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 FFmpeg.
   7  *
   8  * FFmpeg 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  * FFmpeg 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 FFmpeg; 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 #include <float.h>
  29
  30 #include "libavutil/internal.h"
  31 #include "libavutil/common.h"
  32 #include "libavutil/opt.h"
  33 #include "libavutil/pixdesc.h"
  34 #include "avcodec.h"
  35 #include "internal.h"
  36
  37 typedef struct libx265Context {
  38     const AVClass *class;
  39
  40     x265_encoder *encoder;
  41     x265_param   *params;
  42
  43     float crf;
  44     char *preset;
  45     char *tune;
  46     char *x265_opts;
  47 } libx265Context;
  48
  49 static int is_keyframe(NalUnitType naltype)
  50 {
  51     switch (naltype) {
  52     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_BLA_W_LP:
  53     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_BLA_W_RADL:
  54     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_BLA_N_LP:
  55     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_IDR_W_RADL:
  56     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_IDR_N_LP:
  57     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_CRA:
  58         return 1;
  59     default:
  60         return 0;
  61     }
  62 }
  63
  64 static av_cold int libx265_encode_close(AVCodecContext *avctx)
  65 {
  66     libx265Context *ctx = avctx->priv_data;
  67
  68     av_frame_free(&avctx->coded_frame);
  69
  70     x265_param_free(ctx->params);
  71
  72     if (ctx->encoder)
  73         x265_encoder_close(ctx->encoder);
  74
  75     return 0;
  76 }
  77
  78 static av_cold int libx265_encode_init(AVCodecContext *avctx)
  79 {
  80     libx265Context *ctx = avctx->priv_data;
  81
  82     if (avctx->strict_std_compliance > FF_COMPLIANCE_EXPERIMENTAL &&
  83         !av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt)->log2_chroma_w) {
  84         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
  85                "4:2:2 and 4:4:4 support is not fully defined for HEVC yet. "
  86                "Set -strict experimental to encode anyway.\n");
  87         return AVERROR(ENOSYS);
  88     }
  89
  90     avctx->coded_frame = av_frame_alloc();
  91     if (!avctx->coded_frame) {
  92         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate frame.\n");
  93         return AVERROR(ENOMEM);
  94     }
  95
  96     ctx->params = x265_param_alloc();
  97     if (!ctx->params) {
  98         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate x265 param structure.\n");
  99         return AVERROR(ENOMEM);
 100     }
 101
 102     if (x265_param_default_preset(ctx->params, ctx->preset, ctx->tune) < 0) {
 103         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid preset or tune.\n");
 104         return AVERROR(EINVAL);
 105     }
 106
 107     ctx->params->frameNumThreads = avctx->thread_count;
 108     ctx->params->fpsNum          = avctx->time_base.den;
 109     ctx->params->fpsDenom        = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
 110     ctx->params->sourceWidth     = avctx->width;
 111     ctx->params->sourceHeight    = avctx->height;
 112     ctx->params->bEnablePsnr     = !!(avctx->flags & CODEC_FLAG_PSNR);
 113
 114     if (avctx->sample_aspect_ratio.num > 0 && avctx->sample_aspect_ratio.den > 0) {
 115         char sar[12];
 116         int sar_num, sar_den;
 117
 118         av_reduce(&sar_num, &sar_den,
 119                   avctx->sample_aspect_ratio.num,
 120                   avctx->sample_aspect_ratio.den, 65535);
 121         snprintf(sar, sizeof(sar), "%d:%d", sar_num, sar_den);
 122         if (x265_param_parse(ctx->params, "sar", sar) == X265_PARAM_BAD_VALUE) {
 123             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid SAR: %d:%d.\n", sar_num, sar_den);
 124             return AVERROR_INVALIDDATA;
 125         }
 126     }
 127
 128     switch (avctx->pix_fmt) {
 129     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
 130     case AV_PIX_FMT_YUV420P10:
 131         ctx->params->internalCsp = X265_CSP_I420;
 132         break;
 133     case AV_PIX_FMT_YUV422P:
 134     case AV_PIX_FMT_YUV422P10:
