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

   1 /*
   2  * Nvidia CUVID decoder
   3  * Copyright (c) 2016 Timo Rothenpieler <timo@rothenpieler.org>
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #include "compat/cuda/dynlink_loader.h"
  23
  24 #include "libavutil/buffer.h"
  25 #include "libavutil/mathematics.h"
  26 #include "libavutil/hwcontext.h"
  27 #include "libavutil/hwcontext_cuda_internal.h"
  28 #include "libavutil/fifo.h"
  29 #include "libavutil/log.h"
  30 #include "libavutil/opt.h"
  31 #include "libavutil/pixdesc.h"
  32
  33 #include "avcodec.h"
  34 #include "internal.h"
  35
  36 typedef struct CuvidContext
  37 {
  38     AVClass *avclass;
  39
  40     CUvideodecoder cudecoder;
  41     CUvideoparser cuparser;
  42
  43     char *cu_gpu;
  44     int nb_surfaces;
  45
  46     AVBufferRef *hwdevice;
  47     AVBufferRef *hwframe;
  48
  49     AVBSFContext *bsf;
  50
  51     AVFifoBuffer *frame_queue;
  52
  53     int deint_mode;
  54     int64_t prev_pts;
  55
  56     int internal_error;
  57     int decoder_flushing;
  58
  59     cudaVideoCodec codec_type;
  60     cudaVideoChromaFormat chroma_format;
  61
  62     CUVIDPARSERPARAMS cuparseinfo;
  63     CUVIDEOFORMATEX cuparse_ext;
  64
  65     CudaFunctions *cudl;
  66     CuvidFunctions *cvdl;
  67 } CuvidContext;
  68
  69 typedef struct CuvidParsedFrame
  70 {
  71     CUVIDPARSERDISPINFO dispinfo;
  72     int second_field;
  73     int is_deinterlacing;
  74 } CuvidParsedFrame;
  75
  76 static int check_cu(AVCodecContext *avctx, CUresult err, const char *func)
  77 {
  78     CuvidContext *ctx = avctx->priv_data;
  79     const char *err_name;
  80     const char *err_string;
  81
  82     av_log(avctx, AV_LOG_TRACE, "Calling %s\n", func);
  83
  84     if (err == CUDA_SUCCESS)
  85         return 0;
  86
  87     ctx->cudl->cuGetErrorName(err, &err_name);
  88     ctx->cudl->cuGetErrorString(err, &err_string);
  89
  90     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "%s failed", func);
  91     if (err_name && err_string)
  92         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, " -> %s: %s", err_name, err_string);
  93     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "\n");
  94
  95     return AVERROR_EXTERNAL;
  96 }
  97
  98 #define CHECK_CU(x) check_cu(avctx, (x), #x)
  99
 100 static int CUDAAPI cuvid_handle_video_sequence(void *opaque, CUVIDEOFORMAT* format)
 101 {
 102     AVCodecContext *avctx = opaque;
 103     CuvidContext *ctx = avctx->priv_data;
 104     AVHWFramesContext *hwframe_ctx = (AVHWFramesContext*)ctx->hwframe->data;
 105     CUVIDDECODECREATEINFO cuinfo;
 106     int surface_fmt;
 107
 108     enum AVPixelFormat pix_fmts[3] = { AV_PIX_FMT_CUDA,
 109                                        AV_PIX_FMT_NONE,  // Will be updated below
 110                                        AV_PIX_FMT_NONE };
 111
 112     av_log(avctx, AV_LOG_TRACE, "pfnSequenceCallback, progressive_sequence=%d\n", format->progressive_sequence);
 113
 114     ctx->internal_error = 0;
 115
 116     switch (format->bit_depth_luma_minus8) {
 117     case 0: // 8-bit
 118         pix_fmts[1] = AV_PIX_FMT_NV12;
 119         break;
 120     case 2: // 10-bit
 121         pix_fmts[1] = AV_PIX_FMT_P010;
 122         break;
 123     case 4: // 12-bit
 124         pix_fmts[1] = AV_PIX_FMT_P016;
 125         break;
 126     default:
 127         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported bit depth: %d\n",
 128                format->bit_depth_luma_minus8 + 8);
 129         ctx->internal_error = AVERROR(EINVAL);
 130         return 0;
 131     }
 132     surface_fmt = ff_get_format(avctx, pix_fmts);
 133     if (surface_fmt < 0) {
 134         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "ff_get_format failed: %d\n", surface_fmt);
 135         ctx->internal_error = AVERROR(EINVAL);
 136         return 0;
 137     }
 138
 139     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Formats: Original: %s | HW: %s | SW: %s\n",
 140            av_get_pix_fmt_name(avctx->pix_fmt),
 141            av_get_pix_fmt_name(surface_fmt),
 142            av_get_pix_fmt_name(avctx->sw_pix_fmt));
 143
 144     avctx->pix_fmt = surface_fmt;
 145
 146     avctx->width = format->display_area.right;
 147     avctx->height = format->display_area.bottom;
 148
 149     ff_set_sar(avctx, av_div_q(
 150         (AVRational){ format->display_aspect_ratio.x, format->display_aspect_ratio.y },
 151         (AVRational){ avctx->width, avctx->height }));
 152
