git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/libx264.c

   1 /*
   2  * H.264 encoding using the x264 library
   3  * Copyright (C) 2005  Mans Rullgard <mans@mansr.com>
   4  *
   5  * This file is part of Libav.
   6  *
   7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #include "libavutil/opt.h"
  23 #include "avcodec.h"
  24 #include "internal.h"
  25 #include <x264.h>
  26 #include <math.h>
  27 #include <stdio.h>
  28 #include <stdlib.h>
  29 #include <string.h>
  30
  31 typedef struct X264Context {
  32     AVClass        *class;
  33     x264_param_t    params;
  34     x264_t         *enc;
  35     x264_picture_t  pic;
  36     uint8_t        *sei;
  37     int             sei_size;
  38     AVFrame         out_pic;
  39     char *preset;
  40     char *tune;
  41     char *profile;
  42     int fastfirstpass;
  43 } X264Context;
  44
  45 static void X264_log(void *p, int level, const char *fmt, va_list args)
  46 {
  47     static const int level_map[] = {
  48         [X264_LOG_ERROR]   = AV_LOG_ERROR,
  49         [X264_LOG_WARNING] = AV_LOG_WARNING,
  50         [X264_LOG_INFO]    = AV_LOG_INFO,
  51         [X264_LOG_DEBUG]   = AV_LOG_DEBUG
  52     };
  53
  54     if (level < 0 || level > X264_LOG_DEBUG)
  55         return;
  56
  57     av_vlog(p, level_map[level], fmt, args);
  58 }
  59
  60
  61 static int encode_nals(AVCodecContext *ctx, uint8_t *buf, int size,
  62                        x264_nal_t *nals, int nnal, int skip_sei)
  63 {
  64     X264Context *x4 = ctx->priv_data;
  65     uint8_t *p = buf;
  66     int i;
  67
  68     /* Write the SEI as part of the first frame. */
  69     if (x4->sei_size > 0 && nnal > 0) {
  70         memcpy(p, x4->sei, x4->sei_size);
  71         p += x4->sei_size;
  72         x4->sei_size = 0;
  73     }
  74
  75     for (i = 0; i < nnal; i++){
  76         /* Don't put the SEI in extradata. */
  77         if (skip_sei && nals[i].i_type == NAL_SEI) {
  78             x4->sei_size = nals[i].i_payload;
  79             x4->sei      = av_malloc(x4->sei_size);
  80             memcpy(x4->sei, nals[i].p_payload, nals[i].i_payload);
  81             continue;
  82         }
  83         memcpy(p, nals[i].p_payload, nals[i].i_payload);
  84         p += nals[i].i_payload;
  85     }
  86
  87     return p - buf;
  88 }
  89
  90 static int X264_frame(AVCodecContext *ctx, uint8_t *buf,
  91                       int bufsize, void *data)
  92 {
  93     X264Context *x4 = ctx->priv_data;
  94     AVFrame *frame = data;
  95     x264_nal_t *nal;
  96     int nnal, i;
  97     x264_picture_t pic_out;
  98
  99     x264_picture_init( &x4->pic );
 100     x4->pic.img.i_csp   = X264_CSP_I420;
 101     x4->pic.img.i_plane = 3;
 102
 103     if (frame) {
 104         for (i = 0; i < 3; i++) {
 105             x4->pic.img.plane[i]    = frame->data[i];
 106             x4->pic.img.i_stride[i] = frame->linesize[i];
 107         }
 108
 109         x4->pic.i_pts  = frame->pts;
 110         x4->pic.i_type =
 111             frame->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_I ? X264_TYPE_KEYFRAME :
 112             frame->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_P ? X264_TYPE_P :
 113             frame->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_B ? X264_TYPE_B :
 114                                             X264_TYPE_AUTO;
 115         if (x4->params.b_tff != frame->top_field_first) {
 116             x4->params.b_tff = frame->top_field_first;
 117             x264_encoder_reconfig(x4->enc, &x4->params);
 118         }
 119     }
 120
 121     do {
 122     if (x264_encoder_encode(x4->enc, &nal, &nnal, frame? &x4->pic: NULL, &pic_out) < 0)
 123         return -1;
 124
 125     bufsize = encode_nals(ctx, buf, bufsize, nal, nnal, 0);
 126     if (bufsize < 0)
 127         return -1;
 128     } while (!bufsize && !frame && x264_encoder_delayed_frames(x4->enc));
 129
 130     /* FIXME: libx264 now provides DTS, but AVFrame doesn't have a field for it. */
 131     x4->out_pic.pts = pic_out.i_pts;
