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 nnal;
  81     int ret;
  82     int i;
  83
  84     if (avctx->strict_std_compliance > FF_COMPLIANCE_EXPERIMENTAL &&
  85         !av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt)->log2_chroma_w &&
  86         !av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt)->log2_chroma_h) {
  87         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
  88                "4:4:4 support is not fully defined for HEVC yet. "
  89                "Set -strict experimental to encode anyway.\n");
  90         return AVERROR(ENOSYS);
  91     }
  92
  93     avctx->coded_frame = av_frame_alloc();
  94     if (!avctx->coded_frame) {
  95         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate frame.\n");
  96         return AVERROR(ENOMEM);
  97     }
  98
  99     ctx->params = x265_param_alloc();
 100     if (!ctx->params) {
 101         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate x265 param structure.\n");
 102         return AVERROR(ENOMEM);
 103     }
 104
 105     if (x265_param_default_preset(ctx->params, ctx->preset, ctx->tune) < 0) {
 106         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid preset or tune.\n");
 107         return AVERROR(EINVAL);
 108     }
 109
 110     ctx->params->frameNumThreads = avctx->thread_count;
 111     ctx->params->fpsNum          = avctx->time_base.den;
 112     ctx->params->fpsDenom        = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
 113     ctx->params->sourceWidth     = avctx->width;
 114     ctx->params->sourceHeight    = avctx->height;
 115
 116     if (x265_max_bit_depth == 8)
 117         ctx->params->internalBitDepth = 8;
 118     else if (x265_max_bit_depth == 12)
 119         ctx->params->internalBitDepth = 10;
 120
 121     switch (avctx->pix_fmt) {
 122     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
 123     case AV_PIX_FMT_YUV420P10:
 124         ctx->params->internalCsp = X265_CSP_I420;
 125         break;
 126     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
 127     case AV_PIX_FMT_YUV444P10:
 128         ctx->params->internalCsp = X265_CSP_I444;
 129         break;
 130     }
 131
 132     if (avctx->bit_rate > 0) {
 133         ctx->params->rc.bitrate         = avctx->bit_rate / 1000;
 134         ctx->params->rc.rateControlMode = X265_RC_ABR;
 135     }
 136
 137     if (ctx->x265_opts) {
 138         AVDictionary *dict    = NULL;
 139         AVDictionaryEntry *en = NULL;
 140
 141         if (!av_dict_parse_string(&dict, ctx->x265_opts, "=", ":", 0)) {
 142             while ((en = av_dict_get(dict, "", en, AV_DICT_IGNORE_SUFFIX))) {
 143                 int parse_ret = x265_param_parse(ctx->params, en->key, en->value);
 144
 145                 switch (parse_ret) {
 146                 case X265_PARAM_BAD_NAME:
 147                     av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 148                           "Unknown option: %s.\n", en->key);
 149                     break;
 150                 case X265_PARAM_BAD_VALUE:
 151                     av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 152                           "Invalid value for %s: %s.\n", en->key, en->value);
 153                     break;
 154                 default:
 155                     break;
 156                 }
 157             }
 158             av_dict_free(&dict);
 159         }
 160     }
 161
 162     ctx->encoder = x265_encoder_open(ctx->params);
 163     if (!ctx->encoder) {
 164         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot open libx265 encoder.\n");
 165         libx265_encode_close(avctx);
 166         return AVERROR_INVALIDDATA;
 167     }
 168
 169     ret = x265_encoder_headers(ctx->encoder, &nal, &nnal);
 170     if (ret < 0) {
 171         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot encode headers.\n");
 172         libx265_encode_close(avctx);
 173         return AVERROR_INVALIDDATA;
 174     }
 175
 176     for (i = 0; i < nnal; i++)
 177         ctx->header_size += nal[i].sizeBytes;
 178
 179     ctx->header = av_malloc(ctx->header_size);
 180     if (!ctx->header) {
 181         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 182                "Cannot allocate HEVC header of size %d.\n", ctx->header_size);
 183         libx265_encode_close(avctx);
 184         return AVERROR(ENOMEM);
 185     }
 186
 187     buf = ctx->header;
 188     for (i = 0; i < nnal; i++) {
 189         memcpy(buf, nal[i].payload, nal[i].sizeBytes);
 190         buf += nal[i].sizeBytes;
 191     }
 192
 193     return 0;
 194 }
 195
 196 static int libx265_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 197                                 const AVFrame *pic, int *got_packet)
 198 {
 199     libx265Context *ctx = avctx->priv_data;
 200     x265_picture x265pic;
 201     x265_picture x265pic_out = { { 0 } };
 202     x265_nal *nal;
 203     uint8_t *dst;
 204     int payload = 0;
 205     int nnal;
 206     int ret;
 207     int i;
 208
 209     x265_picture_init(ctx->params, &x265pic);
 210
 211     if (pic) {
 212         for (i = 0; i < 3; i++) {
 213            x265pic.planes[i] = pic->data[i];
 214            x265pic.stride[i] = pic->linesize[i];
 215         }
 216
 217         x265pic.pts      = pic->pts;
 218         x265pic.bitDepth = av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt)->comp[0].depth_minus1 + 1;
 219     }
 220
 221     ret = x265_encoder_encode(ctx->encoder, &nal, &nnal,
 222                               pic ? &x265pic : NULL, &x265pic_out);
 223     if (ret < 0)
 224         return AVERROR_UNKNOWN;
 225
 226     if (!nnal)
 227         return 0;
 228
 229     for (i = 0; i < nnal; i++)
 230         payload += nal[i].sizeBytes;
 231
 232     payload += ctx->header_size;
 233
 234     ret = ff_alloc_packet(pkt, payload);
 235     if (ret < 0) {
 236         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error getting output packet.\n");
 237         return ret;
 238     }
 239     dst = pkt->data;
 240
 241     if (ctx->header) {
 242         memcpy(dst, ctx->header, ctx->header_size);
 243         dst += ctx->header_size;
 244
 245         av_freep(&ctx->header);
 246         ctx->header_size = 0;
 247     }
 248
 249     for (i = 0; i < nnal; i++) {
 250         memcpy(dst, nal[i].payload, nal[i].sizeBytes);
 251         dst += nal[i].sizeBytes;
 252
 253         if (is_keyframe(nal[i].type))
 254             pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 255     }
 256
 257     pkt->pts = x265pic_out.pts;
 258     pkt->dts = x265pic_out.dts;
 259
 260     *got_packet = 1;
 261     return 0;
 262 }
 263
 264 static const enum AVPixelFormat x265_csp_eight[] = {
 265     AV_PIX_FMT_YUV420P,
 266     AV_PIX_FMT_YUV444P,
 267     AV_PIX_FMT_NONE
 268 };
 269
 270 static const enum AVPixelFormat x265_csp_twelve[] = {
 271     AV_PIX_FMT_YUV420P,
 272     AV_PIX_FMT_YUV444P,
 273     AV_PIX_FMT_YUV420P10,
 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 };