v210 input support
[x264/x264-sandbox.git] / x264.h
1 /*****************************************************************************
2  * x264.h: x264 public header
3  *****************************************************************************
4  * Copyright (C) 2003-2014 x264 project
5  *
6  * Authors: Laurent Aimar <fenrir@via.ecp.fr>
7  *          Loren Merritt <lorenm@u.washington.edu>
8  *          Fiona Glaser <fiona@x264.com>
9  *
10  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
11  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
12  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
13  * (at your option) any later version.
14  *
15  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
16  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
17  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
18  * GNU General Public License for more details.
19  *
20  * You should have received a copy of the GNU General Public License
21  * along with this program; if not, write to the Free Software
22  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02111, USA.
23  *
24  * This program is also available under a commercial proprietary license.
25  * For more information, contact us at licensing@x264.com.
26  *****************************************************************************/
27
28 #ifndef X264_X264_H
29 #define X264_X264_H
30
31 #if !defined(_STDINT_H) && !defined(_STDINT_H_) && !defined(_STDINT_H_INCLUDED) &&\
32     !defined(_INTTYPES_H) && !defined(_INTTYPES_H_)
33 # ifdef _MSC_VER
34 #  pragma message("You must include stdint.h or inttypes.h before x264.h")
35 # else
36 #  warning You must include stdint.h or inttypes.h before x264.h
37 # endif
38 #endif
39
40 #include <stdarg.h>
41
42 #include "x264_config.h"
43
44 #define X264_BUILD 141
45
46 /* Application developers planning to link against a shared library version of
47  * libx264 from a Microsoft Visual Studio or similar development environment
48  * will need to define X264_API_IMPORTS before including this header.
49  * This clause does not apply to MinGW, similar development environments, or non
50  * Windows platforms. */
51 #ifdef X264_API_IMPORTS
52 #define X264_API __declspec(dllimport)
53 #else
54 #define X264_API
55 #endif
56
57 /* x264_t:
58  *      opaque handler for encoder */
59 typedef struct x264_t x264_t;
60
61 /****************************************************************************
62  * NAL structure and functions
63  ****************************************************************************/
64
65 enum nal_unit_type_e
66 {
67     NAL_UNKNOWN     = 0,
68     NAL_SLICE       = 1,
69     NAL_SLICE_DPA   = 2,
70     NAL_SLICE_DPB   = 3,
71     NAL_SLICE_DPC   = 4,
72     NAL_SLICE_IDR   = 5,    /* ref_idc != 0 */
73     NAL_SEI         = 6,    /* ref_idc == 0 */
74     NAL_SPS         = 7,
75     NAL_PPS         = 8,
76     NAL_AUD         = 9,
77     NAL_FILLER      = 12,
78     /* ref_idc == 0 for 6,9,10,11,12 */
79 };
80 enum nal_priority_e
81 {
82     NAL_PRIORITY_DISPOSABLE = 0,
83     NAL_PRIORITY_LOW        = 1,
84     NAL_PRIORITY_HIGH       = 2,
85     NAL_PRIORITY_HIGHEST    = 3,
86 };
87
88 /* The data within the payload is already NAL-encapsulated; the ref_idc and type
89  * are merely in the struct for easy access by the calling application.
90  * All data returned in an x264_nal_t, including the data in p_payload, is no longer
91  * valid after the next call to x264_encoder_encode.  Thus it must be used or copied
92  * before calling x264_encoder_encode or x264_encoder_headers again. */
93 typedef struct
94 {
95     int i_ref_idc;  /* nal_priority_e */
96     int i_type;     /* nal_unit_type_e */
97     int b_long_startcode;
98     int i_first_mb; /* If this NAL is a slice, the index of the first MB in the slice. */
99     int i_last_mb;  /* If this NAL is a slice, the index of the last MB in the slice. */
100
101     /* Size of payload (including any padding) in bytes. */
102     int     i_payload;
103     /* If param->b_annexb is set, Annex-B bytestream with startcode.
104      * Otherwise, startcode is replaced with a 4-byte size.
105      * This size is the size used in mp4/similar muxing; it is equal to i_payload-4 */
106     uint8_t *p_payload;
107
108     /* Size of padding in bytes. */
109     int i_padding;
110 } x264_nal_t;
111
112 /****************************************************************************
113  * Encoder parameters
114  ****************************************************************************/
115 /* CPU flags */
116
117 /* x86 */
118 #define X264_CPU_CMOV            0x0000001
119 #define X264_CPU_MMX             0x0000002
120 #define X264_CPU_MMX2            0x0000004  /* MMX2 aka MMXEXT aka ISSE */
121 #define X264_CPU_MMXEXT          X264_CPU_MMX2
122 #define X264_CPU_SSE             0x0000008
123 #define X264_CPU_SSE2            0x0000010
124 #define X264_CPU_SSE3            0x0000020
125 #define X264_CPU_SSSE3           0x0000040
126 #define X264_CPU_SSE4            0x0000080  /* SSE4.1 */
127 #define X264_CPU_SSE42           0x0000100  /* SSE4.2 */
