git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/libx265.c

   1 /*
   2  * libx265 encoder
   3  *
   4  * Copyright (c) 2013-2014 Derek Buitenhuis
   5  *
   6  * This file is part of Libav.
   7  *
   8  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  10  * License as published by the Free Software Foundation; either
  11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * Lesser General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 #if defined(_MSC_VER)
  24 #define X265_API_IMPORTS 1
  25 #endif
  26
  27 #include <x265.h>
  28
  29 #include "libavutil/internal.h"
  30 #include "libavutil/common.h"
  31 #include "libavutil/opt.h"
  32 #include "libavutil/pixdesc.h"
  33 #include "avcodec.h"
  34 #include "internal.h"
  35
  36 typedef struct libx265Context {
  37     const AVClass *class;
  38
  39     x265_encoder *encoder;
  40     x265_param   *params;
  41
  42     char *preset;
  43     char *tune;
  44     char *x265_opts;
  45 } libx265Context;
  46
  47 static int is_keyframe(NalUnitType naltype)
  48 {
  49     switch (naltype) {
  50     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_BLA_W_LP:
  51     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_BLA_W_RADL:
  52     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_BLA_N_LP:
  53     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_IDR_W_RADL:
  54     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_IDR_N_LP:
  55     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_CRA:
  56         return 1;
  57     default:
  58         return 0;
  59     }
  60 }
  61
  62 static av_cold int libx265_encode_close(AVCodecContext *avctx)
  63 {
  64     libx265Context *ctx = avctx->priv_data;
  65
  66     av_frame_free(&avctx->coded_frame);
  67
  68     x265_param_free(ctx->params);
  69
  70     if (ctx->encoder)
  71         x265_encoder_close(ctx->encoder);
  72
  73     return 0;
  74 }
  75
  76 static av_cold int libx265_encode_init(AVCodecContext *avctx)
  77 {
  78     libx265Context *ctx = avctx->priv_data;
  79     x265_nal *nal;
  80     char sar[12];
  81     int sar_num, sar_den;
  82     int nnal;
  83
  84     if (avctx->strict_std_compliance > FF_COMPLIANCE_EXPERIMENTAL &&
  85         !av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt)->log2_chroma_w) {
  86         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
  87                "4:2:2 and 4:4:4 support is not fully defined for HEVC yet. "
  88                "Set -strict experimental to encode anyway.\n");
  89         return AVERROR(ENOSYS);
  90     }
  91
  92     avctx->coded_frame = av_frame_alloc();
  93     if (!avctx->coded_frame) {
  94         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate frame.\n");
  95         return AVERROR(ENOMEM);
  96     }
  97
  98     ctx->params = x265_param_alloc();
  99     if (!ctx->params) {
 100         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate x265 param structure.\n");
 101         return AVERROR(ENOMEM);
 102     }
 103
 104     if (x265_param_default_preset(ctx->params, ctx->preset, ctx->tune) < 0) {
 105         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid preset or tune.\n");
 106         return AVERROR(EINVAL);
 107     }
 108
 109     ctx->params->frameNumThreads = avctx->thread_count;
 110     ctx->params->fpsNum          = avctx->time_base.den;
 111     ctx->params->fpsDenom        = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
 112     ctx->params->sourceWidth     = avctx->width;
 113     ctx->params->sourceHeight    = avctx->height;
 114
 115     if (avctx->sample_aspect_ratio.num > 0 && avctx->sample_aspect_ratio.den > 0) {
 116         av_reduce(&sar_num, &sar_den,
 117                   avctx->sample_aspect_ratio.num,
 118                   avctx->sample_aspect_ratio.den, 65535);
 119         snprintf(sar, sizeof(sar), "%d:%d", sar_num, sar_den);
 120         if (x265_param_parse(ctx->params, "sar", sar) == X265_PARAM_BAD_VALUE) {
 121             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid SAR: %d:%d.\n", sar_num, sar_den);
 122             return AVERROR_INVALIDDATA;
 123         }
 124     }
 125
 126     switch (avctx->pix_fmt) {
 127     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
 128     case AV_PIX_FMT_YUV420P10:
 129         ctx->params->internalCsp = X265_CSP_I420;
 130         break;
 131     case AV_PIX_FMT_YUV422P:
 132     case AV_PIX_FMT_YUV422P10:
 133         ctx->params->internalCsp = X265_CSP_I422;
 134         break;
 135     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
 136     case AV_PIX_FMT_YUV444P10:
 137         ctx->params->internalCsp = X265_CSP_I444;
 138         break;
 139     }
 140
 141     if (avctx->bit_rate > 0) {
 142         ctx->params->rc.bitrate         = avctx->bit_rate / 1000;
 143         ctx->params->rc.rateControlMode = X265_RC_ABR;
 144     }
 145
 146     if (!(avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER))
 147         ctx->params->bRepeatHeaders = 1;
 148
 149     if (ctx->x265_opts) {
 150         AVDictionary *dict    = NULL;
 151         AVDictionaryEntry *en = NULL;
 152
 153         if (!av_dict_parse_string(&dict, ctx->x265_opts, "=", ":", 0)) {
 154             while ((en = av_dict_get(dict, "", en, AV_DICT_IGNORE_SUFFIX))) {
 155                 int parse_ret = x265_param_parse(ctx->params, en->key, en->value);
 156
 157                 switch (parse_ret) {
 158                 case X265_PARAM_BAD_NAME:
 159                     av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 160                           "Unknown option: %s.\n", en->key);
 161                     break;
 162                 case X265_PARAM_BAD_VALUE:
