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

   1 /*
   2  * This file is part of FFmpeg.
   3  *
   4  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   6  * License as published by the Free Software Foundation; either
   7  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
   8  *
   9  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  12  * Lesser General Public License for more details.
  13  *
  14  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  15  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  16  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  17  */
  18
  19 #include <nppi.h>
  20 #include <stdio.h>
  21 #include <string.h>
  22
  23 #include "libavutil/common.h"
  24 #include "libavutil/hwcontext.h"
  25 #include "libavutil/hwcontext_cuda_internal.h"
  26 #include "libavutil/cuda_check.h"
  27 #include "libavutil/internal.h"
  28 #include "libavutil/opt.h"
  29 #include "libavutil/pixdesc.h"
  30
  31 #include "avfilter.h"
  32 #include "formats.h"
  33 #include "internal.h"
  34 #include "video.h"
  35
  36 #define CHECK_CU(x) FF_CUDA_CHECK_DL(ctx, device_hwctx->internal->cuda_dl, x)
  37
  38 static const enum AVPixelFormat supported_formats[] = {
  39     AV_PIX_FMT_YUV420P,
  40     AV_PIX_FMT_YUV444P
  41 };
  42
  43 enum TransposeStage {
  44     STAGE_ROTATE,
  45     STAGE_TRANSPOSE,
  46     STAGE_NB
  47 };
  48
  49 enum Transpose {
  50     NPP_TRANSPOSE_CCLOCK_FLIP = 0,
  51     NPP_TRANSPOSE_CLOCK = 1,
  52     NPP_TRANSPOSE_CCLOCK = 2,
  53     NPP_TRANSPOSE_CLOCK_FLIP = 3
  54 };
  55
  56 enum Passthrough {
  57     NPP_TRANSPOSE_PT_TYPE_NONE = 0,
  58     NPP_TRANSPOSE_PT_TYPE_LANDSCAPE,
  59     NPP_TRANSPOSE_PT_TYPE_PORTRAIT
  60 };
  61
  62 typedef struct NPPTransposeStageContext {
  63     int stage_needed;
  64     enum AVPixelFormat in_fmt;
  65     enum AVPixelFormat out_fmt;
  66     struct {
  67         int width;
  68         int height;
  69     } planes_in[3], planes_out[3];
  70     AVBufferRef *frames_ctx;
  71     AVFrame     *frame;
  72 } NPPTransposeStageContext;
  73
  74 typedef struct NPPTransposeContext {
  75     const AVClass *class;
  76     NPPTransposeStageContext stages[STAGE_NB];
  77     AVFrame *tmp_frame;
  78
  79     int passthrough;    ///< PassthroughType, landscape passthrough mode enabled
  80     int dir;            ///< TransposeDir
  81 } NPPTransposeContext;
  82
  83 static int npptranspose_init(AVFilterContext *ctx)
  84 {
  85     NPPTransposeContext *s = ctx->priv;
  86     int i;
  87
  88     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(s->stages); i++) {
  89         s->stages[i].frame = av_frame_alloc();
  90         if (!s->stages[i].frame)
  91             return AVERROR(ENOMEM);
  92     }
  93
  94     s->tmp_frame = av_frame_alloc();
  95     if (!s->tmp_frame)
  96         return AVERROR(ENOMEM);
  97
  98     return 0;
  99 }
 100
 101 static void npptranspose_uninit(AVFilterContext *ctx)
 102 {
 103     NPPTransposeContext *s = ctx->priv;
 104     int i;
 105
 106     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(s->stages); i++) {
 107         av_frame_free(&s->stages[i].frame);
 108         av_buffer_unref(&s->stages[i].frames_ctx);
 109     }
 110
 111     av_frame_free(&s->tmp_frame);
 112 }
 113
 114 static int npptranspose_query_formats(AVFilterContext *ctx)
 115 {
 116     static const enum AVPixelFormat pixel_formats[] = {
 117         AV_PIX_FMT_CUDA, AV_PIX_FMT_NONE,
 118     };
 119
 120     AVFilterFormats *pix_fmts = ff_make_format_list(pixel_formats);
 121     return ff_set_common_formats(ctx, pix_fmts);
 122 }
 123
 124 static int init_stage(NPPTransposeStageContext *stage, AVBufferRef *device_ctx)
 125 {
 126     AVBufferRef *out_ref = NULL;
 127     AVHWFramesContext *out_ctx;
