.frame.i_mb_count_ref[0][i*2+1] :
  1287.                                                    h->stat.frame.i_mb_count_ref[0][i];
  1288.             if( fprintf( rc->p_stat_file_out, "%d ", refcount ) < 0 )
  1289.                 goto fail;
  1290.         }
  1292.         if( fprintf( rc->p_stat_file_out, ";n" ) < 0 )
  1293.             goto fail;
  1295.         /* Don't re-write the data in multi-pass mode. */
  1296.         if( h->param.rc.b_mb_tree && h->fenc->b_kept_as_ref && !h->param.rc.b_stat_read )
  1297.         {
  1298.             uint8_t i_type = h->sh.i_type;
  1299.             int i;
  1300.             /* Values are stored as big-endian FIX8.8 */
  1301.             for( i = 0; i < h->mb.i_mb_count; i++ )
  1302.                 rc->qp_buffer[i] = endian_fix16( h->fenc->f_qp_offset[i]*256.0 );
  1303.             if( fwrite( &i_type, 1, 1, rc->p_mbtree_stat_file_out ) < 1 )
  1304.                 goto fail;
  1305.             if( fwrite( rc->qp_buffer, sizeof(uint16_t), h->mb.i_mb_count, rc->p_mbtree_stat_file_out ) < h->mb.i_mb_count )
  1306.                 goto fail;
  1307.         }
  1308.     }
  1310.     if( rc->b_abr )
  1311.     {
  1312.         if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_B )
  1313.             rc->cplxr_sum += bits * qp2qscale(rc->qpa_rc) / rc->last_rceq;
  1314.         else
  1315.         {
  1316.             /* Depends on the fact that B-frame's QP is an offset from the following P-frame's.
  1317.              * Not perfectly accurate with B-refs, but good enough. */
  1318.             rc->cplxr_sum += bits * qp2qscale(rc->qpa_rc) / (rc->last_rceq * fabs(h->param.rc.f_pb_factor));
  1319.         }
  1320.         rc->cplxr_sum *= rc->cbr_decay;
  1321.         rc->wanted_bits_window += rc->bitrate / rc->fps;
  1322.         rc->wanted_bits_window *= rc->cbr_decay;
  1323.     }
  1325.     if( rc->b_2pass )
  1326.     {
  1327.         rc->expected_bits_sum += qscale2bits( rc->rce, qp2qscale(rc->rce->new_qp) );
  1328.     }
  1330.     if( h->mb.b_variable_qp )
  1331.     {
  1332.         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B )
  1333.         {
  1334.             rc->bframe_bits += bits;
  1335.             if( h->fenc->b_last_minigop_bframe )
  1336.             {
  1337.                 update_predictor( rc->pred_b_from_p, qp2qscale(rc->qpa_rc),
  1338.                                   h->fref1[h->i_ref1-1]->i_satd, rc->bframe_bits / rc->bframes );
  1339.                 rc->bframe_bits = 0;
  1340.             }
  1341.         }
  1342.     }
  1344.     update_vbv( h, bits );
  1345.     return 0;
  1346. fail:
  1347.     x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_end: stats file could not be written ton");
  1348.     return -1;
  1349. }
  1351. /****************************************************************************
  1352.  * 2 pass functions
  1353.  ***************************************************************************/
  1355. /**
  1356.  * modify the bitrate curve from pass1 for one frame
  1357.  */
  1358. static double get_qscale(x264_t *h, ratecontrol_entry_t *rce, double rate_factor, int frame_num)
  1359. {
  1360.     x264_ratecontrol_t *rcc= h->rc;
  1361.     double q;
  1362.     x264_zone_t *zone = get_zone( h, frame_num );
  1364.     q = pow( rce->blurred_complexity, 1 - rcc->qcompress );
  1366.     // avoid NaN's in the rc_eq
  1367.     if(!isfinite(q) || rce->tex_bits + rce->mv_bits == 0)
  1368.         q = rcc->last_qscale;
  1369.     else
  1370.     {
  1371.         rcc->last_rceq = q;
  1372.         q /= rate_factor;
  1373.         rcc->last_qscale = q;
  1374.     }
  1376.     if( zone )
  1377.     {
  1378.         if( zone->b_force_qp )
  1379.             q = qp2qscale(zone->i_qp);
  1380.         else
  1381.             q /= zone->f_bitrate_factor;
  1382.     }
  1384.     return q;
  1385. }
  1387. static double get_diff_limited_q(x264_t *h, ratecontrol_entry_t *rce, double q)
  1388. {
  1389.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  1390.     const int pict_type = rce->pict_type;
  1392.     // force I/B quants as a function of P quants
  1393.     const double last_p_q    = rcc->last_qscale_for[SLICE_TYPE_P];
  1394.     const double last_non_b_q= rcc->last_qscale_for[rcc->last_non_b_pict_type];
  1395.     if( pict_type == SLICE_TYPE_I )
  1396.     {
  1397.         double iq = q;
  1398.         double pq = qp2qscale( rcc->accum_p_qp / rcc->accum_p_norm );
  1399.         double ip_factor = fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
