git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/vaapi_encode.h

   1 /*
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  17  */
  18
  19 #ifndef AVCODEC_VAAPI_ENCODE_H
  20 #define AVCODEC_VAAPI_ENCODE_H
  21
  22 #include <stdint.h>
  23
  24 #include <va/va.h>
  25
  26 #if VA_CHECK_VERSION(1, 0, 0)
  27 #include <va/va_str.h>
  28 #endif
  29
  30 #include "libavutil/hwcontext.h"
  31 #include "libavutil/hwcontext_vaapi.h"
  32
  33 #include "avcodec.h"
  34 #include "hwconfig.h"
  35
  36 struct VAAPIEncodeType;
  37 struct VAAPIEncodePicture;
  38
  39 enum {
  40     MAX_CONFIG_ATTRIBUTES  = 4,
  41     MAX_GLOBAL_PARAMS      = 4,
  42     MAX_DPB_SIZE           = 16,
  43     MAX_PICTURE_REFERENCES = 2,
  44     MAX_REORDER_DELAY      = 16,
  45     MAX_PARAM_BUFFER_SIZE  = 1024,
  46 };
  47
  48 extern const AVCodecHWConfigInternal *ff_vaapi_encode_hw_configs[];
  49
  50 enum {
  51     PICTURE_TYPE_IDR = 0,
  52     PICTURE_TYPE_I   = 1,
  53     PICTURE_TYPE_P   = 2,
  54     PICTURE_TYPE_B   = 3,
  55 };
  56
  57 typedef struct VAAPIEncodeSlice {
  58     int             index;
  59     int             row_start;
  60     int             row_size;
  61     int             block_start;
  62     int             block_size;
  63     void           *priv_data;
  64     void           *codec_slice_params;
  65 } VAAPIEncodeSlice;
  66
  67 typedef struct VAAPIEncodePicture {
  68     struct VAAPIEncodePicture *next;
  69
  70     int64_t         display_order;
  71     int64_t         encode_order;
  72     int64_t         pts;
  73     int             force_idr;
  74
  75 #if VA_CHECK_VERSION(1, 0, 0)
  76     // ROI regions.
  77     VAEncROI       *roi;
  78 #else
  79     void           *roi;
  80 #endif
  81
  82     int             type;
  83     int             b_depth;
  84     int             encode_issued;
  85     int             encode_complete;
  86
  87     AVFrame        *input_image;
  88     VASurfaceID     input_surface;
  89
  90     AVFrame        *recon_image;
  91     VASurfaceID     recon_surface;
  92
  93     int          nb_param_buffers;
  94     VABufferID     *param_buffers;
  95
  96     AVBufferRef    *output_buffer_ref;
  97     VABufferID      output_buffer;
  98
  99     void           *priv_data;
 100     void           *codec_picture_params;
 101
 102     // Whether this picture is a reference picture.
 103     int             is_reference;
 104
 105     // The contents of the DPB after this picture has been decoded.
 106     // This will contain the picture itself if it is a reference picture,
 107     // but not if it isn't.
 108     int                     nb_dpb_pics;
 109     struct VAAPIEncodePicture *dpb[MAX_DPB_SIZE];
 110     // The reference pictures used in decoding this picture.  If they are
 111     // used by later pictures they will also appear in the DPB.
 112     int                     nb_refs;
 113     struct VAAPIEncodePicture *refs[MAX_PICTURE_REFERENCES];
 114     // The previous reference picture in encode order.  Must be in at least
 115     // one of the reference list and DPB list.
 116     struct VAAPIEncodePicture *prev;
 117     // Reference count for other pictures referring to this one through
 118     // the above pointers, directly from incomplete pictures and indirectly
 119     // through completed pictures.
 120     int             ref_count[2];
 121     int             ref_removed[2];
 122
 123     int          nb_slices;
 124     VAAPIEncodeSlice *slices;
 125 } VAAPIEncodePicture;
 126
 127 typedef struct VAAPIEncodeProfile {
 128     // lavc profile value (FF_PROFILE_*).
 129     int       av_profile;
 130     // Supported bit depth.
 131     int       depth;
 132     // Number of components.
 133     int       nb_components;
 134     // Chroma subsampling in width dimension.
 135     int       log2_chroma_w;
 136     // Chroma subsampling in height dimension.
 137     int       log2_chroma_h;
 138     // VAAPI profile value.
