git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - doc/examples/qsvdec.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2015 Anton Khirnov
   3  *
   4  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
   5  * of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
   6  * in the Software without restriction, including without limitation the rights
   7  * to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
   8  * copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
   9  * furnished to do so, subject to the following conditions:
  10  *
  11  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
  12  * all copies or substantial portions of the Software.
  13  *
  14  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  15  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  16  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
  17  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
  18  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
  19  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
  20  * THE SOFTWARE.
  21  */
  22
  23 /**
  24  * @file
  25  * Intel QSV-accelerated H.264 decoding example.
  26  *
  27  * @example qsvdec.c
  28  * This example shows how to do QSV-accelerated H.264 decoding with output
  29  * frames in the VA-API video surfaces.
  30  */
  31
  32 #include "config.h"
  33
  34 #include <stdio.h>
  35
  36 #include <mfx/mfxvideo.h>
  37
  38 #include <va/va.h>
  39 #include <va/va_x11.h>
  40 #include <X11/Xlib.h>
  41
  42 #include "libavformat/avformat.h"
  43 #include "libavformat/avio.h"
  44
  45 #include "libavcodec/avcodec.h"
  46 #include "libavcodec/qsv.h"
  47
  48 #include "libavutil/error.h"
  49 #include "libavutil/mem.h"
  50
  51 typedef struct DecodeContext {
  52     mfxSession mfx_session;
  53     VADisplay va_dpy;
  54
  55     VASurfaceID *surfaces;
  56     mfxMemId    *surface_ids;
  57     int         *surface_used;
  58     int       nb_surfaces;
  59
  60     mfxFrameInfo frame_info;
  61 } DecodeContext;
  62
  63 static mfxStatus frame_alloc(mfxHDL pthis, mfxFrameAllocRequest *req,
  64                              mfxFrameAllocResponse *resp)
  65 {
  66     DecodeContext *decode = pthis;
  67     int err, i;
  68
  69     if (decode->surfaces) {
  70         fprintf(stderr, "Multiple allocation requests.\n");
  71         return MFX_ERR_MEMORY_ALLOC;
  72     }
  73     if (!(req->Type & MFX_MEMTYPE_VIDEO_MEMORY_DECODER_TARGET)) {
  74         fprintf(stderr, "Unsupported surface type: %d\n", req->Type);
  75         return MFX_ERR_UNSUPPORTED;
  76     }
  77     if (req->Info.BitDepthLuma != 8 || req->Info.BitDepthChroma != 8 ||
  78         req->Info.Shift || req->Info.FourCC != MFX_FOURCC_NV12 ||
  79         req->Info.ChromaFormat != MFX_CHROMAFORMAT_YUV420) {
  80         fprintf(stderr, "Unsupported surface properties.\n");
  81         return MFX_ERR_UNSUPPORTED;
  82     }
  83
  84     decode->surfaces     = av_malloc_array (req->NumFrameSuggested, sizeof(*decode->surfaces));
  85     decode->surface_ids  = av_malloc_array (req->NumFrameSuggested, sizeof(*decode->surface_ids));
  86     decode->surface_used = av_mallocz_array(req->NumFrameSuggested, sizeof(*decode->surface_used));
  87     if (!decode->surfaces || !decode->surface_ids || !decode->surface_used)
  88         goto fail;
  89
  90     err = vaCreateSurfaces(decode->va_dpy, VA_RT_FORMAT_YUV420,
  91                            req->Info.Width, req->Info.Height,
  92                            decode->surfaces, req->NumFrameSuggested,
  93                            NULL, 0);
  94     if (err != VA_STATUS_SUCCESS) {
  95         fprintf(stderr, "Error allocating VA surfaces\n");
  96         goto fail;
  97     }
  98     decode->nb_surfaces = req->NumFrameSuggested;
  99
 100     for (i = 0; i < decode->nb_surfaces; i++)
 101         decode->surface_ids[i] = &decode->surfaces[i];
 102
 103     resp->mids           = decode->surface_ids;
 104     resp->NumFrameActual = decode->nb_surfaces;
