]> git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavfilter/vf_deinterlace_qsv.c
Merge commit 'cca5e4f040971db6de0bfe6968f00c021d8a9c42'
[ffmpeg] / libavfilter / vf_deinterlace_qsv.c
1 /*
2  * This file is part of FFmpeg.
3  *
4  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
5  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
6  * License as published by the Free Software Foundation; either
7  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
8  *
9  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
12  * Lesser General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
15  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
17  */
18
19 /**
20  * @file
21  * deinterlace video filter - QSV
22  */
23
24 #include <mfx/mfxvideo.h>
25
26 #include <stdio.h>
27 #include <string.h>
28
29 #include "libavutil/avstring.h"
30 #include "libavutil/common.h"
31 #include "libavutil/hwcontext.h"
32 #include "libavutil/hwcontext_qsv.h"
33 #include "libavutil/internal.h"
34 #include "libavutil/mathematics.h"
35 #include "libavutil/opt.h"
36 #include "libavutil/pixdesc.h"
37 #include "libavutil/time.h"
38 #include "libavfilter/qsvvpp.h"
39
40 #include "avfilter.h"
41 #include "formats.h"
42 #include "internal.h"
43 #include "video.h"
44
45 enum {
46     QSVDEINT_MORE_OUTPUT = 1,
47     QSVDEINT_MORE_INPUT,
48 };
49
50 typedef struct QSVFrame {
51     AVFrame *frame;
52     mfxFrameSurface1 surface;
53     int used;
54
55     struct QSVFrame *next;
56 } QSVFrame;
57
58 typedef struct QSVDeintContext {
59     const AVClass *class;
60
61     AVBufferRef *hw_frames_ctx;
62     /* a clone of the main session, used internally for deinterlacing */
63     mfxSession   session;
64
65     mfxMemId *mem_ids;
66     int    nb_mem_ids;
67
68     mfxFrameSurface1 **surface_ptrs;
69     int             nb_surface_ptrs;
70
71     mfxExtOpaqueSurfaceAlloc opaque_alloc;
72     mfxExtVPPDeinterlacing   deint_conf;
73     mfxExtBuffer            *ext_buffers[2];
74     int                      num_ext_buffers;
75
76     QSVFrame *work_frames;
77
78     int64_t last_pts;
79
80     int eof;
81
82     /* option for Deinterlacing algorithm to be used */
83     int mode;
84 } QSVDeintContext;
85
86 static void qsvdeint_uninit(AVFilterContext *ctx)
87 {
88     QSVDeintContext *s = ctx->priv;
89     QSVFrame *cur;
90
91     if (s->session) {
92         MFXClose(s->session);
93         s->session = NULL;
94     }
95     av_buffer_unref(&s->hw_frames_ctx);
96
97     cur = s->work_frames;
98     while (cur) {
99         s->work_frames = cur->next;
100         av_frame_free(&cur->frame);
101         av_freep(&cur);
102         cur = s->work_frames;
103     }
104
105     av_freep(&s->mem_ids);
106     s->nb_mem_ids = 0;
107
108     av_freep(&s->surface_ptrs);
109     s->nb_surface_ptrs = 0;
110 }
111
112 static int qsvdeint_query_formats(AVFilterContext *ctx)
113 {
114     static const enum AVPixelFormat pixel_formats[] = {
115         AV_PIX_FMT_QSV, AV_PIX_FMT_NONE,
116     };
117     AVFilterFormats *pix_fmts  = ff_make_format_list(pixel_formats);
118     int ret;
119
120     if ((ret = ff_set_common_formats(ctx, pix_fmts)) < 0)
121         return ret;
122
123     return 0;
124 }
125
126 static mfxStatus frame_alloc(mfxHDL pthis, mfxFrameAllocRequest *req,
127                              mfxFrameAllocResponse *resp)
128 {
129     AVFilterContext *ctx = pthis;
130     QSVDeintContext   *s = ctx->priv;
131
132     if (!(req->Type & MFX_MEMTYPE_VIDEO_MEMORY_PROCESSOR_TARGET) ||
133         !(req->Type & (MFX_MEMTYPE_FROM_VPPIN | MFX_MEMTYPE_FROM_VPPOUT)) ||
134         !(req->Type & MFX_MEMTYPE_EXTERNAL_FRAME))
135         return MFX_ERR_UNSUPPORTED;
136
137     resp->mids           = s->mem_ids;
138     resp->NumFrameActual = s->nb_mem_ids;
139
140     return MFX_ERR_NONE;
141 }
142
143 static mfxStatus frame_free(mfxHDL pthis, mfxFrameAllocResponse *resp)
144 {