  1400.         /* don't apply ip_factor if the following frame is also I */
  1401.         if( rcc->accum_p_norm <= 0 )
  1402.             q = iq;
  1403.         else if( h->param.rc.f_ip_factor < 0 )
  1404.             q = iq / ip_factor;
  1405.         else if( rcc->accum_p_norm >= 1 )
  1406.             q = pq / ip_factor;
  1407.         else
  1408.             q = rcc->accum_p_norm * pq / ip_factor + (1 - rcc->accum_p_norm) * iq;
  1409.     }
  1410.     else if( pict_type == SLICE_TYPE_B )
  1411.     {
  1412.         if( h->param.rc.f_pb_factor > 0 )
  1413.             q = last_non_b_q;
  1414.         if( !rce->kept_as_ref )
  1415.             q *= fabs( h->param.rc.f_pb_factor );
  1416.     }
  1417.     else if( pict_type == SLICE_TYPE_P
  1418.              && rcc->last_non_b_pict_type == SLICE_TYPE_P
  1419.              && rce->tex_bits == 0 )
  1420.     {
  1421.         q = last_p_q;
  1422.     }
  1424.     /* last qscale / qdiff stuff */
  1425.     if(rcc->last_non_b_pict_type==pict_type
  1426.        && (pict_type!=SLICE_TYPE_I || rcc->last_accum_p_norm < 1))
  1427.     {
  1428.         double last_q = rcc->last_qscale_for[pict_type];
  1429.         double max_qscale = last_q * rcc->lstep;
  1430.         double min_qscale = last_q / rcc->lstep;
  1432.         if     (q > max_qscale) q = max_qscale;
  1433.         else if(q < min_qscale) q = min_qscale;
  1434.     }
  1436.     rcc->last_qscale_for[pict_type] = q;
  1437.     if(pict_type!=SLICE_TYPE_B)
  1438.         rcc->last_non_b_pict_type = pict_type;
  1439.     if(pict_type==SLICE_TYPE_I)
  1440.     {
  1441.         rcc->last_accum_p_norm = rcc->accum_p_norm;
  1442.         rcc->accum_p_norm = 0;
  1443.         rcc->accum_p_qp = 0;
  1444.     }
  1445.     if(pict_type==SLICE_TYPE_P)
  1446.     {
  1447.         float mask = 1 - pow( (float)rce->i_count / rcc->nmb, 2 );
  1448.         rcc->accum_p_qp   = mask * (qscale2qp(q) + rcc->accum_p_qp);
  1449.         rcc->accum_p_norm = mask * (1 + rcc->accum_p_norm);
  1450.     }
  1451.     return q;
  1452. }
  1454. static double predict_size( predictor_t *p, double q, double var )
  1455. {
  1456.      return (p->coeff*var + p->offset) / (q*p->count);
  1457. }
  1459. static void update_predictor( predictor_t *p, double q, double var, double bits )
  1460. {
  1461.     const double range = 1.5;
  1463. //C程序不能中间定义变量 --@lia
  1464. double old_coeff,new_coeff,new_coeff_clipped,new_offset;
  1466.     if( var < 10 )
  1467.         return;
  1469. //C程序不能中间定义变量 --@lia
  1470.     //double 
  1471. old_coeff = p->coeff / p->count;
  1472.     //double 
  1473. new_coeff = bits*q / var;
  1474.     //double 
  1475. new_coeff_clipped = x264_clip3f( new_coeff, old_coeff/range, old_coeff*range );
  1476.     //double 
  1477. new_offset = bits*q - new_coeff_clipped * var;
  1479.     if( new_offset >= 0 )
  1480.         new_coeff = new_coeff_clipped;
  1481.     else
  1482.         new_offset = 0;
  1483.     p->count  *= p->decay;
  1484.     p->coeff  *= p->decay;
  1485.     p->offset *= p->decay;
  1486.     p->count  ++;
  1487.     p->coeff  += new_coeff;
  1488.     p->offset += new_offset;
  1489. }
  1491. // update VBV after encoding a frame
  1492. static void update_vbv( x264_t *h, int bits )
  1493. {
  1494.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  1495.     x264_ratecontrol_t *rct = h->thread[0]->rc;
  1497.     if( rcc->last_satd >= h->mb.i_mb_count )
  1498.         update_predictor( &rct->pred[h->sh.i_type], qp2qscale(rcc->qpa_rc), rcc->last_satd, bits );
  1500.     if( !rcc->b_vbv )
  1501.         return;
  1503.     rct->buffer_fill_final -= bits;
  1504.     if( rct->buffer_fill_final < 0 )
  1505.         x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "VBV underflow (frame %d, %.0f bits)n", h->i_frame, rct->buffer_fill_final );
  1506.     rct->buffer_fill_final = X264_MAX( rct->buffer_fill_final, 0 );
  1507.     rct->buffer_fill_final += rct->buffer_rate;
  1508.     rct->buffer_fill_final = X264_MIN( rct->buffer_fill_final, rct->buffer_size );
  1509. }
  1511. // provisionally update VBV according to the planned size of all frames currently in progress
  1512. static void update_vbv_plan( x264_t *h, int overhead )
  1513. {
  1514.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  1515.     rcc->buffer_fill = h->thread[0]->rc->buffer_fill_final - overhead;
  1516.     if( h->param.i_threads > 1 )
  1517.     {
  1518.         int j = h->rc - h->thread[0]->rc;
  1519.         int i;
  1520.         for( i=1; i<h->param.i_threads; i++ )
  1521.         {
