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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2006 Paul Richards <paul.richards@gmail.com>
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 /**
  22  * @file
  23  * @brief Theora encoder using libtheora.
  24  * @author Paul Richards <paul.richards@gmail.com>
  25  *
  26  * A lot of this is copy / paste from other output codecs in
  27  * libavcodec or pure guesswork (or both).
  28  *
  29  * I have used t_ prefixes on variables which are libtheora types
  30  * and o_ prefixes on variables which are libogg types.
  31  */
  32
  33 /* FFmpeg includes */
  34 #include "libavutil/common.h"
  35 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  36 #include "libavutil/pixdesc.h"
  37 #include "libavutil/log.h"
  38 #include "libavutil/base64.h"
  39 #include "avcodec.h"
  40 #include "internal.h"
  41
  42 /* libtheora includes */
  43 #include <theora/theoraenc.h>
  44
  45 typedef struct TheoraContext {
  46     th_enc_ctx *t_state;
  47     uint8_t    *stats;
  48     int         stats_size;
  49     int         stats_offset;
  50     int         uv_hshift;
  51     int         uv_vshift;
  52     int         keyframe_mask;
  53 } TheoraContext;
  54
  55 /** Concatenate an ogg_packet into the extradata. */
  56 static int concatenate_packet(unsigned int* offset,
  57                               AVCodecContext* avc_context,
  58                               const ogg_packet* packet)
  59 {
  60     const char* message = NULL;
  61     int newsize = avc_context->extradata_size + 2 + packet->bytes;
  62     int err = AVERROR_INVALIDDATA;
  63
  64     if (packet->bytes < 0) {
  65         message = "ogg_packet has negative size";
  66     } else if (packet->bytes > 0xffff) {
  67         message = "ogg_packet is larger than 65535 bytes";
  68     } else if (newsize < avc_context->extradata_size) {
  69         message = "extradata_size would overflow";
  70     } else {
  71         if ((err = av_reallocp(&avc_context->extradata, newsize)) < 0) {
  72             avc_context->extradata_size = 0;
  73             message = "av_realloc failed";
  74         }
  75     }
  76     if (message) {
  77         av_log(avc_context, AV_LOG_ERROR, "concatenate_packet failed: %s\n", message);
  78         return err;
  79     }
  80
  81     avc_context->extradata_size = newsize;
  82     AV_WB16(avc_context->extradata + (*offset), packet->bytes);
  83     *offset += 2;
  84     memcpy(avc_context->extradata + (*offset), packet->packet, packet->bytes);
  85     (*offset) += packet->bytes;
  86     return 0;
  87 }
  88
  89 static int get_stats(AVCodecContext *avctx, int eos)
  90 {
  91 #ifdef TH_ENCCTL_2PASS_OUT
  92     TheoraContext *h = avctx->priv_data;
  93     uint8_t *buf;
  94     int bytes;
  95
  96     bytes = th_encode_ctl(h->t_state, TH_ENCCTL_2PASS_OUT, &buf, sizeof(buf));
  97     if (bytes < 0) {
  98         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error getting first pass stats\n");
  99         return AVERROR_EXTERNAL;
 100     }
 101     if (!eos) {
 102         void *tmp = av_fast_realloc(h->stats, &h->stats_size,
 103                                    h->stats_offset + bytes);
 104         if (!tmp)
 105             return AVERROR(ENOMEM);
 106         h->stats = tmp;
 107         memcpy(h->stats + h->stats_offset, buf, bytes);
 108         h->stats_offset += bytes;
 109     } else {
 110         int b64_size = AV_BASE64_SIZE(h->stats_offset);
 111         // libtheora generates a summary header at the end
 112         memcpy(h->stats, buf, bytes);
 113         avctx->stats_out = av_malloc(b64_size);
 114         av_base64_encode(avctx->stats_out, b64_size, h->stats, h->stats_offset);
 115     }
 116     return 0;
 117 #else
 118     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "libtheora too old to support 2pass\n");
 119     return AVERROR(ENOSUP);
 120 #endif
 121 }
 122
 123 // libtheora won't read the entire buffer we give it at once, so we have to
 124 // repeatedly submit it...
