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