128 #define X264_CPU_LZCNT           0x0000200  /* Phenom support for "leading zero count" instruction. */
129 #define X264_CPU_AVX             0x0000400  /* AVX support: requires OS support even if YMM registers aren't used. */
130 #define X264_CPU_XOP             0x0000800  /* AMD XOP */
131 #define X264_CPU_FMA4            0x0001000  /* AMD FMA4 */
132 #define X264_CPU_AVX2            0x0002000  /* AVX2 */
133 #define X264_CPU_FMA3            0x0004000  /* Intel FMA3 */
134 #define X264_CPU_BMI1            0x0008000  /* BMI1 */
135 #define X264_CPU_BMI2            0x0010000  /* BMI2 */
136 /* x86 modifiers */
137 #define X264_CPU_CACHELINE_32    0x0020000  /* avoid memory loads that span the border between two cachelines */
138 #define X264_CPU_CACHELINE_64    0x0040000  /* 32/64 is the size of a cacheline in bytes */
139 #define X264_CPU_SSE2_IS_SLOW    0x0080000  /* avoid most SSE2 functions on Athlon64 */
140 #define X264_CPU_SSE2_IS_FAST    0x0100000  /* a few functions are only faster on Core2 and Phenom */
141 #define X264_CPU_SLOW_SHUFFLE    0x0200000  /* The Conroe has a slow shuffle unit (relative to overall SSE performance) */
142 #define X264_CPU_STACK_MOD4      0x0400000  /* if stack is only mod4 and not mod16 */
143 #define X264_CPU_SLOW_CTZ        0x0800000  /* BSR/BSF x86 instructions are really slow on some CPUs */
144 #define X264_CPU_SLOW_ATOM       0x1000000  /* The Atom is terrible: slow SSE unaligned loads, slow
145                                              * SIMD multiplies, slow SIMD variable shifts, slow pshufb,
146                                              * cacheline split penalties -- gather everything here that
147                                              * isn't shared by other CPUs to avoid making half a dozen
148                                              * new SLOW flags. */
149 #define X264_CPU_SLOW_PSHUFB     0x2000000  /* such as on the Intel Atom */
150 #define X264_CPU_SLOW_PALIGNR    0x4000000  /* such as on the AMD Bobcat */
151
152 /* PowerPC */
153 #define X264_CPU_ALTIVEC         0x0000001
154
155 /* ARM */
156 #define X264_CPU_ARMV6           0x0000001
157 #define X264_CPU_NEON            0x0000002  /* ARM NEON */
158 #define X264_CPU_FAST_NEON_MRC   0x0000004  /* Transfer from NEON to ARM register is fast (Cortex-A9) */
159
160 /* Analyse flags */
161 #define X264_ANALYSE_I4x4       0x0001  /* Analyse i4x4 */
162 #define X264_ANALYSE_I8x8       0x0002  /* Analyse i8x8 (requires 8x8 transform) */
163 #define X264_ANALYSE_PSUB16x16  0x0010  /* Analyse p16x8, p8x16 and p8x8 */
164 #define X264_ANALYSE_PSUB8x8    0x0020  /* Analyse p8x4, p4x8, p4x4 */
165 #define X264_ANALYSE_BSUB16x16  0x0100  /* Analyse b16x8, b8x16 and b8x8 */
166 #define X264_DIRECT_PRED_NONE        0
167 #define X264_DIRECT_PRED_SPATIAL     1
168 #define X264_DIRECT_PRED_TEMPORAL    2
169 #define X264_DIRECT_PRED_AUTO        3
170 #define X264_ME_DIA                  0
171 #define X264_ME_HEX                  1
172 #define X264_ME_UMH                  2
173 #define X264_ME_ESA                  3
174 #define X264_ME_TESA                 4
175 #define X264_CQM_FLAT                0
176 #define X264_CQM_JVT                 1
177 #define X264_CQM_CUSTOM              2
178 #define X264_RC_CQP                  0
179 #define X264_RC_CRF                  1
180 #define X264_RC_ABR                  2
181 #define X264_QP_AUTO                 0
182 #define X264_AQ_NONE                 0
183 #define X264_AQ_VARIANCE             1
184 #define X264_AQ_AUTOVARIANCE         2
185 #define X264_B_ADAPT_NONE            0
186 #define X264_B_ADAPT_FAST            1
187 #define X264_B_ADAPT_TRELLIS         2
188 #define X264_WEIGHTP_NONE            0
189 #define X264_WEIGHTP_SIMPLE          1
190 #define X264_WEIGHTP_SMART           2
191 #define X264_B_PYRAMID_NONE          0
192 #define X264_B_PYRAMID_STRICT        1
193 #define X264_B_PYRAMID_NORMAL        2
194 #define X264_KEYINT_MIN_AUTO         0
195 #define X264_KEYINT_MAX_INFINITE     (1<<30)
196
197 static const char * const x264_direct_pred_names[] = { "none", "spatial", "temporal", "auto", 0 };
198 static const char * const x264_motion_est_names[] = { "dia", "hex", "umh", "esa", "tesa", 0 };
199 static const char * const x264_b_pyramid_names[] = { "none", "strict", "normal", 0 };
200 static const char * const x264_overscan_names[] = { "undef", "show", "crop", 0 };
201 static const char * const x264_vidformat_names[] = { "component", "pal", "ntsc", "secam", "mac", "undef", 0 };
202 static const char * const x264_fullrange_names[] = { "off", "on", 0 };
203 static const char * const x264_colorprim_names[] = { "", "bt709", "undef", "", "bt470m", "bt470bg", "smpte170m", "smpte240m", "film", "bt2020", 0 };
204 static const char * const x264_transfer_names[] = { "", "bt709", "undef", "", "bt470m", "bt470bg", "smpte170m", "smpte240m", "linear", "log100", "log316",
205                                                     "iec61966-2-4", "bt1361e", "iec61966-2-1", "bt2020-10", "bt2020-12", 0 };
206 static const char * const x264_colmatrix_names[] = { "GBR", "bt709", "undef", "", "fcc", "bt470bg", "smpte170m", "smpte240m", "YCgCo", "bt2020nc", "bt2020c", 0 };