 132
 133     switch (pic_out.i_type) {
 134     case X264_TYPE_IDR:
 135     case X264_TYPE_I:
 136         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 137         break;
 138     case X264_TYPE_P:
 139         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
 140         break;
 141     case X264_TYPE_B:
 142     case X264_TYPE_BREF:
 143         x4->out_pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
 144         break;
 145     }
 146
 147     x4->out_pic.key_frame = pic_out.b_keyframe;
 148     if (bufsize)
 149         x4->out_pic.quality = (pic_out.i_qpplus1 - 1) * FF_QP2LAMBDA;
 150
 151     return bufsize;
 152 }
 153
 154 static av_cold int X264_close(AVCodecContext *avctx)
 155 {
 156     X264Context *x4 = avctx->priv_data;
 157
 158     av_freep(&avctx->extradata);
 159     av_free(x4->sei);
 160
 161     if (x4->enc)
 162         x264_encoder_close(x4->enc);
 163
 164     return 0;
 165 }
 166
 167 static av_cold int X264_init(AVCodecContext *avctx)
 168 {
 169     X264Context *x4 = avctx->priv_data;
 170
 171     x4->sei_size = 0;
 172     x264_param_default(&x4->params);
 173
 174     x4->params.i_keyint_max         = avctx->gop_size;
 175
 176     x4->params.i_bframe          = avctx->max_b_frames;
 177     x4->params.b_cabac           = avctx->coder_type == FF_CODER_TYPE_AC;
 178     x4->params.i_bframe_adaptive = avctx->b_frame_strategy;
 179     x4->params.i_bframe_bias     = avctx->bframebias;
 180     x4->params.i_bframe_pyramid  = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_BPYRAMID ? X264_B_PYRAMID_NORMAL : X264_B_PYRAMID_NONE;
 181     avctx->has_b_frames          = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_BPYRAMID ? 2 : !!avctx->max_b_frames;
 182
 183     x4->params.i_keyint_min = avctx->keyint_min;
 184     if (x4->params.i_keyint_min > x4->params.i_keyint_max)
 185         x4->params.i_keyint_min = x4->params.i_keyint_max;
 186
 187     x4->params.i_scenecut_threshold        = avctx->scenechange_threshold;
 188
 189     x4->params.b_deblocking_filter         = avctx->flags & CODEC_FLAG_LOOP_FILTER;
 190     x4->params.i_deblocking_filter_alphac0 = avctx->deblockalpha;
 191     x4->params.i_deblocking_filter_beta    = avctx->deblockbeta;
 192
 193     x4->params.rc.i_qp_min                 = avctx->qmin;
 194     x4->params.rc.i_qp_max                 = avctx->qmax;
 195     x4->params.rc.i_qp_step                = avctx->max_qdiff;
 196
 197     x4->params.rc.f_qcompress       = avctx->qcompress; /* 0.0 => cbr, 1.0 => constant qp */
 198     x4->params.rc.f_qblur           = avctx->qblur;     /* temporally blur quants */
 199     x4->params.rc.f_complexity_blur = avctx->complexityblur;
 200
 201     x4->params.i_frame_reference    = avctx->refs;
 202
 203     x4->params.analyse.inter    = 0;
 204     if (avctx->partitions) {
 205         if (avctx->partitions & X264_PART_I4X4)
 206             x4->params.analyse.inter |= X264_ANALYSE_I4x4;
 207         if (avctx->partitions & X264_PART_I8X8)
 208             x4->params.analyse.inter |= X264_ANALYSE_I8x8;
 209         if (avctx->partitions & X264_PART_P8X8)
 210             x4->params.analyse.inter |= X264_ANALYSE_PSUB16x16;
 211         if (avctx->partitions & X264_PART_P4X4)
 212             x4->params.analyse.inter |= X264_ANALYSE_PSUB8x8;
 213         if (avctx->partitions & X264_PART_B8X8)
 214             x4->params.analyse.inter |= X264_ANALYSE_BSUB16x16;
 215     }
 216
 217     x4->params.analyse.i_direct_mv_pred  = avctx->directpred;
 218
 219     x4->params.analyse.b_weighted_bipred = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_WPRED;
 220     x4->params.analyse.i_weighted_pred = avctx->weighted_p_pred;
 221
 222     if (avctx->me_method == ME_EPZS)
 223         x4->params.analyse.i_me_method = X264_ME_DIA;
 224     else if (avctx->me_method == ME_HEX)
 225         x4->params.analyse.i_me_method = X264_ME_HEX;
 226     else if (avctx->me_method == ME_UMH)
 227         x4->params.analyse.i_me_method = X264_ME_UMH;
 228     else if (avctx->me_method == ME_FULL)
