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

   1 /*
   2  * Intel MediaSDK QSV codec-independent code
   3  *
   4  * copyright (c) 2013 Luca Barbato
   5  * copyright (c) 2015 Anton Khirnov <anton@khirnov.net>
   6  *
   7  * This file is part of FFmpeg.
   8  *
   9  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  11  * License as published by the Free Software Foundation; either
  12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  22  */
  23
  24 #include <string.h>
  25 #include <sys/types.h>
  26
  27 #include <mfx/mfxvideo.h>
  28
  29 #include "libavutil/common.h"
  30 #include "libavutil/hwcontext.h"
  31 #include "libavutil/hwcontext_qsv.h"
  32 #include "libavutil/mem.h"
  33 #include "libavutil/log.h"
  34 #include "libavutil/pixdesc.h"
  35 #include "libavutil/pixfmt.h"
  36 #include "libavutil/time.h"
  37
  38 #include "avcodec.h"
  39 #include "internal.h"
  40 #include "qsv.h"
  41 #include "qsv_internal.h"
  42 #include "qsvdec.h"
  43
  44 const AVCodecHWConfigInternal *ff_qsv_hw_configs[] = {
  45     &(const AVCodecHWConfigInternal) {
  46         .public = {
  47             .pix_fmt     = AV_PIX_FMT_QSV,
  48             .methods     = AV_CODEC_HW_CONFIG_METHOD_HW_FRAMES_CTX |
  49                            AV_CODEC_HW_CONFIG_METHOD_AD_HOC,
  50             .device_type = AV_HWDEVICE_TYPE_QSV,
  51         },
  52         .hwaccel = NULL,
  53     },
  54     NULL
  55 };
  56
  57 static int qsv_init_session(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, mfxSession session,
  58                             AVBufferRef *hw_frames_ref, AVBufferRef *hw_device_ref)
  59 {
  60     int ret;
  61
  62     if (session) {
  63         q->session = session;
  64     } else if (hw_frames_ref) {
  65         if (q->internal_session) {
  66             MFXClose(q->internal_session);
  67             q->internal_session = NULL;
  68         }
  69         av_buffer_unref(&q->frames_ctx.hw_frames_ctx);
  70
  71         q->frames_ctx.hw_frames_ctx = av_buffer_ref(hw_frames_ref);
  72         if (!q->frames_ctx.hw_frames_ctx)
  73             return AVERROR(ENOMEM);
  74
  75         ret = ff_qsv_init_session_frames(avctx, &q->internal_session,
  76                                          &q->frames_ctx, q->load_plugins,
  77                                          q->iopattern == MFX_IOPATTERN_OUT_OPAQUE_MEMORY);
  78         if (ret < 0) {
  79             av_buffer_unref(&q->frames_ctx.hw_frames_ctx);
  80             return ret;
  81         }
  82
  83         q->session = q->internal_session;
  84     } else if (hw_device_ref) {
  85         if (q->internal_session) {
  86             MFXClose(q->internal_session);
  87             q->internal_session = NULL;
  88         }
  89
  90         ret = ff_qsv_init_session_device(avctx, &q->internal_session,
  91                                          hw_device_ref, q->load_plugins);
  92         if (ret < 0)
  93             return ret;
  94
  95         q->session = q->internal_session;
  96     } else {
  97         if (!q->internal_session) {
  98             ret = ff_qsv_init_internal_session(avctx, &q->internal_session,
  99                                                q->load_plugins);
 100             if (ret < 0)
 101                 return ret;
 102         }
 103
 104         q->session = q->internal_session;
 105     }
 106
 107     /* make sure the decoder is uninitialized */