 128     int in_sw, in_sh, out_sw, out_sh;
 129     int ret, i;
 130
 131     av_pix_fmt_get_chroma_sub_sample(stage->in_fmt,  &in_sw,  &in_sh);
 132     av_pix_fmt_get_chroma_sub_sample(stage->out_fmt, &out_sw, &out_sh);
 133
 134     if (!stage->planes_out[0].width) {
 135         stage->planes_out[0].width  = stage->planes_in[0].width;
 136         stage->planes_out[0].height = stage->planes_in[0].height;
 137     }
 138
 139     for (i = 1; i < FF_ARRAY_ELEMS(stage->planes_in); i++) {
 140         stage->planes_in[i].width   = stage->planes_in[0].width   >> in_sw;
 141         stage->planes_in[i].height  = stage->planes_in[0].height  >> in_sh;
 142         stage->planes_out[i].width  = stage->planes_out[0].width  >> out_sw;
 143         stage->planes_out[i].height = stage->planes_out[0].height >> out_sh;
 144     }
 145
 146     out_ref = av_hwframe_ctx_alloc(device_ctx);
 147     if (!out_ref)
 148         return AVERROR(ENOMEM);
 149     out_ctx = (AVHWFramesContext*)out_ref->data;
 150
 151     out_ctx->format    = AV_PIX_FMT_CUDA;
 152     out_ctx->sw_format = stage->out_fmt;
 153     out_ctx->width     = FFALIGN(stage->planes_out[0].width,  32);
 154     out_ctx->height    = FFALIGN(stage->planes_out[0].height, 32);
 155
 156     ret = av_hwframe_ctx_init(out_ref);
 157     if (ret < 0)
 158         goto fail;
 159
 160     av_frame_unref(stage->frame);
 161     ret = av_hwframe_get_buffer(out_ref, stage->frame, 0);
 162     if (ret < 0)
 163         goto fail;
 164
 165     stage->frame->width  = stage->planes_out[0].width;
 166     stage->frame->height = stage->planes_out[0].height;
 167     av_buffer_unref(&stage->frames_ctx);
 168     stage->frames_ctx = out_ref;
 169
 170     return 0;
 171
 172 fail:
 173     av_buffer_unref(&out_ref);
 174     return ret;
 175 }
 176
 177 static int format_is_supported(enum AVPixelFormat fmt)
 178 {
 179     int i;
 180
 181     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(supported_formats); i++)
 182         if (supported_formats[i] == fmt)
 183             return 1;
 184
 185     return 0;
 186 }
 187
 188 static int init_processing_chain(AVFilterContext *ctx, int in_width, int in_height,
 189                                  int out_width, int out_height)
 190 {
 191     NPPTransposeContext *s = ctx->priv;
 192     AVHWFramesContext *in_frames_ctx;
 193     enum AVPixelFormat format;
 194     int i, ret, last_stage = -1;
 195     int rot_width = out_width, rot_height = out_height;
 196
 197     /* check that we have a hw context */
 198     if (!ctx->inputs[0]->hw_frames_ctx) {
 199         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "No hw context provided on input\n");
 200         return AVERROR(EINVAL);
 201     }
 202
 203     in_frames_ctx = (AVHWFramesContext*)ctx->inputs[0]->hw_frames_ctx->data;
 204     format        = in_frames_ctx->sw_format;
 205
 206     if (!format_is_supported(format)) {
 207         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported input format: %s\n",
 208                av_get_pix_fmt_name(format));
 209         return AVERROR(ENOSYS);
 210     }
 211
 212     if (s->dir != NPP_TRANSPOSE_CCLOCK_FLIP) {
 213         s->stages[STAGE_ROTATE].stage_needed = 1;
 214     }
 215
 216     if (s->dir == NPP_TRANSPOSE_CCLOCK_FLIP || s->dir == NPP_TRANSPOSE_CLOCK_FLIP) {
 217         s->stages[STAGE_TRANSPOSE].stage_needed = 1;
 218
 219         /* Rotating by 180° in case of clock_flip, or not at all for cclock_flip, so width/height unchanged by rotation */
 220         rot_width = in_width;
 221         rot_height = in_height;
 222     }
 223
 224     s->stages[STAGE_ROTATE].in_fmt               = format;
 225     s->stages[STAGE_ROTATE].out_fmt              = format;
 226     s->stages[STAGE_ROTATE].planes_in[0].width   = in_width;
