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 typedef struct SVCContext {
  37     const AVClass *av_class;
  38     ISVCEncoder *encoder;
  39     int slice_mode;
  40     int loopfilter;
  41     char *profile;
  42     int max_nal_size;
  43     int skip_frames;
  44     int skipped;
  45     int cabac;
  46 } SVCContext;
  47
  48 #define OFFSET(x) offsetof(SVCContext, x)
  49 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
  50 static const AVOption options[] = {
  51     { "slice_mode", "set slice mode", OFFSET(slice_mode), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = SM_AUTO_SLICE }, SM_SINGLE_SLICE, SM_RESERVED, VE, "slice_mode" },
  52         { "fixed", "a fixed number of slices", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = SM_FIXEDSLCNUM_SLICE }, 0, 0, VE, "slice_mode" },
  53         { "rowmb", "one slice per row of macroblocks", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = SM_ROWMB_SLICE }, 0, 0, VE, "slice_mode" },
  54         { "auto", "automatic number of slices according to number of threads", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = SM_AUTO_SLICE }, 0, 0, VE, "slice_mode" },
  55         { "dyn", "Dynamic slicing", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = SM_DYN_SLICE }, 0, 0, VE, "slice_mode" },
  56     { "loopfilter", "enable loop filter", OFFSET(loopfilter), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 1 }, 0, 1, VE },
  57     { "profile", "set profile restrictions", OFFSET(profile), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = NULL }, 0, 0, VE },
  58     { "max_nal_size", "set maximum NAL size in bytes", OFFSET(max_nal_size), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, INT_MAX, VE },
  59     { "allow_skip_frames", "allow skipping frames to hit the target bitrate", OFFSET(skip_frames), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
  60     { "cabac", "Enable cabac", OFFSET(cabac), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
  61     { NULL }
  62 };
  63
  64 static const AVClass class = {
  65     "libopenh264enc", av_default_item_name, options, LIBAVUTIL_VERSION_INT
  66 };
  67
  68 static av_cold int svc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
  69 {
  70     SVCContext *s = avctx->priv_data;
  71
  72     if (s->encoder)
  73         WelsDestroySVCEncoder(s->encoder);
  74     if (s->skipped > 0)
  75         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "%d frames skipped\n", s->skipped);
  76     return 0;
  77 }
  78
  79 static av_cold int svc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
  80 {
  81     SVCContext *s = avctx->priv_data;
  82     SEncParamExt param = { 0 };
  83     int err;
  84     int log_level;
  85     WelsTraceCallback callback_function;
  86     AVCPBProperties *props;
  87
  88     if ((err = ff_libopenh264_check_version(avctx)) < 0)
  89         return err;
  90     // Use a default error for multiple error paths below
  91     err = AVERROR_UNKNOWN;
  92
  93     if (WelsCreateSVCEncoder(&s->encoder)) {
  94         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create encoder\n");
  95         return AVERROR_UNKNOWN;
  96     }
  97
  98     // Pass all libopenh264 messages to our callback, to allow ourselves to filter them.
  99     log_level = WELS_LOG_DETAIL;
 100     (*s->encoder)->SetOption(s->encoder, ENCODER_OPTION_TRACE_LEVEL, &log_level);
 101
 102     // Set the logging callback function to one that uses av_log() (see implementation above).
 103     callback_function = (WelsTraceCallback) ff_libopenh264_trace_callback;
 104     (*s->encoder)->SetOption(s->encoder, ENCODER_OPTION_TRACE_CALLBACK, (void *)&callback_function);
 105
 106     // Set the AVCodecContext as the libopenh264 callback context so that it can be passed to av_log().