 153     if (!format->progressive_sequence && ctx->deint_mode == cudaVideoDeinterlaceMode_Weave)
 154         avctx->flags |= AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT;
 155     else
 156         avctx->flags &= ~AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT;
 157
 158     if (format->video_signal_description.video_full_range_flag)
 159         avctx->color_range = AVCOL_RANGE_JPEG;
 160     else
 161         avctx->color_range = AVCOL_RANGE_MPEG;
 162
 163     avctx->color_primaries = format->video_signal_description.color_primaries;
 164     avctx->color_trc = format->video_signal_description.transfer_characteristics;
 165     avctx->colorspace = format->video_signal_description.matrix_coefficients;
 166
 167     if (format->bitrate)
 168         avctx->bit_rate = format->bitrate;
 169
 170     if (format->frame_rate.numerator && format->frame_rate.denominator) {
 171         avctx->framerate.num = format->frame_rate.numerator;
 172         avctx->framerate.den = format->frame_rate.denominator;
 173     }
 174
 175     if (ctx->cudecoder
 176             && avctx->coded_width == format->coded_width
 177             && avctx->coded_height == format->coded_height
 178             && ctx->chroma_format == format->chroma_format
 179             && ctx->codec_type == format->codec)
 180         return 1;
 181
 182     if (ctx->cudecoder) {
 183         av_log(avctx, AV_LOG_TRACE, "Re-initializing decoder\n");
 184         ctx->internal_error = CHECK_CU(ctx->cvdl->cuvidDestroyDecoder(ctx->cudecoder));
 185         if (ctx->internal_error < 0)
 186             return 0;
 187         ctx->cudecoder = NULL;
 188     }
 189
 190     if (hwframe_ctx->pool && (
 191             hwframe_ctx->width < avctx->width ||
 192             hwframe_ctx->height < avctx->height ||
 193             hwframe_ctx->format != AV_PIX_FMT_CUDA ||
 194             hwframe_ctx->sw_format != avctx->sw_pix_fmt)) {
 195         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "AVHWFramesContext is already initialized with incompatible parameters\n");
 196         ctx->internal_error = AVERROR(EINVAL);
 197         return 0;
 198     }
 199
 200     if (format->chroma_format != cudaVideoChromaFormat_420) {
 201         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Chroma formats other than 420 are not supported\n");
 202         ctx->internal_error = AVERROR(EINVAL);
 203         return 0;
 204     }
 205
 206     avctx->coded_width = format->coded_width;
 207     avctx->coded_height = format->coded_height;
 208
 209     ctx->chroma_format = format->chroma_format;
 210
 211     memset(&cuinfo, 0, sizeof(cuinfo));
 212
 213     cuinfo.CodecType = ctx->codec_type = format->codec;
 214     cuinfo.ChromaFormat = format->chroma_format;
 215
 216     switch (avctx->sw_pix_fmt) {
 217     case AV_PIX_FMT_NV12:
 218         cuinfo.OutputFormat = cudaVideoSurfaceFormat_NV12;
 219         break;
 220     case AV_PIX_FMT_P010:
 221     case AV_PIX_FMT_P016:
 222         cuinfo.OutputFormat = cudaVideoSurfaceFormat_P016;
 223         break;
 224     default:
 225         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Output formats other than NV12, P010 or P016 are not supported\n");
 226         ctx->internal_error = AVERROR(EINVAL);
 227         return 0;
 228     }
 229
 230     cuinfo.ulWidth = avctx->coded_width;
 231     cuinfo.ulHeight = avctx->coded_height;
 232     cuinfo.ulTargetWidth = cuinfo.ulWidth;
 233     cuinfo.ulTargetHeight = cuinfo.ulHeight;
 234
 235     cuinfo.target_rect.left = 0;
 236     cuinfo.target_rect.top = 0;
 237     cuinfo.target_rect.right = cuinfo.ulWidth;
 238     cuinfo.target_rect.bottom = cuinfo.ulHeight;
 239
 240     cuinfo.ulNumDecodeSurfaces = ctx->nb_surfaces;
 241     cuinfo.ulNumOutputSurfaces = 1;
 242     cuinfo.ulCreationFlags = cudaVideoCreate_PreferCUVID;
 243     cuinfo.bitDepthMinus8 = format->bit_depth_luma_minus8;
 244
 245     if (format->progressive_sequence) {
 246         ctx->deint_mode = cuinfo.DeinterlaceMode = cudaVideoDeinterlaceMode_Weave;
 247     } else {
 248         cuinfo.DeinterlaceMode = ctx->deint_mode;
 249     }
 250
 251     if (ctx->deint_mode != cudaVideoDeinterlaceMode_Weave)
 252         avctx->framerate = av_mul_q(avctx->framerate, (AVRational){2, 1});
 253
 254     ctx->internal_error = CHECK_CU(ctx->cvdl->cuvidCreateDecoder(&ctx->cudecoder, &cuinfo));
 255     if (ctx->internal_error < 0)
 256         return 0;
 257
 258     if (!hwframe_ctx->pool) {
 259         hwframe_ctx->format = AV_PIX_FMT_CUDA;
