vertical align in libx264.c
[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     x4->pic.img.i_csp   = X264_CSP_I420;
93     x4->pic.img.i_plane = 3;
94
95     if (frame) {
96         for (i = 0; i < 3; i++) {
97             x4->pic.img.plane[i]    = frame->data[i];
98             x4->pic.img.i_stride[i] = frame->linesize[i];
99         }
100
101         x4->pic.i_pts  = frame->pts;
102         x4->pic.i_type = X264_TYPE_AUTO;
103     }
104
105     if (x264_encoder_encode(x4->enc, &nal, &nnal, frame? &x4->pic: NULL, &pic_out) < 0)
106         return -1;
107
108     bufsize = encode_nals(ctx, buf, bufsize, nal, nnal, 0);
109     if (bufsize < 0)
110         return -1;
111
112     /* FIXME: libx264 now provides DTS, but AVFrame doesn't have a field for it. */
113     x4->out_pic.pts = pic_out.i_pts;
114
115     switch (pic_out.i_type) {
116     case X264_TYPE_IDR:
117     case X264_TYPE_I:
118         x4->out_pic.pict_type = FF_I_TYPE;
119         break;
120     case X264_TYPE_P:
121         x4->out_pic.pict_type = FF_P_TYPE;
122         break;
123     case X264_TYPE_B:
124     case X264_TYPE_BREF:
125         x4->out_pic.pict_type = FF_B_TYPE;
126         break;
127     }
128
129     x4->out_pic.key_frame = pic_out.b_keyframe;
130     x4->out_pic.quality   = (pic_out.i_qpplus1 - 1) * FF_QP2LAMBDA;
131
132     return bufsize;
133 }
134
135 static av_cold int X264_close(AVCodecContext *avctx)
136 {
137     X264Context *x4 = avctx->priv_data;
138
139     av_freep(&avctx->extradata);
140     av_free(x4->sei);
141
142     if (x4->enc)
143         x264_encoder_close(x4->enc);
144
145     return 0;
146 }
147
148 static av_cold int X264_init(AVCodecContext *avctx)
149 {
150     X264Context *x4 = avctx->priv_data;
151
152     x4->sei_size = 0;
153     x264_param_default(&x4->params);
154
155     x4->params.pf_log               = X264_log;
156     x4->params.p_log_private        = avctx;
157
158     x4->params.i_keyint_max         = avctx->gop_size;
159     x4->params.rc.i_bitrate         = avctx->bit_rate       / 1000;
160     x4->params.rc.i_vbv_buffer_size = avctx->rc_buffer_size / 1000;
161     x4->params.rc.i_vbv_max_bitrate = avctx->rc_max_rate    / 1000;
162     x4->params.rc.b_stat_write      = avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS1;
163     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS2) {
164         x4->params.rc.b_stat_read = 1;
165     } else {
166         if (avctx->crf) {
167             x4->params.rc.i_rc_method   = X264_RC_CRF;
168             x4->params.rc.f_rf_constant = avctx->crf;
169         } else if (avctx->cqp > -1) {
170             x4->params.rc.i_rc_method   = X264_RC_CQP;
171             x4->params.rc.i_qp_constant = avctx->cqp;
172         }
173     }
174
175     // if neither crf nor cqp modes are selected we have to enable the RC
176     // we do it this way because we cannot check if the bitrate has been set
177     if (!(avctx->crf || (avctx->cqp > -1)))
178         x4->params.rc.i_rc_method = X264_RC_ABR;
179
180     x4->params.i_bframe          = avctx->max_b_frames;
181     x4->params.b_cabac           = avctx->coder_type == FF_CODER_TYPE_AC;
182     x4->params.i_bframe_adaptive = avctx->b_frame_strategy;
183     x4->params.i_bframe_bias     = avctx->bframebias;
184     x4->params.i_bframe_pyramid  = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_BPYRAMID ? X264_B_PYRAMID_NORMAL : X264_B_PYRAMID_NONE;
185     avctx->has_b_frames          = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_BPYRAMID ? 2 : !!avctx->max_b_frames;
186
187     x4->params.i_keyint_min = avctx->keyint_min;
188     if (x4->params.i_keyint_min > x4->params.i_keyint_max)
189         x4->params.i_keyint_min = x4->params.i_keyint_max;
190
191     x4->params.i_scenecut_threshold        = avctx->scenechange_threshold;
192
193     x4->params.b_deblocking_filter         = avctx->flags & CODEC_FLAG_LOOP_FILTER;
194     x4->params.i_deblocking_filter_alphac0 = avctx->deblockalpha;
195     x4->params.i_deblocking_filter_beta    = avctx->deblockbeta;
196
197     x4->params.rc.i_qp_min                 = avctx->qmin;
198     x4->params.rc.i_qp_max                 = avctx->qmax;
199     x4->params.rc.i_qp_step                = avctx->max_qdiff;
200
201     x4->params.rc.f_qcompress       = avctx->qcompress; /* 0.0 => cbr, 1.0 => constant qp */
202     x4->params.rc.f_qblur           = avctx->qblur;     /* temporally blur quants */
203     x4->params.rc.f_complexity_blur = avctx->complexityblur;
204
205     x4->params.i_frame_reference    = avctx->refs;
206
207     x4->params.i_width              = avctx->width;
208     x4->params.i_height             = avctx->height;
209     x4->params.vui.i_sar_width      = avctx->sample_aspect_ratio.num;
210     x4->params.vui.i_sar_height     = avctx->sample_aspect_ratio.den;
211     x4->params.i_fps_num = x4->params.i_timebase_den = avctx->time_base.den;
212     x4->params.i_fps_den = x4->params.i_timebase_num = avctx->time_base.num;
213
214     x4->params.analyse.inter    = 0;
215     if (avctx->partitions) {
216         if (avctx->partitions & X264_PART_I4X4)
217             x4->params.analyse.inter |= X264_ANALYSE_I4x4;