207 static const char * const x264_nal_hrd_names[] = { "none", "vbr", "cbr", 0 };
208
209 /* Colorspace type */
210 #define X264_CSP_MASK           0x00ff  /* */
211 #define X264_CSP_NONE           0x0000  /* Invalid mode     */
212 #define X264_CSP_I420           0x0001  /* yuv 4:2:0 planar */
213 #define X264_CSP_YV12           0x0002  /* yvu 4:2:0 planar */
214 #define X264_CSP_NV12           0x0003  /* yuv 4:2:0, with one y plane and one packed u+v */
215 #define X264_CSP_I422           0x0004  /* yuv 4:2:2 planar */
216 #define X264_CSP_YV16           0x0005  /* yvu 4:2:2 planar */
217 #define X264_CSP_NV16           0x0006  /* yuv 4:2:2, with one y plane and one packed u+v */
218 #define X264_CSP_V210           0x0007  /* 10-bit yuv 4:2:2 packed in 32 */
219 #define X264_CSP_I444           0x0008  /* yuv 4:4:4 planar */
220 #define X264_CSP_YV24           0x0009  /* yvu 4:4:4 planar */
221 #define X264_CSP_BGR            0x000a  /* packed bgr 24bits   */
222 #define X264_CSP_BGRA           0x000b  /* packed bgr 32bits   */
223 #define X264_CSP_RGB            0x000c  /* packed rgb 24bits   */
224 #define X264_CSP_MAX            0x000d  /* end of list */
225 #define X264_CSP_VFLIP          0x1000  /* the csp is vertically flipped */
226 #define X264_CSP_HIGH_DEPTH     0x2000  /* the csp has a depth of 16 bits per pixel component */
227
228 /* Slice type */
229 #define X264_TYPE_AUTO          0x0000  /* Let x264 choose the right type */
230 #define X264_TYPE_IDR           0x0001
231 #define X264_TYPE_I             0x0002
232 #define X264_TYPE_P             0x0003
233 #define X264_TYPE_BREF          0x0004  /* Non-disposable B-frame */
234 #define X264_TYPE_B             0x0005
235 #define X264_TYPE_KEYFRAME      0x0006  /* IDR or I depending on b_open_gop option */
236 #define IS_X264_TYPE_I(x) ((x)==X264_TYPE_I || (x)==X264_TYPE_IDR)
237 #define IS_X264_TYPE_B(x) ((x)==X264_TYPE_B || (x)==X264_TYPE_BREF)
238
239 /* Log level */
240 #define X264_LOG_NONE          (-1)
241 #define X264_LOG_ERROR          0
242 #define X264_LOG_WARNING        1
243 #define X264_LOG_INFO           2
244 #define X264_LOG_DEBUG          3
245
246 /* Threading */
247 #define X264_THREADS_AUTO 0 /* Automatically select optimal number of threads */
248 #define X264_SYNC_LOOKAHEAD_AUTO (-1) /* Automatically select optimal lookahead thread buffer size */
249
250 /* HRD */
251 #define X264_NAL_HRD_NONE            0
252 #define X264_NAL_HRD_VBR             1
253 #define X264_NAL_HRD_CBR             2
254
255 /* Zones: override ratecontrol or other options for specific sections of the video.
256  * See x264_encoder_reconfig() for which options can be changed.
257  * If zones overlap, whichever comes later in the list takes precedence. */
258 typedef struct
259 {
260     int i_start, i_end; /* range of frame numbers */
261     int b_force_qp; /* whether to use qp vs bitrate factor */
262     int i_qp;
263     float f_bitrate_factor;
264     struct x264_param_t *param;
265 } x264_zone_t;
266
267 typedef struct x264_param_t
268 {
269     /* CPU flags */
270     unsigned int cpu;
271     int         i_threads;           /* encode multiple frames in parallel */
272     int         i_lookahead_threads; /* multiple threads for lookahead analysis */
273     int         b_sliced_threads;  /* Whether to use slice-based threading. */
274     int         b_deterministic; /* whether to allow non-deterministic optimizations when threaded */
275     int         b_cpu_independent; /* force canonical behavior rather than cpu-dependent optimal algorithms */
276     int         i_sync_lookahead; /* threaded lookahead buffer */
277
278     /* Video Properties */
279     int         i_width;
280     int         i_height;
281     int         i_csp;         /* CSP of encoded bitstream */
282     int         i_level_idc;
283     int         i_frame_total; /* number of frames to encode if known, else 0 */
284
285     /* NAL HRD
286      * Uses Buffering and Picture Timing SEIs to signal HRD
287      * The HRD in H.264 was not designed with VFR in mind.
288      * It is therefore not recommendeded to use NAL HRD with VFR.
289      * Furthermore, reconfiguring the VBV (via x264_encoder_reconfig)
290      * will currently generate invalid HRD. */
291     int         i_nal_hrd;
292
293     struct
294     {
295         /* they will be reduced to be 0 < x <= 65535 and prime */
296         int         i_sar_height;
297         int         i_sar_width;
298
299         int         i_overscan;    /* 0=undef, 1=no overscan, 2=overscan */
300
301         /* see h264 annex E for the values of the following */
302         int         i_vidformat;
303         int         b_fullrange;
304         int         i_colorprim;
305         int         i_transfer;
306         int         i_colmatrix;
307         int         i_chroma_loc;    /* both top & bottom */
308     } vui;
309
310     /* Bitstream parameters */
311     int         i_frame_reference;  /* Maximum number of reference frames */
312     int         i_dpb_size;         /* Force a DPB size larger than that implied by B-frames and reference frames.