 260         hwframe_ctx->sw_format = avctx->sw_pix_fmt;
 261         hwframe_ctx->width = avctx->width;
 262         hwframe_ctx->height = avctx->height;
 263
 264         if ((ctx->internal_error = av_hwframe_ctx_init(ctx->hwframe)) < 0) {
 265             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "av_hwframe_ctx_init failed\n");
 266             return 0;
 267         }
 268     }
 269
 270     return 1;
 271 }
 272
 273 static int CUDAAPI cuvid_handle_picture_decode(void *opaque, CUVIDPICPARAMS* picparams)
 274 {
 275     AVCodecContext *avctx = opaque;
 276     CuvidContext *ctx = avctx->priv_data;
 277
 278     av_log(avctx, AV_LOG_TRACE, "pfnDecodePicture\n");
 279
 280     ctx->internal_error = CHECK_CU(ctx->cvdl->cuvidDecodePicture(ctx->cudecoder, picparams));
 281     if (ctx->internal_error < 0)
 282         return 0;
 283
 284     return 1;
 285 }
 286
 287 static int CUDAAPI cuvid_handle_picture_display(void *opaque, CUVIDPARSERDISPINFO* dispinfo)
 288 {
 289     AVCodecContext *avctx = opaque;
 290     CuvidContext *ctx = avctx->priv_data;
 291     CuvidParsedFrame parsed_frame = { { 0 } };
 292
 293     parsed_frame.dispinfo = *dispinfo;
 294     ctx->internal_error = 0;
 295
 296     if (ctx->deint_mode == cudaVideoDeinterlaceMode_Weave) {
 297         av_fifo_generic_write(ctx->frame_queue, &parsed_frame, sizeof(CuvidParsedFrame), NULL);
 298     } else {
 299         parsed_frame.is_deinterlacing = 1;
 300         av_fifo_generic_write(ctx->frame_queue, &parsed_frame, sizeof(CuvidParsedFrame), NULL);
 301         parsed_frame.second_field = 1;
 302         av_fifo_generic_write(ctx->frame_queue, &parsed_frame, sizeof(CuvidParsedFrame), NULL);
 303     }
 304
 305     return 1;
 306 }
 307
 308 static int cuvid_decode_packet(AVCodecContext *avctx, const AVPacket *avpkt)
 309 {
 310     CuvidContext *ctx = avctx->priv_data;
 311     AVHWDeviceContext *device_ctx = (AVHWDeviceContext*)ctx->hwdevice->data;
 312     AVCUDADeviceContext *device_hwctx = device_ctx->hwctx;
 313     CUcontext dummy, cuda_ctx = device_hwctx->cuda_ctx;
 314     CUVIDSOURCEDATAPACKET cupkt;
 315     AVPacket filter_packet = { 0 };
 316     AVPacket filtered_packet = { 0 };
 317     int ret = 0, eret = 0, is_flush = ctx->decoder_flushing;
 318
 319     av_log(avctx, AV_LOG_TRACE, "cuvid_decode_packet\n");
 320
 321     if (is_flush && avpkt && avpkt->size)
 322         return AVERROR_EOF;
 323
 324     if ((av_fifo_size(ctx->frame_queue) / sizeof(CuvidParsedFrame)) + 2 > ctx->nb_surfaces && avpkt && avpkt->size)
 325         return AVERROR(EAGAIN);
 326
 327     if (ctx->bsf && avpkt && avpkt->size) {
 328         if ((ret = av_packet_ref(&filter_packet, avpkt)) < 0) {
 329             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "av_packet_ref failed\n");
 330             return ret;
 331         }
 332
 333         if ((ret = av_bsf_send_packet(ctx->bsf, &filter_packet)) < 0) {
 334             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "av_bsf_send_packet failed\n");
 335             av_packet_unref(&filter_packet);
 336             return ret;
 337         }
 338
 339         if ((ret = av_bsf_receive_packet(ctx->bsf, &filtered_packet)) < 0) {
 340             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "av_bsf_receive_packet failed\n");
 341             return ret;
 342         }
 343
 344         avpkt = &filtered_packet;
 345     }
 346
 347     ret = CHECK_CU(ctx->cudl->cuCtxPushCurrent(cuda_ctx));
 348     if (ret < 0) {
 349         av_packet_unref(&filtered_packet);
 350         return ret;
 351     }
 352
 353     memset(&cupkt, 0, sizeof(cupkt));
 354
 355     if (avpkt && avpkt->size) {
 356         cupkt.payload_size = avpkt->size;
 357         cupkt.payload = avpkt->data;
 358
 359         if (avpkt->pts != AV_NOPTS_VALUE) {
 360             cupkt.flags = CUVID_PKT_TIMESTAMP;
 361             if (avctx->pkt_timebase.num && avctx->pkt_timebase.den)
 362                 cupkt.timestamp = av_rescale_q(avpkt->pts, avctx->pkt_timebase, (AVRational){1, 10000000});
 363             else
 364                 cupkt.timestamp = avpkt->pts;
 365         }
 366     } else {
 367         cupkt.flags = CUVID_PKT_ENDOFSTREAM;
 368         ctx->decoder_flushing = 1;
 369     }
 370
 371     ret = CHECK_CU(ctx->cvdl->cuvidParseVideoData(ctx->cuparser, &cupkt));
 372
 373     av_packet_unref(&filtered_packet);
 374
 375     if (ret < 0)
 376         goto error;
 377
 378     // cuvidParseVideoData doesn't return an error just because stuff failed...