  1522.             x264_t *t = h->thread[ (j+i)%h->param.i_threads ];
  1523.             double bits = t->rc->frame_size_planned;
  1524.             if( !t->b_thread_active )
  1525.                 continue;
  1526.             bits  = X264_MAX(bits, x264_ratecontrol_get_estimated_size(t));
  1527.             rcc->buffer_fill -= bits;
  1528.             rcc->buffer_fill = X264_MAX( rcc->buffer_fill, 0 );
  1529.             rcc->buffer_fill += rcc->buffer_rate;
  1530.             rcc->buffer_fill = X264_MIN( rcc->buffer_fill, rcc->buffer_size );
  1531.         }
  1532.     }
  1533. }
  1535. // apply VBV constraints and clip qscale to between lmin and lmax
  1536. static double clip_qscale( x264_t *h, int pict_type, double q )
  1537. {
  1538.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  1539.     double lmin = rcc->lmin[pict_type];
  1540.     double lmax = rcc->lmax[pict_type];
  1541.     double q0 = q;
  1543.     /* B-frames are not directly subject to VBV,
  1544.      * since they are controlled by the P-frames' QPs. */
  1546.     if( rcc->b_vbv && rcc->last_satd > 0 )
  1547.     {
  1548.         /* Lookahead VBV: raise the quantizer as necessary such that no frames in
  1549.          * the lookahead overflow and such that the buffer is in a reasonable state
  1550.          * by the end of the lookahead. */
  1551.         if( h->param.rc.i_lookahead )
  1552.         {
  1553.             int j, iterations, terminate = 0;
  1555.             /* Avoid an infinite loop. */
  1556.             for( iterations = 0; iterations < 1000 && terminate != 3; iterations++ )
  1557.             {
  1558.                 double frame_q[3];
  1559.                 double cur_bits = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
  1560.                 double buffer_fill_cur = rcc->buffer_fill - cur_bits + rcc->buffer_rate;
  1561.                 double target_fill;
  1562.                 frame_q[0] = h->sh.i_type == SLICE_TYPE_I ? q * h->param.rc.f_ip_factor : q;
  1563.                 frame_q[1] = frame_q[0] * h->param.rc.f_pb_factor;
  1564.                 frame_q[2] = frame_q[0] / h->param.rc.f_ip_factor;
  1566.                 /* Loop over the planned future frames. */
  1567.                 for( j = 0; buffer_fill_cur >= 0 && buffer_fill_cur <= rcc->buffer_size; j++ )
  1568.                 {
  1569.                     int i_type = h->fenc->i_planned_type[j];
  1570.                     int i_satd = h->fenc->i_planned_satd[j];
  1571.                     if( i_type == X264_TYPE_AUTO )
  1572.                         break;
  1573.                     i_type = IS_X264_TYPE_I( i_type ) ? SLICE_TYPE_I : IS_X264_TYPE_B( i_type ) ? SLICE_TYPE_B : SLICE_TYPE_P;
  1574.                     cur_bits = predict_size( &rcc->pred[i_type], frame_q[i_type], i_satd );
  1575.                     buffer_fill_cur = buffer_fill_cur - cur_bits + rcc->buffer_rate;
  1576.                 }
  1577.                 /* Try to get to get the buffer at least 50% filled, but don't set an impossible goal. */
  1578.                 target_fill = X264_MIN( rcc->buffer_fill + j * rcc->buffer_rate * 0.5, rcc->buffer_size * 0.5 );
  1579.                 if( buffer_fill_cur < target_fill )
  1580.                 {
  1581.                     q *= 1.01;
  1582.                     terminate |= 1;
  1583.                     continue;
  1584.                 }
  1585.                 /* Try to get the buffer no more than 80% filled, but don't set an impossible goal. */
  1586.                 target_fill = x264_clip3f( rcc->buffer_fill - j * rcc->buffer_rate * 0.5, rcc->buffer_size * 0.8, rcc->buffer_size );
  1587.                 if( rcc->b_vbv_min_rate && buffer_fill_cur > target_fill )
  1588.                 {
  1589.                     q /= 1.01;
  1590.                     terminate |= 2;
  1591.                     continue;
  1592.                 }
  1593.                 break;
  1594.             }
  1595.         }
  1596.         /* Fallback to old purely-reactive algorithm: no lookahead. */
  1597.         else
  1598.         {
  1599.             //C程序不能中间定义变量 --@lia
  1600. double bits,qf,max_fill_factor,min_fill_factor;
  1602. if( ( pict_type == SLICE_TYPE_P ||
  1603.                 ( pict_type == SLICE_TYPE_I && rcc->last_non_b_pict_type == SLICE_TYPE_I ) ) &&
  1604.                 rcc->buffer_fill/rcc->buffer_size < 0.5 )
  1605.             {
  1606.                 q /= x264_clip3f( 2.0*rcc->buffer_fill/rcc->buffer_size, 0.5, 1.0 );
  1607.             }
  1609.             //C程序不能中间定义变量 --@lia
  1610. /* Now a hard threshold to make sure the frame fits in VBV.
