git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/qsvenc.c

   1 /*
   2  * Intel MediaSDK QSV encoder utility functions
   3  *
   4  * copyright (c) 2013 Yukinori Yamazoe
   5  * copyright (c) 2015 Anton Khirnov
   6  *
   7  * This file is part of Libav.
   8  *
   9  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  11  * License as published by the Free Software Foundation; either
  12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  22  */
  23
  24 #include <string.h>
  25 #include <sys/types.h>
  26 #include <mfx/mfxvideo.h>
  27
  28 #include "libavutil/common.h"
  29 #include "libavutil/mem.h"
  30 #include "libavutil/log.h"
  31 #include "libavutil/time.h"
  32 #include "libavutil/imgutils.h"
  33
  34 #include "avcodec.h"
  35 #include "internal.h"
  36 #include "qsv.h"
  37 #include "qsv_internal.h"
  38 #include "qsvenc.h"
  39
  40 static int init_video_param(AVCodecContext *avctx, QSVEncContext *q)
  41 {
  42     const char *ratecontrol_desc;
  43
  44     float quant;
  45     int ret;
  46
  47     ret = ff_qsv_codec_id_to_mfx(avctx->codec_id);
  48     if (ret < 0)
  49         return AVERROR_BUG;
  50     q->param.mfx.CodecId = ret;
  51
  52     if (avctx->level > 0)
  53         q->param.mfx.CodecLevel = avctx->level;
  54
  55     q->param.mfx.CodecProfile       = q->profile;
  56     q->param.mfx.TargetUsage        = q->preset;
  57     q->param.mfx.GopPicSize         = FFMAX(0, avctx->gop_size);
  58     q->param.mfx.GopRefDist         = FFMAX(-1, avctx->max_b_frames) + 1;
  59     q->param.mfx.GopOptFlag         = avctx->flags & CODEC_FLAG_CLOSED_GOP ?
  60                                       MFX_GOP_CLOSED : 0;
  61     q->param.mfx.IdrInterval        = q->idr_interval;
  62     q->param.mfx.NumSlice           = avctx->slices;
  63     q->param.mfx.NumRefFrame        = FFMAX(0, avctx->refs);
  64     q->param.mfx.EncodedOrder       = 0;
  65     q->param.mfx.BufferSizeInKB     = 0;
  66
  67     q->param.mfx.FrameInfo.FourCC         = MFX_FOURCC_NV12;
  68     q->param.mfx.FrameInfo.Width          = FFALIGN(avctx->width, 16);
  69     q->param.mfx.FrameInfo.Height         = FFALIGN(avctx->height, 32);
  70     q->param.mfx.FrameInfo.CropX          = 0;
  71     q->param.mfx.FrameInfo.CropY          = 0;
  72     q->param.mfx.FrameInfo.CropW          = avctx->width;
  73     q->param.mfx.FrameInfo.CropH          = avctx->height;
  74     q->param.mfx.FrameInfo.AspectRatioW   = avctx->sample_aspect_ratio.num;
  75     q->param.mfx.FrameInfo.AspectRatioH   = avctx->sample_aspect_ratio.den;
  76     q->param.mfx.FrameInfo.PicStruct      = MFX_PICSTRUCT_PROGRESSIVE;
  77     q->param.mfx.FrameInfo.ChromaFormat   = MFX_CHROMAFORMAT_YUV420;
  78     q->param.mfx.FrameInfo.BitDepthLuma   = 8;
  79     q->param.mfx.FrameInfo.BitDepthChroma = 8;
  80
  81     if (avctx->framerate.den > 0 && avctx->framerate.num > 0) {
  82         q->param.mfx.FrameInfo.FrameRateExtN = avctx->framerate.num;
  83         q->param.mfx.FrameInfo.FrameRateExtD = avctx->framerate.den;
  84     } else {
  85         q->param.mfx.FrameInfo.FrameRateExtN  = avctx->time_base.den;
  86         q->param.mfx.FrameInfo.FrameRateExtD  = avctx->time_base.num;
  87     }
  88
  89     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_QSCALE) {
  90         q->param.mfx.RateControlMethod = MFX_RATECONTROL_CQP;
  91         ratecontrol_desc = "constant quantization parameter (CQP)";
  92     } else if (avctx->rc_max_rate == avctx->bit_rate) {
  93         q->param.mfx.RateControlMethod = MFX_RATECONTROL_CBR;
  94         ratecontrol_desc = "constant bitrate (CBR)";
  95     } else if (!avctx->rc_max_rate) {
  96         q->param.mfx.RateControlMethod = MFX_RATECONTROL_AVBR;
  97         ratecontrol_desc = "average variable bitrate (AVBR)";
  98     } else {
  99         q->param.mfx.RateControlMethod = MFX_RATECONTROL_VBR;
 100         ratecontrol_desc = "variable bitrate (VBR)";
 101     }
 102
 103     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Using the %s ratecontrol method\n", ratecontrol_desc);
