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 #include <x265.h>
  24
  25 #include "libavutil/internal.h"
  26 #include "libavutil/common.h"
  27 #include "libavutil/opt.h"
  28 #include "libavutil/pixdesc.h"
  29 #include "avcodec.h"
  30 #include "internal.h"
  31
  32 typedef struct libx265Context {
  33     const AVClass *class;
  34
  35     x265_encoder *encoder;
  36     x265_param   *params;
  37     uint8_t      *header;
  38     int           header_size;
  39
  40     char *preset;
  41     char *tune;
  42     char *x265_opts;
  43 } libx265Context;
  44
  45 static int is_keyframe(NalUnitType naltype)
  46 {
  47     switch (naltype) {
  48     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_BLA_W_LP:
  49     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_BLA_W_RADL:
  50     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_BLA_N_LP:
  51     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_IDR_W_RADL:
  52     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_IDR_N_LP:
  53     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_CRA:
  54         return 1;
  55     default:
  56         return 0;
  57     }
  58 }
  59
  60 static av_cold int libx265_encode_close(AVCodecContext *avctx)
  61 {
  62     libx265Context *ctx = avctx->priv_data;
  63
  64     av_frame_free(&avctx->coded_frame);
  65     av_freep(&ctx->header);
  66
  67     x265_param_free(ctx->params);
  68
  69     if (ctx->encoder)
  70         x265_encoder_close(ctx->encoder);
  71
  72     return 0;
  73 }
  74
  75 static av_cold int libx265_encode_init(AVCodecContext *avctx)
  76 {
  77     libx265Context *ctx = avctx->priv_data;
  78     x265_nal *nal;
  79     uint8_t *buf;
  80     int sar_num, sar_den;
  81     int nnal;
  82     int ret;
  83     int i;
  84
  85     if (avctx->strict_std_compliance > FF_COMPLIANCE_EXPERIMENTAL &&
  86         !av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt)->log2_chroma_w &&
  87         !av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt)->log2_chroma_h) {
  88         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
  89                "4:4:4 support is not fully defined for HEVC yet. "
  90                "Set -strict experimental to encode anyway.\n");
  91         return AVERROR(ENOSYS);
  92     }
  93
  94     avctx->coded_frame = av_frame_alloc();
  95     if (!avctx->coded_frame) {
  96         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate frame.\n");
  97         return AVERROR(ENOMEM);
  98     }
  99
 100     ctx->params = x265_param_alloc();
 101     if (!ctx->params) {
 102         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate x265 param structure.\n");
 103         return AVERROR(ENOMEM);
 104     }
 105
 106     if (x265_param_default_preset(ctx->params, ctx->preset, ctx->tune) < 0) {
 107         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid preset or tune.\n");
 108         return AVERROR(EINVAL);
 109     }
 110
 111     ctx->params->frameNumThreads = avctx->thread_count;
 112     ctx->params->fpsNum          = avctx->time_base.den;
 113     ctx->params->fpsDenom        = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
 114     ctx->params->sourceWidth     = avctx->width;
 115     ctx->params->sourceHeight    = avctx->height;
 116
 117     av_reduce(&sar_num, &sar_den,
 118               avctx->sample_aspect_ratio.num,
 119               avctx->sample_aspect_ratio.den, 4096);
 120     ctx->params->bEnableVuiParametersPresentFlag = 1;
 121     ctx->params->bEnableAspectRatioIdc           = 1;
 122     ctx->params->aspectRatioIdc                  = 255;
 123     ctx->params->sarWidth                        = sar_num;
 124     ctx->params->sarHeight                       = sar_den;
 125
 126     if (x265_max_bit_depth == 8)
 127         ctx->params->internalBitDepth = 8;
 128     else if (x265_max_bit_depth == 12)
 129         ctx->params->internalBitDepth = 10;
 130
 131     switch (avctx->pix_fmt) {
 132     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
 133     case AV_PIX_FMT_YUV420P10:
 134         ctx->params->internalCsp = X265_CSP_I420;
 135         break;
 136     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
 137     case AV_PIX_FMT_YUV444P10:
 138         ctx->params->internalCsp = X265_CSP_I444;
 139         break;
 140     }
 141
 142     if (avctx->bit_rate > 0) {
 143         ctx->params->rc.bitrate         = avctx->bit_rate / 1000;
 144         ctx->params->rc.rateControlMode = X265_RC_ABR;
 145     }
 146
 147     if (ctx->x265_opts) {
 148         AVDictionary *dict    = NULL;
 149         AVDictionaryEntry *en = NULL;
 150
 151         if (!av_dict_parse_string(&dict, ctx->x265_opts, "=", ":", 0)) {
 152             while ((en = av_dict_get(dict, "", en, AV_DICT_IGNORE_SUFFIX))) {
 153                 int parse_ret = x265_param_parse(ctx->params, en->key, en->value);
 154
 155                 switch (parse_ret) {
 156                 case X265_PARAM_BAD_NAME:
 157                     av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 158                           "Unknown option: %s.\n", en->key);
 159                     break;
 160                 case X265_PARAM_BAD_VALUE:
 161                     av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 162                           "Invalid value for %s: %s.\n", en->key, en->value);
 163                     break;
 164                 default:
 165                     break;