  1611.              * This one is mostly for I-frames. */
  1612.             //double 
  1613. bits = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
  1614.             //double 
  1615. qf = 1.0;
  1616.             /* For small VBVs, allow the frame to use up the entire VBV. */
  1617.             //double 
  1618. max_fill_factor = h->param.rc.i_vbv_buffer_size >= 5*h->param.rc.i_vbv_max_bitrate / rcc->fps ? 2 : 1;
  1619.             /* For single-frame VBVs, request that the frame use up the entire VBV. */
  1620.             //double 
  1621. min_fill_factor = rcc->single_frame_vbv ? 1 : 2;
  1623.             if( bits > rcc->buffer_fill/max_fill_factor )
  1624.                 qf = x264_clip3f( rcc->buffer_fill/(max_fill_factor*bits), 0.2, 1.0 );
  1625.             q /= qf;
  1626.             bits *= qf;
  1627.             if( bits < rcc->buffer_rate/min_fill_factor )
  1628.                 q *= bits*min_fill_factor/rcc->buffer_rate;
  1629.             q = X264_MAX( q0, q );
  1630.         }
  1632.         /* Check B-frame complexity, and use up any bits that would
  1633.          * overflow before the next P-frame. */
  1634.         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_P && !rcc->single_frame_vbv )
  1635.         {
  1636.             int nb = rcc->bframes;
  1637.             double bits = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
  1638.             double pbbits = bits;
  1639.             double bbits = predict_size( rcc->pred_b_from_p, q * h->param.rc.f_pb_factor, rcc->last_satd );
  1640.             double space;
  1641.             if( bbits > rcc->buffer_rate  )
  1642.                 nb = 0;
  1643.             pbbits += nb * bbits;
  1645.             space = rcc->buffer_fill + (1+nb)*rcc->buffer_rate - rcc->buffer_size;
  1646.             if( pbbits < space )
  1647.             {
  1648.                 q *= X264_MAX( pbbits / space, bits / (0.5 * rcc->buffer_size) );
  1649.             }
  1650.             q = X264_MAX( q0-5, q );
  1651.         }
  1653.         if( !rcc->b_vbv_min_rate )
  1654.             q = X264_MAX( q0, q );
  1655.     }
  1657.     if(lmin==lmax)
  1658.         return lmin;
  1659.     else if(rcc->b_2pass)
  1660.     {
  1661.         double min2 = log(lmin);
  1662.         double max2 = log(lmax);
  1663.         q = (log(q) - min2)/(max2-min2) - 0.5;
  1664.         q = 1.0/(1.0 + exp(-4*q));
  1665.         q = q*(max2-min2) + min2;
  1666.         return exp(q);
  1667.     }
  1668.     else
  1669.         return x264_clip3f(q, lmin, lmax);
  1670. }
  1672. // update qscale for 1 frame based on actual bits used so far
  1673. static float rate_estimate_qscale( x264_t *h )
  1674. {
  1675.     float q;
  1676.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  1677.     ratecontrol_entry_t rce;
  1678.     int pict_type = h->sh.i_type;
  1679.     double lmin = rcc->lmin[pict_type];
  1680.     double lmax = rcc->lmax[pict_type];
  1681.     int64_t total_bits = 8*(h->stat.i_frame_size[SLICE_TYPE_I]
  1682.                           + h->stat.i_frame_size[SLICE_TYPE_P]
  1683.                           + h->stat.i_frame_size[SLICE_TYPE_B]);
  1685.     if( rcc->b_2pass )
  1686.     {
  1687.         rce = *rcc->rce;
  1688.         if(pict_type != rce.pict_type)
  1689.         {
  1690.             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "slice=%c but 2pass stats say %cn",
  1691.                      slice_type_to_char[pict_type], slice_type_to_char[rce.pict_type]);
  1692.         }
  1693.     }
  1695.     if( pict_type == SLICE_TYPE_B )
  1696.     {
  1697.         /* B-frames don't have independent ratecontrol, but rather get the
  1698.          * average QP of the two adjacent P-frames + an offset */
  1700.         int i0 = IS_X264_TYPE_I(h->fref0[0]->i_type);
  1701.         int i1 = IS_X264_TYPE_I(h->fref1[0]->i_type);
  1702.         int dt0 = abs(h->fenc->i_poc - h->fref0[0]->i_poc);
  1703.         int dt1 = abs(h->fenc->i_poc - h->fref1[0]->i_poc);
  1704.         float q0 = h->fref0[0]->f_qp_avg_rc;
  1705.         float q1 = h->fref1[0]->f_qp_avg_rc;
  1707.         if( h->fref0[0]->i_type == X264_TYPE_BREF )
  1708.             q0 -= rcc->pb_offset/2;
  1709.         if( h->fref1[0]->i_type == X264_TYPE_BREF )
  1710.             q1 -= rcc->pb_offset/2;
  1712.         if(i0 && i1)
  1713.             q = (q0 + q1) / 2 + rcc->ip_offset;
  1714.         else if(i0)
  1715.             q = q1;
  1716.         else if(i1)
  1717.             q = q0;
  1718.         else
  1719.             q = (q0*dt1 + q1*dt0) / (dt0 + dt1);
  1721.         if(h->fenc->b_kept_as_ref)
  1722.             q += rcc->pb_offset/2;
  1723.         else
  1724.             q += rcc->pb_offset;
  1726.         rcc->frame_size_planned = predict_size( rcc->pred_b_from_p, q, h->fref1[h->i_ref1-1]->i_satd );
  1727.         x264_ratecontrol_set_estimated_size(h, rcc->frame_size_planned);
  1728.         rcc->last_satd = 0;
  1729.         return qp2qscale(q);
  1730.     }
  1731.     else
  1732.     {
  1733.         double abr_buffer = 2 * rcc->rate_tolerance * rcc->bitrate;
  1735.         if( rcc->b_2pass )
  1736.         {
  1737.             //FIXME adjust abr_buffer based on distance to the end of the video
  1738.             int64_t diff;
  1739.             int64_t predicted_bits = total_bits;
  1741.             if( rcc->b_vbv )
  1742.             {
  1743.                 if( h->param.i_threads > 1 )
  1744.                 {
  1745.                     int j = h->rc - h->thread[0]->rc;
  1746.                     int i;
  1747.                     for( i=1; i<h->param.i_threads; i++ )
  1748.                     {
  1749.                         x264_t *t = h->thread[ (j+i)%h->param.i_threads ];
  1750.                         double bits = t->rc->frame_size_planned;
  1751.                         if( !t->b_thread_active )
  1752.                             continue;
  1753.                         bits  = X264_MAX(bits, x264_ratecontrol_get_estimated_size(t));
  1754.                         predicted_bits += (int64_t)bits;
  1755.                     }
  1756.                 }
  1757.             }
  1758.             else
  1759.             {
  1760.                 if( h->fenc->i_frame < h->param.i_threads )