 108     MFXVideoDECODE_Close(q->session);
 109
 110     return 0;
 111 }
 112
 113 static inline unsigned int qsv_fifo_item_size(void)
 114 {
 115     return sizeof(mfxSyncPoint*) + sizeof(QSVFrame*);
 116 }
 117
 118 static inline unsigned int qsv_fifo_size(const AVFifoBuffer* fifo)
 119 {
 120     return av_fifo_size(fifo) / qsv_fifo_item_size();
 121 }
 122
 123 static int check_dec_param(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, mfxVideoParam *param_in)
 124 {
 125     mfxVideoParam param_out = { .mfx.CodecId = param_in->mfx.CodecId };
 126     mfxStatus ret;
 127
 128 #define CHECK_MATCH(x) \
 129     do { \
 130       if (param_out.mfx.x != param_in->mfx.x) {   \
 131           av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Required "#x" %d is unsupported\n", \
 132           param_in->mfx.x); \
 133       } \
 134     } while (0)
 135
 136     ret = MFXVideoDECODE_Query(q->session, param_in, &param_out);
 137
 138     if (ret < 0) {
 139         CHECK_MATCH(CodecId);
 140         CHECK_MATCH(CodecProfile);
 141         CHECK_MATCH(CodecLevel);
 142         CHECK_MATCH(FrameInfo.Width);
 143         CHECK_MATCH(FrameInfo.Height);
 144 #undef CHECK_MATCH
 145         return 0;
 146     }
 147     return 1;
 148 }
 149
 150 static int qsv_decode_preinit(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, enum AVPixelFormat pix_fmt, mfxVideoParam *param)
 151 {
 152     mfxSession session = NULL;
 153     int iopattern = 0;
 154     int ret;
 155     enum AVPixelFormat pix_fmts[3] = {
 156         AV_PIX_FMT_QSV, /* opaque format in case of video memory output */
 157         pix_fmt,        /* system memory format obtained from bitstream parser */
 158         AV_PIX_FMT_NONE };
 159
 160     ret = ff_get_format(avctx, pix_fmts);
 161     if (ret < 0) {
 162         q->orig_pix_fmt = avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
 163         return ret;
 164     }
 165
 166     if (!q->async_fifo) {
 167         q->async_fifo = av_fifo_alloc(q->async_depth * qsv_fifo_item_size());
 168         if (!q->async_fifo)
 169             return AVERROR(ENOMEM);
 170     }
 171
 172     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_QSV && avctx->hwaccel_context) {
 173         AVQSVContext *user_ctx = avctx->hwaccel_context;
 174         session           = user_ctx->session;
 175         iopattern         = user_ctx->iopattern;
 176         q->ext_buffers    = user_ctx->ext_buffers;
 177         q->nb_ext_buffers = user_ctx->nb_ext_buffers;
 178     }
 179
 180     if (avctx->hw_frames_ctx) {
 181         AVHWFramesContext    *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
 182         AVQSVFramesContext *frames_hwctx = frames_ctx->hwctx;
 183
 184         if (!iopattern) {
 185             if (frames_hwctx->frame_type & MFX_MEMTYPE_OPAQUE_FRAME)
 186                 iopattern = MFX_IOPATTERN_OUT_OPAQUE_MEMORY;
 187             else if (frames_hwctx->frame_type & MFX_MEMTYPE_VIDEO_MEMORY_DECODER_TARGET)
 188                 iopattern = MFX_IOPATTERN_OUT_VIDEO_MEMORY;
 189         }
 190     }
 191
 192     if (!iopattern)
 193         iopattern = MFX_IOPATTERN_OUT_SYSTEM_MEMORY;
 194     q->iopattern = iopattern;
 195
 196     ret = qsv_init_session(avctx, q, session, avctx->hw_frames_ctx, avctx->hw_device_ctx);
 197     if (ret < 0) {
 198         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing an MFX session\n");
