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 #if defined(_MSC_VER)
  33 #define X265_API_IMPORTS 1
  34 #endif
  35
  36 typedef struct libx265Context {
  37     const AVClass *class;
  38
  39     x265_encoder *encoder;
  40     x265_param   *params;
  41     uint8_t      *header;
  42     int           header_size;
  43
  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     av_freep(&ctx->header);
  70
  71     x265_param_free(ctx->params);
  72
  73     if (ctx->encoder)
  74         x265_encoder_close(ctx->encoder);
  75
  76     return 0;
  77 }
  78
  79 static av_cold int libx265_encode_init(AVCodecContext *avctx)
  80 {
  81     libx265Context *ctx = avctx->priv_data;
  82     x265_nal *nal;
  83     int sar_num, sar_den;
  84     int nnal;
  85     int ret;
  86     int i;
  87
  88     if (avctx->strict_std_compliance > FF_COMPLIANCE_EXPERIMENTAL &&
  89         !av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt)->log2_chroma_w &&
  90         !av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt)->log2_chroma_h) {
  91         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
  92                "4:4:4 support is not fully defined for HEVC yet. "
  93                "Set -strict experimental to encode anyway.\n");
  94         return AVERROR(ENOSYS);
  95     }
  96
  97     avctx->coded_frame = av_frame_alloc();
  98     if (!avctx->coded_frame) {
  99         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate frame.\n");
 100         return AVERROR(ENOMEM);
 101     }
 102
 103     ctx->params = x265_param_alloc();
 104     if (!ctx->params) {
 105         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate x265 param structure.\n");
 106         return AVERROR(ENOMEM);
 107     }
 108
 109     if (x265_param_default_preset(ctx->params, ctx->preset, ctx->tune) < 0) {
 110         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid preset or tune.\n");
 111         return AVERROR(EINVAL);
 112     }
 113
 114     ctx->params->frameNumThreads = avctx->thread_count;
 115     ctx->params->fpsNum          = avctx->time_base.den;
 116     ctx->params->fpsDenom        = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
 117     ctx->params->sourceWidth     = avctx->width;
 118     ctx->params->sourceHeight    = avctx->height;
 119
 120     av_reduce(&sar_num, &sar_den,
 121               avctx->sample_aspect_ratio.num,
 122               avctx->sample_aspect_ratio.den, 4096);
 123     ctx->params->vui.bEnableVuiParametersPresentFlag = 1;
 124     ctx->params->vui.bEnableAspectRatioIdc           = 1;
 125     ctx->params->vui.aspectRatioIdc                  = 255;
 126     ctx->params->vui.sarWidth                        = sar_num;
 127     ctx->params->vui.sarHeight                       = sar_den;
 128
 129     if (x265_max_bit_depth == 8)
 130         ctx->params->internalBitDepth = 8;
 131     else if (x265_max_bit_depth == 12)
 132         ctx->params->internalBitDepth = 10;
 133
 134     switch (avctx->pix_fmt) {
 135     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
 136     case AV_PIX_FMT_YUV420P10:
 137         ctx->params->internalCsp = X265_CSP_I420;
 138         break;
 139     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
 140     case AV_PIX_FMT_YUV444P10:
 141         ctx->params->internalCsp = X265_CSP_I444;
 142         break;
 143     }
 144
 145     if (avctx->bit_rate > 0) {
 146         ctx->params->rc.bitrate         = avctx->bit_rate / 1000;
 147         ctx->params->rc.rateControlMode = X265_RC_ABR;
 148     }
 149
 150     if (ctx->x265_opts) {
 151         AVDictionary *dict    = NULL;
 152         AVDictionaryEntry *en = NULL;
 153
 154         if (!av_dict_parse_string(&dict, ctx->x265_opts, "=", ":", 0)) {
 155             while ((en = av_dict_get(dict, "", en, AV_DICT_IGNORE_SUFFIX))) {
 156                 int parse_ret = x265_param_parse(ctx->params, en->key, en->value);
 157
 158                 switch (parse_ret) {
 159                 case X265_PARAM_BAD_NAME:
 160                     av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 161                           "Unknown option: %s.\n", en->key);
 162                     break;
 163                 case X265_PARAM_BAD_VALUE:
 164                     av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 165                           "Invalid value for %s: %s.\n", en->key, en->value);
 166                     break;
 167                 default:
 168                     break;
 169                 }
 170             }
 171             av_dict_free(&dict);
 172         }
 173     }
 174
 175     ctx->encoder = x265_encoder_open(ctx->params);
 176     if (!ctx->encoder) {
 177         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot open libx265 encoder.\n");
 178         libx265_encode_close(avctx);
 179         return AVERROR_INVALIDDATA;
 180     }
 181
 182     ret = x265_encoder_headers(ctx->encoder, &nal, &nnal);
 183     if (ret < 0) {
 184         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot encode headers.\n");
 185         libx265_encode_close(avctx);