  1761.                     predicted_bits += (int64_t)h->fenc->i_frame * rcc->bitrate / rcc->fps;
  1762.                 else
  1763.                     predicted_bits += (int64_t)(h->param.i_threads - 1) * rcc->bitrate / rcc->fps;
  1764.             }
  1766.             diff = predicted_bits - (int64_t)rce.expected_bits;
  1767.             q = rce.new_qscale;
  1768.             q /= x264_clip3f((double)(abr_buffer - diff) / abr_buffer, .5, 2);
  1769.             if( ((h->fenc->i_frame + 1 - h->param.i_threads) >= rcc->fps) &&
  1770.                 (rcc->expected_bits_sum > 0))
  1771.             {
  1772.                 /* Adjust quant based on the difference between
  1773.                  * achieved and expected bitrate so far */
  1774.                 double time = (double)h->fenc->i_frame / rcc->num_entries;
  1775.                 double w = x264_clip3f( time*100, 0.0, 1.0 );
  1776.                 q *= pow( (double)total_bits / rcc->expected_bits_sum, w );
  1777.             }
  1778.             if( rcc->b_vbv )
  1779.             {
  1780.                 /* Do not overflow vbv */
  1781.                 double expected_size = qscale2bits(&rce, q);
  1782.                 double expected_vbv = rcc->buffer_fill + rcc->buffer_rate - expected_size;
  1783.                 double expected_fullness =  rce.expected_vbv / rcc->buffer_size;
  1784.                 double qmax = q*(2 - expected_fullness);
  1785.                 double size_constraint = 1 + expected_fullness;
  1786.                 qmax = X264_MAX(qmax, rce.new_qscale);
  1787.                 if (expected_fullness < .05)
  1788.                     qmax = lmax;
  1789.                 qmax = X264_MIN(qmax, lmax);
  1790.                 while( ((expected_vbv < rce.expected_vbv/size_constraint) && (q < qmax)) ||
  1791.                         ((expected_vbv < 0) && (q < lmax)))
  1792.                 {
  1793.                     q *= 1.05;
  1794.                     expected_size = qscale2bits(&rce, q);
  1795.                     expected_vbv = rcc->buffer_fill + rcc->buffer_rate - expected_size;
  1796.                 }
  1797.                 rcc->last_satd = x264_stack_align( x264_rc_analyse_slice, h );
  1798.             }
  1799.             q = x264_clip3f( q, lmin, lmax );
  1800.         }
  1801.         else /* 1pass ABR */
  1802.         {
  1803.             /* Calculate the quantizer which would have produced the desired
  1804.              * average bitrate if it had been applied to all frames so far.
  1805.              * Then modulate that quant based on the current frame's complexity
  1806.              * relative to the average complexity so far (using the 2pass RCEQ).
  1807.              * Then bias the quant up or down if total size so far was far from
  1808.              * the target.
  1809.              * Result: Depending on the value of rate_tolerance, there is a
  1810.              * tradeoff between quality and bitrate precision. But at large
  1811.              * tolerances, the bit distribution approaches that of 2pass. */
  1813.             double wanted_bits, overflow=1, lmin, lmax;
  1815.             rcc->last_satd = x264_stack_align( x264_rc_analyse_slice, h );
  1816.             rcc->short_term_cplxsum *= 0.5;
  1817.             rcc->short_term_cplxcount *= 0.5;
  1818.             rcc->short_term_cplxsum += rcc->last_satd;
  1819.             rcc->short_term_cplxcount ++;
  1821.             rce.tex_bits = rcc->last_satd;
  1822.             rce.blurred_complexity = rcc->short_term_cplxsum / rcc->short_term_cplxcount;
  1823.             rce.mv_bits = 0;
  1824.             rce.p_count = rcc->nmb;
  1825.             rce.i_count = 0;
  1826.             rce.s_count = 0;
  1827.             rce.qscale = 1;
  1828.             rce.pict_type = pict_type;
  1830.             if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF )
  1831.             {
  1832.                 q = get_qscale( h, &rce, rcc->rate_factor_constant, h->fenc->i_frame );
  1833.             }
  1834.             else
  1835.             {
  1836.                 int i_frame_done = h->fenc->i_frame + 1 - h->param.i_threads;
  1838.                 q = get_qscale( h, &rce, rcc->wanted_bits_window / rcc->cplxr_sum, h->fenc->i_frame );
  1840.                 // FIXME is it simpler to keep track of wanted_bits in ratecontrol_end?
  1841.                 wanted_bits = i_frame_done * rcc->bitrate / rcc->fps;
  1842.                 if( wanted_bits > 0 )
  1843.                 {
  1844.                     abr_buffer *= X264_MAX( 1, sqrt(i_frame_done/25) );
  1845.                     overflow = x264_clip3f( 1.0 + (total_bits - wanted_bits) / abr_buffer, .5, 2 );
  1846.                     q *= overflow;
  1847.                 }
  1848.             }
  1850.             if( pict_type == SLICE_TYPE_I && h->param.i_keyint_max > 1
  1851.                 /* should test _next_ pict type, but that isn't decided yet */
  1852.                 && rcc->last_non_b_pict_type != SLICE_TYPE_I )
  1853.             {
  1854.                 q = qp2qscale( rcc->accum_p_qp / rcc->accum_p_norm );
  1855.                 q /= fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
  1856.             }
  1857.             else if( h->i_frame > 0 )
  1858.             {
  1859.                 /* Asymmetric clipping, because symmetric would prevent
  1860.                  * overflow control in areas of rapidly oscillating complexity */
  1861.                 lmin = rcc->last_qscale_for[pict_type] / rcc->lstep;
  1862.                 lmax = rcc->last_qscale_for[pict_type] * rcc->lstep;
  1863.                 if( overflow > 1.1 && h->i_frame > 3 )
  1864.                     lmax *= rcc->lstep;
  1865.                 else if( overflow < 0.9 )
  1866.                     lmin /= rcc->lstep;
  1868.                 q = x264_clip3f(q, lmin, lmax);
  1869.             }
  1870.             else if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF )
  1871.             {
  1872.                 q = qp2qscale( ABR_INIT_QP ) / fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
  1873.             }
  1874.             rcc->qp_novbv = qscale2qp(q);
  1876.             //FIXME use get_diff_limited_q() ?
