git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/libopenh264enc.c

   1 /*
   2  * OpenH264 video encoder
   3  * Copyright (C) 2014 Martin Storsjo
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #include <wels/codec_api.h>
  23 #include <wels/codec_ver.h>
  24
  25 #include "libavutil/attributes.h"
  26 #include "libavutil/common.h"
  27 #include "libavutil/opt.h"
  28 #include "libavutil/internal.h"
  29 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  30 #include "libavutil/mathematics.h"
  31
  32 #include "avcodec.h"
  33 #include "internal.h"
  34 #include "libopenh264.h"
  35
  36 #if !OPENH264_VER_AT_LEAST(1, 6)
  37 #define SM_SIZELIMITED_SLICE SM_DYN_SLICE
  38 #endif
  39
  40 typedef struct SVCContext {
  41     const AVClass *av_class;
  42     ISVCEncoder *encoder;
  43     int slice_mode;
  44     int loopfilter;
  45     char *profile;
  46     int max_nal_size;
  47     int skip_frames;
  48     int skipped;
  49     int cabac;
  50 } SVCContext;
  51
  52 #define OFFSET(x) offsetof(SVCContext, x)
  53 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
  54 static const AVOption options[] = {
  55 #if OPENH264_VER_AT_LEAST(1, 6)
  56     { "slice_mode", "set slice mode", OFFSET(slice_mode), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = SM_FIXEDSLCNUM_SLICE }, SM_SINGLE_SLICE, SM_RESERVED, VE, "slice_mode" },
  57 #else
  58     { "slice_mode", "set slice mode", OFFSET(slice_mode), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = SM_AUTO_SLICE }, SM_SINGLE_SLICE, SM_RESERVED, VE, "slice_mode" },
  59 #endif
  60         { "fixed", "a fixed number of slices", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = SM_FIXEDSLCNUM_SLICE }, 0, 0, VE, "slice_mode" },
  61 #if OPENH264_VER_AT_LEAST(1, 6)
  62         { "dyn", "Size limited (compatibility name)", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = SM_SIZELIMITED_SLICE }, 0, 0, VE, "slice_mode" },
  63         { "sizelimited", "Size limited", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = SM_SIZELIMITED_SLICE }, 0, 0, VE, "slice_mode" },
  64 #else
  65         { "rowmb", "one slice per row of macroblocks", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = SM_ROWMB_SLICE }, 0, 0, VE, "slice_mode" },
  66         { "auto", "automatic number of slices according to number of threads", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = SM_AUTO_SLICE }, 0, 0, VE, "slice_mode" },
  67         { "dyn", "Dynamic slicing", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = SM_DYN_SLICE }, 0, 0, VE, "slice_mode" },
  68 #endif
  69     { "loopfilter", "enable loop filter", OFFSET(loopfilter), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 1 }, 0, 1, VE },
  70     { "profile", "set profile restrictions", OFFSET(profile), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = NULL }, 0, 0, VE },
  71     { "max_nal_size", "set maximum NAL size in bytes", OFFSET(max_nal_size), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, INT_MAX, VE },
  72     { "allow_skip_frames", "allow skipping frames to hit the target bitrate", OFFSET(skip_frames), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
  73     { "cabac", "Enable cabac", OFFSET(cabac), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
  74     { NULL }
  75 };
  76
  77 static const AVClass class = {
  78     "libopenh264enc", av_default_item_name, options, LIBAVUTIL_VERSION_INT
  79 };
  80
  81 static av_cold int svc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
  82 {
  83     SVCContext *s = avctx->priv_data;
  84
  85     if (s->encoder)
  86         WelsDestroySVCEncoder(s->encoder);
  87     if (s->skipped > 0)
  88         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "%d frames skipped\n", s->skipped);
  89     return 0;
  90 }
  91
  92 static av_cold int svc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
  93 {
  94     SVCContext *s = avctx->priv_data;
  95     SEncParamExt param = { 0 };
  96     int err;
  97     int log_level;
  98     WelsTraceCallback callback_function;
  99     AVCPBProperties *props;
 100
 101     if ((err = ff_libopenh264_check_version(avctx)) < 0)
 102         return err;
 103
 104     if (WelsCreateSVCEncoder(&s->encoder)) {
 105         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create encoder\n");
 106         return AVERROR_UNKNOWN;
 107     }
 108
 109     // Pass all libopenh264 messages to our callback, to allow ourselves to filter them.
 110     log_level = WELS_LOG_DETAIL;
 111     (*s->encoder)->SetOption(s->encoder, ENCODER_OPTION_TRACE_LEVEL, &log_level);
 112
 113     // Set the logging callback function to one that uses av_log() (see implementation above).
