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

   1 /*
   2  * Intel MediaSDK QSV based HEVC encoder
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21
  22 #include <stdint.h>
  23 #include <sys/types.h>
  24
  25 #include <mfx/mfxvideo.h>
  26
  27 #include "libavutil/common.h"
  28 #include "libavutil/opt.h"
  29
  30 #include "avcodec.h"
  31 #include "bytestream.h"
  32 #include "get_bits.h"
  33 #include "hevc.h"
  34 #include "hevcdec.h"
  35 #include "h2645_parse.h"
  36 #include "internal.h"
  37 #include "qsv.h"
  38 #include "qsv_internal.h"
  39 #include "qsvenc.h"
  40
  41 enum LoadPlugin {
  42     LOAD_PLUGIN_NONE,
  43     LOAD_PLUGIN_HEVC_SW,
  44     LOAD_PLUGIN_HEVC_HW,
  45 };
  46
  47 typedef struct QSVHEVCEncContext {
  48     AVClass *class;
  49     QSVEncContext qsv;
  50     int load_plugin;
  51 } QSVHEVCEncContext;
  52
  53 static int generate_fake_vps(QSVEncContext *q, AVCodecContext *avctx)
  54 {
  55     GetByteContext gbc;
  56     PutByteContext pbc;
  57
  58     GetBitContext gb;
  59     H2645RBSP sps_rbsp = { NULL };
  60     H2645NAL sps_nal = { NULL };
  61     HEVCSPS sps = { 0 };
  62     HEVCVPS vps = { 0 };
  63     uint8_t vps_buf[128], vps_rbsp_buf[128];
  64     uint8_t *new_extradata;
  65     unsigned int sps_id;
  66     int ret, i, type, vps_size;
  67
  68     if (!avctx->extradata_size) {
  69         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No extradata returned from libmfx\n");
  70         return AVERROR_UNKNOWN;
  71     }
  72
  73     av_fast_padded_malloc(&sps_rbsp.rbsp_buffer, &sps_rbsp.rbsp_buffer_alloc_size, avctx->extradata_size);
  74     if (!sps_rbsp.rbsp_buffer)
  75         return AVERROR(ENOMEM);
  76
  77     /* parse the SPS */
  78     ret = ff_h2645_extract_rbsp(avctx->extradata + 4, avctx->extradata_size - 4, &sps_rbsp, &sps_nal, 1);
  79     if (ret < 0) {
  80         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error unescaping the SPS buffer\n");
  81         return ret;
  82     }
  83
  84     ret = init_get_bits8(&gb, sps_nal.data, sps_nal.size);
  85     if (ret < 0) {
  86         av_freep(&sps_rbsp.rbsp_buffer);
  87         return ret;
  88     }
  89
  90     get_bits(&gb, 1);
  91     type = get_bits(&gb, 6);
  92     if (type != HEVC_NAL_SPS) {
  93         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unexpected NAL type in the extradata: %d\n",
  94                type);
  95         av_freep(&sps_rbsp.rbsp_buffer);
  96         return AVERROR_INVALIDDATA;
  97     }
  98     get_bits(&gb, 9);
  99
 100     ret = ff_hevc_parse_sps(&sps, &gb, &sps_id, 0, NULL, avctx);
 101     av_freep(&sps_rbsp.rbsp_buffer);
 102     if (ret < 0) {
 103         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error parsing the SPS\n");
 104         return ret;
 105     }
 106
 107     /* generate the VPS */
 108     vps.vps_max_layers     = 1;
 109     vps.vps_max_sub_layers = sps.max_sub_layers;
 110     vps.vps_temporal_id_nesting_flag = sps.temporal_id_nesting_flag;
 111     memcpy(&vps.ptl, &sps.ptl, sizeof(vps.ptl));
 112     vps.vps_sub_layer_ordering_info_present_flag = 1;
 113     for (i = 0; i < HEVC_MAX_SUB_LAYERS; i++) {
 114         vps.vps_max_dec_pic_buffering[i] = sps.temporal_layer[i].max_dec_pic_buffering;
 115         vps.vps_num_reorder_pics[i]      = sps.temporal_layer[i].num_reorder_pics;
 116         vps.vps_max_latency_increase[i]  = sps.temporal_layer[i].max_latency_increase;
 117     }
 118
 119     vps.vps_num_layer_sets                  = 1;
 120     vps.vps_timing_info_present_flag        = sps.vui.vui_timing_info_present_flag;
 121     vps.vps_num_units_in_tick               = sps.vui.vui_num_units_in_tick;
 122     vps.vps_time_scale                      = sps.vui.vui_time_scale;
 123     vps.vps_poc_proportional_to_timing_flag = sps.vui.vui_poc_proportional_to_timing_flag;
 124     vps.vps_num_ticks_poc_diff_one          = sps.vui.vui_num_ticks_poc_diff_one_minus1 + 1;
 125     vps.vps_num_hrd_parameters              = 0;
 126