313                                      * Useful in combination with interactive error resilience. */
314     int         i_keyint_max;       /* Force an IDR keyframe at this interval */
315     int         i_keyint_min;       /* Scenecuts closer together than this are coded as I, not IDR. */
316     int         i_scenecut_threshold; /* how aggressively to insert extra I frames */
317     int         b_intra_refresh;    /* Whether or not to use periodic intra refresh instead of IDR frames. */
318
319     int         i_bframe;   /* how many b-frame between 2 references pictures */
320     int         i_bframe_adaptive;
321     int         i_bframe_bias;
322     int         i_bframe_pyramid;   /* Keep some B-frames as references: 0=off, 1=strict hierarchical, 2=normal */
323     int         b_open_gop;
324     int         b_bluray_compat;
325     int         b_avcintra_compat;
326
327     int         b_deblocking_filter;
328     int         i_deblocking_filter_alphac0;    /* [-6, 6] -6 light filter, 6 strong */
329     int         i_deblocking_filter_beta;       /* [-6, 6]  idem */
330
331     int         b_cabac;
332     int         i_cabac_init_idc;
333
334     int         b_interlaced;
335     int         b_constrained_intra;
336
337     int         i_cqm_preset;
338     char        *psz_cqm_file;      /* filename (in UTF-8) of CQM file, JM format */
339     uint8_t     cqm_4iy[16];        /* used only if i_cqm_preset == X264_CQM_CUSTOM */
340     uint8_t     cqm_4py[16];
341     uint8_t     cqm_4ic[16];
342     uint8_t     cqm_4pc[16];
343     uint8_t     cqm_8iy[64];
344     uint8_t     cqm_8py[64];
345     uint8_t     cqm_8ic[64];
346     uint8_t     cqm_8pc[64];
347
348     /* Log */
349     void        (*pf_log)( void *, int i_level, const char *psz, va_list );
350     void        *p_log_private;
351     int         i_log_level;
352     int         b_full_recon;   /* fully reconstruct frames, even when not necessary for encoding.  Implied by psz_dump_yuv */
353     char        *psz_dump_yuv;  /* filename (in UTF-8) for reconstructed frames */
354
355     /* Encoder analyser parameters */
356     struct
357     {
358         unsigned int intra;     /* intra partitions */
359         unsigned int inter;     /* inter partitions */
360
361         int          b_transform_8x8;
362         int          i_weighted_pred; /* weighting for P-frames */
363         int          b_weighted_bipred; /* implicit weighting for B-frames */
364         int          i_direct_mv_pred; /* spatial vs temporal mv prediction */
365         int          i_chroma_qp_offset;
366
367         int          i_me_method; /* motion estimation algorithm to use (X264_ME_*) */
368         int          i_me_range; /* integer pixel motion estimation search range (from predicted mv) */
369         int          i_mv_range; /* maximum length of a mv (in pixels). -1 = auto, based on level */
370         int          i_mv_range_thread; /* minimum space between threads. -1 = auto, based on number of threads. */
371         int          i_subpel_refine; /* subpixel motion estimation quality */
372         int          b_chroma_me; /* chroma ME for subpel and mode decision in P-frames */
373         int          b_mixed_references; /* allow each mb partition to have its own reference number */
374         int          i_trellis;  /* trellis RD quantization */
375         int          b_fast_pskip; /* early SKIP detection on P-frames */
376         int          b_dct_decimate; /* transform coefficient thresholding on P-frames */
377         int          i_noise_reduction; /* adaptive pseudo-deadzone */
378         float        f_psy_rd; /* Psy RD strength */
379         float        f_psy_trellis; /* Psy trellis strength */
380         int          b_psy; /* Toggle all psy optimizations */
381
382         int          b_mb_info;            /* Use input mb_info data in x264_picture_t */
383         int          b_mb_info_update; /* Update the values in mb_info according to the results of encoding. */
384
385         /* the deadzone size that will be used in luma quantization */
386         int          i_luma_deadzone[2]; /* {inter, intra} */
387
388         int          b_psnr;    /* compute and print PSNR stats */
389         int          b_ssim;    /* compute and print SSIM stats */
390     } analyse;
391
392     /* Rate control parameters */
393     struct
394     {
395         int         i_rc_method;    /* X264_RC_* */
396
397         int         i_qp_constant;  /* 0 to (51 + 6*(x264_bit_depth-8)). 0=lossless */
398         int         i_qp_min;       /* min allowed QP value */
399         int         i_qp_max;       /* max allowed QP value */
400         int         i_qp_step;      /* max QP step between frames */
401
402         int         i_bitrate;
403         float       f_rf_constant;  /* 1pass VBR, nominal QP */
404         float       f_rf_constant_max;  /* In CRF mode, maximum CRF as caused by VBV */
405         float       f_rate_tolerance;
406         int         i_vbv_max_bitrate;
407         int         i_vbv_buffer_size;
408         float       f_vbv_buffer_init; /* <=1: fraction of buffer_size. >1: kbit */
409         float       f_ip_factor;
410         float       f_pb_factor;
411
412         /* VBV filler: force CBR VBV and use filler bytes to ensure hard-CBR.
413          * Implied by NAL-HRD CBR. */
414         int         b_filler;
415
416         int         i_aq_mode;      /* psy adaptive QP. (X264_AQ_*) */
417         float       f_aq_strength;
418         int         b_mb_tree;      /* Macroblock-tree ratecontrol. */
419         int         i_lookahead;
420
421         /* 2pass */
422         int         b_stat_write;   /* Enable stat writing in psz_stat_out */
423         char        *psz_stat_out;  /* output filename (in UTF-8) of the 2pass stats file */
424         int         b_stat_read;    /* Read stat from psz_stat_in and use it */
425         char        *psz_stat_in;   /* input filename (in UTF-8) of the 2pass stats file */
426
427         /* 2pass params (same as ffmpeg ones) */
428         float       f_qcompress;    /* 0.0 => cbr, 1.0 => constant qp */
429         float       f_qblur;        /* temporally blur quants */
430         float       f_complexity_blur; /* temporally blur complexity */
431         x264_zone_t *zones;         /* ratecontrol overrides */
432         int         i_zones;        /* number of zone_t's */
433         char        *psz_zones;     /* alternate method of specifying zones */
434     } rc;
435
436     /* Cropping Rectangle parameters: added to those implicitly defined by
437        non-mod16 video resolutions. */
438     struct
439     {
440         unsigned int i_left;
441         unsigned int i_top;
442         unsigned int i_right;
443         unsigned int i_bottom;
444     } crop_rect;
445
446     /* frame packing arrangement flag */
447     int i_frame_packing;
448
449     /* Muxing parameters */
450     int b_aud;                  /* generate access unit delimiters */
451     int b_repeat_headers;       /* put SPS/PPS before each keyframe */
452     int b_annexb;               /* if set, place start codes (4 bytes) before NAL units,
453                                  * otherwise place size (4 bytes) before NAL units. */
454     int i_sps_id;               /* SPS and PPS id number */
455     int b_vfr_input;            /* VFR input.  If 1, use timebase and timestamps for ratecontrol purposes.
456                                  * If 0, use fps only. */
457     int b_pulldown;             /* use explicity set timebase for CFR */
458     uint32_t i_fps_num;
459     uint32_t i_fps_den;
460     uint32_t i_timebase_num;    /* Timebase numerator */
461     uint32_t i_timebase_den;    /* Timebase denominator */
462
463     int b_tff;
464
465     /* Pulldown:
466      * The correct pic_struct must be passed with each input frame.