 379     if (ctx->internal_error) {
 380         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuvid decode callback error\n");
 381         ret = ctx->internal_error;
 382         goto error;
 383     }
 384
 385 error:
 386     eret = CHECK_CU(ctx->cudl->cuCtxPopCurrent(&dummy));
 387
 388     if (eret < 0)
 389         return eret;
 390     else if (ret < 0)
 391         return ret;
 392     else if (is_flush)
 393         return AVERROR_EOF;
 394     else
 395         return 0;
 396 }
 397
 398 static int cuvid_output_frame(AVCodecContext *avctx, AVFrame *frame)
 399 {
 400     CuvidContext *ctx = avctx->priv_data;
 401     AVHWDeviceContext *device_ctx = (AVHWDeviceContext*)ctx->hwdevice->data;
 402     AVCUDADeviceContext *device_hwctx = device_ctx->hwctx;
 403     CUcontext dummy, cuda_ctx = device_hwctx->cuda_ctx;
 404     CUdeviceptr mapped_frame = 0;
 405     int ret = 0, eret = 0;
 406
 407     av_log(avctx, AV_LOG_TRACE, "cuvid_output_frame\n");
 408
 409     if (ctx->decoder_flushing) {
 410         ret = cuvid_decode_packet(avctx, NULL);
 411         if (ret < 0 && ret != AVERROR_EOF)
 412             return ret;
 413     }
 414
 415     ret = CHECK_CU(ctx->cudl->cuCtxPushCurrent(cuda_ctx));
 416     if (ret < 0)
 417         return ret;
 418
 419     if (av_fifo_size(ctx->frame_queue)) {
 420         CuvidParsedFrame parsed_frame;
 421         CUVIDPROCPARAMS params;
 422         unsigned int pitch = 0;
 423         int offset = 0;
 424         int i;
 425
 426         av_fifo_generic_read(ctx->frame_queue, &parsed_frame, sizeof(CuvidParsedFrame), NULL);
 427
 428         memset(&params, 0, sizeof(params));
 429         params.progressive_frame = parsed_frame.dispinfo.progressive_frame;
 430         params.second_field = parsed_frame.second_field;
 431         params.top_field_first = parsed_frame.dispinfo.top_field_first;
 432
 433         ret = CHECK_CU(ctx->cvdl->cuvidMapVideoFrame(ctx->cudecoder, parsed_frame.dispinfo.picture_index, &mapped_frame, &pitch, &params));
 434         if (ret < 0)
 435             goto error;
 436
 437         if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
 438             ret = av_hwframe_get_buffer(ctx->hwframe, frame, 0);
 439             if (ret < 0) {
 440                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "av_hwframe_get_buffer failed\n");
 441                 goto error;
 442             }
 443
 444             ret = ff_decode_frame_props(avctx, frame);
 445             if (ret < 0) {
 446                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "ff_decode_frame_props failed\n");
 447                 goto error;
 448             }
 449
 450             for (i = 0; i < 2; i++) {
 451                 CUDA_MEMCPY2D cpy = {
 452                     .srcMemoryType = CU_MEMORYTYPE_DEVICE,
 453                     .dstMemoryType = CU_MEMORYTYPE_DEVICE,
 454                     .srcDevice     = mapped_frame,
 455                     .dstDevice     = (CUdeviceptr)frame->data[i],
 456                     .srcPitch      = pitch,
 457                     .dstPitch      = frame->linesize[i],
 458                     .srcY          = offset,
 459                     .WidthInBytes  = FFMIN(pitch, frame->linesize[i]),
 460                     .Height        = avctx->height >> (i ? 1 : 0),
 461                 };
 462
 463                 ret = CHECK_CU(ctx->cudl->cuMemcpy2D(&cpy));
 464                 if (ret < 0)
 465                     goto error;
 466
 467                 offset += avctx->coded_height;
 468             }
 469         } else if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_NV12 ||
 470                    avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_P010 ||
 471                    avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_P016) {
 472             AVFrame *tmp_frame = av_frame_alloc();
 473             if (!tmp_frame) {
 474                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "av_frame_alloc failed\n");
 475                 ret = AVERROR(ENOMEM);
 476                 goto error;
 477             }
 478
 479             tmp_frame->format        = AV_PIX_FMT_CUDA;
 480             tmp_frame->hw_frames_ctx = av_buffer_ref(ctx->hwframe);
 481             tmp_frame->data[0]       = (uint8_t*)mapped_frame;
 482             tmp_frame->linesize[0]   = pitch;
 483             tmp_frame->data[1]       = (uint8_t*)(mapped_frame + avctx->coded_height * pitch);
 484             tmp_frame->linesize[1]   = pitch;
 485             tmp_frame->width         = avctx->width;
 486             tmp_frame->height        = avctx->height;
 487
 488             ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0);
 489             if (ret < 0) {
 490                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "ff_get_buffer failed\n");
 491                 av_frame_free(&tmp_frame);
 492                 goto error;
 493             }
 494
 495             ret = av_hwframe_transfer_data(frame, tmp_frame, 0);
 496             if (ret) {
 497                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "av_hwframe_transfer_data failed\n");
 498                 av_frame_free(&tmp_frame);
 499                 goto error;
 500             }
 501             av_frame_free(&tmp_frame);
 502         } else {
 503             ret = AVERROR_BUG;
 504             goto error;
 505         }
 506
 507         frame->width = avctx->width;
 508         frame->height = avctx->height;
 509         if (avctx->pkt_timebase.num && avctx->pkt_timebase.den)
 510             frame->pts = av_rescale_q(parsed_frame.dispinfo.timestamp, (AVRational){1, 10000000}, avctx->pkt_timebase);
 511         else
 512             frame->pts = parsed_frame.dispinfo.timestamp;
 513
 514         if (parsed_frame.second_field) {
 515             if (ctx->prev_pts == INT64_MIN) {
 516                 ctx->prev_pts = frame->pts;
 517                 frame->pts += (avctx->pkt_timebase.den * avctx->framerate.den) / (avctx->pkt_timebase.num * avctx->framerate.num);
 518             } else {
 519                 int pts_diff = (frame->pts - ctx->prev_pts) / 2;
 520                 ctx->prev_pts = frame->pts;
 521                 frame->pts += pts_diff;
 522             }
 523         }
 524
 525         /* CUVIDs opaque reordering breaks the internal pkt logic.