 229         x4->params.analyse.i_me_method = X264_ME_ESA;
 230     else if (avctx->me_method == ME_TESA)
 231         x4->params.analyse.i_me_method = X264_ME_TESA;
 232     else x4->params.analyse.i_me_method = X264_ME_HEX;
 233
 234     x4->params.rc.i_aq_mode               = avctx->aq_mode;
 235     x4->params.rc.f_aq_strength           = avctx->aq_strength;
 236     x4->params.rc.i_lookahead             = avctx->rc_lookahead;
 237
 238     x4->params.analyse.b_psy              = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_PSY;
 239     x4->params.analyse.f_psy_rd           = avctx->psy_rd;
 240     x4->params.analyse.f_psy_trellis      = avctx->psy_trellis;
 241
 242     x4->params.analyse.i_me_range         = avctx->me_range;
 243     x4->params.analyse.i_subpel_refine    = avctx->me_subpel_quality;
 244
 245     x4->params.analyse.b_mixed_references = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_MIXED_REFS;
 246     x4->params.analyse.b_chroma_me        = avctx->me_cmp & FF_CMP_CHROMA;
 247     x4->params.analyse.b_transform_8x8    = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_8X8DCT;
 248     x4->params.analyse.b_fast_pskip       = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_FASTPSKIP;
 249
 250     x4->params.analyse.i_trellis          = avctx->trellis;
 251     x4->params.analyse.i_noise_reduction  = avctx->noise_reduction;
 252
 253     if (avctx->level > 0)
 254         x4->params.i_level_idc = avctx->level;
 255
 256     if (x4->preset || x4->tune)
 257         if (x264_param_default_preset(&x4->params, x4->preset, x4->tune) < 0) {
 258             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error setting preset/tune %s/%s.\n", x4->preset, x4->tune);
 259             return AVERROR(EINVAL);
 260         }
 261
 262     x4->params.pf_log               = X264_log;
 263     x4->params.p_log_private        = avctx;
 264     x4->params.i_log_level          = X264_LOG_DEBUG;
 265
 266     x4->params.b_intra_refresh      = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_INTRA_REFRESH;
 267     if (avctx->bit_rate) {
 268         x4->params.rc.i_bitrate   = avctx->bit_rate / 1000;
 269         x4->params.rc.i_rc_method = X264_RC_ABR;
 270     }
 271     x4->params.rc.i_vbv_buffer_size = avctx->rc_buffer_size / 1000;
 272     x4->params.rc.i_vbv_max_bitrate = avctx->rc_max_rate    / 1000;
 273     x4->params.rc.b_stat_write      = avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS1;
 274     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS2) {
 275         x4->params.rc.b_stat_read = 1;
 276     } else {
 277         if (avctx->crf) {
 278             x4->params.rc.i_rc_method   = X264_RC_CRF;
 279             x4->params.rc.f_rf_constant = avctx->crf;
 280             x4->params.rc.f_rf_constant_max = avctx->crf_max;
 281         } else if (avctx->cqp > -1) {
 282             x4->params.rc.i_rc_method   = X264_RC_CQP;
 283             x4->params.rc.i_qp_constant = avctx->cqp;
 284         }
 285     }
 286
 287     if (avctx->rc_buffer_size && avctx->rc_initial_buffer_occupancy &&
 288         (avctx->rc_initial_buffer_occupancy <= avctx->rc_buffer_size)) {
 289         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init =
 290             (float)avctx->rc_initial_buffer_occupancy / avctx->rc_buffer_size;
 291     }
 292
 293     x4->params.rc.b_mb_tree               = !!(avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_MBTREE);
 294     x4->params.rc.f_ip_factor             = 1 / fabs(avctx->i_quant_factor);
 295     x4->params.rc.f_pb_factor             = avctx->b_quant_factor;
 296     x4->params.analyse.i_chroma_qp_offset = avctx->chromaoffset;
 297
 298     if (x4->fastfirstpass)
 299         x264_param_apply_fastfirstpass(&x4->params);
 300
 301     if (x4->profile)
 302         if (x264_param_apply_profile(&x4->params, x4->profile) < 0) {
 303             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error setting profile %s.\n", x4->profile);
 304             return AVERROR(EINVAL);