 227     s->stages[STAGE_ROTATE].planes_in[0].height  = in_height;
 228     s->stages[STAGE_ROTATE].planes_out[0].width  = rot_width;
 229     s->stages[STAGE_ROTATE].planes_out[0].height = rot_height;
 230     s->stages[STAGE_TRANSPOSE].in_fmt               = format;
 231     s->stages[STAGE_TRANSPOSE].out_fmt              = format;
 232     s->stages[STAGE_TRANSPOSE].planes_in[0].width   = rot_width;
 233     s->stages[STAGE_TRANSPOSE].planes_in[0].height  = rot_height;
 234     s->stages[STAGE_TRANSPOSE].planes_out[0].width  = out_width;
 235     s->stages[STAGE_TRANSPOSE].planes_out[0].height = out_height;
 236
 237     /* init the hardware contexts */
 238     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(s->stages); i++) {
 239         if (!s->stages[i].stage_needed)
 240             continue;
 241         ret = init_stage(&s->stages[i], in_frames_ctx->device_ref);
 242         if (ret < 0)
 243             return ret;
 244         last_stage = i;
 245     }
 246
 247     if (last_stage >= 0) {
 248         ctx->outputs[0]->hw_frames_ctx = av_buffer_ref(s->stages[last_stage].frames_ctx);
 249     } else {
 250         ctx->outputs[0]->hw_frames_ctx = av_buffer_ref(ctx->inputs[0]->hw_frames_ctx);
 251         s->passthrough = 1;
 252     }
 253
 254     if (!ctx->outputs[0]->hw_frames_ctx)
 255         return AVERROR(ENOMEM);
 256
 257     return 0;
 258 }
 259
 260 static int npptranspose_config_props(AVFilterLink *outlink)
 261 {
 262     AVFilterContext *ctx   = outlink->src;
 263     AVFilterLink *inlink   = ctx->inputs[0];
 264     NPPTransposeContext *s = ctx->priv;
 265     int ret;
 266
 267     if ((inlink->w >= inlink->h && s->passthrough == NPP_TRANSPOSE_PT_TYPE_LANDSCAPE) ||
 268         (inlink->w <= inlink->h && s->passthrough == NPP_TRANSPOSE_PT_TYPE_PORTRAIT))
 269     {
 270         if (inlink->hw_frames_ctx) {
 271             outlink->hw_frames_ctx = av_buffer_ref(inlink->hw_frames_ctx);
 272             if (!outlink->hw_frames_ctx)
 273                 return AVERROR(ENOMEM);
 274         }
 275
 276         av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE,
 277                "w:%d h:%d -> w:%d h:%d (passthrough mode)\n",
 278                inlink->w, inlink->h, inlink->w, inlink->h);
 279         return 0;
 280     } else {
 281         s->passthrough = NPP_TRANSPOSE_PT_TYPE_NONE;
 282     }
 283
 284     outlink->w = inlink->h;
 285     outlink->h = inlink->w;
 286     outlink->sample_aspect_ratio = (AVRational){inlink->sample_aspect_ratio.den, inlink->sample_aspect_ratio.num};
 287
 288     ret = init_processing_chain(ctx, inlink->w, inlink->h, outlink->w, outlink->h);
 289     if (ret < 0)
 290         return ret;
 291
 292     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "w:%d h:%d -transpose-> w:%d h:%d\n",
 293            inlink->w, inlink->h, outlink->w, outlink->h);
 294
 295     return 0;
 296 }
 297
 298 static int npptranspose_rotate(AVFilterContext *ctx, NPPTransposeStageContext *stage,
 299                                AVFrame *out, AVFrame *in)
 300 {
 301     NPPTransposeContext *s = ctx->priv;
 302     NppStatus err;
 303     int i;
 304
 305     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(stage->planes_in) && i < FF_ARRAY_ELEMS(in->data) && in->data[i]; i++) {
 306         int iw = stage->planes_in[i].width;
 307         int ih = stage->planes_in[i].height;
 308         int ow = stage->planes_out[i].width;
 309         int oh = stage->planes_out[i].height;
 310
 311         // nppRotate uses 0,0 as the rotation point
 312         // need to shift the image accordingly after rotation
 313         // need to substract 1 to get the correct coordinates
 314         double angle = s->dir == NPP_TRANSPOSE_CLOCK ? -90.0 : s->dir == NPP_TRANSPOSE_CCLOCK ? 90.0 : 180.0;