145     return MFX_ERR_NONE;
146 }
147
148 static mfxStatus frame_lock(mfxHDL pthis, mfxMemId mid, mfxFrameData *ptr)
149 {
150     return MFX_ERR_UNSUPPORTED;
151 }
152
153 static mfxStatus frame_unlock(mfxHDL pthis, mfxMemId mid, mfxFrameData *ptr)
154 {
155     return MFX_ERR_UNSUPPORTED;
156 }
157
158 static mfxStatus frame_get_hdl(mfxHDL pthis, mfxMemId mid, mfxHDL *hdl)
159 {
160     *hdl = mid;
161     return MFX_ERR_NONE;
162 }
163
164 static const mfxHandleType handle_types[] = {
165     MFX_HANDLE_VA_DISPLAY,
166     MFX_HANDLE_D3D9_DEVICE_MANAGER,
167     MFX_HANDLE_D3D11_DEVICE,
168 };
169
170 static int init_out_session(AVFilterContext *ctx)
171 {
172
173     QSVDeintContext                  *s = ctx->priv;
174     AVHWFramesContext    *hw_frames_ctx = (AVHWFramesContext*)s->hw_frames_ctx->data;
175     AVQSVFramesContext *hw_frames_hwctx = hw_frames_ctx->hwctx;
176     AVQSVDeviceContext    *device_hwctx = hw_frames_ctx->device_ctx->hwctx;
177
178     int opaque = !!(hw_frames_hwctx->frame_type & MFX_MEMTYPE_OPAQUE_FRAME);
179
180     mfxHDL handle = NULL;
181     mfxHandleType handle_type;
182     mfxVersion ver;
183     mfxIMPL impl;
184     mfxVideoParam par;
185     mfxStatus err;
186     int i;
187
188     /* extract the properties of the "master" session given to us */
189     err = MFXQueryIMPL(device_hwctx->session, &impl);
190     if (err == MFX_ERR_NONE)
191         err = MFXQueryVersion(device_hwctx->session, &ver);
192     if (err != MFX_ERR_NONE) {
193         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error querying the session attributes\n");
194         return AVERROR_UNKNOWN;
195     }
196
197     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(handle_types); i++) {
198         err = MFXVideoCORE_GetHandle(device_hwctx->session, handle_types[i], &handle);
199         if (err == MFX_ERR_NONE) {
200             handle_type = handle_types[i];
201             break;
202         }
203     }
204
205     /* create a "slave" session with those same properties, to be used for
206      * actual deinterlacing */
207     err = MFXInit(impl, &ver, &s->session);
208     if (err != MFX_ERR_NONE) {
209         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing a session for deinterlacing\n");
210         return AVERROR_UNKNOWN;
211     }
212
213     if (handle) {
214         err = MFXVideoCORE_SetHandle(s->session, handle_type, handle);
215         if (err != MFX_ERR_NONE)
216             return AVERROR_UNKNOWN;
217     }
218
219     if (QSV_RUNTIME_VERSION_ATLEAST(ver, 1, 25)) {
220         err = MFXJoinSession(device_hwctx->session, s->session);
221         if (err != MFX_ERR_NONE)
222             return AVERROR_UNKNOWN;
223     }
224
225     memset(&par, 0, sizeof(par));
226
227     s->deint_conf.Header.BufferId = MFX_EXTBUFF_VPP_DEINTERLACING;
228     s->deint_conf.Header.BufferSz = sizeof(s->deint_conf);
229     s->deint_conf.Mode = s->mode;
230
231     s->ext_buffers[s->num_ext_buffers++] = (mfxExtBuffer *)&s->deint_conf;
232
233     if (opaque) {
234         s->surface_ptrs = av_mallocz_array(hw_frames_hwctx->nb_surfaces,
235                                            sizeof(*s->surface_ptrs));
236         if (!s->surface_ptrs)
237             return AVERROR(ENOMEM);
238         for (i = 0; i < hw_frames_hwctx->nb_surfaces; i++)
239             s->surface_ptrs[i] = hw_frames_hwctx->surfaces + i;
240         s->nb_surface_ptrs = hw_frames_hwctx->nb_surfaces;
241
242         s->opaque_alloc.In.Surfaces   = s->surface_ptrs;
243         s->opaque_alloc.In.NumSurface = s->nb_surface_ptrs;
244         s->opaque_alloc.In.Type       = hw_frames_hwctx->frame_type;
245
246         s->opaque_alloc.Out = s->opaque_alloc.In;
247
248         s->opaque_alloc.Header.BufferId = MFX_EXTBUFF_OPAQUE_SURFACE_ALLOCATION;
249         s->opaque_alloc.Header.BufferSz = sizeof(s->opaque_alloc);
250