  1877.             q = clip_qscale( h, pict_type, q );
  1878.         }
  1880.         rcc->last_qscale_for[pict_type] =
  1881.         rcc->last_qscale = q;
  1883.         if( !(rcc->b_2pass && !rcc->b_vbv) && h->fenc->i_frame == 0 )
  1884.             rcc->last_qscale_for[SLICE_TYPE_P] = q;
  1886.         if( rcc->b_2pass && rcc->b_vbv )
  1887.             rcc->frame_size_planned = qscale2bits(&rce, q);
  1888.         else
  1889.             rcc->frame_size_planned = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
  1890.         x264_ratecontrol_set_estimated_size(h, rcc->frame_size_planned);
  1891.         return q;
  1892.     }
  1893. }
  1895. void x264_thread_sync_ratecontrol( x264_t *cur, x264_t *prev, x264_t *next )
  1896. {
  1897.     if( cur != prev )
  1898.     {
  1899. #define COPY(var) memcpy(&cur->rc->var, &prev->rc->var, sizeof(cur->rc->var))
  1900.         /* these vars are updated in x264_ratecontrol_start()
  1901.          * so copy them from the context that most recently started (prev)
  1902.          * to the context that's about to start (cur).
  1903.          */
  1904.         COPY(accum_p_qp);
  1905.         COPY(accum_p_norm);
  1906.         COPY(last_satd);
  1907.         COPY(last_rceq);
  1908.         COPY(last_qscale_for);
  1909.         COPY(last_non_b_pict_type);
  1910.         COPY(short_term_cplxsum);
  1911.         COPY(short_term_cplxcount);
  1912.         COPY(bframes);
  1913.         COPY(prev_zone);
  1914. #undef COPY
  1915.     }
  1916.     if( cur != next )
  1917.     {
  1918. #define COPY(var) next->rc->var = cur->rc->var
  1919.         /* these vars are updated in x264_ratecontrol_end()
  1920.          * so copy them from the context that most recently ended (cur)
  1921.          * to the context that's about to end (next)
  1922.          */
  1923.         COPY(cplxr_sum);
  1924.         COPY(expected_bits_sum);
  1925.         COPY(wanted_bits_window);
  1926.         COPY(bframe_bits);
  1927. #undef COPY
  1928.     }
  1929.     //FIXME row_preds[] (not strictly necessary, but would improve prediction)
  1930.     /* the rest of the variables are either constant or thread-local */
  1931. }
  1933. static int find_underflow( x264_t *h, double *fills, int *t0, int *t1, int over )
  1934. {
  1935.     /* find an interval ending on an overflow or underflow (depending on whether
  1936.      * we're adding or removing bits), and starting on the earliest frame that
  1937.      * can influence the buffer fill of that end frame. */
  1938.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  1939.     const double buffer_min = (over ? .1 : .1) * rcc->buffer_size;
  1940.     const double buffer_max = .9 * rcc->buffer_size;
  1941.     double fill = fills[*t0-1];
  1942.     double parity = over ? 1. : -1.;
  1943.     int i, start=-1, end=-1;
  1944.     for(i = *t0; i < rcc->num_entries; i++)
  1945.     {
  1946.         fill += (rcc->buffer_rate - qscale2bits(&rcc->entry[i], rcc->entry[i].new_qscale)) * parity;
  1947.         fill = x264_clip3f(fill, 0, rcc->buffer_size);
  1948.         fills[i] = fill;
  1949.         if(fill <= buffer_min || i == 0)
  1950.         {
  1951.             if(end >= 0)
  1952.                 break;
  1953.             start = i;
  1954.         }
  1955.         else if(fill >= buffer_max && start >= 0)
  1956.             end = i;
  1957.     }
  1958.     *t0 = start;
  1959.     *t1 = end;
  1960.     return start>=0 && end>=0;
  1961. }
  1963. static int fix_underflow( x264_t *h, int t0, int t1, double adjustment, double qscale_min, double qscale_max)
  1964. {
  1965.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  1966.     double qscale_orig, qscale_new;
  1967.     int i;
  1968.     int adjusted = 0;
  1969.     if(t0 > 0)
  1970.         t0++;
  1971.     for(i = t0; i <= t1; i++)
  1972.     {
  1973.         qscale_orig = rcc->entry[i].new_qscale;
  1974.         qscale_orig = x264_clip3f(qscale_orig, qscale_min, qscale_max);
  1975.         qscale_new  = qscale_orig * adjustment;
  1976.         qscale_new  = x264_clip3f(qscale_new, qscale_min, qscale_max);
  1977.         rcc->entry[i].new_qscale = qscale_new;
  1978.         adjusted = adjusted || (qscale_new != qscale_orig);
  1979.     }
  1980.     return adjusted;
  1981. }
  1983. static double count_expected_bits( x264_t *h )
  1984. {
  1985.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  1986.     double expected_bits = 0;
  1987.     int i;
  1988.     for(i = 0; i < rcc->num_entries; i++)
  1989.     {
  1990.         ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
  1991.         rce->expected_bits = expected_bits;
  1992.         expected_bits += qscale2bits(rce, rce->new_qscale);
  1993.     }
  1994.     return expected_bits;
  1995. }
  1997. static int vbv_pass2( x264_t *h )
  1998. {
  1999.     /* for each interval of buffer_full .. underflow, uniformly increase the qp of all
  2000.      * frames in the interval until either buffer is full at some intermediate frame or the
  2001.      * last frame in the interval no longer underflows.  Recompute intervals and repeat.