218         if (avctx->partitions & X264_PART_I8X8)
219             x4->params.analyse.inter |= X264_ANALYSE_I8x8;
220         if (avctx->partitions & X264_PART_P8X8)
221             x4->params.analyse.inter |= X264_ANALYSE_PSUB16x16;
222         if (avctx->partitions & X264_PART_P4X4)
223             x4->params.analyse.inter |= X264_ANALYSE_PSUB8x8;
224         if (avctx->partitions & X264_PART_B8X8)
225             x4->params.analyse.inter |= X264_ANALYSE_BSUB16x16;
226     }
227
228     x4->params.analyse.i_direct_mv_pred  = avctx->directpred;
229
230     x4->params.analyse.b_weighted_bipred = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_WPRED;
231     x4->params.analyse.i_weighted_pred = avctx->weighted_p_pred;
232
233     if (avctx->me_method == ME_EPZS)
234         x4->params.analyse.i_me_method = X264_ME_DIA;
235     else if (avctx->me_method == ME_HEX)
236         x4->params.analyse.i_me_method = X264_ME_HEX;
237     else if (avctx->me_method == ME_UMH)
238         x4->params.analyse.i_me_method = X264_ME_UMH;
239     else if (avctx->me_method == ME_FULL)
240         x4->params.analyse.i_me_method = X264_ME_ESA;
241     else if (avctx->me_method == ME_TESA)
242         x4->params.analyse.i_me_method = X264_ME_TESA;
243     else x4->params.analyse.i_me_method = X264_ME_HEX;
244
245     x4->params.rc.i_aq_mode               = avctx->aq_mode;
246     x4->params.rc.f_aq_strength           = avctx->aq_strength;
247     x4->params.rc.i_lookahead             = avctx->rc_lookahead;
248
249     x4->params.analyse.b_psy              = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_PSY;
250     x4->params.analyse.f_psy_rd           = avctx->psy_rd;
251     x4->params.analyse.f_psy_trellis      = avctx->psy_trellis;
252
253     x4->params.analyse.i_me_range         = avctx->me_range;
254     x4->params.analyse.i_subpel_refine    = avctx->me_subpel_quality;
255
256     x4->params.analyse.b_mixed_references = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_MIXED_REFS;
257     x4->params.analyse.b_chroma_me        = avctx->me_cmp & FF_CMP_CHROMA;
258     x4->params.analyse.b_transform_8x8    = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_8X8DCT;
259     x4->params.analyse.b_fast_pskip       = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_FASTPSKIP;
260
261     x4->params.analyse.i_trellis          = avctx->trellis;
262     x4->params.analyse.i_noise_reduction  = avctx->noise_reduction;
263
264     if (avctx->level > 0)
265         x4->params.i_level_idc = avctx->level;
266
267     x4->params.rc.f_rate_tolerance =
268         (float)avctx->bit_rate_tolerance/avctx->bit_rate;
269
270     if ((avctx->rc_buffer_size != 0) &&
271         (avctx->rc_initial_buffer_occupancy <= avctx->rc_buffer_size)) {
272         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init =
273             (float)avctx->rc_initial_buffer_occupancy / avctx->rc_buffer_size;
274     } else
275         x4->params.rc.f_vbv_buffer_init = 0.9;
276
277     x4->params.rc.b_mb_tree               = !!(avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_MBTREE);
278     x4->params.rc.f_ip_factor             = 1 / fabs(avctx->i_quant_factor);
279     x4->params.rc.f_pb_factor             = avctx->b_quant_factor;
280     x4->params.analyse.i_chroma_qp_offset = avctx->chromaoffset;
281
282     x4->params.analyse.b_psnr = avctx->flags & CODEC_FLAG_PSNR;
283     x4->params.analyse.b_ssim = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_SSIM;
284     x4->params.i_log_level    = X264_LOG_DEBUG;
285
286     x4->params.b_aud          = avctx->flags2 & CODEC_FLAG2_AUD;
287
288     x4->params.i_threads      = avctx->thread_count;
289
290     x4->params.b_interlaced   = avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT;
291
292     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER)
293         x4->params.b_repeat_headers = 0;
294
295     x4->enc = x264_encoder_open(&x4->params);
296     if (!x4->enc)
297         return -1;
298
299     avctx->coded_frame = &x4->out_pic;
300
301     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
302         x264_nal_t *nal;
303         int nnal, s, i;
304
305         s = x264_encoder_headers(x4->enc, &nal, &nnal);
306
307         for (i = 0; i < nnal; i++)
308             if (nal[i].i_type == NAL_SEI)
309                 av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "%s\n", nal[i].p_payload+25);
310
311         avctx->extradata      = av_malloc(s);
312         avctx->extradata_size = encode_nals(avctx, avctx->extradata, s, nal, nnal, 1);
313     }
314
315     return 0;
316 }
317
318 AVCodec libx264_encoder = {
319     .name           = "libx264",
320     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
321     .id             = CODEC_ID_H264,
322     .priv_data_size = sizeof(X264Context),
323     .init           = X264_init,
324     .encode         = X264_frame,
325     .close          = X264_close,
326     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY,
327     .pix_fmts       = (const enum PixelFormat[]) { PIX_FMT_YUV420P, PIX_FMT_NONE },
328     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libx264 H.264 / AVC / MPEG-4 AVC / MPEG-4 part 10"),
329 };