 107     (*s->encoder)->SetOption(s->encoder, ENCODER_OPTION_TRACE_CALLBACK_CONTEXT, (void *)&avctx);
 108
 109     (*s->encoder)->GetDefaultParams(s->encoder, &param);
 110
 111 #if FF_API_CODER_TYPE
 112 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 113     if (!s->cabac)
 114         s->cabac = avctx->coder_type == FF_CODER_TYPE_AC;
 115 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 116 #endif
 117
 118     param.fMaxFrameRate              = 1/av_q2d(avctx->time_base);
 119     param.iPicWidth                  = avctx->width;
 120     param.iPicHeight                 = avctx->height;
 121     param.iTargetBitrate             = avctx->bit_rate;
 122     param.iMaxBitrate                = FFMAX(avctx->rc_max_rate, avctx->bit_rate);
 123     param.iRCMode                    = RC_QUALITY_MODE;
 124     param.iTemporalLayerNum          = 1;
 125     param.iSpatialLayerNum           = 1;
 126     param.bEnableDenoise             = 0;
 127     param.bEnableBackgroundDetection = 1;
 128     param.bEnableAdaptiveQuant       = 1;
 129     param.bEnableFrameSkip           = s->skip_frames;
 130     param.bEnableLongTermReference   = 0;
 131     param.iLtrMarkPeriod             = 30;
 132     param.uiIntraPeriod              = avctx->gop_size;
 133 #if OPENH264_VER_AT_LEAST(1, 4)
 134     param.eSpsPpsIdStrategy          = CONSTANT_ID;
 135 #else
 136     param.bEnableSpsPpsIdAddition    = 0;
 137 #endif
 138     param.bPrefixNalAddingCtrl       = 0;
 139     param.iLoopFilterDisableIdc      = !s->loopfilter;
 140     param.iEntropyCodingModeFlag     = 0;
 141     param.iMultipleThreadIdc         = avctx->thread_count;
 142     if (s->profile && !strcmp(s->profile, "main"))
 143         param.iEntropyCodingModeFlag = 1;
 144     else if (!s->profile && s->cabac)
 145         param.iEntropyCodingModeFlag = 1;
 146
 147     param.sSpatialLayers[0].iVideoWidth         = param.iPicWidth;
 148     param.sSpatialLayers[0].iVideoHeight        = param.iPicHeight;
 149     param.sSpatialLayers[0].fFrameRate          = param.fMaxFrameRate;
 150     param.sSpatialLayers[0].iSpatialBitrate     = param.iTargetBitrate;
 151     param.sSpatialLayers[0].iMaxSpatialBitrate  = param.iMaxBitrate;
 152
 153     if ((avctx->slices > 1) && (s->max_nal_size)){
 154         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Invalid combination -slices %d and -max_nal_size %d.\n",avctx->slices,s->max_nal_size);
 155         goto fail;
 156     }
 157
 158     if (avctx->slices > 1)
 159         s->slice_mode = SM_FIXEDSLCNUM_SLICE;
 160
 161     if (s->max_nal_size)
 162         s->slice_mode = SM_DYN_SLICE;
 163
 164     param.sSpatialLayers[0].sSliceCfg.uiSliceMode               = s->slice_mode;
 165     param.sSpatialLayers[0].sSliceCfg.sSliceArgument.uiSliceNum = avctx->slices;
 166
 167     if (s->slice_mode == SM_DYN_SLICE) {
 168         if (s->max_nal_size){
 169             param.uiMaxNalSize = s->max_nal_size;
 170             param.sSpatialLayers[0].sSliceCfg.sSliceArgument.uiSliceSizeConstraint = s->max_nal_size;
 171         } else {
 172             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid -max_nal_size, "
 173                    "specify a valid max_nal_size to use -slice_mode dyn\n");
 174             goto fail;
 175         }
 176     }
 177
 178     if ((*s->encoder)->InitializeExt(s->encoder, &param) != cmResultSuccess) {
 179         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Initialize failed\n");
 180         goto fail;
 181     }
 182
 183     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
 184         SFrameBSInfo fbi = { 0 };
 185         int i, size = 0;
 186         (*s->encoder)->EncodeParameterSets(s->encoder, &fbi);
 187         for (i = 0; i < fbi.sLayerInfo[0].iNalCount; i++)
 188             size += fbi.sLayerInfo[0].pNalLengthInByte[i];
 189         avctx->extradata = av_mallocz(size + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 190         if (!avctx->extradata) {