251         s->ext_buffers[s->num_ext_buffers++] = (mfxExtBuffer *)&s->opaque_alloc;
252
253         par.IOPattern = MFX_IOPATTERN_IN_OPAQUE_MEMORY | MFX_IOPATTERN_OUT_OPAQUE_MEMORY;
254     } else {
255         mfxFrameAllocator frame_allocator = {
256             .pthis  = ctx,
257             .Alloc  = frame_alloc,
258             .Lock   = frame_lock,
259             .Unlock = frame_unlock,
260             .GetHDL = frame_get_hdl,
261             .Free   = frame_free,
262         };
263
264         s->mem_ids = av_mallocz_array(hw_frames_hwctx->nb_surfaces,
265                                       sizeof(*s->mem_ids));
266         if (!s->mem_ids)
267             return AVERROR(ENOMEM);
268         for (i = 0; i < hw_frames_hwctx->nb_surfaces; i++)
269             s->mem_ids[i] = hw_frames_hwctx->surfaces[i].Data.MemId;
270         s->nb_mem_ids = hw_frames_hwctx->nb_surfaces;
271
272         err = MFXVideoCORE_SetFrameAllocator(s->session, &frame_allocator);
273         if (err != MFX_ERR_NONE)
274             return AVERROR_UNKNOWN;
275
276         par.IOPattern = MFX_IOPATTERN_IN_VIDEO_MEMORY | MFX_IOPATTERN_OUT_VIDEO_MEMORY;
277     }
278
279     par.ExtParam    = s->ext_buffers;
280     par.NumExtParam = s->num_ext_buffers;
281
282     par.AsyncDepth = 1;    // TODO async
283
284     par.vpp.In = hw_frames_hwctx->surfaces[0].Info;
285
286     par.vpp.In.CropW = ctx->inputs[0]->w;
287     par.vpp.In.CropH = ctx->inputs[0]->h;
288
289     if (ctx->inputs[0]->frame_rate.num) {
290         par.vpp.In.FrameRateExtN = ctx->inputs[0]->frame_rate.num;
291         par.vpp.In.FrameRateExtD = ctx->inputs[0]->frame_rate.den;
292     } else {
293         par.vpp.In.FrameRateExtN = ctx->inputs[0]->time_base.num;
294         par.vpp.In.FrameRateExtD = ctx->inputs[0]->time_base.den;
295     }
296
297     par.vpp.Out = par.vpp.In;
298
299     if (ctx->outputs[0]->frame_rate.num) {
300         par.vpp.Out.FrameRateExtN = ctx->outputs[0]->frame_rate.num;
301         par.vpp.Out.FrameRateExtD = ctx->outputs[0]->frame_rate.den;
302     } else {
303         par.vpp.Out.FrameRateExtN = ctx->outputs[0]->time_base.num;
304         par.vpp.Out.FrameRateExtD = ctx->outputs[0]->time_base.den;
305     }
306
307     err = MFXVideoVPP_Init(s->session, &par);
308     if (err != MFX_ERR_NONE) {
309         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error opening the VPP for deinterlacing: %d\n", err);
310         return AVERROR_UNKNOWN;
311     }
312
313     return 0;
314 }
315
316 static int qsvdeint_config_props(AVFilterLink *outlink)
317 {
318     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
319     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
320     QSVDeintContext  *s = ctx->priv;
321     int ret;
322
323     qsvdeint_uninit(ctx);
324
325     s->last_pts = AV_NOPTS_VALUE;
326     outlink->frame_rate = av_mul_q(inlink->frame_rate,
327                                    (AVRational){ 2, 1 });
328     outlink->time_base  = av_mul_q(inlink->time_base,
329                                    (AVRational){ 1, 2 });
330
331     /* check that we have a hw context */
332     if (!inlink->hw_frames_ctx) {
333         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "No hw context provided on input\n");
334         return AVERROR(EINVAL);
335     }
336
337     s->hw_frames_ctx = av_buffer_ref(inlink->hw_frames_ctx);
338     if (!s->hw_frames_ctx)
339         return AVERROR(ENOMEM);
340
341     av_buffer_unref(&outlink->hw_frames_ctx);
342     outlink->hw_frames_ctx = av_buffer_ref(inlink->hw_frames_ctx);
343     if (!outlink->hw_frames_ctx) {
344         qsvdeint_uninit(ctx);
345         return AVERROR(ENOMEM);
346     }
347
348     ret = init_out_session(ctx);
349     if (ret < 0)
350         return ret;
351
352
353     return 0;
354 }
355
356 static void clear_unused_frames(QSVDeintContext *s)
357 {
358     QSVFrame *cur = s->work_frames;
359     while (cur) {
360         if (!cur->surface.Data.Locked) {