 305         }
 306
 307     x4->params.i_width          = avctx->width;
 308     x4->params.i_height         = avctx->height;
 309     x4->params.vui.i_sar_width  = avctx->sample_aspect_ratio.num;
 310     x4->params.vui.i_sar_height = avctx->sample_aspect_ratio.den;
 311     x4->params.i_fps_num = x4->params.i_timebase_den = avctx->time_base.den;
 312     x4->params.i_fps_den = x4->params.i_timebase_num = avctx->time_base.num;
 313
 314     x4->params.analyse.b_psnr = avctx->flags & CODEC_FLAG_PSNR;
 315     x4->params.analyse.b_ssim = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_SSIM;
 316
 317     x4->params.b_aud          = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_AUD;
 318
 319     x4->params.i_threads      = avctx->thread_count;
 320
 321     x4->params.b_interlaced   = avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT;
 322
 323     x4->params.b_open_gop     = !(avctx->flags & CODEC_FLAG_CLOSED_GOP);
 324
 325     x4->params.i_slice_count  = avctx->slices;
 326
 327     x4->params.vui.b_fullrange = avctx->pix_fmt == PIX_FMT_YUVJ420P;
 328
 329     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER)
 330         x4->params.b_repeat_headers = 0;
 331
 332     // update AVCodecContext with x264 parameters
 333     avctx->has_b_frames = x4->params.i_bframe ?
 334         x4->params.i_bframe_pyramid ? 2 : 1 : 0;
 335     avctx->bit_rate = x4->params.rc.i_bitrate*1000;
 336     avctx->crf = x4->params.rc.f_rf_constant;
 337
 338     x4->enc = x264_encoder_open(&x4->params);
 339     if (!x4->enc)
 340         return -1;
 341
 342     avctx->coded_frame = &x4->out_pic;
 343
 344     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
 345         x264_nal_t *nal;
 346         int nnal, s, i;
 347
 348         s = x264_encoder_headers(x4->enc, &nal, &nnal);
 349
 350         for (i = 0; i < nnal; i++)
 351             if (nal[i].i_type == NAL_SEI)
 352                 av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "%s\n", nal[i].p_payload+25);
 353
 354         avctx->extradata      = av_malloc(s);
 355         avctx->extradata_size = encode_nals(avctx, avctx->extradata, s, nal, nnal, 1);
 356     }
 357
 358     return 0;
 359 }
 360
 361 #define OFFSET(x) offsetof(X264Context, x)
 362 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
 363 static const AVOption options[] = {
 364     { "preset",        "Set the encoding preset (cf. x264 --fullhelp)",   OFFSET(preset),        FF_OPT_TYPE_STRING, { .str = "medium" }, 0, 0, VE},
 365     { "tune",          "Tune the encoding params (cf. x264 --fullhelp)",  OFFSET(tune),          FF_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE},
 366     { "profile",       "Set profile restrictions (cf. x264 --fullhelp) ", OFFSET(profile),       FF_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE},
 367     { "fastfirstpass", "Use fast settings when encoding first pass",      OFFSET(fastfirstpass), FF_OPT_TYPE_INT,    { 1 }, 0, 1, VE},
 368     { NULL },
 369 };
 370
 371 static const AVClass class = {
 372     .class_name = "libx264",
 373     .item_name  = av_default_item_name,
 374     .option     = options,
 375     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 376 };
 377
 378 static const AVCodecDefault x264_defaults[] = {
 379     { "b",                "0" },
 380     { NULL },
 381 };
 382
 383 AVCodec ff_libx264_encoder = {
 384     .name           = "libx264",
 385     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 386     .id             = CODEC_ID_H264,
 387     .priv_data_size = sizeof(X264Context),
 388     .init           = X264_init,
 389     .encode         = X264_frame,
 390     .close          = X264_close,
 391     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY,
 392     .pix_fmts       = (const enum PixelFormat[]) { PIX_FMT_YUV420P, PIX_FMT_YUVJ420P, PIX_FMT_NONE },
 393     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libx264 H.264 / AVC / MPEG-4 AVC / MPEG-4 part 10"),
 394     .priv_class     = &class,
 395     .defaults       = x264_defaults,
 396 };