 199         return ret;
 200     }
 201
 202     param->IOPattern   = q->iopattern;
 203     param->AsyncDepth  = q->async_depth;
 204     param->ExtParam    = q->ext_buffers;
 205     param->NumExtParam = q->nb_ext_buffers;
 206
 207     return 0;
 208  }
 209
 210 static int qsv_decode_init(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, mfxVideoParam *param)
 211 {
 212     int ret;
 213
 214     avctx->width        = param->mfx.FrameInfo.CropW;
 215     avctx->height       = param->mfx.FrameInfo.CropH;
 216     avctx->coded_width  = param->mfx.FrameInfo.Width;
 217     avctx->coded_height = param->mfx.FrameInfo.Height;
 218     avctx->level        = param->mfx.CodecLevel;
 219     avctx->profile      = param->mfx.CodecProfile;
 220     avctx->field_order  = ff_qsv_map_picstruct(param->mfx.FrameInfo.PicStruct);
 221     avctx->pix_fmt      = ff_qsv_map_fourcc(param->mfx.FrameInfo.FourCC);
 222
 223     ret = MFXVideoDECODE_Init(q->session, param);
 224     if (ret < 0)
 225         return ff_qsv_print_error(avctx, ret,
 226                                   "Error initializing the MFX video decoder");
 227
 228     q->frame_info = param->mfx.FrameInfo;
 229
 230     return 0;
 231 }
 232
 233 static int qsv_decode_header(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, AVPacket *avpkt, enum AVPixelFormat pix_fmt, mfxVideoParam *param)
 234 {
 235     int ret;
 236
 237     mfxBitstream bs = { 0 };
 238
 239     if (avpkt->size) {
 240         bs.Data       = avpkt->data;
 241         bs.DataLength = avpkt->size;
 242         bs.MaxLength  = bs.DataLength;
 243         bs.TimeStamp  = avpkt->pts;
 244         if (avctx->field_order == AV_FIELD_PROGRESSIVE)
 245             bs.DataFlag   |= MFX_BITSTREAM_COMPLETE_FRAME;
 246     } else
 247         return AVERROR_INVALIDDATA;
 248
 249
 250     if(!q->session) {
 251         ret = qsv_decode_preinit(avctx, q, pix_fmt, param);
 252         if (ret < 0)
 253             return ret;
 254     }
 255
 256     ret = ff_qsv_codec_id_to_mfx(avctx->codec_id);
 257     if (ret < 0)
 258         return ret;
 259
 260     param->mfx.CodecId = ret;
 261     ret = MFXVideoDECODE_DecodeHeader(q->session, &bs, param);
 262     if (MFX_ERR_MORE_DATA == ret) {
 263        return AVERROR(EAGAIN);
 264     }
 265     if (ret < 0)
 266         return ff_qsv_print_error(avctx, ret,
 267                 "Error decoding stream header");
 268
 269     return 0;
 270 }
 271
 272 static int alloc_frame(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, QSVFrame *frame)
 273 {
 274     int ret;
 275
 276     ret = ff_get_buffer(avctx, frame->frame, AV_GET_BUFFER_FLAG_REF);
 277     if (ret < 0)
 278         return ret;
 279
 280     if (frame->frame->format == AV_PIX_FMT_QSV) {
 281         frame->surface = *(mfxFrameSurface1*)frame->frame->data[3];
 282     } else {
 283         frame->surface.Info = q->frame_info;
 284
 285         frame->surface.Data.PitchLow = frame->frame->linesize[0];
 286         frame->surface.Data.Y        = frame->frame->data[0];
 287         frame->surface.Data.UV       = frame->frame->data[1];
 288     }
 289
 290     if (q->frames_ctx.mids) {
 291         ret = ff_qsv_find_surface_idx(&q->frames_ctx, frame);
 292         if (ret < 0)
 293             return ret;
 294
 295         frame->surface.Data.MemId = &q->frames_ctx.mids[ret];
 296     }
 297     frame->surface.Data.ExtParam    = &frame->ext_param;