 114     callback_function = (WelsTraceCallback) ff_libopenh264_trace_callback;
 115     (*s->encoder)->SetOption(s->encoder, ENCODER_OPTION_TRACE_CALLBACK, &callback_function);
 116
 117     // Set the AVCodecContext as the libopenh264 callback context so that it can be passed to av_log().
 118     (*s->encoder)->SetOption(s->encoder, ENCODER_OPTION_TRACE_CALLBACK_CONTEXT, &avctx);
 119
 120     (*s->encoder)->GetDefaultParams(s->encoder, &param);
 121
 122 #if FF_API_CODER_TYPE
 123 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 124     if (!s->cabac)
 125         s->cabac = avctx->coder_type == FF_CODER_TYPE_AC;
 126 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 127 #endif
 128
 129     param.fMaxFrameRate              = 1/av_q2d(avctx->time_base);
 130     param.iPicWidth                  = avctx->width;
 131     param.iPicHeight                 = avctx->height;
 132     param.iTargetBitrate             = avctx->bit_rate;
 133     param.iMaxBitrate                = FFMAX(avctx->rc_max_rate, avctx->bit_rate);
 134     param.iRCMode                    = RC_QUALITY_MODE;
 135     param.iTemporalLayerNum          = 1;
 136     param.iSpatialLayerNum           = 1;
 137     param.bEnableDenoise             = 0;
 138     param.bEnableBackgroundDetection = 1;
 139     param.bEnableAdaptiveQuant       = 1;
 140     param.bEnableFrameSkip           = s->skip_frames;
 141     param.bEnableLongTermReference   = 0;
 142     param.iLtrMarkPeriod             = 30;
 143     param.uiIntraPeriod              = avctx->gop_size;
 144 #if OPENH264_VER_AT_LEAST(1, 4)
 145     param.eSpsPpsIdStrategy          = CONSTANT_ID;
 146 #else
 147     param.bEnableSpsPpsIdAddition    = 0;
 148 #endif
 149     param.bPrefixNalAddingCtrl       = 0;
 150     param.iLoopFilterDisableIdc      = !s->loopfilter;
 151     param.iEntropyCodingModeFlag     = 0;
 152     param.iMultipleThreadIdc         = avctx->thread_count;
 153     if (s->profile && !strcmp(s->profile, "main"))
 154         param.iEntropyCodingModeFlag = 1;
 155     else if (!s->profile && s->cabac)
 156         param.iEntropyCodingModeFlag = 1;
 157
 158     param.sSpatialLayers[0].iVideoWidth         = param.iPicWidth;
 159     param.sSpatialLayers[0].iVideoHeight        = param.iPicHeight;
 160     param.sSpatialLayers[0].fFrameRate          = param.fMaxFrameRate;
 161     param.sSpatialLayers[0].iSpatialBitrate     = param.iTargetBitrate;
 162     param.sSpatialLayers[0].iMaxSpatialBitrate  = param.iMaxBitrate;
 163
 164     if ((avctx->slices > 1) && (s->max_nal_size)) {
 165         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 166                "Invalid combination -slices %d and -max_nal_size %d.\n",
 167                avctx->slices, s->max_nal_size);
 168         return AVERROR(EINVAL);
 169     }
 170
 171     if (avctx->slices > 1)
 172         s->slice_mode = SM_FIXEDSLCNUM_SLICE;
 173
 174     if (s->max_nal_size)
 175         s->slice_mode = SM_SIZELIMITED_SLICE;
 176
 177 #if OPENH264_VER_AT_LEAST(1, 6)
 178     param.sSpatialLayers[0].sSliceArgument.uiSliceMode = s->slice_mode;
 179     param.sSpatialLayers[0].sSliceArgument.uiSliceNum  = avctx->slices;
 180 #else
 181     param.sSpatialLayers[0].sSliceCfg.uiSliceMode               = s->slice_mode;
 182     param.sSpatialLayers[0].sSliceCfg.sSliceArgument.uiSliceNum = avctx->slices;
 183 #endif
 184
 185     if (s->slice_mode == SM_SIZELIMITED_SLICE) {
 186         if (s->max_nal_size){
 187             param.uiMaxNalSize = s->max_nal_size;
 188 #if OPENH264_VER_AT_LEAST(1, 6)
 189             param.sSpatialLayers[0].sSliceArgument.uiSliceSizeConstraint = s->max_nal_size;
 190 #else
 191             param.sSpatialLayers[0].sSliceCfg.sSliceArgument.uiSliceSizeConstraint = s->max_nal_size;
 192 #endif
 193         } else {
 194             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid -max_nal_size, "
 195                    "specify a valid max_nal_size to use -slice_mode dyn\n");
 196             return AVERROR(EINVAL);
 197         }
 198     }
 199
 200     if ((*s->encoder)->InitializeExt(s->encoder, &param) != cmResultSuccess) {
 201         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Initialize failed\n");
 202         return AVERROR_UNKNOWN;
 203     }
 204
 205     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