 166                 }
 167             }
 168             av_dict_free(&dict);
 169         }
 170     }
 171
 172     ctx->encoder = x265_encoder_open(ctx->params);
 173     if (!ctx->encoder) {
 174         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot open libx265 encoder.\n");
 175         libx265_encode_close(avctx);
 176         return AVERROR_INVALIDDATA;
 177     }
 178
 179     ret = x265_encoder_headers(ctx->encoder, &nal, &nnal);
 180     if (ret < 0) {
 181         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot encode headers.\n");
 182         libx265_encode_close(avctx);
 183         return AVERROR_INVALIDDATA;
 184     }
 185
 186     for (i = 0; i < nnal; i++)
 187         ctx->header_size += nal[i].sizeBytes;
 188
 189     ctx->header = av_malloc(ctx->header_size);
 190     if (!ctx->header) {
 191         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 192                "Cannot allocate HEVC header of size %d.\n", ctx->header_size);
 193         libx265_encode_close(avctx);
 194         return AVERROR(ENOMEM);
 195     }
 196
 197     buf = ctx->header;
 198     for (i = 0; i < nnal; i++) {
 199         memcpy(buf, nal[i].payload, nal[i].sizeBytes);
 200         buf += nal[i].sizeBytes;
 201     }
 202
 203     return 0;
 204 }
 205
 206 static int libx265_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 207                                 const AVFrame *pic, int *got_packet)
 208 {
 209     libx265Context *ctx = avctx->priv_data;
 210     x265_picture x265pic;
 211     x265_picture x265pic_out = { { 0 } };
 212     x265_nal *nal;
 213     uint8_t *dst;
 214     int payload = 0;
 215     int nnal;
 216     int ret;
 217     int i;
 218
 219     x265_picture_init(ctx->params, &x265pic);
 220
 221     if (pic) {
 222         for (i = 0; i < 3; i++) {
 223            x265pic.planes[i] = pic->data[i];
 224            x265pic.stride[i] = pic->linesize[i];
 225         }
 226
 227         x265pic.pts      = pic->pts;
 228         x265pic.bitDepth = av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt)->comp[0].depth_minus1 + 1;
 229     }
 230
 231     ret = x265_encoder_encode(ctx->encoder, &nal, &nnal,
 232                               pic ? &x265pic : NULL, &x265pic_out);
 233     if (ret < 0)
 234         return AVERROR_UNKNOWN;
 235
 236     if (!nnal)
 237         return 0;
 238
 239     for (i = 0; i < nnal; i++)
 240         payload += nal[i].sizeBytes;
 241
 242     payload += ctx->header_size;
 243
 244     ret = ff_alloc_packet(pkt, payload);
 245     if (ret < 0) {
 246         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error getting output packet.\n");
 247         return ret;
 248     }
 249     dst = pkt->data;
 250
 251     if (ctx->header) {
 252         memcpy(dst, ctx->header, ctx->header_size);
 253         dst += ctx->header_size;
 254
 255         av_freep(&ctx->header);
 256         ctx->header_size = 0;
 257     }
 258
 259     for (i = 0; i < nnal; i++) {
 260         memcpy(dst, nal[i].payload, nal[i].sizeBytes);
 261         dst += nal[i].sizeBytes;
 262
 263         if (is_keyframe(nal[i].type))
 264             pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 265     }
 266
 267     pkt->pts = x265pic_out.pts;
 268     pkt->dts = x265pic_out.dts;
 269
 270     *got_packet = 1;
 271     return 0;
 272 }
 273
 274 static const enum AVPixelFormat x265_csp_eight[] = {
 275     AV_PIX_FMT_YUV420P,
 276     AV_PIX_FMT_YUV444P,
 277     AV_PIX_FMT_NONE
 278 };
 279
 280 static const enum AVPixelFormat x265_csp_twelve[] = {
 281     AV_PIX_FMT_YUV420P,
 282     AV_PIX_FMT_YUV444P,
 283     AV_PIX_FMT_YUV420P10,
 284     AV_PIX_FMT_YUV444P10,
 285     AV_PIX_FMT_NONE
 286 };
 287
 288 static av_cold void libx265_encode_init_csp(AVCodec *codec)
 289 {
 290     if (x265_max_bit_depth == 8)
 291         codec->pix_fmts = x265_csp_eight;
 292     else if (x265_max_bit_depth == 12)
 293         codec->pix_fmts = x265_csp_twelve;
 294 }
 295
 296 #define OFFSET(x) offsetof(libx265Context, x)
 297 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
 298 static const AVOption options[] = {
 299     { "preset",      "set the x265 preset",                                                         OFFSET(preset),    AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
 300     { "tune",        "set the x265 tune parameter",                                                 OFFSET(tune),      AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
 301     { "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 },
 302     { NULL }
 303 };
 304
 305 static const AVClass class = {
 306     .class_name = "libx265",
 307     .item_name  = av_default_item_name,
 308     .option     = options,
 309     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 310 };
 311
 312 AVCodec ff_libx265_encoder = {
 313     .name             = "libx265",
 314     .long_name        = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libx265 H.265 / HEVC"),
 315     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 316     .id               = AV_CODEC_ID_HEVC,
 317     .init             = libx265_encode_init,
 318     .init_static_data = libx265_encode_init_csp,
 319     .encode2          = libx265_encode_frame,
 320     .close            = libx265_encode_close,
 321     .priv_data_size   = sizeof(libx265Context),
 322     .priv_class       = &class,
 323     .capabilities     = CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_AUTO_THREADS,
 324 };