  2002.      * Then do the converse to put bits back into overflow areas until target size is met */
  2004.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  2005.     double *fills;
  2006.     double all_available_bits = h->param.rc.i_bitrate * 1000. * rcc->num_entries / rcc->fps;
  2007.     double expected_bits = 0;
  2008.     double adjustment;
  2009.     double prev_bits = 0;
  2010.     int i, t0, t1;
  2011.     double qscale_min = qp2qscale(h->param.rc.i_qp_min);
  2012.     double qscale_max = qp2qscale(h->param.rc.i_qp_max);
  2013.     int iterations = 0;
  2014.     int adj_min, adj_max;
  2015.     CHECKED_MALLOC( fills, (rcc->num_entries+1)*sizeof(double) );
  2017.     fills++;
  2019.     /* adjust overall stream size */
  2020.     do
  2021.     {
  2022.         iterations++;
  2023.         prev_bits = expected_bits;
  2025.         if(expected_bits != 0)
  2026.         {   /* not first iteration */
  2027.             adjustment = X264_MAX(X264_MIN(expected_bits / all_available_bits, 0.999), 0.9);
  2028.             fills[-1] = rcc->buffer_size * h->param.rc.f_vbv_buffer_init;
  2029.             t0 = 0;
  2030.             /* fix overflows */
  2031.             adj_min = 1;
  2032.             while(adj_min && find_underflow(h, fills, &t0, &t1, 1))
  2033.             {
  2034.                 adj_min = fix_underflow(h, t0, t1, adjustment, qscale_min, qscale_max);
  2035.                 t0 = t1;
  2036.             }
  2037.         }
  2039.         fills[-1] = rcc->buffer_size * (1. - h->param.rc.f_vbv_buffer_init);
  2040.         t0 = 0;
  2041.         /* fix underflows -- should be done after overflow, as we'd better undersize target than underflowing VBV */
  2042.         adj_max = 1;
  2043.         while(adj_max && find_underflow(h, fills, &t0, &t1, 0))
  2044.             adj_max = fix_underflow(h, t0, t1, 1.001, qscale_min, qscale_max);
  2046.         expected_bits = count_expected_bits(h);
  2047.     } while((expected_bits < .995*all_available_bits) && ((int64_t)(expected_bits+.5) > (int64_t)(prev_bits+.5)) );
  2049.     if (!adj_max)
  2050.         x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "vbv-maxrate issue, qpmax or vbv-maxrate too lown");
  2052.     /* store expected vbv filling values for tracking when encoding */
  2053.     for(i = 0; i < rcc->num_entries; i++)
  2054.         rcc->entry[i].expected_vbv = rcc->buffer_size - fills[i];
  2056.     x264_free(fills-1);
  2057.     return 0;
  2058. fail:
  2059.     return -1;
  2060. }
  2062. static int init_pass2( x264_t *h )
  2063. {
  2064.     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
  2065.     uint64_t all_const_bits = 0;
  2066.     uint64_t all_available_bits = (uint64_t)(h->param.rc.i_bitrate * 1000. * rcc->num_entries / rcc->fps);
  2067.     double rate_factor, step, step_mult;
  2068.     double qblur = h->param.rc.f_qblur;
  2069.     double cplxblur = h->param.rc.f_complexity_blur;
  2070.     const int filter_size = (int)(qblur*4) | 1;
  2071.     double expected_bits;
  2072.     double *qscale, *blurred_qscale;
  2073.     int i;
  2075.     /* find total/average complexity & const_bits */
  2076.     for(i=0; i<rcc->num_entries; i++)
  2077.     {
  2078.         ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
  2079.         all_const_bits += rce->misc_bits;
  2080.     }
  2082.     if( all_available_bits < all_const_bits)
  2083.     {
  2084.         x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "requested bitrate is too low. estimated minimum is %d kbpsn",
  2085.                  (int)(all_const_bits * rcc->fps / (rcc->num_entries * 1000.)));
  2086.         return -1;
  2087.     }
  2089.     /* Blur complexities, to reduce local fluctuation of QP.
  2090.      * We don't blur the QPs directly, because then one very simple frame
  2091.      * could drag down the QP of a nearby complex frame and give it more
  2092.      * bits than intended. */
  2093.     for(i=0; i<rcc->num_entries; i++)
  2094.     {
  2095.         ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
  2096.         double weight_sum = 0;
  2097.         double cplx_sum = 0;
  2098.         double weight = 1.0;
  2099.         double gaussian_weight;
  2100.         int j;
  2101.         /* weighted average of cplx of future frames */
  2102.         for(j=1; j<cplxblur*2 && j<rcc->num_entries-i; j++)
  2103.         {
  2104.             ratecontrol_entry_t *rcj = &rcc->entry[i+j];
  2105.             weight *= 1 - pow( (float)rcj->i_count / rcc->nmb, 2 );
  2106.             if(weight < .0001)
  2107.                 break;
  2108.             gaussian_weight = weight * exp(-j*j/200.0);
  2109.             weight_sum += gaussian_weight;
  2110.             cplx_sum += gaussian_weight * (qscale2bits(rcj, 1) - rcj->misc_bits);
  2111.         }
  2112.         /* weighted average of cplx of past frames */
  2113.         weight = 1.0;
  2114.         for(j=0; j<=cplxblur*2 && j<=i; j++)
  2115.         {
  2116.             ratecontrol_entry_t *rcj = &rcc->entry[i-j];
  2117.             gaussian_weight = weight * exp(-j*j/200.0);
  2118.             weight_sum += gaussian_weight;
  2119.             cplx_sum += gaussian_weight * (qscale2bits(rcj, 1) - rcj->misc_bits);
  2120.             weight *= 1 - pow( (float)rcj->i_count / rcc->nmb, 2 );
  2121.             if(weight < .0001)
  2122.                 break;
  2123.         }
  2124.         rce->blurred_complexity = cplx_sum / weight_sum;
  2125.     }
  2127.     CHECKED_MALLOC( qscale, sizeof(double)*rcc->num_entries );
  2128.     if( filter_size > 1 )
  2129.         CHECKED_MALLOC( blurred_qscale, sizeof(double)*rcc->num_entries );
  2130.     else
  2131.         blurred_qscale = qscale;
  2133.     /* Search for a factor which, when multiplied by the RCEQ values from
  2134.      * each frame, adds up to the desired total size.
