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 ret;
 157
 158     q->param.ExtParam    = ext_buffers;
 159     q->param.NumExtParam = FF_ARRAY_ELEMS(ext_buffers);
 160
 161     ret = MFXVideoENCODE_GetVideoParam(q->session, &q->param);
 162     if (ret < 0)
 163         return ff_qsv_error(ret);
 164
 165     q->packet_size = q->param.mfx.BufferSizeInKB * 1000;
 166
 167     if (!extradata.SPSBufSize || !extradata.PPSBufSize) {
 168         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No extradata returned from libmfx.\n");
 169         return AVERROR_UNKNOWN;
 170     }
 171
 172     avctx->extradata = av_malloc(extradata.SPSBufSize + extradata.PPSBufSize +
 173                                  FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 174     if (!avctx->extradata)
 175         return AVERROR(ENOMEM);
 176
 177     memcpy(avctx->extradata,                        sps_buf, extradata.SPSBufSize);
 178     memcpy(avctx->extradata + extradata.SPSBufSize, pps_buf, extradata.PPSBufSize);
 179     avctx->extradata_size = extradata.SPSBufSize + extradata.PPSBufSize;
 180     memset(avctx->extradata + avctx->extradata_size, 0, FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 181
 182     return 0;
 183 }
 184
 185 int ff_qsv_enc_init(AVCodecContext *avctx, QSVEncContext *q)
 186 {
 187     int ret;
 188
 189     q->param.IOPattern  = MFX_IOPATTERN_IN_SYSTEM_MEMORY;
 190     q->param.AsyncDepth = q->async_depth;
 191
 192     if (avctx->hwaccel_context) {
 193         AVQSVContext *qsv = avctx->hwaccel_context;
 194
 195         q->session         = qsv->session;
 196         q->param.IOPattern = qsv->iopattern;
 197     }
 198
 199     if (!q->session) {
 200         ret = ff_qsv_init_internal_session(avctx, &q->internal_session);
 201         if (ret < 0)
 202             return ret;
 203
 204         q->session = q->internal_session;
 205     }
 206
 207     ret = init_video_param(avctx, q);
 208     if (ret < 0)
 209         return ret;
 210
 211     ret = MFXVideoENCODE_QueryIOSurf(q->session, &q->param, &q->req);
 212     if (ret < 0) {
 213         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error querying the encoding parameters\n");
 214         return ff_qsv_error(ret);
 215     }
 216
 217     ret = MFXVideoENCODE_Init(q->session, &q->param);
 218     if (ret < 0) {
 219         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing the encoder\n");
 220         return ff_qsv_error(ret);
 221     }
 222
 223     ret = qsv_retrieve_enc_params(avctx, q);
 224     if (ret < 0) {
 225         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error retrieving encoding parameters.\n");
 226         return ret;
 227     }
 228
 229     avctx->coded_frame = av_frame_alloc();
 230     if (!avctx->coded_frame)
 231         return AVERROR(ENOMEM);
 232
 233     q->avctx = avctx;
 234
 235     return 0;
 236 }
 237
 238 static void clear_unused_frames(QSVEncContext *q)
 239 {
 240     QSVFrame *cur = q->work_frames;
 241     while (cur) {
 242         if (cur->surface && !cur->surface->Data.Locked) {
 243             cur->surface = NULL;
 244             av_frame_unref(cur->frame);
 245         }
 246         cur = cur->next;
 247     }
 248 }
 249
 250 static int get_free_frame(QSVEncContext *q, QSVFrame **f)
 251 {
 252     QSVFrame *frame, **last;
 253
 254     clear_unused_frames(q);
 255
 256     frame = q->work_frames;
 257     last  = &q->work_frames;
 258     while (frame) {
 259         if (!frame->surface) {
 260             *f = frame;
 261             return 0;
 262         }
 263
 264         last  = &frame->next;
 265         frame = frame->next;
 266     }
 267
 268     frame = av_mallocz(sizeof(*frame));
 269     if (!frame)
 270         return AVERROR(ENOMEM);
 271     frame->frame = av_frame_alloc();
 272     if (!frame->frame) {
 273         av_freep(&frame);
 274         return AVERROR(ENOMEM);
 275     }
 276     *last = frame;
 277
 278     *f = frame;
 279
 280     return 0;
 281 }
 282
 283 static int submit_frame(QSVEncContext *q, const AVFrame *frame,
 284                         mfxFrameSurface1 **surface)
 285 {
 286     QSVFrame *qf;
 287     int ret;
 288
 289     ret = get_free_frame(q, &qf);
 290     if (ret < 0)
 291         return ret;
 292
 293     if (frame->format == AV_PIX_FMT_QSV) {
 294         ret = av_frame_ref(qf->frame, frame);
 295         if (ret < 0)
 296             return ret;
 297
 298         qf->surface = (mfxFrameSurface1*)qf->frame->data[3];
 299         *surface = qf->surface;
 300         return 0;
 301     }
 302
 303     /* make a copy if the input is not padded as libmfx requires */
 304     if (frame->height & 31 || frame->linesize[0] & 15) {
 305         qf->frame->height = FFALIGN(frame->height, 32);
 306         qf->frame->width  = FFALIGN(frame->width, 16);
 307
 308         ret = ff_get_buffer(q->avctx, qf->frame, AV_GET_BUFFER_FLAG_REF);
 309         if (ret < 0)
 310             return ret;
 311
 312         qf->frame->height = frame->height;