 186         return AVERROR_INVALIDDATA;
 187     }
 188
 189     for (i = 0; i < nnal; i++)
 190         ctx->header_size += nal[i].sizeBytes;
 191
 192     ctx->header = av_malloc(ctx->header_size + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 193     if (!ctx->header) {
 194         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 195                "Cannot allocate HEVC header of size %d.\n", ctx->header_size);
 196         libx265_encode_close(avctx);
 197         return AVERROR(ENOMEM);
 198     }
 199
 200     memcpy(ctx->header, nal[0].payload, ctx->header_size);
 201
 202     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
 203         avctx->extradata_size = ctx->header_size;
 204         avctx->extradata      = ctx->header;
 205
 206         ctx->header_size = 0;
 207         ctx->header      = NULL;
 208     }
 209
 210     return 0;
 211 }
 212
 213 static int libx265_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 214                                 const AVFrame *pic, int *got_packet)
 215 {
 216     libx265Context *ctx = avctx->priv_data;
 217     x265_picture x265pic;
 218     x265_picture x265pic_out = { { 0 } };
 219     x265_nal *nal;
 220     uint8_t *dst;
 221     int payload = 0;
 222     int nnal;
 223     int ret;
 224     int i;
 225
 226     x265_picture_init(ctx->params, &x265pic);
 227
 228     if (pic) {
 229         for (i = 0; i < 3; i++) {
 230            x265pic.planes[i] = pic->data[i];
 231            x265pic.stride[i] = pic->linesize[i];
 232         }
 233
 234         x265pic.pts      = pic->pts;
 235         x265pic.bitDepth = av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt)->comp[0].depth_minus1 + 1;
 236     }
 237
 238     ret = x265_encoder_encode(ctx->encoder, &nal, &nnal,
 239                               pic ? &x265pic : NULL, &x265pic_out);
 240     if (ret < 0)
 241         return AVERROR_UNKNOWN;
 242
 243     if (!nnal)
 244         return 0;
 245
 246     for (i = 0; i < nnal; i++)
 247         payload += nal[i].sizeBytes;
 248
 249     payload += ctx->header_size;
 250
 251     ret = ff_alloc_packet(pkt, payload);
 252     if (ret < 0) {
 253         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error getting output packet.\n");
 254         return ret;
 255     }
 256     dst = pkt->data;
 257
 258     if (ctx->header) {
 259         memcpy(dst, ctx->header, ctx->header_size);
 260         dst += ctx->header_size;
 261
 262         av_freep(&ctx->header);
 263         ctx->header_size = 0;
 264     }
 265
 266     for (i = 0; i < nnal; i++) {
 267         memcpy(dst, nal[i].payload, nal[i].sizeBytes);
 268         dst += nal[i].sizeBytes;
 269
 270         if (is_keyframe(nal[i].type))
 271             pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 272     }
 273
 274     pkt->pts = x265pic_out.pts;
 275     pkt->dts = x265pic_out.dts;
 276
 277     *got_packet = 1;
 278     return 0;
 279 }
 280
 281 static const enum AVPixelFormat x265_csp_eight[] = {
 282     AV_PIX_FMT_YUV420P,
 283     AV_PIX_FMT_YUV444P,
 284     AV_PIX_FMT_NONE
 285 };
 286
 287 static const enum AVPixelFormat x265_csp_twelve[] = {
 288     AV_PIX_FMT_YUV420P,
 289     AV_PIX_FMT_YUV444P,
 290     AV_PIX_FMT_YUV420P10,
 291     AV_PIX_FMT_YUV444P10,
 292     AV_PIX_FMT_NONE
 293 };
 294
 295 static av_cold void libx265_encode_init_csp(AVCodec *codec)
 296 {
 297     if (x265_max_bit_depth == 8)
 298         codec->pix_fmts = x265_csp_eight;
 299     else if (x265_max_bit_depth == 12)
 300         codec->pix_fmts = x265_csp_twelve;
 301 }
 302
 303 #define OFFSET(x) offsetof(libx265Context, x)
 304 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
 305 static const AVOption options[] = {
 306     { "preset",      "set the x265 preset",                                                         OFFSET(preset),    AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
 307     { "tune",        "set the x265 tune parameter",                                                 OFFSET(tune),      AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
 308     { "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 },
 309     { NULL }
 310 };
 311
 312 static const AVClass class = {
 313     .class_name = "libx265",
 314     .item_name  = av_default_item_name,
 315     .option     = options,
 316     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 317 };
 318
 319 AVCodec ff_libx265_encoder = {
 320     .name             = "libx265",
 321     .long_name        = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libx265 H.265 / HEVC"),
 322     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 323     .id               = AV_CODEC_ID_HEVC,
 324     .init             = libx265_encode_init,
 325     .init_static_data = libx265_encode_init_csp,
 326     .encode2          = libx265_encode_frame,
 327     .close            = libx265_encode_close,
 328     .priv_data_size   = sizeof(libx265Context),
 329     .priv_class       = &class,
 330     .capabilities     = CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_AUTO_THREADS,
 331 };