 526          * So set pkt_pts and clear all the other pkt_ fields.
 527          */
 528 #if FF_API_PKT_PTS
 529 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 530         frame->pkt_pts = frame->pts;
 531 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 532 #endif
 533         av_frame_set_pkt_pos(frame, -1);
 534         av_frame_set_pkt_duration(frame, 0);
 535         av_frame_set_pkt_size(frame, -1);
 536
 537         frame->interlaced_frame = !parsed_frame.is_deinterlacing && !parsed_frame.dispinfo.progressive_frame;
 538
 539         if (frame->interlaced_frame)
 540             frame->top_field_first = parsed_frame.dispinfo.top_field_first;
 541     } else if (ctx->decoder_flushing) {
 542         ret = AVERROR_EOF;
 543     } else {
 544         ret = AVERROR(EAGAIN);
 545     }
 546
 547 error:
 548     if (mapped_frame)
 549         eret = CHECK_CU(ctx->cvdl->cuvidUnmapVideoFrame(ctx->cudecoder, mapped_frame));
 550
 551     eret = CHECK_CU(ctx->cudl->cuCtxPopCurrent(&dummy));
 552
 553     if (eret < 0)
 554         return eret;
 555     else
 556         return ret;
 557 }
 558
 559 static int cuvid_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *got_frame, AVPacket *avpkt)
 560 {
 561     CuvidContext *ctx = avctx->priv_data;
 562     AVFrame *frame = data;
 563     int ret = 0;
 564
 565     av_log(avctx, AV_LOG_TRACE, "cuvid_decode_frame\n");
 566
 567     if (ctx->deint_mode != cudaVideoDeinterlaceMode_Weave) {
 568         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Deinterlacing is not supported via the old API\n");
 569         return AVERROR(EINVAL);
 570     }
 571
 572     if (!ctx->decoder_flushing) {
 573         ret = cuvid_decode_packet(avctx, avpkt);
 574         if (ret < 0)
 575             return ret;
 576     }
 577
 578     ret = cuvid_output_frame(avctx, frame);
 579     if (ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF) {
 580         *got_frame = 0;
 581     } else if (ret < 0) {
 582         return ret;
 583     } else {
 584         *got_frame = 1;
 585     }
 586
 587     return 0;
 588 }
 589
 590 static av_cold int cuvid_decode_end(AVCodecContext *avctx)
 591 {
 592     CuvidContext *ctx = avctx->priv_data;
 593
 594     av_fifo_freep(&ctx->frame_queue);
 595
 596     if (ctx->bsf)
 597         av_bsf_free(&ctx->bsf);
 598
 599     if (ctx->cuparser)
 600         ctx->cvdl->cuvidDestroyVideoParser(ctx->cuparser);
 601
 602     if (ctx->cudecoder)
 603         ctx->cvdl->cuvidDestroyDecoder(ctx->cudecoder);
 604
 605     ctx->cudl = NULL;
 606
 607     av_buffer_unref(&ctx->hwframe);
 608     av_buffer_unref(&ctx->hwdevice);
 609
 610     cuvid_free_functions(&ctx->cvdl);
 611
 612     return 0;
 613 }
 614
 615 static int cuvid_test_dummy_decoder(AVCodecContext *avctx,
 616                                     const CUVIDPARSERPARAMS *cuparseinfo,
 617                                     int probed_width,
 618                                     int probed_height)
 619 {
 620     CuvidContext *ctx = avctx->priv_data;
 621     CUVIDDECODECREATEINFO cuinfo;
 622     CUvideodecoder cudec = 0;
 623     int ret = 0;
 624
 625     memset(&cuinfo, 0, sizeof(cuinfo));
 626
 627     cuinfo.CodecType = cuparseinfo->CodecType;
 628     cuinfo.ChromaFormat = cudaVideoChromaFormat_420;
 629     cuinfo.OutputFormat = cudaVideoSurfaceFormat_NV12;
 630
 631     cuinfo.ulWidth = probed_width;
 632     cuinfo.ulHeight = probed_height;
 633     cuinfo.ulTargetWidth = cuinfo.ulWidth;
 634     cuinfo.ulTargetHeight = cuinfo.ulHeight;
 635
 636     cuinfo.target_rect.left = 0;
 637     cuinfo.target_rect.top = 0;
 638     cuinfo.target_rect.right = cuinfo.ulWidth;
 639     cuinfo.target_rect.bottom = cuinfo.ulHeight;
 640
 641     cuinfo.ulNumDecodeSurfaces = ctx->nb_surfaces;
 642     cuinfo.ulNumOutputSurfaces = 1;
 643     cuinfo.ulCreationFlags = cudaVideoCreate_PreferCUVID;
 644     cuinfo.bitDepthMinus8 = 0;
 645
 646     cuinfo.DeinterlaceMode = cudaVideoDeinterlaceMode_Weave;
 647
 648     ret = CHECK_CU(ctx->cvdl->cuvidCreateDecoder(&cudec, &cuinfo));
 649     if (ret < 0)
 650         return ret;
 651
 652     ret = CHECK_CU(ctx->cvdl->cuvidDestroyDecoder(cudec));
 653     if (ret < 0)
 654         return ret;
 655
 656     return 0;
 657 }
 658
 659 static av_cold int cuvid_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 660 {
 661     CuvidContext *ctx = avctx->priv_data;
 662     AVCUDADeviceContext *device_hwctx;
 663     AVHWDeviceContext *device_ctx;
 664     AVHWFramesContext *hwframe_ctx;
 665     CUVIDSOURCEDATAPACKET seq_pkt;
 666     CUcontext cuda_ctx = NULL;
 667     CUcontext dummy;
 668     const AVBitStreamFilter *bsf;
 669     int ret = 0;
 670
 671     enum AVPixelFormat pix_fmts[3] = { AV_PIX_FMT_CUDA,
 672                                        AV_PIX_FMT_NV12,
 673                                        AV_PIX_FMT_NONE };
 674
 675     int probed_width = avctx->coded_width ? avctx->coded_width : 1280;
 676     int probed_height = avctx->coded_height ? avctx->coded_height : 720;
 677
 678     // Accelerated transcoding scenarios with 'ffmpeg' require that the
 679     // pix_fmt be set to AV_PIX_FMT_CUDA early. The sw_pix_fmt, and the
 680     // pix_fmt for non-accelerated transcoding, do not need to be correct
 681     // but need to be set to something. We arbitrarily pick NV12.