 191             err = AVERROR(ENOMEM);
 192             goto fail;
 193         }
 194         avctx->extradata_size = size;
 195         memcpy(avctx->extradata, fbi.sLayerInfo[0].pBsBuf, size);
 196     }
 197
 198     props = ff_add_cpb_side_data(avctx);
 199     if (!props) {
 200         err = AVERROR(ENOMEM);
 201         goto fail;
 202     }
 203     props->max_bitrate = param.iMaxBitrate;
 204     props->avg_bitrate = param.iTargetBitrate;
 205
 206     return 0;
 207
 208 fail:
 209     svc_encode_close(avctx);
 210     return err;
 211 }
 212
 213 static int svc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *avpkt,
 214                             const AVFrame *frame, int *got_packet)
 215 {
 216     SVCContext *s = avctx->priv_data;
 217     SFrameBSInfo fbi = { 0 };
 218     int i, ret;
 219     int encoded;
 220     SSourcePicture sp = { 0 };
 221     int size = 0, layer, first_layer = 0;
 222     int layer_size[MAX_LAYER_NUM_OF_FRAME] = { 0 };
 223
 224     sp.iColorFormat = videoFormatI420;
 225     for (i = 0; i < 3; i++) {
 226         sp.iStride[i] = frame->linesize[i];
 227         sp.pData[i]   = frame->data[i];
 228     }
 229     sp.iPicWidth  = avctx->width;
 230     sp.iPicHeight = avctx->height;
 231
 232     encoded = (*s->encoder)->EncodeFrame(s->encoder, &sp, &fbi);
 233     if (encoded != cmResultSuccess) {
 234         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "EncodeFrame failed\n");
 235         return AVERROR_UNKNOWN;
 236     }
 237     if (fbi.eFrameType == videoFrameTypeSkip) {
 238         s->skipped++;
 239         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "frame skipped\n");
 240         return 0;
 241     }
 242     first_layer = 0;
 243     // Normal frames are returned with one single layer, while IDR
 244     // frames have two layers, where the first layer contains the SPS/PPS.
 245     // If using global headers, don't include the SPS/PPS in the returned
 246     // packet - thus, only return one layer.
 247     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER)
 248         first_layer = fbi.iLayerNum - 1;
 249
 250     for (layer = first_layer; layer < fbi.iLayerNum; layer++) {
 251         for (i = 0; i < fbi.sLayerInfo[layer].iNalCount; i++)
 252             layer_size[layer] += fbi.sLayerInfo[layer].pNalLengthInByte[i];
 253         size += layer_size[layer];
 254     }
 255     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "%d slices\n", fbi.sLayerInfo[fbi.iLayerNum - 1].iNalCount);
 256
 257     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, avpkt, size, size))) {
 258         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error getting output packet\n");
 259         return ret;
 260     }
 261     size = 0;
 262     for (layer = first_layer; layer < fbi.iLayerNum; layer++) {
 263         memcpy(avpkt->data + size, fbi.sLayerInfo[layer].pBsBuf, layer_size[layer]);
 264         size += layer_size[layer];
 265     }
 266     avpkt->pts = frame->pts;
 267     if (fbi.eFrameType == videoFrameTypeIDR)
 268         avpkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 269     *got_packet = 1;
 270     return 0;
 271 }
 272
 273 AVCodec ff_libopenh264_encoder = {
 274     .name           = "libopenh264",
 275     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("OpenH264 H.264 / AVC / MPEG-4 AVC / MPEG-4 part 10"),
 276     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 277     .id             = AV_CODEC_ID_H264,
 278     .priv_data_size = sizeof(SVCContext),
 279     .init           = svc_encode_init,
 280     .encode2        = svc_encode_frame,
 281     .close          = svc_encode_close,
 282     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_AUTO_THREADS,
 283     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){ AV_PIX_FMT_YUV420P,
 284                                                     AV_PIX_FMT_NONE },
 285     .priv_class     = &class,
 286 };