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 #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     uint8_t *buf;
  84     int sar_num, sar_den;
  85     int nnal;
  86     int ret;
  87     int i;
  88
  89     if (avctx->strict_std_compliance > FF_COMPLIANCE_EXPERIMENTAL &&
  90         !av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt)->log2_chroma_w &&
  91         !av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt)->log2_chroma_h) {
  92         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
  93                "4:4:4 support is not fully defined for HEVC yet. "
  94                "Set -strict experimental to encode anyway.\n");
  95         return AVERROR(ENOSYS);
  96     }
  97
  98     avctx->coded_frame = av_frame_alloc();
  99     if (!avctx->coded_frame) {
 100         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate frame.\n");
 101         return AVERROR(ENOMEM);
 102     }
 103
 104     ctx->params = x265_param_alloc();
 105     if (!ctx->params) {
 106         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate x265 param structure.\n");
 107         return AVERROR(ENOMEM);
 108     }
 109
 110     if (x265_param_default_preset(ctx->params, ctx->preset, ctx->tune) < 0) {
 111         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid preset or tune.\n");
 112         return AVERROR(EINVAL);
 113     }
 114
 115     ctx->params->frameNumThreads = avctx->thread_count;
 116     ctx->params->fpsNum          = avctx->time_base.den;
 117     ctx->params->fpsDenom        = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
 118     ctx->params->sourceWidth     = avctx->width;
 119     ctx->params->sourceHeight    = avctx->height;
 120
 121     av_reduce(&sar_num, &sar_den,
 122               avctx->sample_aspect_ratio.num,
 123               avctx->sample_aspect_ratio.den, 4096);
 124     ctx->params->vui.bEnableVuiParametersPresentFlag = 1;
 125     ctx->params->vui.bEnableAspectRatioIdc           = 1;
 126     ctx->params->vui.aspectRatioIdc                  = 255;
 127     ctx->params->vui.sarWidth                        = sar_num;
 128     ctx->params->vui.sarHeight                       = sar_den;
 129
 130     if (x265_max_bit_depth == 8)
 131         ctx->params->internalBitDepth = 8;
 132     else if (x265_max_bit_depth == 12)
 133         ctx->params->internalBitDepth = 10;
 134
 135     switch (avctx->pix_fmt) {
 136     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
 137     case AV_PIX_FMT_YUV420P10:
 138         ctx->params->internalCsp = X265_CSP_I420;
 139         break;
 140     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
 141     case AV_PIX_FMT_YUV444P10:
 142         ctx->params->internalCsp = X265_CSP_I444;
 143         break;
 144     }
 145
 146     if (avctx->bit_rate > 0) {
 147         ctx->params->rc.bitrate         = avctx->bit_rate / 1000;
 148         ctx->params->rc.rateControlMode = X265_RC_ABR;
 149     }
 150
 151     if (ctx->x265_opts) {
 152         AVDictionary *dict    = NULL;
 153         AVDictionaryEntry *en = NULL;
 154
 155         if (!av_dict_parse_string(&dict, ctx->x265_opts, "=", ":", 0)) {
 156             while ((en = av_dict_get(dict, "", en, AV_DICT_IGNORE_SUFFIX))) {
 157                 int parse_ret = x265_param_parse(ctx->params, en->key, en->value);
 158
 159                 switch (parse_ret) {
 160                 case X265_PARAM_BAD_NAME:
 161                     av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 162                           "Unknown option: %s.\n", en->key);
 163                     break;
 164                 case X265_PARAM_BAD_VALUE:
 165                     av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 166                           "Invalid value for %s: %s.\n", en->key, en->value);
 167                     break;
 168                 default:
 169                     break;
 170                 }
 171             }
 172             av_dict_free(&dict);
 173         }
 174     }
 175
 176     ctx->encoder = x265_encoder_open(ctx->params);
 177     if (!ctx->encoder) {
 178         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot open libx265 encoder.\n");
 179         libx265_encode_close(avctx);
 180         return AVERROR_INVALIDDATA;
 181     }
 182
 183     ret = x265_encoder_headers(ctx->encoder, &nal, &nnal);
 184     if (ret < 0) {
 185         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot encode headers.\n");
 186         libx265_encode_close(avctx);
 187         return AVERROR_INVALIDDATA;
 188     }
 189
 190     for (i = 0; i < nnal; i++)
 191         ctx->header_size += nal[i].sizeBytes;
 192
 193     ctx->header = av_malloc(ctx->header_size + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 194     if (!ctx->header) {