 298     frame->surface.Data.NumExtParam = 1;
 299     frame->ext_param                = (mfxExtBuffer*)&frame->dec_info;
 300     frame->dec_info.Header.BufferId = MFX_EXTBUFF_DECODED_FRAME_INFO;
 301     frame->dec_info.Header.BufferSz = sizeof(frame->dec_info);
 302
 303     frame->used = 1;
 304
 305     return 0;
 306 }
 307
 308 static void qsv_clear_unused_frames(QSVContext *q)
 309 {
 310     QSVFrame *cur = q->work_frames;
 311     while (cur) {
 312         if (cur->used && !cur->surface.Data.Locked && !cur->queued) {
 313             cur->used = 0;
 314             av_frame_unref(cur->frame);
 315         }
 316         cur = cur->next;
 317     }
 318 }
 319
 320 static int get_surface(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, mfxFrameSurface1 **surf)
 321 {
 322     QSVFrame *frame, **last;
 323     int ret;
 324
 325     qsv_clear_unused_frames(q);
 326
 327     frame = q->work_frames;
 328     last  = &q->work_frames;
 329     while (frame) {
 330         if (!frame->used) {
 331             ret = alloc_frame(avctx, q, frame);
 332             if (ret < 0)
 333                 return ret;
 334             *surf = &frame->surface;
 335             return 0;
 336         }
 337
 338         last  = &frame->next;
 339         frame = frame->next;
 340     }
 341
 342     frame = av_mallocz(sizeof(*frame));
 343     if (!frame)
 344         return AVERROR(ENOMEM);
 345     frame->frame = av_frame_alloc();
 346     if (!frame->frame) {
 347         av_freep(&frame);
 348         return AVERROR(ENOMEM);
 349     }
 350     *last = frame;
 351
 352     ret = alloc_frame(avctx, q, frame);
 353     if (ret < 0)
 354         return ret;
 355
 356     *surf = &frame->surface;
 357
 358     return 0;
 359 }
 360
 361 static QSVFrame *find_frame(QSVContext *q, mfxFrameSurface1 *surf)
 362 {
 363     QSVFrame *cur = q->work_frames;
 364     while (cur) {
 365         if (surf == &cur->surface)
 366             return cur;
 367         cur = cur->next;
 368     }
 369     return NULL;
 370 }
 371
 372 static int qsv_decode(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q,
 373                       AVFrame *frame, int *got_frame,
 374                       AVPacket *avpkt)
 375 {
 376     QSVFrame *out_frame;
 377     mfxFrameSurface1 *insurf;
 378     mfxFrameSurface1 *outsurf;
 379     mfxSyncPoint *sync;
 380     mfxBitstream bs = { { { 0 } } };
 381     int ret;
 382
 383     if (avpkt->size) {
 384         bs.Data       = avpkt->data;
 385         bs.DataLength = avpkt->size;
 386         bs.MaxLength  = bs.DataLength;
 387         bs.TimeStamp  = avpkt->pts;
 388         if (avctx->field_order == AV_FIELD_PROGRESSIVE)
 389             bs.DataFlag   |= MFX_BITSTREAM_COMPLETE_FRAME;
 390     }
 391
 392     sync = av_mallocz(sizeof(*sync));
 393     if (!sync) {
 394         av_freep(&sync);
 395         return AVERROR(ENOMEM);
 396     }
 397
 398     do {
 399         ret = get_surface(avctx, q, &insurf);
 400         if (ret < 0) {
 401             av_freep(&sync);
 402             return ret;
 403         }
 404
 405         ret = MFXVideoDECODE_DecodeFrameAsync(q->session, avpkt->size ? &bs : NULL,
 406                                               insurf, &outsurf, sync);
 407         if (ret == MFX_WRN_DEVICE_BUSY)
 408             av_usleep(500);
 409
 410     } while (ret == MFX_WRN_DEVICE_BUSY || ret == MFX_ERR_MORE_SURFACE);
