lavc/texturedsp: replace rint by lrint
[ffmpeg.git] / 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 #if defined(_MSC_VER)
24 #define X265_API_IMPORTS 1
25 #endif
26
27 #include <x265.h>
28 #include <float.h>
29
30 #include "libavutil/internal.h"
31 #include "libavutil/common.h"
32 #include "libavutil/opt.h"
33 #include "libavutil/pixdesc.h"
34 #include "avcodec.h"
35 #include "internal.h"
36
37 typedef struct libx265Context {
38     const AVClass *class;
39
40     x265_encoder *encoder;
41     x265_param   *params;
42     const x265_api *api;
43
44     float crf;
45     char *preset;
46     char *tune;
47     char *x265_opts;
48 } libx265Context;
49
50 static int is_keyframe(NalUnitType naltype)
51 {
52     switch (naltype) {
53     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_BLA_W_LP:
54     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_BLA_W_RADL:
55     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_BLA_N_LP:
56     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_IDR_W_RADL:
57     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_IDR_N_LP:
58     case NAL_UNIT_CODED_SLICE_CRA:
59         return 1;
60     default:
61         return 0;
62     }
63 }
64
65 static av_cold int libx265_encode_close(AVCodecContext *avctx)
66 {
67     libx265Context *ctx = avctx->priv_data;
68
69     ctx->api->param_free(ctx->params);
70
71     if (ctx->encoder)
72         ctx->api->encoder_close(ctx->encoder);
73
74     return 0;
75 }
76
77 static av_cold int libx265_encode_init(AVCodecContext *avctx)
78 {
79     libx265Context *ctx = avctx->priv_data;
80
81     ctx->api = x265_api_get(av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt)->comp[0].depth);
82     if (!ctx->api)
83         ctx->api = x265_api_get(0);
84
85     if (avctx->strict_std_compliance > FF_COMPLIANCE_EXPERIMENTAL &&
86         !av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt)->log2_chroma_w) {
87         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
88                "4:2:2 and 4:4:4 support is not fully defined for HEVC yet. "
89                "Set -strict experimental to encode anyway.\n");
90         return AVERROR(ENOSYS);
91     }
92
93     ctx->params = ctx->api->param_alloc();
94     if (!ctx->params) {
95         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate x265 param structure.\n");
96         return AVERROR(ENOMEM);
97     }
98
99     if (ctx->api->param_default_preset(ctx->params, ctx->preset, ctx->tune) < 0) {
100         int i;
101
102         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error setting preset/tune %s/%s.\n", ctx->preset, ctx->tune);
103         av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "Possible presets:");
104         for (i = 0; x265_preset_names[i]; i++)
105             av_log(avctx, AV_LOG_INFO, " %s", x265_preset_names[i]);
106
107         av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "\n");
108         av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "Possible tunes:");
109         for (i = 0; x265_tune_names[i]; i++)
110             av_log(avctx, AV_LOG_INFO, " %s", x265_tune_names[i]);
111
112         av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "\n");
113
114         return AVERROR(EINVAL);
115     }
116
117     ctx->params->frameNumThreads = avctx->thread_count;
118     ctx->params->fpsNum          = avctx->time_base.den;
119     ctx->params->fpsDenom        = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
120     ctx->params->sourceWidth     = avctx->width;
121     ctx->params->sourceHeight    = avctx->height;
122     ctx->params->bEnablePsnr     = !!(avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_PSNR);
123
124     if ((avctx->color_primaries <= AVCOL_PRI_BT2020 &&
125          avctx->color_primaries != AVCOL_PRI_UNSPECIFIED) ||
126         (avctx->color_trc <= AVCOL_TRC_BT2020_12 &&
127          avctx->color_trc != AVCOL_TRC_UNSPECIFIED) ||
128         (avctx->colorspace <= AVCOL_SPC_BT2020_CL &&
129          avctx->colorspace != AVCOL_SPC_UNSPECIFIED)) {
130
131         ctx->params->vui.bEnableVideoSignalTypePresentFlag  = 1;
132         ctx->params->vui.bEnableColorDescriptionPresentFlag = 1;
133
134         // x265 validates the parameters internally
135         ctx->params->vui.colorPrimaries          = avctx->color_primaries;
136         ctx->params->vui.transferCharacteristics = avctx->color_trc;
137         ctx->params->vui.matrixCoeffs            = avctx->colorspace;
138     }
139
140     if (avctx->sample_aspect_ratio.num > 0 && avctx->sample_aspect_ratio.den > 0) {
141         char sar[12];