 135         ctx->params->internalCsp = X265_CSP_I422;
 136         break;
 137     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
 138     case AV_PIX_FMT_YUV444P10:
 139         ctx->params->internalCsp = X265_CSP_I444;
 140         break;
 141     }
 142
 143     if (ctx->crf >= 0) {
 144         char crf[6];
 145
 146         snprintf(crf, sizeof(crf), "%2.2f", ctx->crf);
 147         if (x265_param_parse(ctx->params, "crf", crf) == X265_PARAM_BAD_VALUE) {
 148             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid crf: %2.2f.\n", ctx->crf);
 149             return AVERROR(EINVAL);
 150         }
 151     } else if (avctx->bit_rate > 0) {
 152         ctx->params->rc.bitrate         = avctx->bit_rate / 1000;
 153         ctx->params->rc.rateControlMode = X265_RC_ABR;
 154     }
 155
 156     if (!(avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER))
 157         ctx->params->bRepeatHeaders = 1;
 158
 159     if (ctx->x265_opts) {
 160         AVDictionary *dict    = NULL;
 161         AVDictionaryEntry *en = NULL;
 162
 163         if (!av_dict_parse_string(&dict, ctx->x265_opts, "=", ":", 0)) {
 164             while ((en = av_dict_get(dict, "", en, AV_DICT_IGNORE_SUFFIX))) {
 165                 int parse_ret = x265_param_parse(ctx->params, en->key, en->value);
 166
 167                 switch (parse_ret) {
 168                 case X265_PARAM_BAD_NAME:
 169                     av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 170                           "Unknown option: %s.\n", en->key);
 171                     break;
 172                 case X265_PARAM_BAD_VALUE:
 173                     av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 174                           "Invalid value for %s: %s.\n", en->key, en->value);
 175                     break;
 176                 default:
 177                     break;
 178                 }
 179             }
 180             av_dict_free(&dict);
 181         }
 182     }
 183
 184     ctx->encoder = x265_encoder_open(ctx->params);
 185     if (!ctx->encoder) {
 186         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot open libx265 encoder.\n");
 187         libx265_encode_close(avctx);
 188         return AVERROR_INVALIDDATA;
 189     }
 190
 191     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
 192         x265_nal *nal;
 193         int nnal;
 194
 195         avctx->extradata_size = x265_encoder_headers(ctx->encoder, &nal, &nnal);
 196         if (avctx->extradata_size <= 0) {
 197             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot encode headers.\n");
 198             libx265_encode_close(avctx);
 199             return AVERROR_INVALIDDATA;
 200         }
 201
 202         avctx->extradata = av_malloc(avctx->extradata_size + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 203         if (!avctx->extradata) {
 204             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 205                    "Cannot allocate HEVC header of size %d.\n", avctx->extradata_size);
 206             libx265_encode_close(avctx);
 207             return AVERROR(ENOMEM);
 208         }
 209
 210         memcpy(avctx->extradata, nal[0].payload, avctx->extradata_size);
 211     }
 212
 213     return 0;
 214 }
 215
 216 static int libx265_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 217                                 const AVFrame *pic, int *got_packet)
 218 {
 219     libx265Context *ctx = avctx->priv_data;
 220     x265_picture x265pic;
 221     x265_picture x265pic_out = { { 0 } };
 222     x265_nal *nal;
 223     uint8_t *dst;
 224     int payload = 0;
 225     int nnal;
 226     int ret;
 227     int i;
 228
 229     x265_picture_init(ctx->params, &x265pic);
 230
 231     if (pic) {
 232         for (i = 0; i < 3; i++) {
 233            x265pic.planes[i] = pic->data[i];
 234            x265pic.stride[i] = pic->linesize[i];
 235         }
 236
 237         x265pic.pts      = pic->pts;
 238         x265pic.bitDepth = av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt)->comp[0].depth_minus1 + 1;
 239
 240         x265pic.sliceType = pic->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_I ? X265_TYPE_I :