 315         int shiftw = (s->dir == NPP_TRANSPOSE_CLOCK  || s->dir == NPP_TRANSPOSE_CLOCK_FLIP) ? ow - 1 : 0;
 316         int shifth = (s->dir == NPP_TRANSPOSE_CCLOCK || s->dir == NPP_TRANSPOSE_CLOCK_FLIP) ? oh - 1 : 0;
 317
 318         err = nppiRotate_8u_C1R(in->data[i], (NppiSize){ iw, ih },
 319                                 in->linesize[i], (NppiRect){ 0, 0, iw, ih },
 320                                 out->data[i], out->linesize[i],
 321                                 (NppiRect){ 0, 0, ow, oh },
 322                                 angle, shiftw, shifth, NPPI_INTER_NN);
 323         if (err != NPP_SUCCESS) {
 324             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "NPP rotate error: %d\n", err);
 325             return AVERROR_UNKNOWN;
 326         }
 327     }
 328
 329     return 0;
 330 }
 331
 332 static int npptranspose_transpose(AVFilterContext *ctx, NPPTransposeStageContext *stage,
 333                                   AVFrame *out, AVFrame *in)
 334 {
 335     NppStatus err;
 336     int i;
 337
 338     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(stage->planes_in) && i < FF_ARRAY_ELEMS(in->data) && in->data[i]; i++) {
 339         int iw = stage->planes_in[i].width;
 340         int ih = stage->planes_in[i].height;
 341
 342         err = nppiTranspose_8u_C1R(in->data[i], in->linesize[i],
 343                                    out->data[i], out->linesize[i],
 344                                    (NppiSize){ iw, ih });
 345         if (err != NPP_SUCCESS) {
 346             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "NPP transpose error: %d\n", err);
 347             return AVERROR_UNKNOWN;
 348         }
 349     }
 350
 351     return 0;
 352 }
 353
 354 static int (*const npptranspose_process[])(AVFilterContext *ctx, NPPTransposeStageContext *stage,
 355                                            AVFrame *out, AVFrame *in) = {
 356     [STAGE_ROTATE]       = npptranspose_rotate,
 357     [STAGE_TRANSPOSE]    = npptranspose_transpose
 358 };
 359
 360 static int npptranspose_filter(AVFilterContext *ctx, AVFrame *out, AVFrame *in)
 361 {
 362     NPPTransposeContext *s = ctx->priv;
 363     AVFrame *src = in;
 364     int i, ret, last_stage = -1;
 365
 366     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(s->stages); i++) {
 367         if (!s->stages[i].stage_needed)
 368             continue;
 369
 370         ret = npptranspose_process[i](ctx, &s->stages[i], s->stages[i].frame, src);
 371         if (ret < 0)
 372             return ret;
 373
 374         src        = s->stages[i].frame;
 375         last_stage = i;
 376     }
 377
 378     if (last_stage < 0)
 379         return AVERROR_BUG;
 380
 381     ret = av_hwframe_get_buffer(src->hw_frames_ctx, s->tmp_frame, 0);
 382     if (ret < 0)
 383         return ret;
 384
 385     av_frame_move_ref(out, src);
 386     av_frame_move_ref(src, s->tmp_frame);
 387
 388     ret = av_frame_copy_props(out, in);
 389     if (ret < 0)
 390         return ret;
 391
 392     return 0;
 393 }
 394
 395 static int npptranspose_filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *in)
 396 {
 397     AVFilterContext              *ctx = link->dst;
 398     NPPTransposeContext            *s = ctx->priv;
 399     AVFilterLink             *outlink = ctx->outputs[0];
 400     AVHWFramesContext     *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)outlink->hw_frames_ctx->data;
 401     AVCUDADeviceContext *device_hwctx = frames_ctx->device_ctx->hwctx;
 402     AVFrame *out = NULL;
 403     CUcontext dummy;
 404     int ret = 0;
 405
 406     if (s->passthrough)
 407         return ff_filter_frame(outlink, in);
 408
 409     out = av_frame_alloc();
 410     if (!out) {
 411         ret = AVERROR(ENOMEM);
 412         goto fail;
 413     }
