git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavfilter/vf_convolution_opencl.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2018 Danil Iashchenko
   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 #include "libavutil/common.h"
  22 #include "libavutil/imgutils.h"
  23 #include "libavutil/mem.h"
  24 #include "libavutil/opt.h"
  25 #include "libavutil/pixdesc.h"
  26 #include "libavutil/avstring.h"
  27
  28
  29 #include "avfilter.h"
  30 #include "internal.h"
  31 #include "opencl.h"
  32 #include "opencl_source.h"
  33 #include "video.h"
  34
  35 typedef struct ConvolutionOpenCLContext {
  36     OpenCLFilterContext ocf;
  37
  38     int              initialised;
  39     cl_kernel        kernel;
  40     cl_command_queue command_queue;
  41
  42     char *matrix_str[4];
  43
  44     cl_mem matrix[4];
  45     cl_int matrix_sizes[4];
  46     cl_int dims[4];
  47     cl_float rdivs[4];
  48     cl_float biases[4];
  49
  50 } ConvolutionOpenCLContext;
  51
  52
  53 static int convolution_opencl_init(AVFilterContext *avctx)
  54 {
  55     ConvolutionOpenCLContext *ctx = avctx->priv;
  56     cl_int cle;
  57     int err;
  58
  59     err = ff_opencl_filter_load_program(avctx, &ff_opencl_source_convolution, 1);
  60     if (err < 0)
  61         goto fail;
  62
  63     ctx->command_queue = clCreateCommandQueue(ctx->ocf.hwctx->context,
  64                                               ctx->ocf.hwctx->device_id,
  65                                               0, &cle);
  66     if (!ctx->command_queue) {
  67         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to create OpenCL "
  68                "command queue: %d.\n", cle);
  69         err = AVERROR(EIO);
  70         goto fail;
  71     }
  72
  73     ctx->kernel = clCreateKernel(ctx->ocf.program, "convolution_global", &cle);
  74     if (!ctx->kernel) {
  75         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to create kernel: %d.\n", cle);
  76         err = AVERROR(EIO);
  77         goto fail;
  78     }
  79
  80     ctx->initialised = 1;
  81     return 0;
  82
  83 fail:
  84     if (ctx->command_queue)
  85         clReleaseCommandQueue(ctx->command_queue);
  86     if (ctx->kernel)
  87         clReleaseKernel(ctx->kernel);
  88     return err;
  89 }
  90
  91
  92
  93 static int convolution_opencl_make_filter_params(AVFilterContext *avctx)
  94 {
  95     ConvolutionOpenCLContext *ctx = avctx->priv;
  96     float *matrix = NULL;
  97     size_t matrix_bytes;
  98     cl_mem buffer;
  99     cl_int cle;
 100     int i, j;
 101     int sscanf_err;
 102     char *p, *arg, *saveptr = NULL;
 103     float input_matrix[4][49];
 104
 105     for (i = 0; i < 4; i++) {
 106         ctx->biases[i] = ctx->biases[i] / 255.0;
 107     }
 108
 109     for (i = 0; i < 4; i++) {
 110         p = ctx->matrix_str[i];
 111         while (ctx->matrix_sizes[i] < 49) {
 112             arg = av_strtok(p, " ", &saveptr);
 113             if (!arg) {
 114                 break;
 115             }
 116             p = NULL;
 117             sscanf_err = sscanf(arg, "%f", &input_matrix[i][ctx->matrix_sizes[i]]);
 118             if (sscanf_err != 1) {
 119                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Matrix is sequence of 9, 25 or 49 signed numbers\n");
 120                 return AVERROR(EINVAL);
 121             }
 122             ctx->matrix_sizes[i]++;
 123         }
 124         if (ctx->matrix_sizes[i] == 9) {
 125             ctx->dims[i] = 3;
 126         } else if (ctx->matrix_sizes[i] == 25) {
 127             ctx->dims[i] = 5;
 128         } else if (ctx->matrix_sizes[i] == 49) {
 129             ctx->dims[i] = 7;
 130         } else {
 131             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid matrix size:%d\n", ctx->matrix_sizes[i]);
 132             return AVERROR(EINVAL);
 133         }
 134
 135     }
 136
 137     for (j = 0; j < 4; j++) {
 138         matrix_bytes = sizeof(float)*ctx->matrix_sizes[j];
 139         matrix = av_malloc(matrix_bytes);
 140         if (!matrix) {
 141             av_freep(&matrix);
 142             return AVERROR(ENOMEM);
 143         }
 144
 145         for (i = 0; i < ctx->matrix_sizes[j]; i++)