 241                             pic->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_P ? X265_TYPE_P :
 242                             pic->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_B ? X265_TYPE_B :
 243                             X265_TYPE_AUTO;
 244     }
 245
 246     ret = x265_encoder_encode(ctx->encoder, &nal, &nnal,
 247                               pic ? &x265pic : NULL, &x265pic_out);
 248     if (ret < 0)
 249         return AVERROR_EXTERNAL;
 250
 251     if (!nnal)
 252         return 0;
 253
 254     for (i = 0; i < nnal; i++)
 255         payload += nal[i].sizeBytes;
 256
 257     ret = ff_alloc_packet(pkt, payload);
 258     if (ret < 0) {
 259         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error getting output packet.\n");
 260         return ret;
 261     }
 262     dst = pkt->data;
 263
 264     for (i = 0; i < nnal; i++) {
 265         memcpy(dst, nal[i].payload, nal[i].sizeBytes);
 266         dst += nal[i].sizeBytes;
 267
 268         if (is_keyframe(nal[i].type))
 269             pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 270     }
 271
 272     pkt->pts = x265pic_out.pts;
 273     pkt->dts = x265pic_out.dts;
 274
 275     switch (x265pic_out.sliceType) {
 276     case X265_TYPE_IDR:
 277     case X265_TYPE_I:
 278         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 279         break;
 280     case X265_TYPE_P:
 281         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
 282         break;
 283     case X265_TYPE_B:
 284         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
 285         break;
 286     }
 287
 288     *got_packet = 1;
 289     return 0;
 290 }
 291
 292 static const enum AVPixelFormat x265_csp_eight[] = {
 293     AV_PIX_FMT_YUV420P,
 294     AV_PIX_FMT_YUV422P,
 295     AV_PIX_FMT_YUV444P,
 296     AV_PIX_FMT_NONE
 297 };
 298
 299 static const enum AVPixelFormat x265_csp_twelve[] = {
 300     AV_PIX_FMT_YUV420P,
 301     AV_PIX_FMT_YUV422P,
 302     AV_PIX_FMT_YUV444P,
 303     AV_PIX_FMT_YUV420P10,
 304     AV_PIX_FMT_YUV422P10,
 305     AV_PIX_FMT_YUV444P10,
 306     AV_PIX_FMT_NONE
 307 };
 308
 309 static av_cold void libx265_encode_init_csp(AVCodec *codec)
 310 {
 311     if (x265_max_bit_depth == 8)
 312         codec->pix_fmts = x265_csp_eight;
 313     else if (x265_max_bit_depth == 12)
 314         codec->pix_fmts = x265_csp_twelve;
 315 }
 316
 317 #define OFFSET(x) offsetof(libx265Context, x)
 318 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
 319 static const AVOption options[] = {
 320     { "crf",         "set the x265 crf",                                                            OFFSET(crf),       AV_OPT_TYPE_FLOAT,  { .dbl = -1 }, -1, FLT_MAX, VE },
 321     { "preset",      "set the x265 preset",                                                         OFFSET(preset),    AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
 322     { "tune",        "set the x265 tune parameter",                                                 OFFSET(tune),      AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
 323     { "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 },
 324     { NULL }
 325 };
 326
 327 static const AVClass class = {
 328     .class_name = "libx265",
 329     .item_name  = av_default_item_name,
 330     .option     = options,
 331     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 332 };
 333
 334 static const AVCodecDefault x265_defaults[] = {
 335     { "b", "0" },
 336     { NULL },
 337 };
 338
 339 AVCodec ff_libx265_encoder = {
 340     .name             = "libx265",
 341     .long_name        = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libx265 H.265 / HEVC"),
 342     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 343     .id               = AV_CODEC_ID_HEVC,
 344     .init             = libx265_encode_init,
 345     .init_static_data = libx265_encode_init_csp,
 346     .encode2          = libx265_encode_frame,
 347     .close            = libx265_encode_close,
 348     .priv_data_size   = sizeof(libx265Context),
 349     .priv_class       = &class,
 350     .defaults         = x265_defaults,
 351     .capabilities     = CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_AUTO_THREADS,
 352 };