 127     /* generate the encoded RBSP form of the VPS */
 128     ret = ff_hevc_encode_nal_vps(&vps, sps.vps_id, vps_rbsp_buf, sizeof(vps_rbsp_buf));
 129     if (ret < 0) {
 130         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error writing the VPS\n");
 131         return ret;
 132     }
 133
 134     /* escape and add the startcode */
 135     bytestream2_init(&gbc, vps_rbsp_buf, ret);
 136     bytestream2_init_writer(&pbc, vps_buf, sizeof(vps_buf));
 137
 138     bytestream2_put_be32(&pbc, 1);                 // startcode
 139     bytestream2_put_byte(&pbc, HEVC_NAL_VPS << 1); // NAL
 140     bytestream2_put_byte(&pbc, 1);                 // header
 141
 142     while (bytestream2_get_bytes_left(&gbc)) {
 143         if (bytestream2_get_bytes_left(&gbc) >= 3 && bytestream2_peek_be24(&gbc) <= 3) {
 144             bytestream2_put_be24(&pbc, 3);
 145             bytestream2_skip(&gbc, 2);
 146         } else
 147             bytestream2_put_byte(&pbc, bytestream2_get_byte(&gbc));
 148     }
 149
 150     vps_size = bytestream2_tell_p(&pbc);
 151     new_extradata = av_mallocz(vps_size + avctx->extradata_size + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 152     if (!new_extradata)
 153         return AVERROR(ENOMEM);
 154     memcpy(new_extradata, vps_buf, vps_size);
 155     memcpy(new_extradata + vps_size, avctx->extradata, avctx->extradata_size);
 156
 157     av_freep(&avctx->extradata);
 158     avctx->extradata       = new_extradata;
 159     avctx->extradata_size += vps_size;
 160
 161     return 0;
 162 }
 163
 164 static av_cold int qsv_enc_init(AVCodecContext *avctx)
 165 {
 166     QSVHEVCEncContext *q = avctx->priv_data;
 167     int ret;
 168
 169     if (q->load_plugin != LOAD_PLUGIN_NONE) {
 170         static const char * const uid_hevcenc_sw = "2fca99749fdb49aeb121a5b63ef568f7";
 171         static const char * const uid_hevcenc_hw = "6fadc791a0c2eb479ab6dcd5ea9da347";
 172
 173         if (q->qsv.load_plugins[0]) {
 174             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 175                    "load_plugins is not empty, but load_plugin is not set to 'none'."
 176                    "The load_plugin value will be ignored.\n");
 177         } else {
 178             av_freep(&q->qsv.load_plugins);
 179
 180             if (q->load_plugin == LOAD_PLUGIN_HEVC_SW)
 181                 q->qsv.load_plugins = av_strdup(uid_hevcenc_sw);
 182             else
 183                 q->qsv.load_plugins = av_strdup(uid_hevcenc_hw);
 184
 185             if (!q->qsv.load_plugins)
 186                 return AVERROR(ENOMEM);
 187         }
 188     }
 189
 190     // HEVC and H264 meaning of the value is shifted by 1, make it consistent
 191     q->qsv.idr_interval++;
 192
 193     ret = ff_qsv_enc_init(avctx, &q->qsv);
 194     if (ret < 0)
 195         return ret;
 196
 197     if (!q->qsv.hevc_vps) {
 198         ret = generate_fake_vps(&q->qsv, avctx);
 199         if (ret < 0) {
 200             ff_qsv_enc_close(avctx, &q->qsv);
 201             return ret;
 202         }
 203     }
 204
 205     return 0;
 206 }
 207
 208 static int qsv_enc_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 209                          const AVFrame *frame, int *got_packet)
 210 {
 211     QSVHEVCEncContext *q = avctx->priv_data;
 212
 213     return ff_qsv_encode(avctx, &q->qsv, pkt, frame, got_packet);
 214 }
 215
 216 static av_cold int qsv_enc_close(AVCodecContext *avctx)
 217 {
 218     QSVHEVCEncContext *q = avctx->priv_data;
 219
 220     return ff_qsv_enc_close(avctx, &q->qsv);
 221 }
 222
 223 #define OFFSET(x) offsetof(QSVHEVCEncContext, x)
 224 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
 225 static const AVOption options[] = {
 226     QSV_COMMON_OPTS
 227
 228     { "idr_interval", "Distance (in I-frames) between IDR frames", OFFSET(qsv.idr_interval), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, -1, INT_MAX, VE, "idr_interval" },
 229     { "begin_only", "Output an IDR-frame only at the beginning of the stream", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = -1 }, 0, 0, VE, "idr_interval" },
