rawvideo codec: support PIX_FMT_BGR48LE and PIX_FMT_BGR48BE
[ffmpeg.git] / libavcodec / libx264.c
1 /*
2  * H.264 encoding using the x264 library
3  * Copyright (C) 2005  Mans Rullgard <mans@mansr.com>
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 #include "avcodec.h"
23 #include <x264.h>
24 #include <math.h>
25 #include <stdio.h>
26 #include <stdlib.h>
27 #include <string.h>
28
29 typedef struct X264Context {
30     x264_param_t    params;
31     x264_t         *enc;
32     x264_picture_t  pic;
33     uint8_t        *sei;
34     int             sei_size;
35     AVFrame         out_pic;
36 } X264Context;
37
38 static void X264_log(void *p, int level, const char *fmt, va_list args)
39 {
40     static const int level_map[] = {
41         [X264_LOG_ERROR]   = AV_LOG_ERROR,
42         [X264_LOG_WARNING] = AV_LOG_WARNING,
43         [X264_LOG_INFO]    = AV_LOG_INFO,
44         [X264_LOG_DEBUG]   = AV_LOG_DEBUG
45     };
46
47     if (level < 0 || level > X264_LOG_DEBUG)
48         return;
49
50     av_vlog(p, level_map[level], fmt, args);
51 }
52
53
54 static int encode_nals(AVCodecContext *ctx, uint8_t *buf, int size,
55                        x264_nal_t *nals, int nnal, int skip_sei)
56 {
57     X264Context *x4 = ctx->priv_data;
58     uint8_t *p = buf;
59     int i;
60
61     /* Write the SEI as part of the first frame. */
62     if (x4->sei_size > 0 && nnal > 0) {
63         memcpy(p, x4->sei, x4->sei_size);
64         p += x4->sei_size;
65         x4->sei_size = 0;
66     }
67
68     for (i = 0; i < nnal; i++){
69         /* Don't put the SEI in extradata. */
70         if (skip_sei && nals[i].i_type == NAL_SEI) {
71             x4->sei_size = nals[i].i_payload;
72             x4->sei      = av_malloc(x4->sei_size);
73             memcpy(x4->sei, nals[i].p_payload, nals[i].i_payload);
74             continue;
75         }
76         memcpy(p, nals[i].p_payload, nals[i].i_payload);
77         p += nals[i].i_payload;
78     }
79
80     return p - buf;
81 }
82
83 static int X264_frame(AVCodecContext *ctx, uint8_t *buf,
84                       int bufsize, void *data)
85 {
86     X264Context *x4 = ctx->priv_data;
87     AVFrame *frame = data;
88     x264_nal_t *nal;
89     int nnal, i;
90     x264_picture_t pic_out;
91
92     x264_picture_init( &x4->pic );
93     x4->pic.img.i_csp   = X264_CSP_I420;
94     x4->pic.img.i_plane = 3;
95
96     if (frame) {
97         for (i = 0; i < 3; i++) {
98             x4->pic.img.plane[i]    = frame->data[i];
99             x4->pic.img.i_stride[i] = frame->linesize[i];
100         }
101
102         x4->pic.i_pts  = frame->pts;
103         x4->pic.i_type =
104             frame->pict_type == FF_I_TYPE ? X264_TYPE_KEYFRAME :
105             frame->pict_type == FF_P_TYPE ? X264_TYPE_P :
106             frame->pict_type == FF_B_TYPE ? X264_TYPE_B :
107                                             X264_TYPE_AUTO;
108         if (x4->params.b_tff != frame->top_field_first) {
109             x4->params.b_tff = frame->top_field_first;
110             x264_encoder_reconfig(x4->enc, &x4->params);
111         }
112     }
113
114     do {
115     if (x264_encoder_encode(x4->enc, &nal, &nnal, frame? &x4->pic: NULL, &pic_out) < 0)
116         return -1;
117
118     bufsize = encode_nals(ctx, buf, bufsize, nal, nnal, 0);
119     if (bufsize < 0)
120         return -1;
121     } while (!bufsize && !frame && x264_encoder_delayed_frames(x4->enc));
122
123     /* FIXME: libx264 now provides DTS, but AVFrame doesn't have a field for it. */
124     x4->out_pic.pts = pic_out.i_pts;
125
126     switch (pic_out.i_type) {
127     case X264_TYPE_IDR:
128     case X264_TYPE_I:
129         x4->out_pic.pict_type = FF_I_TYPE;
130         break;
131     case X264_TYPE_P:
132         x4->out_pic.pict_type = FF_P_TYPE;
133         break;
134     case X264_TYPE_B:
135     case X264_TYPE_BREF:
136         x4->out_pic.pict_type = FF_B_TYPE;
137         break;
138     }
139
140     x4->out_pic.key_frame = pic_out.b_keyframe;
141     x4->out_pic.quality   = (pic_out.i_qpplus1 - 1) * FF_QP2LAMBDA;
142
143     return bufsize;
144 }
145
146 static av_cold int X264_close(AVCodecContext *avctx)
147 {
148     X264Context *x4 = avctx->priv_data;
149
150     av_freep(&avctx->extradata);
151     av_free(x4->sei);
152
153     if (x4->enc)
154         x264_encoder_close(x4->enc);
155
156     return 0;
157 }
158
159 static av_cold int X264_init(AVCodecContext *avctx)
160 {