361             av_frame_free(&cur->frame);
362             cur->used = 0;
363         }
364         cur = cur->next;
365     }
366 }
367
368 static int get_free_frame(QSVDeintContext *s, QSVFrame **f)
369 {
370     QSVFrame *frame, **last;
371
372     clear_unused_frames(s);
373
374     frame = s->work_frames;
375     last  = &s->work_frames;
376     while (frame) {
377         if (!frame->used) {
378             *f = frame;
379             return 0;
380         }
381
382         last  = &frame->next;
383         frame = frame->next;
384     }
385
386     frame = av_mallocz(sizeof(*frame));
387     if (!frame)
388         return AVERROR(ENOMEM);
389     *last = frame;
390     *f    = frame;
391
392     return 0;
393 }
394
395 static int submit_frame(AVFilterContext *ctx, AVFrame *frame,
396                         mfxFrameSurface1 **surface)
397 {
398     QSVDeintContext *s = ctx->priv;
399     QSVFrame *qf;
400     int ret;
401
402     ret = get_free_frame(s, &qf);
403     if (ret < 0)
404         return ret;
405
406     qf->frame = frame;
407
408     qf->surface = *(mfxFrameSurface1*)qf->frame->data[3];
409
410     qf->surface.Data.Locked = 0;
411     qf->surface.Info.CropW  = qf->frame->width;
412     qf->surface.Info.CropH  = qf->frame->height;
413
414     qf->surface.Info.PicStruct = !qf->frame->interlaced_frame ? MFX_PICSTRUCT_PROGRESSIVE :
415                                  (qf->frame->top_field_first ? MFX_PICSTRUCT_FIELD_TFF :
416                                                            MFX_PICSTRUCT_FIELD_BFF);
417     if (qf->frame->repeat_pict == 1)
418         qf->surface.Info.PicStruct |= MFX_PICSTRUCT_FIELD_REPEATED;
419     else if (qf->frame->repeat_pict == 2)
420         qf->surface.Info.PicStruct |= MFX_PICSTRUCT_FRAME_DOUBLING;
421     else if (qf->frame->repeat_pict == 4)
422         qf->surface.Info.PicStruct |= MFX_PICSTRUCT_FRAME_TRIPLING;
423
424     if (ctx->inputs[0]->frame_rate.num) {
425         qf->surface.Info.FrameRateExtN = ctx->inputs[0]->frame_rate.num;
426         qf->surface.Info.FrameRateExtD = ctx->inputs[0]->frame_rate.den;
427     } else {
428         qf->surface.Info.FrameRateExtN = ctx->inputs[0]->time_base.num;
429         qf->surface.Info.FrameRateExtD = ctx->inputs[0]->time_base.den;
430     }
431
432     qf->surface.Data.TimeStamp = av_rescale_q(qf->frame->pts,
433                                               ctx->inputs[0]->time_base,
434                                               (AVRational){1, 90000});
435
436     *surface = &qf->surface;
437     qf->used = 1;
438
439     return 0;
440 }
441
442 static int process_frame(AVFilterContext *ctx, const AVFrame *in,
443                          mfxFrameSurface1 *surf_in)
444 {
445     QSVDeintContext    *s = ctx->priv;
446     AVFilterLink  *inlink = ctx->inputs[0];
447     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
448
449     AVFrame *out;
450     mfxFrameSurface1 *surf_out;
451     mfxSyncPoint sync = NULL;
452     mfxStatus err;
453     int ret, again = 0;
454
455     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
456     if (!out) {
457         ret = AVERROR(ENOMEM);
458         goto fail;
459     }
460
461     surf_out = (mfxFrameSurface1*)out->data[3];
462     surf_out->Info.CropW     = outlink->w;
463     surf_out->Info.CropH     = outlink->h;
464     surf_out->Info.PicStruct = MFX_PICSTRUCT_PROGRESSIVE;
465
466     do {
467         err = MFXVideoVPP_RunFrameVPPAsync(s->session, surf_in, surf_out,
468                                            NULL, &sync);
469         if (err == MFX_WRN_DEVICE_BUSY)
470             av_usleep(1);
471     } while (err == MFX_WRN_DEVICE_BUSY);
472
473     if (err == MFX_ERR_MORE_DATA) {
474         av_frame_free(&out);
475         return QSVDEINT_MORE_INPUT;
476     }
477
478     if ((err < 0 && err != MFX_ERR_MORE_SURFACE) || !sync) {