  2135.      * There is no exact closed-form solution because of VBV constraints and
  2136.      * because qscale2bits is not invertible, but we can start with the simple
  2137.      * approximation of scaling the 1st pass by the ratio of bitrates.
  2138.      * The search range is probably overkill, but speed doesn't matter here. */
  2140.     expected_bits = 1;
  2141.     for(i=0; i<rcc->num_entries; i++)
  2142.         expected_bits += qscale2bits(&rcc->entry[i], get_qscale(h, &rcc->entry[i], 1.0, i));
  2143.     step_mult = all_available_bits / expected_bits;
  2145.     rate_factor = 0;
  2146.     for(step = 1E4 * step_mult; step > 1E-7 * step_mult; step *= 0.5)
  2147.     {
  2148.         expected_bits = 0;
  2149.         rate_factor += step;
  2151.         rcc->last_non_b_pict_type = -1;
  2152.         rcc->last_accum_p_norm = 1;
  2153.         rcc->accum_p_norm = 0;
  2155.         /* find qscale */
  2156.         for(i=0; i<rcc->num_entries; i++)
  2157.         {
  2158.             qscale[i] = get_qscale(h, &rcc->entry[i], rate_factor, i);
  2159.         }
  2161.         /* fixed I/B qscale relative to P */
  2162.         for(i=rcc->num_entries-1; i>=0; i--)
  2163.         {
  2164.             qscale[i] = get_diff_limited_q(h, &rcc->entry[i], qscale[i]);
  2165.             assert(qscale[i] >= 0);
  2166.         }
  2168.         /* smooth curve */
  2169.         if(filter_size > 1)
  2170.         {
  2171.             assert(filter_size%2==1);
  2172.             for(i=0; i<rcc->num_entries; i++)
  2173.             {
  2174.                 ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
  2175.                 int j;
  2176.                 double q=0.0, sum=0.0;
  2178.                 for(j=0; j<filter_size; j++)
  2179.                 {
  2180.                     int index = i+j-filter_size/2;
  2181.                     double d = index-i;
  2182.                     double coeff = qblur==0 ? 1.0 : exp(-d*d/(qblur*qblur));
  2183.                     if(index < 0 || index >= rcc->num_entries)
  2184.                         continue;
  2185.                     if(rce->pict_type != rcc->entry[index].pict_type)
  2186.                         continue;
  2187.                     q += qscale[index] * coeff;
  2188.                     sum += coeff;
  2189.                 }
  2190.                 blurred_qscale[i] = q/sum;
  2191.             }
  2192.         }
  2194.         /* find expected bits */
  2195.         for(i=0; i<rcc->num_entries; i++)
  2196.         {
  2197.             ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
  2198.             rce->new_qscale = clip_qscale(h, rce->pict_type, blurred_qscale[i]);
  2199.             assert(rce->new_qscale >= 0);
  2200.             expected_bits += qscale2bits(rce, rce->new_qscale);
  2201.         }
  2203.         if(expected_bits > all_available_bits) rate_factor -= step;
  2204.     }
  2206.     x264_free(qscale);
  2207.     if(filter_size > 1)
  2208.         x264_free(blurred_qscale);
  2210.     if(rcc->b_vbv)
  2211.         if( vbv_pass2( h ) )
  2212.             return -1;
  2213.     expected_bits = count_expected_bits(h);
  2215.     if(fabs(expected_bits/all_available_bits - 1.0) > 0.01)
  2216.     {
  2217.         double avgq = 0;
  2218.         for(i=0; i<rcc->num_entries; i++)
  2219.             avgq += rcc->entry[i].new_qscale;
  2220.         avgq = qscale2qp(avgq / rcc->num_entries);
  2222.         if ((expected_bits > all_available_bits) || (!rcc->b_vbv))
  2223.             x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "Error: 2pass curve failed to convergen");
  2224.         x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "target: %.2f kbit/s, expected: %.2f kbit/s, avg QP: %.4fn",
  2225.                  (float)h->param.rc.i_bitrate,
  2226.                  expected_bits * rcc->fps / (rcc->num_entries * 1000.),
  2227.                  avgq);
  2228.         if(expected_bits < all_available_bits && avgq < h->param.rc.i_qp_min + 2)
  2229.         {
  2230.             if(h->param.rc.i_qp_min > 0)
  2231.                 x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "try reducing target bitrate or reducing qp_min (currently %d)n", h->param.rc.i_qp_min);
  2232.             else
  2233.                 x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "try reducing target bitraten");
  2234.         }
  2235.         else if(expected_bits > all_available_bits && avgq > h->param.rc.i_qp_max - 2)
  2236.         {
  2237.             if(h->param.rc.i_qp_max < 51)
  2238.                 x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "try increasing target bitrate or increasing qp_max (currently %d)n", h->param.rc.i_qp_max);
  2239.             else
  2240.                 x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "try increasing target bitraten");
  2241.         }
  2242.         else if(!(rcc->b_2pass && rcc->b_vbv))
  2243.             x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "internal errorn");
  2244.     }
  2246.     return 0;
  2247. fail:
  2248.     return -1;
  2249. }