 104
 105     switch (q->param.mfx.RateControlMethod) {
 106     case MFX_RATECONTROL_CBR:
 107     case MFX_RATECONTROL_VBR:
 108         q->param.mfx.InitialDelayInKB = avctx->rc_initial_buffer_occupancy / 1000;
 109         q->param.mfx.TargetKbps       = avctx->bit_rate / 1000;
 110         q->param.mfx.MaxKbps          = avctx->bit_rate / 1000;
 111         break;
 112     case MFX_RATECONTROL_CQP:
 113         quant = avctx->global_quality / FF_QP2LAMBDA;
 114
 115         q->param.mfx.QPI = av_clip(quant * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset, 0, 51);
 116         q->param.mfx.QPP = av_clip(quant, 0, 51);
 117         q->param.mfx.QPB = av_clip(quant * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset, 0, 51);
 118
 119         break;
 120     case MFX_RATECONTROL_AVBR:
 121         q->param.mfx.TargetKbps  = avctx->bit_rate / 1000;
 122         q->param.mfx.Convergence = q->avbr_convergence;
 123         q->param.mfx.Accuracy    = q->avbr_accuracy;
 124         break;
 125     }
 126
 127     q->extco.Header.BufferId      = MFX_EXTBUFF_CODING_OPTION;
 128     q->extco.Header.BufferSz      = sizeof(q->extco);
 129     q->extco.CAVLC                = avctx->coder_type == FF_CODER_TYPE_VLC ?
 130                                     MFX_CODINGOPTION_ON : MFX_CODINGOPTION_UNKNOWN;
 131
 132     q->extparam[0] = (mfxExtBuffer *)&q->extco;
 133
 134     q->param.ExtParam    = q->extparam;
 135     q->param.NumExtParam = FF_ARRAY_ELEMS(q->extparam);
 136
 137     return 0;
 138 }
 139
 140 static int qsv_retrieve_enc_params(AVCodecContext *avctx, QSVEncContext *q)
 141 {
 142     uint8_t sps_buf[128];
 143     uint8_t pps_buf[128];
 144
 145     mfxExtCodingOptionSPSPPS extradata = {
 146         .Header.BufferId = MFX_EXTBUFF_CODING_OPTION_SPSPPS,
 147         .Header.BufferSz = sizeof(extradata),
 148         .SPSBuffer = sps_buf, .SPSBufSize = sizeof(sps_buf),
 149         .PPSBuffer = pps_buf, .PPSBufSize = sizeof(pps_buf)
 150     };
 151
 152     mfxExtBuffer *ext_buffers[] = {
 153         (mfxExtBuffer*)&extradata,
 154     };
 155
 156     int need_pps = avctx->codec_id != AV_CODEC_ID_MPEG2VIDEO;
 157     int ret;
 158
 159     q->param.ExtParam    = ext_buffers;
 160     q->param.NumExtParam = FF_ARRAY_ELEMS(ext_buffers);
 161
 162     ret = MFXVideoENCODE_GetVideoParam(q->session, &q->param);
 163     if (ret < 0)
 164         return ff_qsv_error(ret);
 165
 166     q->packet_size = q->param.mfx.BufferSizeInKB * 1000;
 167
 168     if (!extradata.SPSBufSize || (need_pps && !extradata.PPSBufSize)) {
 169         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No extradata returned from libmfx.\n");
 170         return AVERROR_UNKNOWN;
 171     }
 172
 173     avctx->extradata = av_malloc(extradata.SPSBufSize + need_pps * extradata.PPSBufSize +
 174                                  FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 175     if (!avctx->extradata)
 176         return AVERROR(ENOMEM);
 177
 178     memcpy(avctx->extradata,                        sps_buf, extradata.SPSBufSize);
 179     if (need_pps)
 180         memcpy(avctx->extradata + extradata.SPSBufSize, pps_buf, extradata.PPSBufSize);
 181     avctx->extradata_size = extradata.SPSBufSize + need_pps * extradata.PPSBufSize;
 182     memset(avctx->extradata + avctx->extradata_size, 0, FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 183
 184     return 0;
 185 }
 186
 187 int ff_qsv_enc_init(AVCodecContext *avctx, QSVEncContext *q)
 188 {
 189     int ret;
 190
 191     q->param.IOPattern  = MFX_IOPATTERN_IN_SYSTEM_MEMORY;
 192     q->param.AsyncDepth = q->async_depth;
 193
 194     if (avctx->hwaccel_context) {
 195         AVQSVContext *qsv = avctx->hwaccel_context;
 196
 197         q->session         = qsv->session;
 198         q->param.IOPattern = qsv->iopattern;
 199     }
 200
 201     if (!q->session) {
 202         ret = ff_qsv_init_internal_session(avctx, &q->internal_session);
 203         if (ret < 0)
 204             return ret;
 205
 206         q->session = q->internal_session;