 414
 415     ret = CHECK_CU(device_hwctx->internal->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(device_hwctx->cuda_ctx));
 416     if (ret < 0)
 417         goto fail;
 418
 419     ret = npptranspose_filter(ctx, out, in);
 420
 421     CHECK_CU(device_hwctx->internal->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy));
 422     if (ret < 0)
 423         goto fail;
 424
 425     av_frame_free(&in);
 426
 427     return ff_filter_frame(outlink, out);
 428
 429 fail:
 430     av_frame_free(&in);
 431     av_frame_free(&out);
 432     return ret;
 433 }
 434
 435 #define OFFSET(x) offsetof(NPPTransposeContext, x)
 436 #define FLAGS (AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM)
 437
 438 static const AVOption options[] = {
 439     { "dir", "set transpose direction", OFFSET(dir), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = NPP_TRANSPOSE_CCLOCK_FLIP }, 0, 3, FLAGS, "dir" },
 440         { "cclock_flip", "rotate counter-clockwise with vertical flip", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NPP_TRANSPOSE_CCLOCK_FLIP }, 0, 0, FLAGS, "dir" },
 441         { "clock",       "rotate clockwise",                            0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NPP_TRANSPOSE_CLOCK       }, 0, 0, FLAGS, "dir" },
 442         { "cclock",      "rotate counter-clockwise",                    0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NPP_TRANSPOSE_CCLOCK      }, 0, 0, FLAGS, "dir" },
 443         { "clock_flip",  "rotate clockwise with vertical flip",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NPP_TRANSPOSE_CLOCK_FLIP  }, 0, 0, FLAGS, "dir" },
 444     { "passthrough", "do not apply transposition if the input matches the specified geometry", OFFSET(passthrough), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = NPP_TRANSPOSE_PT_TYPE_NONE },  0, 2, FLAGS, "passthrough" },
 445         { "none",      "always apply transposition",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NPP_TRANSPOSE_PT_TYPE_NONE },      0, 0, FLAGS, "passthrough" },
 446         { "landscape", "preserve landscape geometry", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NPP_TRANSPOSE_PT_TYPE_LANDSCAPE }, 0, 0, FLAGS, "passthrough" },
 447         { "portrait",  "preserve portrait geometry",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NPP_TRANSPOSE_PT_TYPE_PORTRAIT },  0, 0, FLAGS, "passthrough" },
 448     { NULL },
 449 };
 450
 451 static const AVClass npptranspose_class = {
 452     .class_name = "npptranspose",
 453     .item_name  = av_default_item_name,
 454     .option     = options,
 455     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 456 };
 457
 458 static const AVFilterPad npptranspose_inputs[] = {
 459     {
 460         .name         = "default",
 461         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 462         .filter_frame = npptranspose_filter_frame,
 463     },
 464     { NULL }
 465 };
 466
 467 static const AVFilterPad npptranspose_outputs[] = {
 468     {
 469         .name         = "default",
 470         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 471         .config_props = npptranspose_config_props,
 472     },
 473     { NULL }
 474 };
 475
 476 AVFilter ff_vf_transpose_npp = {
 477     .name           = "transpose_npp",
 478     .description    = NULL_IF_CONFIG_SMALL("NVIDIA Performance Primitives video transpose"),
 479     .init           = npptranspose_init,
 480     .uninit         = npptranspose_uninit,
 481     .query_formats  = npptranspose_query_formats,
 482     .priv_size      = sizeof(NPPTransposeContext),
 483     .priv_class     = &npptranspose_class,
 484     .inputs         = npptranspose_inputs,
 485     .outputs        = npptranspose_outputs,
 486     .flags_internal = FF_FILTER_FLAG_HWFRAME_AWARE,
 487 };