467      * The input timebase should be the timebase corresponding to the output framerate. This should be constant.
468      * e.g. for 3:2 pulldown timebase should be 1001/30000
469      * The PTS passed with each frame must be the PTS of the frame after pulldown is applied.
470      * Frame doubling and tripling require b_vfr_input set to zero (see H.264 Table D-1)
471      *
472      * Pulldown changes are not clearly defined in H.264. Therefore, it is the calling app's responsibility to manage this.
473      */
474
475     int b_pic_struct;
476
477     /* Fake Interlaced.
478      *
479      * Used only when b_interlaced=0. Setting this flag makes it possible to flag the stream as PAFF interlaced yet
480      * encode all frames progessively. It is useful for encoding 25p and 30p Blu-Ray streams.
481      */
482
483     int b_fake_interlaced;
484
485     /* Don't optimize header parameters based on video content, e.g. ensure that splitting an input video, compressing
486      * each part, and stitching them back together will result in identical SPS/PPS. This is necessary for stitching
487      * with container formats that don't allow multiple SPS/PPS. */
488     int b_stitchable;
489
490     int b_opencl;            /* use OpenCL when available */
491     int i_opencl_device;     /* specify count of GPU devices to skip, for CLI users */
492     void *opencl_device_id;  /* pass explicit cl_device_id as void*, for API users */
493     char *psz_clbin_file;    /* filename (in UTF-8) of the compiled OpenCL kernel cache file */
494
495     /* Slicing parameters */
496     int i_slice_max_size;    /* Max size per slice in bytes; includes estimated NAL overhead. */
497     int i_slice_max_mbs;     /* Max number of MBs per slice; overrides i_slice_count. */
498     int i_slice_min_mbs;     /* Min number of MBs per slice */
499     int i_slice_count;       /* Number of slices per frame: forces rectangular slices. */
500     int i_slice_count_max;   /* Absolute cap on slices per frame; stops applying slice-max-size
501                               * and slice-max-mbs if this is reached. */
502
503     /* Optional callback for freeing this x264_param_t when it is done being used.
504      * Only used when the x264_param_t sits in memory for an indefinite period of time,
505      * i.e. when an x264_param_t is passed to x264_t in an x264_picture_t or in zones.
506      * Not used when x264_encoder_reconfig is called directly. */
507     void (*param_free)( void* );
508
509     /* Optional low-level callback for low-latency encoding.  Called for each output NAL unit
510      * immediately after the NAL unit is finished encoding.  This allows the calling application
511      * to begin processing video data (e.g. by sending packets over a network) before the frame
512      * is done encoding.
513      *
514      * This callback MUST do the following in order to work correctly:
515      * 1) Have available an output buffer of at least size nal->i_payload*3/2 + 5 + 64.
516      * 2) Call x264_nal_encode( h, dst, nal ), where dst is the output buffer.
517      * After these steps, the content of nal is valid and can be used in the same way as if
518      * the NAL unit were output by x264_encoder_encode.
519      *
520      * This does not need to be synchronous with the encoding process: the data pointed to
521      * by nal (both before and after x264_nal_encode) will remain valid until the next
522      * x264_encoder_encode call.  The callback must be re-entrant.
523      *
524      * This callback does not work with frame-based threads; threads must be disabled
525      * or sliced-threads enabled.  This callback also does not work as one would expect
526      * with HRD -- since the buffering period SEI cannot be calculated until the frame
527      * is finished encoding, it will not be sent via this callback.
528      *
529      * Note also that the NALs are not necessarily returned in order when sliced threads is
530      * enabled.  Accordingly, the variable i_first_mb and i_last_mb are available in
531      * x264_nal_t to help the calling application reorder the slices if necessary.
532      *
533      * When this callback is enabled, x264_encoder_encode does not return valid NALs;
534      * the calling application is expected to acquire all output NALs through the callback.
535      *
536      * It is generally sensible to combine this callback with a use of slice-max-mbs or
537      * slice-max-size.
538      *
539      * The opaque pointer is the opaque pointer from the input frame associated with this
540      * NAL unit. This helps distinguish between nalu_process calls from different sources,
541      * e.g. if doing multiple encodes in one process.
542      */
543     void (*nalu_process) ( x264_t *h, x264_nal_t *nal, void *opaque );
544 } x264_param_t;
545
546 void x264_nal_encode( x264_t *h, uint8_t *dst, x264_nal_t *nal );
547
548 /****************************************************************************
549  * H.264 level restriction information
550  ****************************************************************************/
551
552 typedef struct
553 {
554     int level_idc;
555     int mbps;        /* max macroblock processing rate (macroblocks/sec) */
556     int frame_size;  /* max frame size (macroblocks) */
557     int dpb;         /* max decoded picture buffer (mbs) */
558     int bitrate;     /* max bitrate (kbit/sec) */
559     int cpb;         /* max vbv buffer (kbit) */
560     int mv_range;    /* max vertical mv component range (pixels) */
561     int mvs_per_2mb; /* max mvs per 2 consecutive mbs. */
562     int slice_rate;  /* ?? */
563     int mincr;       /* min compression ratio */
564     int bipred8x8;   /* limit bipred to >=8x8 */
565     int direct8x8;   /* limit b_direct to >=8x8 */
566     int frame_only;  /* forbid interlacing */
567 } x264_level_t;
568
569 /* all of the levels defined in the standard, terminated by .level_idc=0 */
570 X264_API extern const x264_level_t x264_levels[];
571
572 /****************************************************************************
573  * Basic parameter handling functions
574  ****************************************************************************/
575
576 /* x264_param_default:
577  *      fill x264_param_t with default values and do CPU detection */
578 void    x264_param_default( x264_param_t * );
579
580 /* x264_param_parse:
581  *  set one parameter by name.
582  *  returns 0 on success, or returns one of the following errors.
583  *  note: BAD_VALUE occurs only if it can't even parse the value,
584  *  numerical range is not checked until x264_encoder_open() or
585  *  x264_encoder_reconfig().