142         int sar_num, sar_den;
143
144         av_reduce(&sar_num, &sar_den,
145                   avctx->sample_aspect_ratio.num,
146                   avctx->sample_aspect_ratio.den, 65535);
147         snprintf(sar, sizeof(sar), "%d:%d", sar_num, sar_den);
148         if (ctx->api->param_parse(ctx->params, "sar", sar) == X265_PARAM_BAD_VALUE) {
149             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid SAR: %d:%d.\n", sar_num, sar_den);
150             return AVERROR_INVALIDDATA;
151         }
152     }
153
154     switch (avctx->pix_fmt) {
155     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
156     case AV_PIX_FMT_YUV420P10:
157         ctx->params->internalCsp = X265_CSP_I420;
158         break;
159     case AV_PIX_FMT_YUV422P:
160     case AV_PIX_FMT_YUV422P10:
161         ctx->params->internalCsp = X265_CSP_I422;
162         break;
163     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
164     case AV_PIX_FMT_YUV444P10:
165         ctx->params->internalCsp = X265_CSP_I444;
166         break;
167     }
168
169     if (ctx->crf >= 0) {
170         char crf[6];
171
172         snprintf(crf, sizeof(crf), "%2.2f", ctx->crf);
173         if (ctx->api->param_parse(ctx->params, "crf", crf) == X265_PARAM_BAD_VALUE) {
174             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid crf: %2.2f.\n", ctx->crf);
175             return AVERROR(EINVAL);
176         }
177     } else if (avctx->bit_rate > 0) {
178         ctx->params->rc.bitrate         = avctx->bit_rate / 1000;
179         ctx->params->rc.rateControlMode = X265_RC_ABR;
180     }
181
182     if (!(avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER))
183         ctx->params->bRepeatHeaders = 1;
184
185     if (ctx->x265_opts) {
186         AVDictionary *dict    = NULL;
187         AVDictionaryEntry *en = NULL;
188
189         if (!av_dict_parse_string(&dict, ctx->x265_opts, "=", ":", 0)) {
190             while ((en = av_dict_get(dict, "", en, AV_DICT_IGNORE_SUFFIX))) {
191                 int parse_ret = ctx->api->param_parse(ctx->params, en->key, en->value);
192
193                 switch (parse_ret) {
194                 case X265_PARAM_BAD_NAME:
195                     av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
196                           "Unknown option: %s.\n", en->key);
197                     break;
198                 case X265_PARAM_BAD_VALUE:
199                     av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
200                           "Invalid value for %s: %s.\n", en->key, en->value);
201                     break;
202                 default:
203                     break;
204                 }
205             }
206             av_dict_free(&dict);
207         }
208     }
209
210     ctx->encoder = ctx->api->encoder_open(ctx->params);
211     if (!ctx->encoder) {
212         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot open libx265 encoder.\n");
213         libx265_encode_close(avctx);
214         return AVERROR_INVALIDDATA;
215     }
216
217     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
218         x265_nal *nal;
219         int nnal;
220
221         avctx->extradata_size = ctx->api->encoder_headers(ctx->encoder, &nal, &nnal);
222         if (avctx->extradata_size <= 0) {
223             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot encode headers.\n");
224             libx265_encode_close(avctx);
225             return AVERROR_INVALIDDATA;
226         }
227
228         avctx->extradata = av_malloc(avctx->extradata_size + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
229         if (!avctx->extradata) {
230             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
231                    "Cannot allocate HEVC header of size %d.\n", avctx->extradata_size);
232             libx265_encode_close(avctx);
233             return AVERROR(ENOMEM);
234         }
235
236         memcpy(avctx->extradata, nal[0].payload, avctx->extradata_size);
237     }
238
239     return 0;
240 }
241
242 static int libx265_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
243                                 const AVFrame *pic, int *got_packet)
244 {
245     libx265Context *ctx = avctx->priv_data;
246     x265_picture x265pic;
247     x265_picture x265pic_out = { 0 };
248     x265_nal *nal;
249     uint8_t *dst;
250     int payload = 0;
251     int nnal;
252     int ret;
253     int i;
254
255     ctx->api->picture_init(ctx->params, &x265pic);
256
257     if (pic) {
258         for (i = 0; i < 3; i++) {
259            x265pic.planes[i] = pic->data[i];