 146             matrix[i] = input_matrix[j][i];
 147
 148         buffer = clCreateBuffer(ctx->ocf.hwctx->context,
 149                                 CL_MEM_READ_ONLY |
 150                                 CL_MEM_COPY_HOST_PTR |
 151                                 CL_MEM_HOST_NO_ACCESS,
 152                                 matrix_bytes, matrix, &cle);
 153         if (!buffer) {
 154             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to create matrix buffer: "
 155                    "%d.\n", cle);
 156             av_freep(&matrix);
 157             return AVERROR(EIO);
 158         }
 159         ctx->matrix[j] = buffer;
 160         av_freep(&matrix);
 161     }
 162
 163     return 0;
 164 }
 165
 166 static int convolution_opencl_filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *input)
 167 {
 168     AVFilterContext *avctx = inlink->dst;
 169     AVFilterLink *outlink = avctx->outputs[0];
 170     ConvolutionOpenCLContext *ctx = avctx->priv;
 171     AVFrame *output = NULL;
 172     cl_int cle;
 173     size_t global_work[2];
 174     cl_mem src, dst;
 175     int err, p;
 176
 177     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Filter input: %s, %ux%u (%"PRId64").\n",
 178            av_get_pix_fmt_name(input->format),
 179            input->width, input->height, input->pts);
 180
 181     if (!input->hw_frames_ctx)
 182         return AVERROR(EINVAL);
 183
 184     if (!ctx->initialised) {
 185         err = convolution_opencl_init(avctx);
 186         if (err < 0)
 187             goto fail;
 188
 189         err = convolution_opencl_make_filter_params(avctx);
 190         if (err < 0)
 191             goto fail;
 192     }
 193
 194     output = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 195     if (!output) {
 196         err = AVERROR(ENOMEM);
 197         goto fail;
 198     }
 199
 200     for (p = 0; p < FF_ARRAY_ELEMS(output->data); p++) {
 201         src = (cl_mem) input->data[p];
 202         dst = (cl_mem)output->data[p];
 203
 204         if (!dst)
 205             break;
 206
 207         CL_SET_KERNEL_ARG(ctx->kernel, 0, cl_mem,   &dst);
 208         CL_SET_KERNEL_ARG(ctx->kernel, 1, cl_mem,   &src);
 209         CL_SET_KERNEL_ARG(ctx->kernel, 2, cl_int,   &ctx->dims[p]);
 210         CL_SET_KERNEL_ARG(ctx->kernel, 3, cl_mem,   &ctx->matrix[p]);
 211         CL_SET_KERNEL_ARG(ctx->kernel, 4, cl_float, &ctx->rdivs[p]);
 212         CL_SET_KERNEL_ARG(ctx->kernel, 5, cl_float, &ctx->biases[p]);
 213
 214         err = ff_opencl_filter_work_size_from_image(avctx, global_work, output, p, 0);
 215         if (err < 0)
 216             goto fail;
 217
 218         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Run kernel on plane %d "
 219                "(%"SIZE_SPECIFIER"x%"SIZE_SPECIFIER").\n",
 220                p, global_work[0], global_work[1]);
 221
 222         cle = clEnqueueNDRangeKernel(ctx->command_queue, ctx->kernel, 2, NULL,
 223                                      global_work, NULL,
 224                                      0, NULL, NULL);
 225         if (cle != CL_SUCCESS) {
 226             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to enqueue kernel: %d.\n",
 227                    cle);
 228             err = AVERROR(EIO);
 229             goto fail;
 230         }
 231     }
 232
 233     cle = clFinish(ctx->command_queue);
 234     if (cle != CL_SUCCESS) {
 235         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to finish command queue: %d.\n",
 236                cle);
 237         err = AVERROR(EIO);
 238         goto fail;
 239     }
 240
 241     err = av_frame_copy_props(output, input);
 242     if (err < 0)
 243         goto fail;
 244
 245     av_frame_free(&input);
 246
 247     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Filter output: %s, %ux%u (%"PRId64").\n",
 248            av_get_pix_fmt_name(output->format),
 249            output->width, output->height, output->pts);
 250
 251     return ff_filter_frame(outlink, output);
 252
 253 fail:
 254     clFinish(ctx->command_queue);
 255     av_frame_free(&input);
 256     av_frame_free(&output);
 257     return err;
 258 }
 259
 260 static av_cold void convolution_opencl_uninit(AVFilterContext *avctx)