 207     }
 208
 209     ret = init_video_param(avctx, q);
 210     if (ret < 0)
 211         return ret;
 212
 213     ret = MFXVideoENCODE_QueryIOSurf(q->session, &q->param, &q->req);
 214     if (ret < 0) {
 215         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error querying the encoding parameters\n");
 216         return ff_qsv_error(ret);
 217     }
 218
 219     ret = MFXVideoENCODE_Init(q->session, &q->param);
 220     if (ret < 0) {
 221         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing the encoder\n");
 222         return ff_qsv_error(ret);
 223     }
 224
 225     ret = qsv_retrieve_enc_params(avctx, q);
 226     if (ret < 0) {
 227         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error retrieving encoding parameters.\n");
 228         return ret;
 229     }
 230
 231     avctx->coded_frame = av_frame_alloc();
 232     if (!avctx->coded_frame)
 233         return AVERROR(ENOMEM);
 234
 235     q->avctx = avctx;
 236
 237     return 0;
 238 }
 239
 240 static void clear_unused_frames(QSVEncContext *q)
 241 {
 242     QSVFrame *cur = q->work_frames;
 243     while (cur) {
 244         if (cur->surface && !cur->surface->Data.Locked) {
 245             cur->surface = NULL;
 246             av_frame_unref(cur->frame);
 247         }
 248         cur = cur->next;
 249     }
 250 }
 251
 252 static int get_free_frame(QSVEncContext *q, QSVFrame **f)
 253 {
 254     QSVFrame *frame, **last;
 255
 256     clear_unused_frames(q);
 257
 258     frame = q->work_frames;
 259     last  = &q->work_frames;
 260     while (frame) {
 261         if (!frame->surface) {
 262             *f = frame;
 263             return 0;
 264         }
 265
 266         last  = &frame->next;
 267         frame = frame->next;
 268     }
 269
 270     frame = av_mallocz(sizeof(*frame));
 271     if (!frame)
 272         return AVERROR(ENOMEM);
 273     frame->frame = av_frame_alloc();
 274     if (!frame->frame) {
 275         av_freep(&frame);
 276         return AVERROR(ENOMEM);
 277     }
 278     *last = frame;
 279
 280     *f = frame;
 281
 282     return 0;
 283 }
 284
 285 static int submit_frame(QSVEncContext *q, const AVFrame *frame,
 286                         mfxFrameSurface1 **surface)
 287 {
 288     QSVFrame *qf;
 289     int ret;
 290
 291     ret = get_free_frame(q, &qf);
 292     if (ret < 0)
 293         return ret;
 294
 295     if (frame->format == AV_PIX_FMT_QSV) {
 296         ret = av_frame_ref(qf->frame, frame);
 297         if (ret < 0)
 298             return ret;
 299
 300         qf->surface = (mfxFrameSurface1*)qf->frame->data[3];
 301         *surface = qf->surface;
 302         return 0;
 303     }
 304
 305     /* make a copy if the input is not padded as libmfx requires */
 306     if (frame->height & 31 || frame->linesize[0] & 15) {
 307         qf->frame->height = FFALIGN(frame->height, 32);
 308         qf->frame->width  = FFALIGN(frame->width, 16);
 309
 310         ret = ff_get_buffer(q->avctx, qf->frame, AV_GET_BUFFER_FLAG_REF);
 311         if (ret < 0)
 312             return ret;
 313
 314         qf->frame->height = frame->height;
 315         qf->frame->width  = frame->width;
 316         ret = av_frame_copy(qf->frame, frame);
 317         if (ret < 0) {
 318             av_frame_unref(qf->frame);
 319             return ret;
 320         }
 321     } else {
 322         ret = av_frame_ref(qf->frame, frame);
 323         if (ret < 0)
 324             return ret;
 325     }
 326
 327     qf->surface_internal.Info = q->param.mfx.FrameInfo;
 328
 329     qf->surface_internal.Info.PicStruct =
 330         !frame->interlaced_frame ? MFX_PICSTRUCT_PROGRESSIVE :
 331         frame->top_field_first   ? MFX_PICSTRUCT_FIELD_TFF :
 332                                    MFX_PICSTRUCT_FIELD_BFF;
 333     if (frame->repeat_pict == 1)
 334         qf->surface_internal.Info.PicStruct |= MFX_PICSTRUCT_FIELD_REPEATED;
 335     else if (frame->repeat_pict == 2)
 336         qf->surface_internal.Info.PicStruct |= MFX_PICSTRUCT_FRAME_DOUBLING;
 337     else if (frame->repeat_pict == 4)