 195         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 196                "Cannot allocate HEVC header of size %d.\n", ctx->header_size);
 197         libx265_encode_close(avctx);
 198         return AVERROR(ENOMEM);
 199     }
 200
 201     buf = ctx->header;
 202     for (i = 0; i < nnal; i++) {
 203         memcpy(buf, nal[i].payload, nal[i].sizeBytes);
 204         buf += nal[i].sizeBytes;
 205     }
 206
 207     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
 208         avctx->extradata_size = ctx->header_size;
 209         avctx->extradata = ctx->header;
 210         ctx->header_size = 0;
 211         ctx->header = NULL;
 212     }
 213
 214     return 0;
 215 }
 216
 217 static int libx265_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 218                                 const AVFrame *pic, int *got_packet)
 219 {
 220     libx265Context *ctx = avctx->priv_data;
 221     x265_picture x265pic;
 222     x265_picture x265pic_out = { { 0 } };
 223     x265_nal *nal;
 224     uint8_t *dst;
 225     int payload = 0;
 226     int nnal;
 227     int ret;
 228     int i;
 229
 230     x265_picture_init(ctx->params, &x265pic);
 231
 232     if (pic) {
 233         for (i = 0; i < 3; i++) {
 234            x265pic.planes[i] = pic->data[i];
 235            x265pic.stride[i] = pic->linesize[i];
 236         }
 237
 238         x265pic.pts      = pic->pts;
 239         x265pic.bitDepth = av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt)->comp[0].depth_minus1 + 1;
 240     }
 241
 242     ret = x265_encoder_encode(ctx->encoder, &nal, &nnal,
 243                               pic ? &x265pic : NULL, &x265pic_out);
 244     if (ret < 0)
 245         return AVERROR_EXTERNAL;
 246
 247     if (!nnal)
 248         return 0;
 249
 250     for (i = 0; i < nnal; i++)
 251         payload += nal[i].sizeBytes;
 252
 253     payload += ctx->header_size;
 254
 255     ret = ff_alloc_packet(pkt, payload);
 256     if (ret < 0) {
 257         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error getting output packet.\n");
 258         return ret;
 259     }
 260     dst = pkt->data;
 261
 262     if (ctx->header) {
 263         memcpy(dst, ctx->header, ctx->header_size);
 264         dst += ctx->header_size;
 265
 266         av_freep(&ctx->header);
 267         ctx->header_size = 0;
 268     }
 269
 270     for (i = 0; i < nnal; i++) {
 271         memcpy(dst, nal[i].payload, nal[i].sizeBytes);
 272         dst += nal[i].sizeBytes;
 273
 274         if (is_keyframe(nal[i].type))
 275             pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 276     }
 277
 278     pkt->pts = x265pic_out.pts;
 279     pkt->dts = x265pic_out.dts;
 280
 281     *got_packet = 1;
 282     return 0;
 283 }
 284
 285 static const enum AVPixelFormat x265_csp_eight[] = {
 286     AV_PIX_FMT_YUV420P,
 287     AV_PIX_FMT_YUV444P,
 288     AV_PIX_FMT_NONE
 289 };
 290
 291 static const enum AVPixelFormat x265_csp_twelve[] = {
 292     AV_PIX_FMT_YUV420P,
 293     AV_PIX_FMT_YUV444P,
 294     AV_PIX_FMT_YUV420P10,
 295     AV_PIX_FMT_YUV444P10,
 296     AV_PIX_FMT_NONE
 297 };
 298
 299 static av_cold void libx265_encode_init_csp(AVCodec *codec)
 300 {
 301     if (x265_max_bit_depth == 8)
 302         codec->pix_fmts = x265_csp_eight;
 303     else if (x265_max_bit_depth == 12)
 304         codec->pix_fmts = x265_csp_twelve;
 305 }
 306
 307 #define OFFSET(x) offsetof(libx265Context, x)
 308 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
 309 static const AVOption options[] = {
 310     { "preset",      "set the x265 preset",                                                         OFFSET(preset),    AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
 311     { "tune",        "set the x265 tune parameter",                                                 OFFSET(tune),      AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
 312     { "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 },
 313     { NULL }
 314 };
 315
 316 static const AVClass class = {
 317     .class_name = "libx265",
 318     .item_name  = av_default_item_name,
 319     .option     = options,
 320     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 321 };
 322
 323 AVCodec ff_libx265_encoder = {
 324     .name             = "libx265",
 325     .long_name        = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libx265 H.265 / HEVC"),
 326     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 327     .id               = AV_CODEC_ID_HEVC,
 328     .init             = libx265_encode_init,
 329     .init_static_data = libx265_encode_init_csp,
 330     .encode2          = libx265_encode_frame,
 331     .close            = libx265_encode_close,
 332     .priv_data_size   = sizeof(libx265Context),
 333     .priv_class       = &class,
 334     .capabilities     = CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_AUTO_THREADS,
 335 };