 139     VAProfile va_profile;
 140 } VAAPIEncodeProfile;
 141
 142 enum {
 143     RC_MODE_AUTO,
 144     RC_MODE_CQP,
 145     RC_MODE_CBR,
 146     RC_MODE_VBR,
 147     RC_MODE_ICQ,
 148     RC_MODE_QVBR,
 149     RC_MODE_AVBR,
 150     RC_MODE_MAX = RC_MODE_AVBR,
 151 };
 152
 153 typedef struct VAAPIEncodeRCMode {
 154     // Mode from above enum (RC_MODE_*).
 155     int mode;
 156     // Name.
 157     const char *name;
 158     // Supported in the compile-time VAAPI version.
 159     int supported;
 160     // VA mode value (VA_RC_*).
 161     uint32_t va_mode;
 162     // Uses bitrate parameters.
 163     int bitrate;
 164     // Supports maxrate distinct from bitrate.
 165     int maxrate;
 166     // Uses quality value.
 167     int quality;
 168     // Supports HRD/VBV parameters.
 169     int hrd;
 170 } VAAPIEncodeRCMode;
 171
 172 typedef struct VAAPIEncodeContext {
 173     const AVClass *class;
 174
 175     // Codec-specific hooks.
 176     const struct VAAPIEncodeType *codec;
 177
 178     // Global options.
 179
 180     // Use low power encoding mode.
 181     int             low_power;
 182
 183     // Number of I frames between IDR frames.
 184     int             idr_interval;
 185
 186     // Desired B frame reference depth.
 187     int             desired_b_depth;
 188
 189     // Explicitly set RC mode (otherwise attempt to pick from
 190     // available modes).
 191     int             explicit_rc_mode;
 192
 193     // Explicitly-set QP, for use with the "qp" options.
 194     // (Forces CQP mode when set, overriding everything else.)
 195     int             explicit_qp;
 196
 197     // Desired packed headers.
 198     unsigned int    desired_packed_headers;
 199
 200     // The required size of surfaces.  This is probably the input
 201     // size (AVCodecContext.width|height) aligned up to whatever
 202     // block size is required by the codec.
 203     int             surface_width;
 204     int             surface_height;
 205
 206     // The block size for slice calculations.
 207     int             slice_block_width;
 208     int             slice_block_height;
 209
 210     // Everything above this point must be set before calling
 211     // ff_vaapi_encode_init().
 212
 213     // Chosen encoding profile details.
 214     const VAAPIEncodeProfile *profile;
 215
 216     // Chosen rate control mode details.
 217     const VAAPIEncodeRCMode *rc_mode;
 218     // RC quality level - meaning depends on codec and RC mode.
 219     // In CQP mode this sets the fixed quantiser value.
 220     int             rc_quality;
 221
 222     // Encoding profile (VAProfile*).
 223     VAProfile       va_profile;
 224     // Encoding entrypoint (VAEntryoint*).
 225     VAEntrypoint    va_entrypoint;
 226     // Rate control mode.
 227     unsigned int    va_rc_mode;
 228     // Bitrate for codec-specific encoder parameters.
 229     unsigned int    va_bit_rate;
 230     // Packed headers which will actually be sent.
 231     unsigned int    va_packed_headers;
 232
 233     // Configuration attributes to use when creating va_config.
 234     VAConfigAttrib  config_attributes[MAX_CONFIG_ATTRIBUTES];
 235     int          nb_config_attributes;
 236
 237     VAConfigID      va_config;
 238     VAContextID     va_context;
 239
 240     AVBufferRef    *device_ref;
 241     AVHWDeviceContext *device;
 242     AVVAAPIDeviceContext *hwctx;
 243
 244     // The hardware frame context containing the input frames.
 245     AVBufferRef    *input_frames_ref;
 246     AVHWFramesContext *input_frames;
 247
 248     // The hardware frame context containing the reconstructed frames.
 249     AVBufferRef    *recon_frames_ref;
 250     AVHWFramesContext *recon_frames;
 251
 252     // Pool of (reusable) bitstream output buffers.
 253     AVBufferPool   *output_buffer_pool;
 254
 255     // Global parameters which will be applied at the start of the
 256     // sequence (includes rate control parameters below).
 257     int             global_params_type[MAX_GLOBAL_PARAMS];
 258     const void     *global_params     [MAX_GLOBAL_PARAMS];
 259     size_t          global_params_size[MAX_GLOBAL_PARAMS];
 260     int          nb_global_params;
 261
 262     // Rate control parameters.