161     X264Context *x4 = avctx->priv_data;
162
163     x4->sei_size = 0;
164     x264_param_default(&x4->params);
165
166     x4->params.pf_log               = X264_log;
167     x4->params.p_log_private        = avctx;
168
169     x4->params.i_keyint_max         = avctx->gop_size;
170     x4->params.b_intra_refresh      = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_INTRA_REFRESH;
171     x4->params.rc.i_bitrate         = avctx->bit_rate       / 1000;
172     x4->params.rc.i_vbv_buffer_size = avctx->rc_buffer_size / 1000;
173     x4->params.rc.i_vbv_max_bitrate = avctx->rc_max_rate    / 1000;
174     x4->params.rc.b_stat_write      = avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS1;
175     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS2) {
176         x4->params.rc.b_stat_read = 1;
177     } else {
178         if (avctx->crf) {
179             x4->params.rc.i_rc_method   = X264_RC_CRF;
180             x4->params.rc.f_rf_constant = avctx->crf;
181             x4->params.rc.f_rf_constant_max = avctx->crf_max;
182         } else if (avctx->cqp > -1) {
183             x4->params.rc.i_rc_method   = X264_RC_CQP;
184             x4->params.rc.i_qp_constant = avctx->cqp;
185         }
186     }
187
188     // if neither crf nor cqp modes are selected we have to enable the RC
189     // we do it this way because we cannot check if the bitrate has been set
190     if (!(avctx->crf || (avctx->cqp > -1)))
191         x4->params.rc.i_rc_method = X264_RC_ABR;
192
193     x4->params.i_bframe          = avctx->max_b_frames;
194     x4->params.b_cabac           = avctx->coder_type == FF_CODER_TYPE_AC;
195     x4->params.i_bframe_adaptive = avctx->b_frame_strategy;
196     x4->params.i_bframe_bias     = avctx->bframebias;
197     x4->params.i_bframe_pyramid  = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_BPYRAMID ? X264_B_PYRAMID_NORMAL : X264_B_PYRAMID_NONE;
198     avctx->has_b_frames          = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_BPYRAMID ? 2 : !!avctx->max_b_frames;
199
200     x4->params.i_keyint_min = avctx->keyint_min;
201     if (x4->params.i_keyint_min > x4->params.i_keyint_max)
202         x4->params.i_keyint_min = x4->params.i_keyint_max;
203
204     x4->params.i_scenecut_threshold        = avctx->scenechange_threshold;
205
206     x4->params.b_deblocking_filter         = avctx->flags & CODEC_FLAG_LOOP_FILTER;
207     x4->params.i_deblocking_filter_alphac0 = avctx->deblockalpha;
208     x4->params.i_deblocking_filter_beta    = avctx->deblockbeta;
209
210     x4->params.rc.i_qp_min                 = avctx->qmin;
211     x4->params.rc.i_qp_max                 = avctx->qmax;
212     x4->params.rc.i_qp_step                = avctx->max_qdiff;
213
214     x4->params.rc.f_qcompress       = avctx->qcompress; /* 0.0 => cbr, 1.0 => constant qp */
215     x4->params.rc.f_qblur           = avctx->qblur;     /* temporally blur quants */
216     x4->params.rc.f_complexity_blur = avctx->complexityblur;
217
218     x4->params.i_frame_reference    = avctx->refs;
219
220     x4->params.i_width              = avctx->width;
221     x4->params.i_height             = avctx->height;
222     x4->params.vui.i_sar_width      = avctx->sample_aspect_ratio.num;
223     x4->params.vui.i_sar_height     = avctx->sample_aspect_ratio.den;
224     x4->params.i_fps_num = x4->params.i_timebase_den = avctx->time_base.den;
225     x4->params.i_fps_den = x4->params.i_timebase_num = avctx->time_base.num;
226
227     x4->params.analyse.inter    = 0;
228     if (avctx->partitions) {
229         if (avctx->partitions & X264_PART_I4X4)
230             x4->params.analyse.inter |= X264_ANALYSE_I4x4;
231         if (avctx->partitions & X264_PART_I8X8)
232             x4->params.analyse.inter |= X264_ANALYSE_I8x8;
233         if (avctx->partitions & X264_PART_P8X8)
234             x4->params.analyse.inter |= X264_ANALYSE_PSUB16x16;
235         if (avctx->partitions & X264_PART_P4X4)
236             x4->params.analyse.inter |= X264_ANALYSE_PSUB8x8;
237         if (avctx->partitions & X264_PART_B8X8)
238             x4->params.analyse.inter |= X264_ANALYSE_BSUB16x16;
239     }
240
241     x4->params.analyse.i_direct_mv_pred  = avctx->directpred;
242
243     x4->params.analyse.b_weighted_bipred = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_WPRED;
244     x4->params.analyse.i_weighted_pred = avctx->weighted_p_pred;
245
246     if (avctx->me_method == ME_EPZS)