 206         SFrameBSInfo fbi = { 0 };
 207         int i, size = 0;
 208         (*s->encoder)->EncodeParameterSets(s->encoder, &fbi);
 209         for (i = 0; i < fbi.sLayerInfo[0].iNalCount; i++)
 210             size += fbi.sLayerInfo[0].pNalLengthInByte[i];
 211         avctx->extradata = av_mallocz(size + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 212         if (!avctx->extradata)
 213             return AVERROR(ENOMEM);
 214         avctx->extradata_size = size;
 215         memcpy(avctx->extradata, fbi.sLayerInfo[0].pBsBuf, size);
 216     }
 217
 218     props = ff_add_cpb_side_data(avctx);
 219     if (!props)
 220         return AVERROR(ENOMEM);
 221     props->max_bitrate = param.iMaxBitrate;
 222     props->avg_bitrate = param.iTargetBitrate;
 223
 224     return 0;
 225 }
 226
 227 static int svc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *avpkt,
 228                             const AVFrame *frame, int *got_packet)
 229 {
 230     SVCContext *s = avctx->priv_data;
 231     SFrameBSInfo fbi = { 0 };
 232     int i, ret;
 233     int encoded;
 234     SSourcePicture sp = { 0 };
 235     int size = 0, layer, first_layer = 0;
 236     int layer_size[MAX_LAYER_NUM_OF_FRAME] = { 0 };
 237
 238     sp.iColorFormat = videoFormatI420;
 239     for (i = 0; i < 3; i++) {
 240         sp.iStride[i] = frame->linesize[i];
 241         sp.pData[i]   = frame->data[i];
 242     }
 243     sp.iPicWidth  = avctx->width;
 244     sp.iPicHeight = avctx->height;
 245
 246     encoded = (*s->encoder)->EncodeFrame(s->encoder, &sp, &fbi);
 247     if (encoded != cmResultSuccess) {
 248         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "EncodeFrame failed\n");
 249         return AVERROR_UNKNOWN;
 250     }
 251     if (fbi.eFrameType == videoFrameTypeSkip) {
 252         s->skipped++;
 253         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "frame skipped\n");
 254         return 0;
 255     }
 256     first_layer = 0;
 257     // Normal frames are returned with one single layer, while IDR
 258     // frames have two layers, where the first layer contains the SPS/PPS.
 259     // If using global headers, don't include the SPS/PPS in the returned
 260     // packet - thus, only return one layer.
 261     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER)
 262         first_layer = fbi.iLayerNum - 1;
 263
 264     for (layer = first_layer; layer < fbi.iLayerNum; layer++) {
 265         for (i = 0; i < fbi.sLayerInfo[layer].iNalCount; i++)
 266             layer_size[layer] += fbi.sLayerInfo[layer].pNalLengthInByte[i];
 267         size += layer_size[layer];
 268     }
 269     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "%d slices\n", fbi.sLayerInfo[fbi.iLayerNum - 1].iNalCount);
 270
 271     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, avpkt, size, size))) {
 272         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error getting output packet\n");
 273         return ret;
 274     }
 275     size = 0;
 276     for (layer = first_layer; layer < fbi.iLayerNum; layer++) {
 277         memcpy(avpkt->data + size, fbi.sLayerInfo[layer].pBsBuf, layer_size[layer]);
 278         size += layer_size[layer];
 279     }
 280     avpkt->pts = frame->pts;
 281     if (fbi.eFrameType == videoFrameTypeIDR)
 282         avpkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 283     *got_packet = 1;
 284     return 0;
 285 }
 286
 287 AVCodec ff_libopenh264_encoder = {
 288     .name           = "libopenh264",
 289     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("OpenH264 H.264 / AVC / MPEG-4 AVC / MPEG-4 part 10"),
 290     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 291     .id             = AV_CODEC_ID_H264,
 292     .priv_data_size = sizeof(SVCContext),
 293     .init           = svc_encode_init,
 294     .encode2        = svc_encode_frame,
 295     .close          = svc_encode_close,
 296     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_AUTO_THREADS,
 297     .caps_internal  = FF_CODEC_CAP_INIT_THREADSAFE | FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP,
 298     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){ AV_PIX_FMT_YUV420P,
 299                                                     AV_PIX_FMT_NONE },
 300     .priv_class     = &class,
 301 };