 682     ret = ff_get_format(avctx, pix_fmts);
 683     if (ret < 0) {
 684         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "ff_get_format failed: %d\n", ret);
 685         return ret;
 686     }
 687     avctx->pix_fmt = ret;
 688
 689     ret = cuvid_load_functions(&ctx->cvdl);
 690     if (ret < 0) {
 691         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed loading nvcuvid.\n");
 692         goto error;
 693     }
 694
 695     ctx->frame_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(CuvidParsedFrame));
 696     if (!ctx->frame_queue) {
 697         ret = AVERROR(ENOMEM);
 698         goto error;
 699     }
 700
 701     if (avctx->hw_frames_ctx) {
 702         ctx->hwframe = av_buffer_ref(avctx->hw_frames_ctx);
 703         if (!ctx->hwframe) {
 704             ret = AVERROR(ENOMEM);
 705             goto error;
 706         }
 707
 708         hwframe_ctx = (AVHWFramesContext*)ctx->hwframe->data;
 709
 710         ctx->hwdevice = av_buffer_ref(hwframe_ctx->device_ref);
 711         if (!ctx->hwdevice) {
 712             ret = AVERROR(ENOMEM);
 713             goto error;
 714         }
 715     } else {
 716         ret = av_hwdevice_ctx_create(&ctx->hwdevice, AV_HWDEVICE_TYPE_CUDA, ctx->cu_gpu, NULL, 0);
 717         if (ret < 0)
 718             goto error;
 719
 720         ctx->hwframe = av_hwframe_ctx_alloc(ctx->hwdevice);
 721         if (!ctx->hwframe) {
 722             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "av_hwframe_ctx_alloc failed\n");
 723             ret = AVERROR(ENOMEM);
 724             goto error;
 725         }
 726
 727         hwframe_ctx = (AVHWFramesContext*)ctx->hwframe->data;
 728     }
 729
 730     device_ctx = hwframe_ctx->device_ctx;
 731     device_hwctx = device_ctx->hwctx;
 732
 733     cuda_ctx = device_hwctx->cuda_ctx;
 734     ctx->cudl = device_hwctx->internal->cuda_dl;
 735
 736     memset(&ctx->cuparseinfo, 0, sizeof(ctx->cuparseinfo));
 737     memset(&ctx->cuparse_ext, 0, sizeof(ctx->cuparse_ext));
 738     memset(&seq_pkt, 0, sizeof(seq_pkt));
 739
 740     ctx->cuparseinfo.pExtVideoInfo = &ctx->cuparse_ext;
 741
 742     switch (avctx->codec->id) {
 743 #if CONFIG_H264_CUVID_DECODER
 744     case AV_CODEC_ID_H264:
 745         ctx->cuparseinfo.CodecType = cudaVideoCodec_H264;
 746         break;
 747 #endif
 748 #if CONFIG_HEVC_CUVID_DECODER
 749     case AV_CODEC_ID_HEVC:
 750         ctx->cuparseinfo.CodecType = cudaVideoCodec_HEVC;
 751         break;
 752 #endif
 753 #if CONFIG_MJPEG_CUVID_DECODER
 754     case AV_CODEC_ID_MJPEG:
 755         ctx->cuparseinfo.CodecType = cudaVideoCodec_JPEG;
 756         break;
 757 #endif
 758 #if CONFIG_MPEG1_CUVID_DECODER
 759     case AV_CODEC_ID_MPEG1VIDEO:
 760         ctx->cuparseinfo.CodecType = cudaVideoCodec_MPEG1;
 761         break;
 762 #endif
 763 #if CONFIG_MPEG2_CUVID_DECODER
 764     case AV_CODEC_ID_MPEG2VIDEO:
 765         ctx->cuparseinfo.CodecType = cudaVideoCodec_MPEG2;
 766         break;
 767 #endif
 768 #if CONFIG_MPEG4_CUVID_DECODER
 769     case AV_CODEC_ID_MPEG4:
 770         ctx->cuparseinfo.CodecType = cudaVideoCodec_MPEG4;
 771         break;
 772 #endif
 773 #if CONFIG_VP8_CUVID_DECODER
 774     case AV_CODEC_ID_VP8:
 775         ctx->cuparseinfo.CodecType = cudaVideoCodec_VP8;
 776         break;
 777 #endif
 778 #if CONFIG_VP9_CUVID_DECODER
 779     case AV_CODEC_ID_VP9:
 780         ctx->cuparseinfo.CodecType = cudaVideoCodec_VP9;
 781         break;
 782 #endif
 783 #if CONFIG_VC1_CUVID_DECODER
 784     case AV_CODEC_ID_VC1:
 785         ctx->cuparseinfo.CodecType = cudaVideoCodec_VC1;
 786         break;
 787 #endif
 788     default:
 789         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid CUVID codec!\n");
 790         return AVERROR_BUG;
 791     }
 792
 793     if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264 || avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_HEVC) {
 794         if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264)
 795             bsf = av_bsf_get_by_name("h264_mp4toannexb");
 796         else
 797             bsf = av_bsf_get_by_name("hevc_mp4toannexb");
 798
 799         if (!bsf) {
 800             ret = AVERROR_BSF_NOT_FOUND;
 801             goto error;