 105
 106     decode->frame_info = req->Info;
 107
 108     return MFX_ERR_NONE;
 109 fail:
 110     av_freep(&decode->surfaces);
 111     av_freep(&decode->surface_ids);
 112     av_freep(&decode->surface_used);
 113
 114     return MFX_ERR_MEMORY_ALLOC;
 115 }
 116
 117 static mfxStatus frame_free(mfxHDL pthis, mfxFrameAllocResponse *resp)
 118 {
 119     DecodeContext *decode = pthis;
 120
 121     if (decode->surfaces)
 122         vaDestroySurfaces(decode->va_dpy, decode->surfaces, decode->nb_surfaces);
 123     av_freep(&decode->surfaces);
 124     av_freep(&decode->surface_ids);
 125     av_freep(&decode->surface_used);
 126     decode->nb_surfaces = 0;
 127
 128     return MFX_ERR_NONE;
 129 }
 130
 131 static mfxStatus frame_lock(mfxHDL pthis, mfxMemId mid, mfxFrameData *ptr)
 132 {
 133     return MFX_ERR_UNSUPPORTED;
 134 }
 135
 136 static mfxStatus frame_unlock(mfxHDL pthis, mfxMemId mid, mfxFrameData *ptr)
 137 {
 138     return MFX_ERR_UNSUPPORTED;
 139 }
 140
 141 static mfxStatus frame_get_hdl(mfxHDL pthis, mfxMemId mid, mfxHDL *hdl)
 142 {
 143     *hdl = mid;
 144     return MFX_ERR_NONE;
 145 }
 146
 147 static void free_buffer(void *opaque, uint8_t *data)
 148 {
 149     int *used = opaque;
 150     *used = 0;
 151     av_freep(&data);
 152 }
 153
 154 static int get_buffer(AVCodecContext *avctx, AVFrame *frame, int flags)
 155 {
 156     DecodeContext *decode = avctx->opaque;
 157
 158     mfxFrameSurface1 *surf;
 159     AVBufferRef *surf_buf;
 160     int idx;
 161
 162     for (idx = 0; idx < decode->nb_surfaces; idx++) {
 163         if (!decode->surface_used[idx])
 164             break;
 165     }
 166     if (idx == decode->nb_surfaces) {
 167         fprintf(stderr, "No free surfaces\n");
 168         return AVERROR(ENOMEM);
 169     }
 170
 171     surf = av_mallocz(sizeof(*surf));
 172     if (!surf)
 173         return AVERROR(ENOMEM);
 174     surf_buf = av_buffer_create((uint8_t*)surf, sizeof(*surf), free_buffer,
 175                                 &decode->surface_used[idx], AV_BUFFER_FLAG_READONLY);
 176     if (!surf_buf) {
 177         av_freep(&surf);
 178         return AVERROR(ENOMEM);
 179     }
 180
 181     surf->Info       = decode->frame_info;
 182     surf->Data.MemId = &decode->surfaces[idx];
 183
 184     frame->buf[0]  = surf_buf;
 185     frame->data[3] = (uint8_t*)surf;
 186
 187     decode->surface_used[idx] = 1;
 188
 189     return 0;
 190 }
 191
 192 static int get_format(AVCodecContext *avctx, const enum AVPixelFormat *pix_fmts)
 193 {
 194     while (*pix_fmts != AV_PIX_FMT_NONE) {
 195         if (*pix_fmts == AV_PIX_FMT_QSV) {
 196             if (!avctx->hwaccel_context) {
 197                 DecodeContext *decode = avctx->opaque;
 198                 AVQSVContext *qsv = av_qsv_alloc_context();
 199                 if (!qsv)
 200                     return AV_PIX_FMT_NONE;
 201
 202                 qsv->session   = decode->mfx_session;
 203                 qsv->iopattern = MFX_IOPATTERN_OUT_VIDEO_MEMORY;
 204
 205                 avctx->hwaccel_context = qsv;
 206             }
 207
 208             return AV_PIX_FMT_QSV;
 209         }
 210
 211         pix_fmts++;
 212     }
 213
 214     fprintf(stderr, "The QSV pixel format not offered in get_format()\n");
 215
 216     return AV_PIX_FMT_NONE;
 217 }
 218
 219 static int decode_packet(DecodeContext *decode, AVCodecContext *decoder_ctx,
 220                          AVFrame *frame, AVPacket *pkt,
 221                          AVIOContext *output_ctx)
 222 {
 223     int ret = 0;
 224     int got_frame = 1;
 225
 226     while (pkt->size > 0 || (!pkt->data && got_frame)) {
 227         ret = avcodec_decode_video2(decoder_ctx, frame, &got_frame, pkt);
 228         if (ret < 0) {
 229             fprintf(stderr, "Error during decoding\n");
 230             return ret;
 231         }
 232
 233         pkt->data += ret;
 234         pkt->size -= ret;
 235
 236         /* A real program would do something useful with the decoded frame here.