 263     VAEncMiscParameterRateControl rc_params;
 264     VAEncMiscParameterHRD        hrd_params;
 265     VAEncMiscParameterFrameRate   fr_params;
 266 #if VA_CHECK_VERSION(0, 36, 0)
 267     VAEncMiscParameterBufferQualityLevel quality_params;
 268 #endif
 269
 270     // Per-sequence parameter structure (VAEncSequenceParameterBuffer*).
 271     void           *codec_sequence_params;
 272
 273     // Per-sequence parameters found in the per-picture parameter
 274     // structure (VAEncPictureParameterBuffer*).
 275     void           *codec_picture_params;
 276
 277     // Current encoding window, in display (input) order.
 278     VAAPIEncodePicture *pic_start, *pic_end;
 279     // The next picture to use as the previous reference picture in
 280     // encoding order.
 281     VAAPIEncodePicture *next_prev;
 282
 283     // Next input order index (display order).
 284     int64_t         input_order;
 285     // Number of frames that output is behind input.
 286     int64_t         output_delay;
 287     // Next encode order index.
 288     int64_t         encode_order;
 289     // Number of frames decode output will need to be delayed.
 290     int64_t         decode_delay;
 291     // Next output order index (in encode order).
 292     int64_t         output_order;
 293
 294     // Timestamp handling.
 295     int64_t         first_pts;
 296     int64_t         dts_pts_diff;
 297     int64_t         ts_ring[MAX_REORDER_DELAY * 3];
 298
 299     // Slice structure.
 300     int slice_block_rows;
 301     int slice_block_cols;
 302     int nb_slices;
 303     int slice_size;
 304
 305     // Frame type decision.
 306     int gop_size;
 307     int closed_gop;
 308     int gop_per_idr;
 309     int p_per_i;
 310     int max_b_depth;
 311     int b_per_p;
 312     int force_idr;
 313     int idr_counter;
 314     int gop_counter;
 315     int end_of_stream;
 316
 317     // Whether the driver supports ROI at all.
 318     int             roi_allowed;
 319     // Maximum number of regions supported by the driver.
 320     int             roi_max_regions;
 321     // Quantisation range for offset calculations.  Set by codec-specific
 322     // code, as it may change based on parameters.
 323     int             roi_quant_range;
 324
 325     // The encoder does not support cropping information, so warn about
 326     // it the first time we encounter any nonzero crop fields.
 327     int             crop_warned;
 328     // If the driver does not support ROI then warn the first time we
 329     // encounter a frame with ROI side data.
 330     int             roi_warned;
 331
 332     AVFrame         *frame;
 333 } VAAPIEncodeContext;
 334
 335 enum {
 336     // Codec supports controlling the subdivision of pictures into slices.
 337     FLAG_SLICE_CONTROL         = 1 << 0,
 338     // Codec only supports constant quality (no rate control).
 339     FLAG_CONSTANT_QUALITY_ONLY = 1 << 1,
 340     // Codec is intra-only.
 341     FLAG_INTRA_ONLY            = 1 << 2,
 342     // Codec supports B-pictures.
 343     FLAG_B_PICTURES            = 1 << 3,
 344     // Codec supports referencing B-pictures.
 345     FLAG_B_PICTURE_REFERENCES  = 1 << 4,
 346     // Codec supports non-IDR key pictures (that is, key pictures do
 347     // not necessarily empty the DPB).
 348     FLAG_NON_IDR_KEY_PICTURES  = 1 << 5,
 349 };
 350
 351 typedef struct VAAPIEncodeType {
 352     // List of supported profiles and corresponding VAAPI profiles.
 353     // (Must end with FF_PROFILE_UNKNOWN.)
 354     const VAAPIEncodeProfile *profiles;
 355
 356     // Codec feature flags.
 357     int flags;
 358
 359     // Default quality for this codec - used as quantiser or RC quality
 360     // factor depending on RC mode.
 361     int default_quality;
 362
 363     // Perform any extra codec-specific configuration after the
 364     // codec context is initialised (set up the private data and
 365     // add any necessary global parameters).
 366     int (*configure)(AVCodecContext *avctx);
 367
 368     // The size of any private data structure associated with each
 369     // picture (can be zero if not required).
 370     size_t picture_priv_data_size;
 371
 372     // The size of the parameter structures:
 373     // sizeof(VAEnc{type}ParameterBuffer{codec}).
 374     size_t sequence_params_size;
 375     size_t picture_params_size;
 376     size_t slice_params_size;
 377
 378     // Fill the parameter structures.