586  *  value=NULL means "true" for boolean options, but is a BAD_VALUE for non-booleans. */
587 #define X264_PARAM_BAD_NAME  (-1)
588 #define X264_PARAM_BAD_VALUE (-2)
589 int x264_param_parse( x264_param_t *, const char *name, const char *value );
590
591 /****************************************************************************
592  * Advanced parameter handling functions
593  ****************************************************************************/
594
595 /* These functions expose the full power of x264's preset-tune-profile system for
596  * easy adjustment of large numbers of internal parameters.
597  *
598  * In order to replicate x264CLI's option handling, these functions MUST be called
599  * in the following order:
600  * 1) x264_param_default_preset
601  * 2) Custom user options (via param_parse or directly assigned variables)
602  * 3) x264_param_apply_fastfirstpass
603  * 4) x264_param_apply_profile
604  *
605  * Additionally, x264CLI does not apply step 3 if the preset chosen is "placebo"
606  * or --slow-firstpass is set. */
607
608 /* x264_param_default_preset:
609  *      The same as x264_param_default, but also use the passed preset and tune
610  *      to modify the default settings.
611  *      (either can be NULL, which implies no preset or no tune, respectively)
612  *
613  *      Currently available presets are, ordered from fastest to slowest: */
614 static const char * const x264_preset_names[] = { "ultrafast", "superfast", "veryfast", "faster", "fast", "medium", "slow", "slower", "veryslow", "placebo", 0 };
615
616 /*      The presets can also be indexed numerically, as in:
617  *      x264_param_default_preset( &param, "3", ... )
618  *      with ultrafast mapping to "0" and placebo mapping to "9".  This mapping may
619  *      of course change if new presets are added in between, but will always be
620  *      ordered from fastest to slowest.
621  *
622  *      Warning: the speed of these presets scales dramatically.  Ultrafast is a full
623  *      100 times faster than placebo!
624  *
625  *      Currently available tunings are: */
626 static const char * const x264_tune_names[] = { "film", "animation", "grain", "stillimage", "psnr", "ssim", "fastdecode", "zerolatency", 0 };
627
628 /*      Multiple tunings can be used if separated by a delimiter in ",./-+",
629  *      however multiple psy tunings cannot be used.
630  *      film, animation, grain, stillimage, psnr, and ssim are psy tunings.
631  *
632  *      returns 0 on success, negative on failure (e.g. invalid preset/tune name). */
633 int     x264_param_default_preset( x264_param_t *, const char *preset, const char *tune );
634
635 /* x264_param_apply_fastfirstpass:
636  *      If first-pass mode is set (rc.b_stat_read == 0, rc.b_stat_write == 1),
637  *      modify the encoder settings to disable options generally not useful on
638  *      the first pass. */
639 void    x264_param_apply_fastfirstpass( x264_param_t * );
640
641 /* x264_param_apply_profile:
642  *      Applies the restrictions of the given profile.
643  *      Currently available profiles are, from most to least restrictive: */
644 static const char * const x264_profile_names[] = { "baseline", "main", "high", "high10", "high422", "high444", 0 };
645
646 /*      (can be NULL, in which case the function will do nothing)
647  *
648  *      Does NOT guarantee that the given profile will be used: if the restrictions
649  *      of "High" are applied to settings that are already Baseline-compatible, the
650  *      stream will remain baseline.  In short, it does not increase settings, only
651  *      decrease them.
652  *
653  *      returns 0 on success, negative on failure (e.g. invalid profile name). */
654 int     x264_param_apply_profile( x264_param_t *, const char *profile );
655
656 /****************************************************************************
657  * Picture structures and functions
658  ****************************************************************************/
659
660 /* x264_bit_depth:
661  *      Specifies the number of bits per pixel that x264 uses. This is also the
662  *      bit depth that x264 encodes in. If this value is > 8, x264 will read
663  *      two bytes of input data for each pixel sample, and expect the upper
664  *      (16-x264_bit_depth) bits to be zero.
665  *      Note: The flag X264_CSP_HIGH_DEPTH must be used to specify the
666  *      colorspace depth as well. */
667 X264_API extern const int x264_bit_depth;
668
669 /* x264_chroma_format:
670  *      Specifies the chroma formats that x264 supports encoding. When this
671  *      value is non-zero, then it represents a X264_CSP_* that is the only
672  *      chroma format that x264 supports encoding. If the value is 0 then
673  *      there are no restrictions. */
674 X264_API extern const int x264_chroma_format;
675
676 enum pic_struct_e
677 {
678     PIC_STRUCT_AUTO              = 0, // automatically decide (default)
679     PIC_STRUCT_PROGRESSIVE       = 1, // progressive frame
680     // "TOP" and "BOTTOM" are not supported in x264 (PAFF only)
681     PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM        = 4, // top field followed by bottom
682     PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP        = 5, // bottom field followed by top
683     PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM_TOP    = 6, // top field, bottom field, top field repeated
684     PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP_BOTTOM = 7, // bottom field, top field, bottom field repeated
685     PIC_STRUCT_DOUBLE            = 8, // double frame
686     PIC_STRUCT_TRIPLE            = 9, // triple frame
687 };
688
689 typedef struct
690 {
691     double cpb_initial_arrival_time;
692     double cpb_final_arrival_time;
693     double cpb_removal_time;
694
695     double dpb_output_time;
696 } x264_hrd_t;
697
698 /* Arbitrary user SEI:
699  * Payload size is in bytes and the payload pointer must be valid.
700  * Payload types and syntax can be found in Annex D of the H.264 Specification.
701  * SEI payload alignment bits as described in Annex D must be included at the
702  * end of the payload if needed.
703  * The payload should not be NAL-encapsulated.