 163                     av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 164                           "Invalid value for %s: %s.\n", en->key, en->value);
 165                     break;
 166                 default:
 167                     break;
 168                 }
 169             }
 170             av_dict_free(&dict);
 171         }
 172     }
 173
 174     ctx->encoder = x265_encoder_open(ctx->params);
 175     if (!ctx->encoder) {
 176         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot open libx265 encoder.\n");
 177         libx265_encode_close(avctx);
 178         return AVERROR_INVALIDDATA;
 179     }
 180
 181     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
 182         avctx->extradata_size = x265_encoder_headers(ctx->encoder, &nal, &nnal);
 183         if (avctx->extradata_size <= 0) {
 184             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot encode headers.\n");
 185             libx265_encode_close(avctx);
 186             return AVERROR_INVALIDDATA;
 187         }
 188
 189         avctx->extradata = av_malloc(avctx->extradata_size + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 190         if (!avctx->extradata) {
 191             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 192                    "Cannot allocate HEVC header of size %d.\n", avctx->extradata_size);
 193             libx265_encode_close(avctx);
 194             return AVERROR(ENOMEM);
 195         }
 196
 197         memcpy(avctx->extradata, nal[0].payload, avctx->extradata_size);
 198     }
 199
 200     return 0;
 201 }
 202
 203 static int libx265_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 204                                 const AVFrame *pic, int *got_packet)
 205 {
 206     libx265Context *ctx = avctx->priv_data;
 207     x265_picture x265pic;
 208     x265_picture x265pic_out = { { 0 } };
 209     x265_nal *nal;
 210     uint8_t *dst;
 211     int payload = 0;
 212     int nnal;
 213     int ret;
 214     int i;
 215
 216     x265_picture_init(ctx->params, &x265pic);
 217
 218     if (pic) {
 219         for (i = 0; i < 3; i++) {
 220            x265pic.planes[i] = pic->data[i];
 221            x265pic.stride[i] = pic->linesize[i];
 222         }
 223
 224         x265pic.pts      = pic->pts;
 225         x265pic.bitDepth = av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt)->comp[0].depth_minus1 + 1;
 226     }
 227
 228     ret = x265_encoder_encode(ctx->encoder, &nal, &nnal,
 229                               pic ? &x265pic : NULL, &x265pic_out);
 230     if (ret < 0)
 231         return AVERROR_UNKNOWN;
 232
 233     if (!nnal)
 234         return 0;
 235
 236     for (i = 0; i < nnal; i++)
 237         payload += nal[i].sizeBytes;
 238
 239     ret = ff_alloc_packet(pkt, payload);
 240     if (ret < 0) {
 241         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error getting output packet.\n");
 242         return ret;
 243     }
 244     dst = pkt->data;
 245
 246     for (i = 0; i < nnal; i++) {
 247         memcpy(dst, nal[i].payload, nal[i].sizeBytes);
 248         dst += nal[i].sizeBytes;
 249
 250         if (is_keyframe(nal[i].type))
 251             pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 252     }
 253
 254     pkt->pts = x265pic_out.pts;
 255     pkt->dts = x265pic_out.dts;
 256
 257     *got_packet = 1;
 258     return 0;
 259 }
 260
 261 static const enum AVPixelFormat x265_csp_eight[] = {
 262     AV_PIX_FMT_YUV420P,
 263     AV_PIX_FMT_YUV422P,
 264     AV_PIX_FMT_YUV444P,
 265     AV_PIX_FMT_NONE
 266 };
 267
 268 static const enum AVPixelFormat x265_csp_twelve[] = {
 269     AV_PIX_FMT_YUV420P,
 270     AV_PIX_FMT_YUV422P,
 271     AV_PIX_FMT_YUV444P,
 272     AV_PIX_FMT_YUV420P10,
 273     AV_PIX_FMT_YUV422P10,
 274     AV_PIX_FMT_YUV444P10,
 275     AV_PIX_FMT_NONE
 276 };
 277
 278 static av_cold void libx265_encode_init_csp(AVCodec *codec)
 279 {
 280     if (x265_max_bit_depth == 8)
 281         codec->pix_fmts = x265_csp_eight;
 282     else if (x265_max_bit_depth == 12)
 283         codec->pix_fmts = x265_csp_twelve;
 284 }
 285
 286 #define OFFSET(x) offsetof(libx265Context, x)
 287 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
 288 static const AVOption options[] = {
 289     { "preset",      "set the x265 preset",                                                         OFFSET(preset),    AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
 290     { "tune",        "set the x265 tune parameter",                                                 OFFSET(tune),      AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
 291     { "x265-params", "set the x265 configuration using a :-separated list of key=value parameters", OFFSET(x265_opts), AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
 292     { NULL }
 293 };
 294
 295 static const AVClass class = {
 296     .class_name = "libx265",
 297     .item_name  = av_default_item_name,
 298     .option     = options,
 299     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 300 };
 301
 302 AVCodec ff_libx265_encoder = {
 303     .name             = "libx265",
 304     .long_name        = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libx265 H.265 / HEVC"),
 305     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 306     .id               = AV_CODEC_ID_HEVC,
 307     .init             = libx265_encode_init,
 308     .init_static_data = libx265_encode_init_csp,
 309     .encode2          = libx265_encode_frame,
 310     .close            = libx265_encode_close,
 311     .priv_data_size   = sizeof(libx265Context),
 312     .priv_class       = &class,
 313     .capabilities     = CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_AUTO_THREADS,
 314 };