 313         qf->frame->width  = frame->width;
 314         ret = av_frame_copy(qf->frame, frame);
 315         if (ret < 0) {
 316             av_frame_unref(qf->frame);
 317             return ret;
 318         }
 319     } else {
 320         ret = av_frame_ref(qf->frame, frame);
 321         if (ret < 0)
 322             return ret;
 323     }
 324
 325     qf->surface_internal.Info = q->param.mfx.FrameInfo;
 326
 327     qf->surface_internal.Info.PicStruct =
 328         !frame->interlaced_frame ? MFX_PICSTRUCT_PROGRESSIVE :
 329         frame->top_field_first   ? MFX_PICSTRUCT_FIELD_TFF :
 330                                    MFX_PICSTRUCT_FIELD_BFF;
 331     if (frame->repeat_pict == 1)
 332         qf->surface_internal.Info.PicStruct |= MFX_PICSTRUCT_FIELD_REPEATED;
 333     else if (frame->repeat_pict == 2)
 334         qf->surface_internal.Info.PicStruct |= MFX_PICSTRUCT_FRAME_DOUBLING;
 335     else if (frame->repeat_pict == 4)
 336         qf->surface_internal.Info.PicStruct |= MFX_PICSTRUCT_FRAME_TRIPLING;
 337
 338     qf->surface_internal.Data.PitchLow  = qf->frame->linesize[0];
 339     qf->surface_internal.Data.Y         = qf->frame->data[0];
 340     qf->surface_internal.Data.UV        = qf->frame->data[1];
 341     qf->surface_internal.Data.TimeStamp = av_rescale_q(frame->pts, q->avctx->time_base, (AVRational){1, 90000});
 342
 343     qf->surface = &qf->surface_internal;
 344
 345     *surface = qf->surface;
 346
 347     return 0;
 348 }
 349
 350 static void print_interlace_msg(AVCodecContext *avctx, QSVEncContext *q)
 351 {
 352     if (q->param.mfx.CodecId == MFX_CODEC_AVC) {
 353         if (q->param.mfx.CodecProfile == MFX_PROFILE_AVC_BASELINE ||
 354             q->param.mfx.CodecLevel < MFX_LEVEL_AVC_21 ||
 355             q->param.mfx.CodecLevel > MFX_LEVEL_AVC_41)
 356             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 357                    "Interlaced coding is supported"
 358                    " at Main/High Profile Level 2.1-4.1\n");
 359     }
 360 }
 361
 362 int ff_qsv_encode(AVCodecContext *avctx, QSVEncContext *q,
 363                   AVPacket *pkt, const AVFrame *frame, int *got_packet)
 364 {
 365     mfxBitstream bs = { { { 0 } } };
 366
 367     mfxFrameSurface1 *surf = NULL;
 368     mfxSyncPoint sync      = NULL;
 369     int ret;
 370
 371     if (frame) {
 372         ret = submit_frame(q, frame, &surf);
 373         if (ret < 0) {
 374             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error submitting the frame for encoding.\n");
 375             return ret;
 376         }
 377     }
 378
 379     ret = ff_alloc_packet(pkt, q->packet_size);
 380     if (ret < 0) {
 381         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error allocating the output packet\n");
 382         return ret;
 383     }
 384     bs.Data      = pkt->data;
 385     bs.MaxLength = pkt->size;
 386
 387     do {
 388         ret = MFXVideoENCODE_EncodeFrameAsync(q->session, NULL, surf, &bs, &sync);
 389         if (ret == MFX_WRN_DEVICE_BUSY)
 390             av_usleep(1);
 391     } while (ret > 0);
 392
 393     if (ret < 0)
 394         return (ret == MFX_ERR_MORE_DATA) ? 0 : ff_qsv_error(ret);
 395
 396     if (ret == MFX_WRN_INCOMPATIBLE_VIDEO_PARAM && frame->interlaced_frame)
 397         print_interlace_msg(avctx, q);
 398
 399     if (sync) {
 400         MFXVideoCORE_SyncOperation(q->session, sync, 60000);
 401
 402         if (bs.FrameType & MFX_FRAMETYPE_I || bs.FrameType & MFX_FRAMETYPE_xI)
 403             avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 404         else if (bs.FrameType & MFX_FRAMETYPE_P || bs.FrameType & MFX_FRAMETYPE_xP)
 405             avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
 406         else if (bs.FrameType & MFX_FRAMETYPE_B || bs.FrameType & MFX_FRAMETYPE_xB)
 407             avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
 408
 409         pkt->dts  = av_rescale_q(bs.DecodeTimeStamp, (AVRational){1, 90000}, avctx->time_base);
 410         pkt->pts  = av_rescale_q(bs.TimeStamp,       (AVRational){1, 90000}, avctx->time_base);
 411         pkt->size = bs.DataLength;
 412
 413         if (bs.FrameType & MFX_FRAMETYPE_IDR ||
 414             bs.FrameType & MFX_FRAMETYPE_xIDR)
 415             pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 416
 417         *got_packet = 1;
 418     }
 419
 420     return 0;
 421 }
 422
 423 int ff_qsv_enc_close(AVCodecContext *avctx, QSVEncContext *q)
 424 {
 425     QSVFrame *cur;
 426
 427     MFXVideoENCODE_Close(q->session);
 428     if (q->internal_session)
 429         MFXClose(q->internal_session);
 430     q->session          = NULL;
 431     q->internal_session = NULL;
 432
 433     cur = q->work_frames;
 434     while (cur) {
 435         q->work_frames = cur->next;
 436         av_frame_free(&cur->frame);
 437         av_freep(&cur);
 438         cur = q->work_frames;
 439     }
 440
 441     av_frame_free(&avctx->coded_frame);
 442
 443     return 0;
 444 }