 125 static int submit_stats(AVCodecContext *avctx)
 126 {
 127 #ifdef TH_ENCCTL_2PASS_IN
 128     TheoraContext *h = avctx->priv_data;
 129     int bytes;
 130     if (!h->stats) {
 131         if (!avctx->stats_in) {
 132             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No statsfile for second pass\n");
 133             return AVERROR(EINVAL);
 134         }
 135         h->stats_size = strlen(avctx->stats_in) * 3/4;
 136         h->stats      = av_malloc(h->stats_size);
 137         if (!h->stats) {
 138             h->stats_size = 0;
 139             return AVERROR(ENOMEM);
 140         }
 141         h->stats_size = av_base64_decode(h->stats, avctx->stats_in, h->stats_size);
 142     }
 143     while (h->stats_size - h->stats_offset > 0) {
 144         bytes = th_encode_ctl(h->t_state, TH_ENCCTL_2PASS_IN,
 145                               h->stats + h->stats_offset,
 146                               h->stats_size - h->stats_offset);
 147         if (bytes < 0) {
 148             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error submitting stats\n");
 149             return AVERROR_EXTERNAL;
 150         }
 151         if (!bytes)
 152             return 0;
 153         h->stats_offset += bytes;
 154     }
 155     return 0;
 156 #else
 157     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "libtheora too old to support 2pass\n");
 158     return AVERROR(ENOSUP);
 159 #endif
 160 }
 161
 162 static av_cold int encode_init(AVCodecContext* avc_context)
 163 {
 164     th_info t_info;
 165     th_comment t_comment;
 166     ogg_packet o_packet;
 167     unsigned int offset;
 168     TheoraContext *h = avc_context->priv_data;
 169     uint32_t gop_size = avc_context->gop_size;
 170     int ret;
 171
 172     /* Set up the theora_info struct */
 173     th_info_init(&t_info);
 174     t_info.frame_width  = FFALIGN(avc_context->width,  16);
 175     t_info.frame_height = FFALIGN(avc_context->height, 16);
 176     t_info.pic_width    = avc_context->width;
 177     t_info.pic_height   = avc_context->height;
 178     t_info.pic_x        = 0;
 179     t_info.pic_y        = 0;
 180     /* Swap numerator and denominator as time_base in AVCodecContext gives the
 181      * time period between frames, but theora_info needs the framerate.  */
 182     t_info.fps_numerator   = avc_context->time_base.den;
 183     t_info.fps_denominator = avc_context->time_base.num;
 184     if (avc_context->sample_aspect_ratio.num) {
 185         t_info.aspect_numerator   = avc_context->sample_aspect_ratio.num;
 186         t_info.aspect_denominator = avc_context->sample_aspect_ratio.den;
 187     } else {
 188         t_info.aspect_numerator   = 1;
 189         t_info.aspect_denominator = 1;
 190     }
 191
 192     if (avc_context->color_primaries == AVCOL_PRI_BT470M)
 193         t_info.colorspace = TH_CS_ITU_REC_470M;
 194     else if (avc_context->color_primaries == AVCOL_PRI_BT470BG)
 195         t_info.colorspace = TH_CS_ITU_REC_470BG;
 196     else
 197         t_info.colorspace = TH_CS_UNSPECIFIED;
 198
 199     if (avc_context->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P)
 200         t_info.pixel_fmt = TH_PF_420;
 201     else if (avc_context->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV422P)
 202         t_info.pixel_fmt = TH_PF_422;
 203     else if (avc_context->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P)
 204         t_info.pixel_fmt = TH_PF_444;
 205     else {
 206         av_log(avc_context, AV_LOG_ERROR, "Unsupported pix_fmt\n");
 207         return AVERROR(EINVAL);
 208     }
 209     avcodec_get_chroma_sub_sample(avc_context->pix_fmt, &h->uv_hshift, &h->uv_vshift);
 210
 211     if (avc_context->flags & CODEC_FLAG_QSCALE) {
 212         /* Clip global_quality in QP units to the [0 - 10] range
 213            to be consistent with the libvorbis implementation.
 214            Theora accepts a quality parameter which is an int value in
 215            the [0 - 63] range.
 216         */
 217         t_info.quality        = av_clipf(avc_context->global_quality / (float)FF_QP2LAMBDA, 0, 10) * 6.3;
 218         t_info.target_bitrate = 0;
 219     } else {
 220         t_info.target_bitrate = avc_context->bit_rate;
 221         t_info.quality        = 0;
 222     }
 223
 224     /* Now initialise libtheora */
 225     h->t_state = th_encode_alloc(&t_info);
 226     if (!h->t_state) {
 227         av_log(avc_context, AV_LOG_ERROR, "theora_encode_init failed\n");
 228         return AVERROR_EXTERNAL;
 229     }
 230
 231     h->keyframe_mask = (1 << t_info.keyframe_granule_shift) - 1;
 232     /* Clear up theora_info struct */
 233     th_info_clear(&t_info);
 234
 235     if (th_encode_ctl(h->t_state, TH_ENCCTL_SET_KEYFRAME_FREQUENCY_FORCE,
 236                       &gop_size, sizeof(gop_size))) {
 237         av_log(avc_context, AV_LOG_ERROR, "Error setting GOP size\n");
 238         return AVERROR_EXTERNAL;
 239     }
 240
 241     // need to enable 2 pass (via TH_ENCCTL_2PASS_) before encoding headers
 242     if (avc_context->flags & CODEC_FLAG_PASS1) {
 243         if ((ret = get_stats(avc_context, 0)) < 0)
 244             return ret;
 245     } else if (avc_context->flags & CODEC_FLAG_PASS2) {
 246         if ((ret = submit_stats(avc_context)) < 0)
 247             return ret;
 248     }
 249
 250     /*
 251         Output first header packet consisting of theora
 252         header, comment, and tables.
 253
 254         Each one is prefixed with a 16bit size, then they
 255         are concatenated together into libavcodec's extradata.