247         x4->params.analyse.i_me_method = X264_ME_DIA;
248     else if (avctx->me_method == ME_HEX)
249         x4->params.analyse.i_me_method = X264_ME_HEX;
250     else if (avctx->me_method == ME_UMH)
251         x4->params.analyse.i_me_method = X264_ME_UMH;
252     else if (avctx->me_method == ME_FULL)
253         x4->params.analyse.i_me_method = X264_ME_ESA;
254     else if (avctx->me_method == ME_TESA)
255         x4->params.analyse.i_me_method = X264_ME_TESA;
256     else x4->params.analyse.i_me_method = X264_ME_HEX;
257
258     x4->params.rc.i_aq_mode               = avctx->aq_mode;
259     x4->params.rc.f_aq_strength           = avctx->aq_strength;
260     x4->params.rc.i_lookahead             = avctx->rc_lookahead;
261
262     x4->params.analyse.b_psy              = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_PSY;
263     x4->params.analyse.f_psy_rd           = avctx->psy_rd;
264     x4->params.analyse.f_psy_trellis      = avctx->psy_trellis;
265
266     x4->params.analyse.i_me_range         = avctx->me_range;
267     x4->params.analyse.i_subpel_refine    = avctx->me_subpel_quality;
268
269     x4->params.analyse.b_mixed_references = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_MIXED_REFS;
270     x4->params.analyse.b_chroma_me        = avctx->me_cmp & FF_CMP_CHROMA;
271     x4->params.analyse.b_transform_8x8    = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_8X8DCT;
272     x4->params.analyse.b_fast_pskip       = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_FASTPSKIP;
273
274     x4->params.analyse.i_trellis          = avctx->trellis;
275     x4->params.analyse.i_noise_reduction  = avctx->noise_reduction;
276
277     if (avctx->level > 0)
278         x4->params.i_level_idc = avctx->level;
279
280     if (avctx->rc_buffer_size && avctx->rc_initial_buffer_occupancy &&
281         (avctx->rc_initial_buffer_occupancy <= avctx->rc_buffer_size)) {
282         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init =
283             (float)avctx->rc_initial_buffer_occupancy / avctx->rc_buffer_size;
284     }
285
286     x4->params.rc.b_mb_tree               = !!(avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_MBTREE);
287     x4->params.rc.f_ip_factor             = 1 / fabs(avctx->i_quant_factor);
288     x4->params.rc.f_pb_factor             = avctx->b_quant_factor;
289     x4->params.analyse.i_chroma_qp_offset = avctx->chromaoffset;
290
291     x4->params.analyse.b_psnr = avctx->flags & CODEC_FLAG_PSNR;
292     x4->params.analyse.b_ssim = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_SSIM;
293     x4->params.i_log_level    = X264_LOG_DEBUG;
294
295     x4->params.b_aud          = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_AUD;
296
297     x4->params.i_threads      = avctx->thread_count;
298
299     x4->params.b_interlaced   = avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT;
300
301     x4->params.i_slice_count  = avctx->slices;
302
303     x4->params.vui.b_fullrange = avctx->pix_fmt == PIX_FMT_YUVJ420P;
304
305     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER)
306         x4->params.b_repeat_headers = 0;
307
308     x4->enc = x264_encoder_open(&x4->params);
309     if (!x4->enc)
310         return -1;
311
312     avctx->coded_frame = &x4->out_pic;
313
314     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
315         x264_nal_t *nal;
316         int nnal, s, i;
317
318         s = x264_encoder_headers(x4->enc, &nal, &nnal);
319
320         for (i = 0; i < nnal; i++)
321             if (nal[i].i_type == NAL_SEI)
322                 av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "%s\n", nal[i].p_payload+25);
323
324         avctx->extradata      = av_malloc(s);
325         avctx->extradata_size = encode_nals(avctx, avctx->extradata, s, nal, nnal, 1);
326     }
327
328     return 0;
329 }
330
331 AVCodec ff_libx264_encoder = {
332     .name           = "libx264",
333     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
334     .id             = CODEC_ID_H264,
335     .priv_data_size = sizeof(X264Context),
336     .init           = X264_init,
337     .encode         = X264_frame,
338     .close          = X264_close,
339     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY,
340     .pix_fmts       = (const enum PixelFormat[]) { PIX_FMT_YUV420P, PIX_FMT_YUVJ420P, PIX_FMT_NONE },
341     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libx264 H.264 / AVC / MPEG-4 AVC / MPEG-4 part 10"),
342 };