 237          * We just retrieve the raw data and write it to a file, which is rather
 238          * useless but pedagogic. */
 239         if (got_frame) {
 240             mfxFrameSurface1 *surf = (mfxFrameSurface1*)frame->data[3];
 241             VASurfaceID    surface = *(VASurfaceID*)surf->Data.MemId;
 242
 243             VAImageFormat img_fmt = {
 244                 .fourcc         = VA_FOURCC_NV12,
 245                 .byte_order     = VA_LSB_FIRST,
 246                 .bits_per_pixel = 8,
 247                 .depth          = 8,
 248             };
 249
 250             VAImage img;
 251
 252             VAStatus err;
 253             uint8_t *data;
 254             int i, j;
 255
 256             img.buf      = VA_INVALID_ID;
 257             img.image_id = VA_INVALID_ID;
 258
 259             err = vaCreateImage(decode->va_dpy, &img_fmt,
 260                                 frame->width, frame->height, &img);
 261             if (err != VA_STATUS_SUCCESS) {
 262                 fprintf(stderr, "Error creating an image: %s\n",
 263                         vaErrorStr(err));
 264                 ret = AVERROR_UNKNOWN;
 265                 goto fail;
 266             }
 267
 268             err = vaGetImage(decode->va_dpy, surface, 0, 0,
 269                              frame->width, frame->height,
 270                              img.image_id);
 271             if (err != VA_STATUS_SUCCESS) {
 272                 fprintf(stderr, "Error getting an image: %s\n",
 273                         vaErrorStr(err));
 274                 ret = AVERROR_UNKNOWN;
 275                 goto fail;
 276             }
 277
 278             err = vaMapBuffer(decode->va_dpy, img.buf, (void**)&data);
 279             if (err != VA_STATUS_SUCCESS) {
 280                 fprintf(stderr, "Error mapping the image buffer: %s\n",
 281                         vaErrorStr(err));
 282                 ret = AVERROR_UNKNOWN;
 283                 goto fail;
 284             }
 285
 286             for (i = 0; i < img.num_planes; i++)
 287                 for (j = 0; j < (img.height >> (i > 0)); j++)
 288                     avio_write(output_ctx, data + img.offsets[i] + j * img.pitches[i], img.width);
 289
 290 fail:
 291             if (img.buf != VA_INVALID_ID)
 292                 vaUnmapBuffer(decode->va_dpy, img.buf);
 293             if (img.image_id != VA_INVALID_ID)
 294                 vaDestroyImage(decode->va_dpy, img.image_id);
 295             av_frame_unref(frame);
 296
 297             if (ret < 0)
 298                 return ret;
 299         }
 300     }
 301
 302     return 0;
 303 }
 304
 305 int main(int argc, char **argv)
 306 {
 307     AVFormatContext *input_ctx = NULL;
 308     AVStream *video_st = NULL;
 309     AVCodecContext *decoder_ctx = NULL;
 310     const AVCodec *decoder;
 311
 312     AVPacket pkt = { 0 };
 313     AVFrame *frame = NULL;
 314
 315     DecodeContext decode = { NULL };
 316
 317     Display *dpy = NULL;
 318     int va_ver_major, va_ver_minor;
 319
 320     mfxIMPL mfx_impl = MFX_IMPL_AUTO_ANY;
 321     mfxVersion mfx_ver = { { 1, 1 } };
 322
 323     mfxFrameAllocator frame_allocator = {
 324         .pthis = &decode,
 325         .Alloc = frame_alloc,
 326         .Lock  = frame_lock,
 327         .Unlock = frame_unlock,
 328         .GetHDL = frame_get_hdl,
 329         .Free   = frame_free,
 330     };
 331
 332     AVIOContext *output_ctx = NULL;
 333
 334     int ret, i, err;
 335
 336     av_register_all();
 337
 338     if (argc < 3) {
 339         fprintf(stderr, "Usage: %s <input file> <output file>\n", argv[0]);
 340         return 1;
 341     }
 342
 343     /* open the input file */
 344     ret = avformat_open_input(&input_ctx, argv[1], NULL, NULL);
 345     if (ret < 0) {
 346         fprintf(stderr, "Cannot open input file '%s': ", argv[1]);
 347         goto finish;
 348     }
 349
 350     /* find the first H.264 video stream */
 351     for (i = 0; i < input_ctx->nb_streams; i++) {
 352         AVStream *st = input_ctx->streams[i];
 353
 354         if (st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_H264 && !video_st)
 355             video_st = st;
 356         else
 357             st->discard = AVDISCARD_ALL;