 261 {
 262     ConvolutionOpenCLContext *ctx = avctx->priv;
 263     cl_int cle;
 264     int i;
 265
 266     for (i = 0; i < 4; i++) {
 267         clReleaseMemObject(ctx->matrix[i]);
 268     }
 269
 270     if (ctx->kernel) {
 271         cle = clReleaseKernel(ctx->kernel);
 272         if (cle != CL_SUCCESS)
 273             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to release "
 274                    "kernel: %d.\n", cle);
 275     }
 276
 277     if (ctx->command_queue) {
 278         cle = clReleaseCommandQueue(ctx->command_queue);
 279         if (cle != CL_SUCCESS)
 280             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to release "
 281                    "command queue: %d.\n", cle);
 282     }
 283
 284     ff_opencl_filter_uninit(avctx);
 285 }
 286
 287 #define OFFSET(x) offsetof(ConvolutionOpenCLContext, x)
 288 #define FLAGS (AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM | AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM)
 289 static const AVOption convolution_opencl_options[] = {
 290     { "0m", "set matrix for 2nd plane", OFFSET(matrix_str[0]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="0 0 0 0 1 0 0 0 0"}, 0, 0, FLAGS },
 291     { "1m", "set matrix for 2nd plane", OFFSET(matrix_str[1]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="0 0 0 0 1 0 0 0 0"}, 0, 0, FLAGS },
 292     { "2m", "set matrix for 3rd plane", OFFSET(matrix_str[2]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="0 0 0 0 1 0 0 0 0"}, 0, 0, FLAGS },
 293     { "3m", "set matrix for 4th plane", OFFSET(matrix_str[3]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="0 0 0 0 1 0 0 0 0"}, 0, 0, FLAGS },
 294     { "0rdiv", "set rdiv for 1nd plane", OFFSET(rdivs[0]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=1.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
 295     { "1rdiv", "set rdiv for 2nd plane", OFFSET(rdivs[1]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=1.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
 296     { "2rdiv", "set rdiv for 3rd plane", OFFSET(rdivs[2]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=1.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
 297     { "3rdiv", "set rdiv for 4th plane", OFFSET(rdivs[3]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=1.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
 298     { "0bias", "set bias for 1st plane", OFFSET(biases[0]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
 299     { "1bias", "set bias for 2nd plane", OFFSET(biases[1]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
 300     { "2bias", "set bias for 3rd plane", OFFSET(biases[2]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
 301     { "3bias", "set bias for 4th plane", OFFSET(biases[3]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
 302     { NULL }
 303 };
 304
 305 AVFILTER_DEFINE_CLASS(convolution_opencl);
 306
 307 static const AVFilterPad convolution_opencl_inputs[] = {
 308     {
 309         .name         = "default",
 310         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 311         .filter_frame = &convolution_opencl_filter_frame,
 312         .config_props = &ff_opencl_filter_config_input,
 313     },
 314     { NULL }
 315 };
 316
 317 static const AVFilterPad convolution_opencl_outputs[] = {
 318     {
 319         .name         = "default",
 320         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 321         .config_props = &ff_opencl_filter_config_output,
 322     },
 323     { NULL }
 324 };
 325
 326 AVFilter ff_vf_convolution_opencl = {
 327     .name           = "convolution_opencl",
 328     .description    = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply convolution mask to input video"),
 329     .priv_size      = sizeof(ConvolutionOpenCLContext),
 330     .priv_class     = &convolution_opencl_class,
 331     .init           = &ff_opencl_filter_init,
 332     .uninit         = &convolution_opencl_uninit,
 333     .query_formats  = &ff_opencl_filter_query_formats,
 334     .inputs         = convolution_opencl_inputs,
 335     .outputs        = convolution_opencl_outputs,
 336     .flags_internal = FF_FILTER_FLAG_HWFRAME_AWARE,
 337 };