 802         }
 803         if (ret = av_bsf_alloc(bsf, &ctx->bsf)) {
 804             goto error;
 805         }
 806         if (((ret = avcodec_parameters_from_context(ctx->bsf->par_in, avctx)) < 0) || ((ret = av_bsf_init(ctx->bsf)) < 0)) {
 807             av_bsf_free(&ctx->bsf);
 808             goto error;
 809         }
 810
 811         ctx->cuparse_ext.format.seqhdr_data_length = ctx->bsf->par_out->extradata_size;
 812         memcpy(ctx->cuparse_ext.raw_seqhdr_data,
 813                ctx->bsf->par_out->extradata,
 814                FFMIN(sizeof(ctx->cuparse_ext.raw_seqhdr_data), ctx->bsf->par_out->extradata_size));
 815     } else if (avctx->extradata_size > 0) {
 816         ctx->cuparse_ext.format.seqhdr_data_length = avctx->extradata_size;
 817         memcpy(ctx->cuparse_ext.raw_seqhdr_data,
 818                avctx->extradata,
 819                FFMIN(sizeof(ctx->cuparse_ext.raw_seqhdr_data), avctx->extradata_size));
 820     }
 821
 822     ctx->cuparseinfo.ulMaxNumDecodeSurfaces = ctx->nb_surfaces;
 823     ctx->cuparseinfo.ulMaxDisplayDelay = 4;
 824     ctx->cuparseinfo.pUserData = avctx;
 825     ctx->cuparseinfo.pfnSequenceCallback = cuvid_handle_video_sequence;
 826     ctx->cuparseinfo.pfnDecodePicture = cuvid_handle_picture_decode;
 827     ctx->cuparseinfo.pfnDisplayPicture = cuvid_handle_picture_display;
 828
 829     ret = CHECK_CU(ctx->cudl->cuCtxPushCurrent(cuda_ctx));
 830     if (ret < 0)
 831         goto error;
 832
 833     ret = cuvid_test_dummy_decoder(avctx, &ctx->cuparseinfo,
 834                                    probed_width,
 835                                    probed_height);
 836     if (ret < 0)
 837         goto error;
 838
 839     ret = CHECK_CU(ctx->cvdl->cuvidCreateVideoParser(&ctx->cuparser, &ctx->cuparseinfo));
 840     if (ret < 0)
 841         goto error;
 842
 843     seq_pkt.payload = ctx->cuparse_ext.raw_seqhdr_data;
 844     seq_pkt.payload_size = ctx->cuparse_ext.format.seqhdr_data_length;
 845
 846     if (seq_pkt.payload && seq_pkt.payload_size) {
 847         ret = CHECK_CU(ctx->cvdl->cuvidParseVideoData(ctx->cuparser, &seq_pkt));
 848         if (ret < 0)
 849             goto error;
 850     }
 851
 852     ret = CHECK_CU(ctx->cudl->cuCtxPopCurrent(&dummy));
 853     if (ret < 0)
 854         goto error;
 855
 856     ctx->prev_pts = INT64_MIN;
 857
 858     if (!avctx->pkt_timebase.num || !avctx->pkt_timebase.den)
 859         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Invalid pkt_timebase, passing timestamps as-is.\n");
 860
 861     return 0;
 862
 863 error:
 864     cuvid_decode_end(avctx);
 865     return ret;
 866 }
 867
 868 static void cuvid_flush(AVCodecContext *avctx)
 869 {
 870     CuvidContext *ctx = avctx->priv_data;
 871     AVHWDeviceContext *device_ctx = (AVHWDeviceContext*)ctx->hwdevice->data;
 872     AVCUDADeviceContext *device_hwctx = device_ctx->hwctx;
 873     CUcontext dummy, cuda_ctx = device_hwctx->cuda_ctx;
 874     CUVIDSOURCEDATAPACKET seq_pkt = { 0 };
 875     int ret;
 876
 877     ret = CHECK_CU(ctx->cudl->cuCtxPushCurrent(cuda_ctx));
 878     if (ret < 0)
 879         goto error;
 880
 881     av_fifo_freep(&ctx->frame_queue);
 882
 883     ctx->frame_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(CuvidParsedFrame));
 884     if (!ctx->frame_queue) {
 885         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to recreate frame queue on flush\n");
 886         return;
 887     }
 888
 889     if (ctx->cudecoder) {
 890         ctx->cvdl->cuvidDestroyDecoder(ctx->cudecoder);
 891         ctx->cudecoder = NULL;
 892     }
 893
 894     if (ctx->cuparser) {
 895         ctx->cvdl->cuvidDestroyVideoParser(ctx->cuparser);
 896         ctx->cuparser = NULL;
 897     }
 898
 899     ret = CHECK_CU(ctx->cvdl->cuvidCreateVideoParser(&ctx->cuparser, &ctx->cuparseinfo));
 900     if (ret < 0)
 901         goto error;
 902
 903     seq_pkt.payload = ctx->cuparse_ext.raw_seqhdr_data;
 904     seq_pkt.payload_size = ctx->cuparse_ext.format.seqhdr_data_length;
 905
 906     if (seq_pkt.payload && seq_pkt.payload_size) {
 907         ret = CHECK_CU(ctx->cvdl->cuvidParseVideoData(ctx->cuparser, &seq_pkt));
 908         if (ret < 0)
 909             goto error;
 910     }