479         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error during deinterlacing: %d\n", err);
480         ret = AVERROR_UNKNOWN;
481         goto fail;
482     }
483     if (err == MFX_ERR_MORE_SURFACE)
484         again = 1;
485
486     do {
487         err = MFXVideoCORE_SyncOperation(s->session, sync, 1000);
488     } while (err == MFX_WRN_IN_EXECUTION);
489     if (err < 0) {
490         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error synchronizing the operation: %d\n", err);
491         ret = AVERROR_UNKNOWN;
492         goto fail;
493     }
494
495     ret = av_frame_copy_props(out, in);
496     if (ret < 0)
497         goto fail;
498
499     out->width            = outlink->w;
500     out->height           = outlink->h;
501     out->interlaced_frame = 0;
502
503     out->pts = av_rescale_q(out->pts, inlink->time_base, outlink->time_base);
504     if (out->pts == s->last_pts)
505         out->pts++;
506     s->last_pts = out->pts;
507
508     ret = ff_filter_frame(outlink, out);
509     if (ret < 0)
510         return ret;
511
512     return again ? QSVDEINT_MORE_OUTPUT : 0;
513 fail:
514     av_frame_free(&out);
515     return ret;
516 }
517
518 static int qsvdeint_filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *in)
519 {
520     AVFilterContext *ctx = link->dst;
521
522     mfxFrameSurface1 *surf_in;
523     int ret;
524
525     ret = submit_frame(ctx, in, &surf_in);
526     if (ret < 0) {
527         av_frame_free(&in);
528         return ret;
529     }
530
531     do {
532         ret = process_frame(ctx, in, surf_in);
533         if (ret < 0)
534             return ret;
535     } while (ret == QSVDEINT_MORE_OUTPUT);
536
537     return 0;
538 }
539
540 static int qsvdeint_request_frame(AVFilterLink *outlink)
541 {
542     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
543
544     return ff_request_frame(ctx->inputs[0]);
545 }
546
547 #define OFFSET(x) offsetof(QSVDeintContext, x)
548 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
549 static const AVOption options[] = {
550     { "mode", "set deinterlace mode", OFFSET(mode),   AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = MFX_DEINTERLACING_ADVANCED}, MFX_DEINTERLACING_BOB, MFX_DEINTERLACING_ADVANCED, FLAGS, "mode"},
551     { "bob",   "bob algorithm",                  0, AV_OPT_TYPE_CONST,      {.i64 = MFX_DEINTERLACING_BOB}, MFX_DEINTERLACING_BOB, MFX_DEINTERLACING_ADVANCED, FLAGS, "mode"},
552     { "advanced", "Motion adaptive algorithm",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MFX_DEINTERLACING_ADVANCED}, MFX_DEINTERLACING_BOB, MFX_DEINTERLACING_ADVANCED, FLAGS, "mode"},
553     { NULL },
554 };
555
556 static const AVClass qsvdeint_class = {
557     .class_name = "deinterlace_qsv",
558     .item_name  = av_default_item_name,
559     .option     = options,
560     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
561 };
562
563 static const AVFilterPad qsvdeint_inputs[] = {
564     {
565         .name         = "default",
566         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
567         .filter_frame = qsvdeint_filter_frame,
568     },
569     { NULL }
570 };
571
572 static const AVFilterPad qsvdeint_outputs[] = {
573     {
574         .name          = "default",
575         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
576         .config_props  = qsvdeint_config_props,
577         .request_frame = qsvdeint_request_frame,
578     },
579     { NULL }
580 };
581
582 AVFilter ff_vf_deinterlace_qsv = {
583     .name      = "deinterlace_qsv",
584     .description = NULL_IF_CONFIG_SMALL("QuickSync video deinterlacing"),
585
586     .uninit        = qsvdeint_uninit,
587     .query_formats = qsvdeint_query_formats,
588
589     .priv_size = sizeof(QSVDeintContext),
590     .priv_class = &qsvdeint_class,
591
592     .inputs    = qsvdeint_inputs,
593     .outputs   = qsvdeint_outputs,
594
595     .flags_internal = FF_FILTER_FLAG_HWFRAME_AWARE,
596 };