704  * Payloads are written first in order of input, apart from in the case when HRD
705  * is enabled where payloads are written after the Buffering Period SEI. */
706
707 typedef struct
708 {
709     int payload_size;
710     int payload_type;
711     uint8_t *payload;
712 } x264_sei_payload_t;
713
714 typedef struct
715 {
716     int num_payloads;
717     x264_sei_payload_t *payloads;
718     /* In: optional callback to free each payload AND x264_sei_payload_t when used. */
719     void (*sei_free)( void* );
720 } x264_sei_t;
721
722 typedef struct
723 {
724     int     i_csp;       /* Colorspace */
725     int     i_plane;     /* Number of image planes */
726     int     i_stride[4]; /* Strides for each plane */
727     uint8_t *plane[4];   /* Pointers to each plane */
728 } x264_image_t;
729
730 typedef struct
731 {
732     /* All arrays of data here are ordered as follows:
733      * each array contains one offset per macroblock, in raster scan order.  In interlaced
734      * mode, top-field MBs and bottom-field MBs are interleaved at the row level.
735      * Macroblocks are 16x16 blocks of pixels (with respect to the luma plane).  For the
736      * purposes of calculating the number of macroblocks, width and height are rounded up to
737      * the nearest 16.  If in interlaced mode, height is rounded up to the nearest 32 instead. */
738
739     /* In: an array of quantizer offsets to be applied to this image during encoding.
740      *     These are added on top of the decisions made by x264.
741      *     Offsets can be fractional; they are added before QPs are rounded to integer.
742      *     Adaptive quantization must be enabled to use this feature.  Behavior if quant
743      *     offsets differ between encoding passes is undefined. */
744     float *quant_offsets;
745     /* In: optional callback to free quant_offsets when used.
746      *     Useful if one wants to use a different quant_offset array for each frame. */
747     void (*quant_offsets_free)( void* );
748
749     /* In: optional array of flags for each macroblock.
750      *     Allows specifying additional information for the encoder such as which macroblocks
751      *     remain unchanged.  Usable flags are listed below.
752      *     x264_param_t.analyse.b_mb_info must be set to use this, since x264 needs to track
753      *     extra data internally to make full use of this information.
754      *
755      * Out: if b_mb_info_update is set, x264 will update this array as a result of encoding.
756      *
757      *      For "MBINFO_CONSTANT", it will remove this flag on any macroblock whose decoded
758      *      pixels have changed.  This can be useful for e.g. noting which areas of the
759      *      frame need to actually be blitted. Note: this intentionally ignores the effects
760      *      of deblocking for the current frame, which should be fine unless one needs exact
761      *      pixel-perfect accuracy.
762      *
763      *      Results for MBINFO_CONSTANT are currently only set for P-frames, and are not
764      *      guaranteed to enumerate all blocks which haven't changed.  (There may be false
765      *      negatives, but no false positives.)
766      */
767     uint8_t *mb_info;
768     /* In: optional callback to free mb_info when used. */
769     void (*mb_info_free)( void* );
770
771     /* The macroblock is constant and remains unchanged from the previous frame. */
772     #define X264_MBINFO_CONSTANT   (1<<0)
773     /* More flags may be added in the future. */
774
775     /* Out: SSIM of the the frame luma (if x264_param_t.b_ssim is set) */
776     double f_ssim;
777     /* Out: Average PSNR of the frame (if x264_param_t.b_psnr is set) */
778     double f_psnr_avg;
779     /* Out: PSNR of Y, U, and V (if x264_param_t.b_psnr is set) */
780     double f_psnr[3];
781
782     /* Out: Average effective CRF of the encoded frame */
783     double f_crf_avg;
784 } x264_image_properties_t;
785
786 typedef struct
787 {
788     /* In: force picture type (if not auto)
789      *     If x264 encoding parameters are violated in the forcing of picture types,
790      *     x264 will correct the input picture type and log a warning.
791      *     The quality of frametype decisions may suffer if a great deal of fine-grained
792      *     mixing of auto and forced frametypes is done.
793      * Out: type of the picture encoded */
794     int     i_type;
795     /* In: force quantizer for != X264_QP_AUTO */
796     int     i_qpplus1;
797     /* In: pic_struct, for pulldown/doubling/etc...used only if b_pic_struct=1.
798      *     use pic_struct_e for pic_struct inputs
799      * Out: pic_struct element associated with frame */
800     int     i_pic_struct;
801     /* Out: whether this frame is a keyframe.  Important when using modes that result in
802      * SEI recovery points being used instead of IDR frames. */
803     int     b_keyframe;
804     /* In: user pts, Out: pts of encoded picture (user)*/
805     int64_t i_pts;
806     /* Out: frame dts. When the pts of the first frame is close to zero,
807      *      initial frames may have a negative dts which must be dealt with by any muxer */
808     int64_t i_dts;
809     /* In: custom encoding parameters to be set from this frame forwards
810            (in coded order, not display order). If NULL, continue using
811            parameters from the previous frame.  Some parameters, such as
812            aspect ratio, can only be changed per-GOP due to the limitations
813            of H.264 itself; in this case, the caller must force an IDR frame
814            if it needs the changed parameter to apply immediately. */
815     x264_param_t *param;
816     /* In: raw image data */
817     /* Out: reconstructed image data.  x264 may skip part of the reconstruction process,
818             e.g. deblocking, in frames where it isn't necessary.  To force complete
819             reconstruction, at a small speed cost, set b_full_recon. */
820     x264_image_t img;
821     /* In: optional information to modify encoder decisions for this frame
822      * Out: information about the encoded frame */
823     x264_image_properties_t prop;
824     /* Out: HRD timing information. Output only when i_nal_hrd is set. */
825     x264_hrd_t hrd_timing;
826     /* In: arbitrary user SEI (e.g subtitles, AFDs) */
827     x264_sei_t extra_sei;
828     /* private user data. copied from input to output frames. */
829     void *opaque;
830 } x264_picture_t;
831
832 /* x264_picture_init:
833  *  initialize an x264_picture_t.  Needs to be done if the calling application
834  *  allocates its own x264_picture_t as opposed to using x264_picture_alloc. */
835 void x264_picture_init( x264_picture_t *pic );
836
837 /* x264_picture_alloc:
838  *  alloc data for a picture. You must call x264_picture_clean on it.