 338         qf->surface_internal.Info.PicStruct |= MFX_PICSTRUCT_FRAME_TRIPLING;
 339
 340     qf->surface_internal.Data.PitchLow  = qf->frame->linesize[0];
 341     qf->surface_internal.Data.Y         = qf->frame->data[0];
 342     qf->surface_internal.Data.UV        = qf->frame->data[1];
 343     qf->surface_internal.Data.TimeStamp = av_rescale_q(frame->pts, q->avctx->time_base, (AVRational){1, 90000});
 344
 345     qf->surface = &qf->surface_internal;
 346
 347     *surface = qf->surface;
 348
 349     return 0;
 350 }
 351
 352 static void print_interlace_msg(AVCodecContext *avctx, QSVEncContext *q)
 353 {
 354     if (q->param.mfx.CodecId == MFX_CODEC_AVC) {
 355         if (q->param.mfx.CodecProfile == MFX_PROFILE_AVC_BASELINE ||
 356             q->param.mfx.CodecLevel < MFX_LEVEL_AVC_21 ||
 357             q->param.mfx.CodecLevel > MFX_LEVEL_AVC_41)
 358             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 359                    "Interlaced coding is supported"
 360                    " at Main/High Profile Level 2.1-4.1\n");
 361     }
 362 }
 363
 364 int ff_qsv_encode(AVCodecContext *avctx, QSVEncContext *q,
 365                   AVPacket *pkt, const AVFrame *frame, int *got_packet)
 366 {
 367     mfxBitstream bs = { { { 0 } } };
 368
 369     mfxFrameSurface1 *surf = NULL;
 370     mfxSyncPoint sync      = NULL;
 371     int ret;
 372
 373     if (frame) {
 374         ret = submit_frame(q, frame, &surf);
 375         if (ret < 0) {
 376             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error submitting the frame for encoding.\n");
 377             return ret;
 378         }
 379     }
 380
 381     ret = ff_alloc_packet(pkt, q->packet_size);
 382     if (ret < 0) {
 383         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error allocating the output packet\n");
 384         return ret;
 385     }
 386     bs.Data      = pkt->data;
 387     bs.MaxLength = pkt->size;
 388
 389     do {
 390         ret = MFXVideoENCODE_EncodeFrameAsync(q->session, NULL, surf, &bs, &sync);
 391         if (ret == MFX_WRN_DEVICE_BUSY)
 392             av_usleep(1);
 393     } while (ret > 0);
 394
 395     if (ret < 0)
 396         return (ret == MFX_ERR_MORE_DATA) ? 0 : ff_qsv_error(ret);
 397
 398     if (ret == MFX_WRN_INCOMPATIBLE_VIDEO_PARAM && frame->interlaced_frame)
 399         print_interlace_msg(avctx, q);
 400
 401     if (sync) {
 402         MFXVideoCORE_SyncOperation(q->session, sync, 60000);
 403
 404         if (bs.FrameType & MFX_FRAMETYPE_I || bs.FrameType & MFX_FRAMETYPE_xI)
 405             avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 406         else if (bs.FrameType & MFX_FRAMETYPE_P || bs.FrameType & MFX_FRAMETYPE_xP)
 407             avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
 408         else if (bs.FrameType & MFX_FRAMETYPE_B || bs.FrameType & MFX_FRAMETYPE_xB)
 409             avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
 410
 411         pkt->dts  = av_rescale_q(bs.DecodeTimeStamp, (AVRational){1, 90000}, avctx->time_base);
 412         pkt->pts  = av_rescale_q(bs.TimeStamp,       (AVRational){1, 90000}, avctx->time_base);
 413         pkt->size = bs.DataLength;
 414
 415         if (bs.FrameType & MFX_FRAMETYPE_IDR ||
 416             bs.FrameType & MFX_FRAMETYPE_xIDR)
 417             pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 418
 419         *got_packet = 1;
 420     }
 421
 422     return 0;
 423 }
 424
 425 int ff_qsv_enc_close(AVCodecContext *avctx, QSVEncContext *q)
 426 {
 427     QSVFrame *cur;
 428
 429     MFXVideoENCODE_Close(q->session);
 430     if (q->internal_session)
 431         MFXClose(q->internal_session);
 432     q->session          = NULL;
 433     q->internal_session = NULL;
 434
 435     cur = q->work_frames;
 436     while (cur) {
 437         q->work_frames = cur->next;
 438         av_frame_free(&cur->frame);
 439         av_freep(&cur);
 440         cur = q->work_frames;
 441     }
 442
 443     av_frame_free(&avctx->coded_frame);
 444
 445     return 0;
 446 }