260            x265pic.stride[i] = pic->linesize[i];
261         }
262
263         x265pic.pts      = pic->pts;
264         x265pic.bitDepth = av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt)->comp[0].depth;
265
266         x265pic.sliceType = pic->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_I ? X265_TYPE_I :
267                             pic->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_P ? X265_TYPE_P :
268                             pic->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_B ? X265_TYPE_B :
269                             X265_TYPE_AUTO;
270     }
271
272     ret = ctx->api->encoder_encode(ctx->encoder, &nal, &nnal,
273                                    pic ? &x265pic : NULL, &x265pic_out);
274     if (ret < 0)
275         return AVERROR_EXTERNAL;
276
277     if (!nnal)
278         return 0;
279
280     for (i = 0; i < nnal; i++)
281         payload += nal[i].sizeBytes;
282
283     ret = ff_alloc_packet(pkt, payload);
284     if (ret < 0) {
285         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error getting output packet.\n");
286         return ret;
287     }
288     dst = pkt->data;
289
290     for (i = 0; i < nnal; i++) {
291         memcpy(dst, nal[i].payload, nal[i].sizeBytes);
292         dst += nal[i].sizeBytes;
293
294         if (is_keyframe(nal[i].type))
295             pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
296     }
297
298     pkt->pts = x265pic_out.pts;
299     pkt->dts = x265pic_out.dts;
300
301 #if FF_API_CODED_FRAME
302 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
303     switch (x265pic_out.sliceType) {
304     case X265_TYPE_IDR:
305     case X265_TYPE_I:
306         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
307         break;
308     case X265_TYPE_P:
309         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
310         break;
311     case X265_TYPE_B:
312         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
313         break;
314     }
315 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
316 #endif
317
318     *got_packet = 1;
319     return 0;
320 }
321
322 static const enum AVPixelFormat x265_csp_eight[] = {
323     AV_PIX_FMT_YUV420P,
324     AV_PIX_FMT_YUV422P,
325     AV_PIX_FMT_YUV444P,
326     AV_PIX_FMT_NONE
327 };
328
329 static const enum AVPixelFormat x265_csp_twelve[] = {
330     AV_PIX_FMT_YUV420P,
331     AV_PIX_FMT_YUV422P,
332     AV_PIX_FMT_YUV444P,
333     AV_PIX_FMT_YUV420P10,
334     AV_PIX_FMT_YUV422P10,
335     AV_PIX_FMT_YUV444P10,
336     AV_PIX_FMT_NONE
337 };
338
339 static av_cold void libx265_encode_init_csp(AVCodec *codec)
340 {
341     if (x265_api_get(10))
342         codec->pix_fmts = x265_csp_twelve;
343     else if (x265_api_get(8))
344         codec->pix_fmts = x265_csp_eight;
345 }
346
347 #define OFFSET(x) offsetof(libx265Context, x)
348 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
349 static const AVOption options[] = {
350     { "crf",         "set the x265 crf",                                                            OFFSET(crf),       AV_OPT_TYPE_FLOAT,  { .dbl = -1 }, -1, FLT_MAX, VE },
351     { "preset",      "set the x265 preset",                                                         OFFSET(preset),    AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
352     { "tune",        "set the x265 tune parameter",                                                 OFFSET(tune),      AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
353     { "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 },
354     { NULL }
355 };
356
357 static const AVClass class = {
358     .class_name = "libx265",
359     .item_name  = av_default_item_name,
360     .option     = options,
361     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
362 };
363
364 static const AVCodecDefault x265_defaults[] = {
365     { "b", "0" },
366     { NULL },
367 };
368
369 AVCodec ff_libx265_encoder = {
370     .name             = "libx265",
371     .long_name        = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libx265 H.265 / HEVC"),
372     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
373     .id               = AV_CODEC_ID_HEVC,
374     .init             = libx265_encode_init,
375     .init_static_data = libx265_encode_init_csp,
376     .encode2          = libx265_encode_frame,
377     .close            = libx265_encode_close,
378     .priv_data_size   = sizeof(libx265Context),
379     .priv_class       = &class,
380     .defaults         = x265_defaults,
381     .capabilities     = AV_CODEC_CAP_DELAY | AV_CODEC_CAP_AUTO_THREADS,
382 };