839  *  returns 0 on success, or -1 on malloc failure or invalid colorspace. */
840 int x264_picture_alloc( x264_picture_t *pic, int i_csp, int i_width, int i_height );
841
842 /* x264_picture_clean:
843  *  free associated resource for a x264_picture_t allocated with
844  *  x264_picture_alloc ONLY */
845 void x264_picture_clean( x264_picture_t *pic );
846
847 /****************************************************************************
848  * Encoder functions
849  ****************************************************************************/
850
851 /* Force a link error in the case of linking against an incompatible API version.
852  * Glue #defines exist to force correct macro expansion; the final output of the macro
853  * is x264_encoder_open_##X264_BUILD (for purposes of dlopen). */
854 #define x264_encoder_glue1(x,y) x##y
855 #define x264_encoder_glue2(x,y) x264_encoder_glue1(x,y)
856 #define x264_encoder_open x264_encoder_glue2(x264_encoder_open_,X264_BUILD)
857
858 /* x264_encoder_open:
859  *      create a new encoder handler, all parameters from x264_param_t are copied */
860 x264_t *x264_encoder_open( x264_param_t * );
861
862 /* x264_encoder_reconfig:
863  *      various parameters from x264_param_t are copied.
864  *      this takes effect immediately, on whichever frame is encoded next;
865  *      due to delay, this may not be the next frame passed to encoder_encode.
866  *      if the change should apply to some particular frame, use x264_picture_t->param instead.
867  *      returns 0 on success, negative on parameter validation error.
868  *      not all parameters can be changed; see the actual function for a detailed breakdown.
869  *
870  *      since not all parameters can be changed, moving from preset to preset may not always
871  *      fully copy all relevant parameters, but should still work usably in practice. however,
872  *      more so than for other presets, many of the speed shortcuts used in ultrafast cannot be
873  *      switched out of; using reconfig to switch between ultrafast and other presets is not
874  *      recommended without a more fine-grained breakdown of parameters to take this into account. */
875 int     x264_encoder_reconfig( x264_t *, x264_param_t * );
876 /* x264_encoder_parameters:
877  *      copies the current internal set of parameters to the pointer provided
878  *      by the caller.  useful when the calling application needs to know
879  *      how x264_encoder_open has changed the parameters, or the current state
880  *      of the encoder after multiple x264_encoder_reconfig calls.
881  *      note that the data accessible through pointers in the returned param struct
882  *      (e.g. filenames) should not be modified by the calling application. */
883 void    x264_encoder_parameters( x264_t *, x264_param_t * );
884 /* x264_encoder_headers:
885  *      return the SPS and PPS that will be used for the whole stream.
886  *      *pi_nal is the number of NAL units outputted in pp_nal.
887  *      returns negative on error.
888  *      the payloads of all output NALs are guaranteed to be sequential in memory. */
889 int     x264_encoder_headers( x264_t *, x264_nal_t **pp_nal, int *pi_nal );
890 /* x264_encoder_encode:
891  *      encode one picture.
892  *      *pi_nal is the number of NAL units outputted in pp_nal.
893  *      returns negative on error, zero if no NAL units returned.
894  *      the payloads of all output NALs are guaranteed to be sequential in memory. */
895 int     x264_encoder_encode( x264_t *, x264_nal_t **pp_nal, int *pi_nal, x264_picture_t *pic_in, x264_picture_t *pic_out );
896 /* x264_encoder_close:
897  *      close an encoder handler */
898 void    x264_encoder_close  ( x264_t * );
899 /* x264_encoder_delayed_frames:
900  *      return the number of currently delayed (buffered) frames
901  *      this should be used at the end of the stream, to know when you have all the encoded frames. */
902 int     x264_encoder_delayed_frames( x264_t * );
903 /* x264_encoder_maximum_delayed_frames( x264_t *h ):
904  *      return the maximum number of delayed (buffered) frames that can occur with the current
905  *      parameters. */
906 int     x264_encoder_maximum_delayed_frames( x264_t *h );
907 /* x264_encoder_intra_refresh:
908  *      If an intra refresh is not in progress, begin one with the next P-frame.
909  *      If an intra refresh is in progress, begin one as soon as the current one finishes.
910  *      Requires that b_intra_refresh be set.
911  *
912  *      Useful for interactive streaming where the client can tell the server that packet loss has
913  *      occurred.  In this case, keyint can be set to an extremely high value so that intra refreshes
914  *      only occur when calling x264_encoder_intra_refresh.
915  *
916  *      In multi-pass encoding, if x264_encoder_intra_refresh is called differently in each pass,
917  *      behavior is undefined.
918  *
919  *      Should not be called during an x264_encoder_encode. */
920 void    x264_encoder_intra_refresh( x264_t * );
921 /* x264_encoder_invalidate_reference:
922  *      An interactive error resilience tool, designed for use in a low-latency one-encoder-few-clients
923  *      system.  When the client has packet loss or otherwise incorrectly decodes a frame, the encoder
924  *      can be told with this command to "forget" the frame and all frames that depend on it, referencing
925  *      only frames that occurred before the loss.  This will force a keyframe if no frames are left to
926  *      reference after the aforementioned "forgetting".
927  *
928  *      It is strongly recommended to use a large i_dpb_size in this case, which allows the encoder to
929  *      keep around extra, older frames to fall back on in case more recent frames are all invalidated.
930  *      Unlike increasing i_frame_reference, this does not increase the number of frames used for motion
931  *      estimation and thus has no speed impact.  It is also recommended to set a very large keyframe
932  *      interval, so that keyframes are not used except as necessary for error recovery.
933  *
934  *      x264_encoder_invalidate_reference is not currently compatible with the use of B-frames or intra
935  *      refresh.
936  *
937  *      In multi-pass encoding, if x264_encoder_invalidate_reference is called differently in each pass,
938  *      behavior is undefined.
939  *
940  *      Should not be called during an x264_encoder_encode, but multiple calls can be made simultaneously.
941  *
942  *      Returns 0 on success, negative on failure. */
943 int x264_encoder_invalidate_reference( x264_t *, int64_t pts );
944
945 #endif