 358     }
 359     if (!video_st) {
 360         fprintf(stderr, "No H.264 video stream in the input file\n");
 361         goto finish;
 362     }
 363
 364     /* initialize VA-API */
 365     dpy = XOpenDisplay(NULL);
 366     if (!dpy) {
 367         fprintf(stderr, "Cannot open the X display\n");
 368         goto finish;
 369     }
 370     decode.va_dpy = vaGetDisplay(dpy);
 371     if (!decode.va_dpy) {
 372         fprintf(stderr, "Cannot open the VA display\n");
 373         goto finish;
 374     }
 375
 376     err = vaInitialize(decode.va_dpy, &va_ver_major, &va_ver_minor);
 377     if (err != VA_STATUS_SUCCESS) {
 378         fprintf(stderr, "Cannot initialize VA: %s\n", vaErrorStr(err));
 379         goto finish;
 380     }
 381     fprintf(stderr, "Initialized VA v%d.%d\n", va_ver_major, va_ver_minor);
 382
 383     /* initialize an MFX session */
 384     err = MFXInit(mfx_impl, &mfx_ver, &decode.mfx_session);
 385     if (err != MFX_ERR_NONE) {
 386         fprintf(stderr, "Error initializing an MFX session\n");
 387         goto finish;
 388     }
 389
 390     MFXVideoCORE_SetHandle(decode.mfx_session, MFX_HANDLE_VA_DISPLAY, decode.va_dpy);
 391     MFXVideoCORE_SetFrameAllocator(decode.mfx_session, &frame_allocator);
 392
 393     /* initialize the decoder */
 394     decoder = avcodec_find_decoder_by_name("h264_qsv");
 395     if (!decoder) {
 396         fprintf(stderr, "The QSV decoder is not present in libavcodec\n");
 397         goto finish;
 398     }
 399
 400     decoder_ctx = avcodec_alloc_context3(decoder);
 401     if (!decoder_ctx) {
 402         ret = AVERROR(ENOMEM);
 403         goto finish;
 404     }
 405     decoder_ctx->codec_id = AV_CODEC_ID_H264;
 406     if (video_st->codec->extradata_size) {
 407         decoder_ctx->extradata = av_mallocz(video_st->codec->extradata_size +
 408                                             FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 409         if (!decoder_ctx->extradata) {
 410             ret = AVERROR(ENOMEM);
 411             goto finish;
 412         }
 413         memcpy(decoder_ctx->extradata, video_st->codec->extradata,
 414                video_st->codec->extradata_size);
 415         decoder_ctx->extradata_size = video_st->codec->extradata_size;
 416     }
 417     decoder_ctx->refcounted_frames = 1;
 418
 419     decoder_ctx->opaque      = &decode;
 420     decoder_ctx->get_buffer2 = get_buffer;
 421     decoder_ctx->get_format  = get_format;
 422
 423     ret = avcodec_open2(decoder_ctx, NULL, NULL);
 424     if (ret < 0) {
 425         fprintf(stderr, "Error opening the decoder: ");
 426         goto finish;
 427     }
 428
 429     /* open the output stream */
 430     ret = avio_open(&output_ctx, argv[2], AVIO_FLAG_WRITE);
 431     if (ret < 0) {
 432         fprintf(stderr, "Error opening the output context: ");
 433         goto finish;
 434     }
 435
 436     frame = av_frame_alloc();
 437     if (!frame) {
 438         ret = AVERROR(ENOMEM);
 439         goto finish;
 440     }
 441
 442     /* actual decoding */
 443     while (ret >= 0) {
 444         ret = av_read_frame(input_ctx, &pkt);
 445         if (ret < 0)
 446             break;
 447
 448         if (pkt.stream_index == video_st->index)
 449             ret = decode_packet(&decode, decoder_ctx, frame, &pkt, output_ctx);
 450
 451         av_packet_unref(&pkt);
 452     }
 453
 454     /* flush the decoder */
 455     pkt.data = NULL;
 456     pkt.size = 0;
 457     ret = decode_packet(&decode, decoder_ctx, frame, &pkt, output_ctx);
 458
 459 finish:
 460     if (ret < 0) {
 461         char buf[1024];
 462         av_strerror(ret, buf, sizeof(buf));
 463         fprintf(stderr, "%s\n", buf);
 464     }
 465
 466     avformat_close_input(&input_ctx);
 467
 468     av_frame_free(&frame);
 469
 470     if (decode.mfx_session)
 471         MFXClose(decode.mfx_session);
 472     if (decode.va_dpy)
 473         vaTerminate(decode.va_dpy);
 474     if (dpy)
 475         XCloseDisplay(dpy);
 476
 477     if (decoder_ctx)
 478         av_freep(&decoder_ctx->hwaccel_context);
 479     avcodec_free_context(&decoder_ctx);
 480
 481     avio_close(output_ctx);
 482
 483     return ret;
 484 }