 379     int  (*init_sequence_params)(AVCodecContext *avctx);
 380     int   (*init_picture_params)(AVCodecContext *avctx,
 381                                  VAAPIEncodePicture *pic);
 382     int     (*init_slice_params)(AVCodecContext *avctx,
 383                                  VAAPIEncodePicture *pic,
 384                                  VAAPIEncodeSlice *slice);
 385
 386     // The type used by the packed header: this should look like
 387     // VAEncPackedHeader{something}.
 388     int sequence_header_type;
 389     int picture_header_type;
 390     int slice_header_type;
 391
 392     // Write the packed header data to the provided buffer.
 393     // The sequence header is also used to fill the codec extradata
 394     // when the encoder is starting.
 395     int (*write_sequence_header)(AVCodecContext *avctx,
 396                                  char *data, size_t *data_len);
 397     int  (*write_picture_header)(AVCodecContext *avctx,
 398                                  VAAPIEncodePicture *pic,
 399                                  char *data, size_t *data_len);
 400     int    (*write_slice_header)(AVCodecContext *avctx,
 401                                  VAAPIEncodePicture *pic,
 402                                  VAAPIEncodeSlice *slice,
 403                                  char *data, size_t *data_len);
 404
 405     // Fill an extra parameter structure, which will then be
 406     // passed to vaRenderPicture().  Will be called repeatedly
 407     // with increasing index argument until AVERROR_EOF is
 408     // returned.
 409     int    (*write_extra_buffer)(AVCodecContext *avctx,
 410                                  VAAPIEncodePicture *pic,
 411                                  int index, int *type,
 412                                  char *data, size_t *data_len);
 413
 414     // Write an extra packed header.  Will be called repeatedly
 415     // with increasing index argument until AVERROR_EOF is
 416     // returned.
 417     int    (*write_extra_header)(AVCodecContext *avctx,
 418                                  VAAPIEncodePicture *pic,
 419                                  int index, int *type,
 420                                  char *data, size_t *data_len);
 421 } VAAPIEncodeType;
 422
 423
 424 int ff_vaapi_encode_receive_packet(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt);
 425
 426 int ff_vaapi_encode_init(AVCodecContext *avctx);
 427 int ff_vaapi_encode_close(AVCodecContext *avctx);
 428
 429
 430 #define VAAPI_ENCODE_COMMON_OPTIONS \
 431     { "low_power", \
 432       "Use low-power encoding mode (only available on some platforms; " \
 433       "may not support all encoding features)", \
 434       OFFSET(common.low_power), AV_OPT_TYPE_BOOL, \
 435       { .i64 = 0 }, 0, 1, FLAGS }, \
 436     { "idr_interval", \
 437       "Distance (in I-frames) between IDR frames", \
 438       OFFSET(common.idr_interval), AV_OPT_TYPE_INT, \
 439       { .i64 = 0 }, 0, INT_MAX, FLAGS }, \
 440     { "b_depth", \
 441       "Maximum B-frame reference depth", \
 442       OFFSET(common.desired_b_depth), AV_OPT_TYPE_INT, \
 443       { .i64 = 1 }, 1, INT_MAX, FLAGS }
 444
 445 #define VAAPI_ENCODE_RC_MODE(name, desc) \
 446     { #name, desc, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = RC_MODE_ ## name }, \
 447       0, 0, FLAGS, "rc_mode" }
 448 #define VAAPI_ENCODE_RC_OPTIONS \
 449     { "rc_mode",\
 450       "Set rate control mode", \
 451       OFFSET(common.explicit_rc_mode), AV_OPT_TYPE_INT, \
 452       { .i64 = RC_MODE_AUTO }, RC_MODE_AUTO, RC_MODE_MAX, FLAGS, "rc_mode" }, \
 453     { "auto", "Choose mode automatically based on other parameters", \
 454       0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = RC_MODE_AUTO }, 0, 0, FLAGS, "rc_mode" }, \
 455     VAAPI_ENCODE_RC_MODE(CQP,  "Constant-quality"), \
 456     VAAPI_ENCODE_RC_MODE(CBR,  "Constant-bitrate"), \
 457     VAAPI_ENCODE_RC_MODE(VBR,  "Variable-bitrate"), \
 458     VAAPI_ENCODE_RC_MODE(ICQ,  "Intelligent constant-quality"), \
 459     VAAPI_ENCODE_RC_MODE(QVBR, "Quality-defined variable-bitrate"), \
 460     VAAPI_ENCODE_RC_MODE(AVBR, "Average variable-bitrate")
 461
 462
 463 #endif /* AVCODEC_VAAPI_ENCODE_H */