 411
 412     if (ret != MFX_ERR_NONE &&
 413         ret != MFX_ERR_MORE_DATA &&
 414         ret != MFX_WRN_VIDEO_PARAM_CHANGED &&
 415         ret != MFX_ERR_MORE_SURFACE) {
 416         av_freep(&sync);
 417         return ff_qsv_print_error(avctx, ret,
 418                                   "Error during QSV decoding.");
 419     }
 420
 421     /* make sure we do not enter an infinite loop if the SDK
 422      * did not consume any data and did not return anything */
 423     if (!*sync && !bs.DataOffset) {
 424         bs.DataOffset = avpkt->size;
 425         ++q->zero_consume_run;
 426         if (q->zero_consume_run > 1)
 427             ff_qsv_print_warning(avctx, ret, "A decode call did not consume any data");
 428     } else if (!*sync && bs.DataOffset) {
 429         ++q->buffered_count;
 430     } else {
 431         q->zero_consume_run = 0;
 432     }
 433
 434     if (*sync) {
 435         QSVFrame *out_frame = find_frame(q, outsurf);
 436
 437         if (!out_frame) {
 438             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 439                    "The returned surface does not correspond to any frame\n");
 440             av_freep(&sync);
 441             return AVERROR_BUG;
 442         }
 443
 444         out_frame->queued = 1;
 445         av_fifo_generic_write(q->async_fifo, &out_frame, sizeof(out_frame), NULL);
 446         av_fifo_generic_write(q->async_fifo, &sync,      sizeof(sync),      NULL);
 447     } else {
 448         av_freep(&sync);
 449     }
 450
 451     if ((qsv_fifo_size(q->async_fifo) >= q->async_depth) ||
 452         (!avpkt->size && av_fifo_size(q->async_fifo))) {
 453         AVFrame *src_frame;
 454
 455         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &out_frame, sizeof(out_frame), NULL);
 456         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &sync,      sizeof(sync),      NULL);
 457         out_frame->queued = 0;
 458
 459         if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_QSV) {
 460             do {
 461                 ret = MFXVideoCORE_SyncOperation(q->session, *sync, 1000);
 462             } while (ret == MFX_WRN_IN_EXECUTION);
 463         }
 464
 465         av_freep(&sync);
 466
 467         src_frame = out_frame->frame;
 468
 469         ret = av_frame_ref(frame, src_frame);
 470         if (ret < 0)
 471             return ret;
 472
 473         outsurf = &out_frame->surface;
 474
 475 #if FF_API_PKT_PTS
 476 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 477         frame->pkt_pts = outsurf->Data.TimeStamp;
 478 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 479 #endif
 480         frame->pts = outsurf->Data.TimeStamp;
 481
 482         frame->repeat_pict =
 483             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FRAME_TRIPLING ? 4 :
 484             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FRAME_DOUBLING ? 2 :
 485             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FIELD_REPEATED ? 1 : 0;
 486         frame->top_field_first =
 487             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FIELD_TFF;
 488         frame->interlaced_frame =
 489             !(outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_PROGRESSIVE);
 490         frame->pict_type = ff_qsv_map_pictype(out_frame->dec_info.FrameType);
 491         //Key frame is IDR frame is only suitable for H264. For HEVC, IRAPs are key frames.