 256     */
 257     offset = 0;
 258
 259     /* Headers */
 260     th_comment_init(&t_comment);
 261
 262     while (th_encode_flushheader(h->t_state, &t_comment, &o_packet))
 263         if ((ret = concatenate_packet(&offset, avc_context, &o_packet)) < 0)
 264             return ret;
 265
 266     th_comment_clear(&t_comment);
 267
 268     /* Set up the output AVFrame */
 269     avc_context->coded_frame = av_frame_alloc();
 270     if (!avc_context->coded_frame)
 271         return AVERROR(ENOMEM);
 272
 273     return 0;
 274 }
 275
 276 static int encode_frame(AVCodecContext* avc_context, AVPacket *pkt,
 277                         const AVFrame *frame, int *got_packet)
 278 {
 279     th_ycbcr_buffer t_yuv_buffer;
 280     TheoraContext *h = avc_context->priv_data;
 281     ogg_packet o_packet;
 282     int result, i, ret;
 283
 284     // EOS, finish and get 1st pass stats if applicable
 285     if (!frame) {
 286         th_encode_packetout(h->t_state, 1, &o_packet);
 287         if (avc_context->flags & CODEC_FLAG_PASS1)
 288             if ((ret = get_stats(avc_context, 1)) < 0)
 289                 return ret;
 290         return 0;
 291     }
 292
 293     /* Copy planes to the theora yuv_buffer */
 294     for (i = 0; i < 3; i++) {
 295         t_yuv_buffer[i].width  = FFALIGN(avc_context->width,  16) >> (i && h->uv_hshift);
 296         t_yuv_buffer[i].height = FFALIGN(avc_context->height, 16) >> (i && h->uv_vshift);
 297         t_yuv_buffer[i].stride = frame->linesize[i];
 298         t_yuv_buffer[i].data   = frame->data[i];
 299     }
 300
 301     if (avc_context->flags & CODEC_FLAG_PASS2)
 302         if ((ret = submit_stats(avc_context)) < 0)
 303             return ret;
 304
 305     /* Now call into theora_encode_YUVin */
 306     result = th_encode_ycbcr_in(h->t_state, t_yuv_buffer);
 307     if (result) {
 308         const char* message;
 309         switch (result) {
 310         case -1:
 311             message = "differing frame sizes";
 312             break;
 313         case TH_EINVAL:
 314             message = "encoder is not ready or is finished";
 315             break;
 316         default:
 317             message = "unknown reason";
 318             break;
 319         }
 320         av_log(avc_context, AV_LOG_ERROR, "theora_encode_YUVin failed (%s) [%d]\n", message, result);
 321         return AVERROR_EXTERNAL;
 322     }
 323
 324     if (avc_context->flags & CODEC_FLAG_PASS1)
 325         if ((ret = get_stats(avc_context, 0)) < 0)
 326             return ret;
 327
 328     /* Pick up returned ogg_packet */
 329     result = th_encode_packetout(h->t_state, 0, &o_packet);
 330     switch (result) {
 331     case 0:
 332         /* No packet is ready */
 333         return 0;
 334     case 1:
 335         /* Success, we have a packet */
 336         break;
 337     default:
 338         av_log(avc_context, AV_LOG_ERROR, "theora_encode_packetout failed [%d]\n", result);
 339         return AVERROR_EXTERNAL;
 340     }
 341
 342     /* Copy ogg_packet content out to buffer */
 343     if ((ret = ff_alloc_packet2(avc_context, pkt, o_packet.bytes)) < 0)
 344         return ret;
 345     memcpy(pkt->data, o_packet.packet, o_packet.bytes);
 346
 347     // HACK: assumes no encoder delay, this is true until libtheora becomes
 348     // multithreaded (which will be disabled unless explicitly requested)
 349     pkt->pts = pkt->dts = frame->pts;
 350     avc_context->coded_frame->key_frame = !(o_packet.granulepos & h->keyframe_mask);
 351     if (avc_context->coded_frame->key_frame)
 352         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 353     *got_packet = 1;
 354
 355     return 0;
 356 }
 357
 358 static av_cold int encode_close(AVCodecContext* avc_context)
 359 {
 360     TheoraContext *h = avc_context->priv_data;
 361
 362     th_encode_free(h->t_state);
 363     av_freep(&h->stats);
 364     av_frame_free(&avc_context->coded_frame);
 365     av_freep(&avc_context->stats_out);
 366     av_freep(&avc_context->extradata);
 367     avc_context->extradata_size = 0;
 368
 369     return 0;
 370 }
 371
 372 /** AVCodec struct exposed to libavcodec */
 373 AVCodec ff_libtheora_encoder = {
 374     .name           = "libtheora",
 375     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libtheora Theora"),
 376     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 377     .id             = AV_CODEC_ID_THEORA,
 378     .priv_data_size = sizeof(TheoraContext),
 379     .init           = encode_init,
 380     .close          = encode_close,
 381     .encode2        = encode_frame,
 382     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY, // needed to get the statsfile summary
 383     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){
 384         AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_NONE
 385     },
 386 };