 230     { "load_plugin", "A user plugin to load in an internal session", OFFSET(load_plugin), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = LOAD_PLUGIN_HEVC_HW }, LOAD_PLUGIN_NONE, LOAD_PLUGIN_HEVC_HW, VE, "load_plugin" },
 231     { "none",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = LOAD_PLUGIN_NONE },    0, 0, VE, "load_plugin" },
 232     { "hevc_sw",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = LOAD_PLUGIN_HEVC_SW }, 0, 0, VE, "load_plugin" },
 233     { "hevc_hw",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = LOAD_PLUGIN_HEVC_HW }, 0, 0, VE, "load_plugin" },
 234
 235     { "load_plugins", "A :-separate list of hexadecimal plugin UIDs to load in an internal session",
 236         OFFSET(qsv.load_plugins), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "" }, 0, 0, VE },
 237
 238     { "profile", NULL, OFFSET(qsv.profile), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = MFX_PROFILE_UNKNOWN }, 0, INT_MAX, VE, "profile" },
 239     { "unknown", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = MFX_PROFILE_UNKNOWN      }, INT_MIN, INT_MAX,     VE, "profile" },
 240     { "main",    NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = MFX_PROFILE_HEVC_MAIN    }, INT_MIN, INT_MAX,     VE, "profile" },
 241     { "main10",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = MFX_PROFILE_HEVC_MAIN10  }, INT_MIN, INT_MAX,     VE, "profile" },
 242     { "mainsp",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = MFX_PROFILE_HEVC_MAINSP  }, INT_MIN, INT_MAX,     VE, "profile" },
 243     { "rext",    NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = MFX_PROFILE_HEVC_REXT    }, INT_MIN, INT_MAX,     VE, "profile" },
 244
 245     { "gpb", "1: GPB (generalized P/B frame); 0: regular P frame", OFFSET(qsv.gpb), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 1 }, 0, 1, VE},
 246
 247     { "tile_cols",  "Number of columns for tiled encoding",   OFFSET(qsv.tile_cols),    AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, UINT16_MAX, VE },
 248     { "tile_rows",  "Number of rows for tiled encoding",      OFFSET(qsv.tile_rows),    AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, UINT16_MAX, VE },
 249
 250     { NULL },
 251 };
 252
 253 static const AVClass class = {
 254     .class_name = "hevc_qsv encoder",
 255     .item_name  = av_default_item_name,
 256     .option     = options,
 257     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 258 };
 259
 260 static const AVCodecDefault qsv_enc_defaults[] = {
 261     { "b",         "1M"    },
 262     { "refs",      "0"     },
 263     // same as the x264 default
 264     { "g",         "248"   },
 265     { "bf",        "8"     },
 266     { "qmin",      "-1"    },
 267     { "qmax",      "-1"    },
 268     { "trellis",   "-1"    },
 269     { "flags",     "+cgop" },
 270     { NULL },
 271 };
 272
 273 const AVCodec ff_hevc_qsv_encoder = {
 274     .name           = "hevc_qsv",
 275     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("HEVC (Intel Quick Sync Video acceleration)"),
 276     .priv_data_size = sizeof(QSVHEVCEncContext),
 277     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 278     .id             = AV_CODEC_ID_HEVC,
 279     .init           = qsv_enc_init,
 280     .encode2        = qsv_enc_frame,
 281     .close          = qsv_enc_close,
 282     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DELAY | AV_CODEC_CAP_HYBRID,
 283     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){ AV_PIX_FMT_NV12,
 284                                                     AV_PIX_FMT_P010,
 285                                                     AV_PIX_FMT_QSV,
 286                                                     AV_PIX_FMT_NONE },
 287     .priv_class     = &class,
 288     .defaults       = qsv_enc_defaults,
 289     .caps_internal  = FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP,
 290     .wrapper_name   = "qsv",
 291     .hw_configs     = ff_qsv_enc_hw_configs,
 292 };