 492         if (avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_H264)
 493             frame->key_frame = !!(out_frame->dec_info.FrameType & MFX_FRAMETYPE_IDR);
 494
 495         /* update the surface properties */
 496         if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_QSV)
 497             ((mfxFrameSurface1*)frame->data[3])->Info = outsurf->Info;
 498
 499         *got_frame = 1;
 500     }
 501
 502     return bs.DataOffset;
 503 }
 504
 505 int ff_qsv_decode_close(QSVContext *q)
 506 {
 507     QSVFrame *cur = q->work_frames;
 508
 509     if (q->session)
 510         MFXVideoDECODE_Close(q->session);
 511
 512     while (q->async_fifo && av_fifo_size(q->async_fifo)) {
 513         QSVFrame *out_frame;
 514         mfxSyncPoint *sync;
 515
 516         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &out_frame, sizeof(out_frame), NULL);
 517         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &sync,      sizeof(sync),      NULL);
 518
 519         av_freep(&sync);
 520     }
 521
 522     while (cur) {
 523         q->work_frames = cur->next;
 524         av_frame_free(&cur->frame);
 525         av_freep(&cur);
 526         cur = q->work_frames;
 527     }
 528
 529     av_fifo_free(q->async_fifo);
 530     q->async_fifo = NULL;
 531
 532     if (q->internal_session)
 533         MFXClose(q->internal_session);
 534
 535     av_buffer_unref(&q->frames_ctx.hw_frames_ctx);
 536     av_buffer_unref(&q->frames_ctx.mids_buf);
 537
 538     return 0;
 539 }
 540
 541 int ff_qsv_process_data(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q,
 542                         AVFrame *frame, int *got_frame, AVPacket *pkt)
 543 {
 544     int ret;
 545     mfxVideoParam param = { 0 };
 546     enum AVPixelFormat pix_fmt = AV_PIX_FMT_NV12;
 547
 548     if (!pkt->size)
 549         return qsv_decode(avctx, q, frame, got_frame, pkt);
 550
 551     /* TODO: flush delayed frames on reinit */
 552
 553     // sw_pix_fmt, coded_width/height should be set for ff_get_format(),
 554     // assume sw_pix_fmt is NV12 and coded_width/height to be 1280x720,
 555     // the assumption may be not corret but will be updated after header decoded if not true.
 556     if (q->orig_pix_fmt != AV_PIX_FMT_NONE)
 557         pix_fmt = q->orig_pix_fmt;
 558     if (!avctx->coded_width)
 559         avctx->coded_width = 1280;
 560     if (!avctx->coded_height)
 561         avctx->coded_height = 720;
 562
 563     ret = qsv_decode_header(avctx, q, pkt, pix_fmt, &param);
 564
 565     if (ret >= 0 && (q->orig_pix_fmt != ff_qsv_map_fourcc(param.mfx.FrameInfo.FourCC) ||
 566         avctx->coded_width  != param.mfx.FrameInfo.Width ||
 567         avctx->coded_height != param.mfx.FrameInfo.Height)) {
 568         AVPacket zero_pkt = {0};
 569
 570         if (q->buffered_count) {
 571             q->reinit_flag = 1;
 572             /* decode zero-size pkt to flush the buffered pkt before reinit */
 573             q->buffered_count--;
 574             return qsv_decode(avctx, q, frame, got_frame, &zero_pkt);
 575         }
 576         q->reinit_flag = 0;
 577
 578         q->orig_pix_fmt = avctx->pix_fmt = pix_fmt = ff_qsv_map_fourcc(param.mfx.FrameInfo.FourCC);
 579
 580         avctx->coded_width  = param.mfx.FrameInfo.Width;
 581         avctx->coded_height = param.mfx.FrameInfo.Height;
 582
 583         ret = qsv_decode_preinit(avctx, q, pix_fmt, &param);
 584         if (ret < 0)
 585             goto reinit_fail;
 586         q->initialized = 0;
 587     }
 588
 589     if (!q->initialized) {
 590         ret = qsv_decode_init(avctx, q, &param);
 591         if (ret < 0)
 592             goto reinit_fail;
 593         q->initialized = 1;
 594     }
 595
 596     return qsv_decode(avctx, q, frame, got_frame, pkt);
 597
 598 reinit_fail:
 599     q->orig_pix_fmt = avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
 600     return ret;
 601 }
 602
 603 void ff_qsv_decode_flush(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q)
 604 {
 605     q->orig_pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
 606     q->initialized = 0;
 607 }