 911
 912     ret = CHECK_CU(ctx->cudl->cuCtxPopCurrent(&dummy));
 913     if (ret < 0)
 914         goto error;
 915
 916     ctx->prev_pts = INT64_MIN;
 917     ctx->decoder_flushing = 0;
 918
 919     return;
 920  error:
 921     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "CUDA reinit on flush failed\n");
 922 }
 923
 924 #define OFFSET(x) offsetof(CuvidContext, x)
 925 #define VD AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM
 926 static const AVOption options[] = {
 927     { "deint",    "Set deinterlacing mode", OFFSET(deint_mode), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = cudaVideoDeinterlaceMode_Weave    }, cudaVideoDeinterlaceMode_Weave, cudaVideoDeinterlaceMode_Adaptive, VD, "deint" },
 928     { "weave",    "Weave deinterlacing (do nothing)",        0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = cudaVideoDeinterlaceMode_Weave    }, 0, 0, VD, "deint" },
 929     { "bob",      "Bob deinterlacing",                       0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = cudaVideoDeinterlaceMode_Bob      }, 0, 0, VD, "deint" },
 930     { "adaptive", "Adaptive deinterlacing",                  0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = cudaVideoDeinterlaceMode_Adaptive }, 0, 0, VD, "deint" },
 931     { "gpu",      "GPU to be used for decoding", OFFSET(cu_gpu), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = NULL }, 0, 0, VD },
 932     { "surfaces", "Maximum surfaces to be used for decoding", OFFSET(nb_surfaces), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 25 }, 0, INT_MAX, VD },
 933     { NULL }
 934 };
 935
 936 #define DEFINE_CUVID_CODEC(x, X) \
 937     static const AVClass x##_cuvid_class = { \
 938         .class_name = #x "_cuvid", \
 939         .item_name = av_default_item_name, \
 940         .option = options, \
 941         .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT, \
 942     }; \
 943     AVHWAccel ff_##x##_cuvid_hwaccel = { \
 944         .name           = #x "_cuvid", \
 945         .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO, \
 946         .id             = AV_CODEC_ID_##X, \
 947         .pix_fmt        = AV_PIX_FMT_CUDA, \
 948     }; \
 949     AVCodec ff_##x##_cuvid_decoder = { \
 950         .name           = #x "_cuvid", \
 951         .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Nvidia CUVID " #X " decoder"), \
 952         .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO, \
 953         .id             = AV_CODEC_ID_##X, \
 954         .priv_data_size = sizeof(CuvidContext), \
 955         .priv_class     = &x##_cuvid_class, \
 956         .init           = cuvid_decode_init, \
 957         .close          = cuvid_decode_end, \
 958         .decode         = cuvid_decode_frame, \
 959         .send_packet    = cuvid_decode_packet, \
 960         .receive_frame  = cuvid_output_frame, \
 961         .flush          = cuvid_flush, \
 962         .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DELAY | AV_CODEC_CAP_AVOID_PROBING, \
 963         .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){ AV_PIX_FMT_CUDA, \
 964                                                         AV_PIX_FMT_NV12, \
 965                                                         AV_PIX_FMT_P010, \
 966                                                         AV_PIX_FMT_P016, \
 967                                                         AV_PIX_FMT_NONE }, \
 968     };
 969
 970 #if CONFIG_HEVC_CUVID_DECODER
 971 DEFINE_CUVID_CODEC(hevc, HEVC)
 972 #endif
 973
 974 #if CONFIG_H264_CUVID_DECODER
 975 DEFINE_CUVID_CODEC(h264, H264)
 976 #endif
 977
 978 #if CONFIG_MJPEG_CUVID_DECODER
 979 DEFINE_CUVID_CODEC(mjpeg, MJPEG)
 980 #endif
 981
 982 #if CONFIG_MPEG1_CUVID_DECODER
 983 DEFINE_CUVID_CODEC(mpeg1, MPEG1VIDEO)
 984 #endif
 985
 986 #if CONFIG_MPEG2_CUVID_DECODER
 987 DEFINE_CUVID_CODEC(mpeg2, MPEG2VIDEO)
 988 #endif
 989
 990 #if CONFIG_MPEG4_CUVID_DECODER
 991 DEFINE_CUVID_CODEC(mpeg4, MPEG4)
 992 #endif
 993
 994 #if CONFIG_VP8_CUVID_DECODER
 995 DEFINE_CUVID_CODEC(vp8, VP8)
 996 #endif
 997
 998 #if CONFIG_VP9_CUVID_DECODER
 999 DEFINE_CUVID_CODEC(vp9, VP9)
1000 #endif
1001
1002 #if CONFIG_VC1_CUVID_DECODER
1003 DEFINE_CUVID_CODEC(vc1, VC1)
1004 #endif