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

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2018 Philip Langdale <philipl@overt.org>
   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 <cuda.h>
  22 #include "libavutil/avassert.h"
  23 #include "libavutil/hwcontext_cuda.h"
  24 #include "libavutil/cuda_check.h"
  25 #include "internal.h"
  26 #include "yadif.h"
  27
  28 extern char vf_yadif_cuda_ptx[];
  29
  30 typedef struct DeintCUDAContext {
  31     YADIFContext yadif;
  32
  33     AVCUDADeviceContext *hwctx;
  34     AVBufferRef         *device_ref;
  35     AVBufferRef         *input_frames_ref;
  36     AVHWFramesContext   *input_frames;
  37
  38     CUcontext   cu_ctx;
  39     CUstream    stream;
  40     CUmodule    cu_module;
  41     CUfunction  cu_func_uchar;
  42     CUfunction  cu_func_uchar2;
  43     CUfunction  cu_func_ushort;
  44     CUfunction  cu_func_ushort2;
  45 } DeintCUDAContext;
  46
  47 #define DIV_UP(a, b) ( ((a) + (b) - 1) / (b) )
  48 #define ALIGN_UP(a, b) (((a) + (b) - 1) & ~((b) - 1))
  49 #define BLOCKX 32
  50 #define BLOCKY 16
  51
  52 #define CHECK_CU(x) FF_CUDA_CHECK(ctx, x)
  53
  54 static CUresult call_kernel(AVFilterContext *ctx, CUfunction func,
  55                             CUdeviceptr prev, CUdeviceptr cur, CUdeviceptr next,
  56                             CUarray_format format, int channels,
  57                             int src_width,  // Width is pixels per channel
  58                             int src_height, // Height is pixels per channel
  59                             int src_pitch,  // Pitch is bytes
  60                             CUdeviceptr dst,
  61                             int dst_width,  // Width is pixels per channel
  62                             int dst_height, // Height is pixels per channel
  63                             int dst_pitch,  // Pitch is pixels per channel
  64                             int parity, int tff)
  65 {
  66     DeintCUDAContext *s = ctx->priv;
  67     CUtexObject tex_prev = 0, tex_cur = 0, tex_next = 0;
  68     int ret;
  69     int skip_spatial_check = s->yadif.mode&2;
  70
  71     void *args[] = { &dst, &tex_prev, &tex_cur, &tex_next,
  72                      &dst_width, &dst_height, &dst_pitch,
  73                      &src_width, &src_height, &parity, &tff,
  74                      &skip_spatial_check };
  75
  76     CUDA_TEXTURE_DESC tex_desc = {
  77         .filterMode = CU_TR_FILTER_MODE_POINT,
  78         .flags = CU_TRSF_READ_AS_INTEGER,
  79     };
  80
  81     CUDA_RESOURCE_DESC res_desc = {
  82         .resType = CU_RESOURCE_TYPE_PITCH2D,
  83         .res.pitch2D.format = format,
  84         .res.pitch2D.numChannels = channels,
  85         .res.pitch2D.width = src_width,
  86         .res.pitch2D.height = src_height,
  87         .res.pitch2D.pitchInBytes = src_pitch,
  88     };
  89
  90     res_desc.res.pitch2D.devPtr = (CUdeviceptr)prev;
  91     ret = CHECK_CU(cuTexObjectCreate(&tex_prev, &res_desc, &tex_desc, NULL));
  92     if (ret < 0)
  93         goto exit;
  94
  95     res_desc.res.pitch2D.devPtr = (CUdeviceptr)cur;
  96     ret = CHECK_CU(cuTexObjectCreate(&tex_cur, &res_desc, &tex_desc, NULL));
  97     if (ret < 0)
  98         goto exit;
  99
 100     res_desc.res.pitch2D.devPtr = (CUdeviceptr)next;
 101     ret = CHECK_CU(cuTexObjectCreate(&tex_next, &res_desc, &tex_desc, NULL));
 102     if (ret < 0)
 103         goto exit;
 104
 105     ret = CHECK_CU(cuLaunchKernel(func,
 106                                   DIV_UP(dst_width, BLOCKX), DIV_UP(dst_height, BLOCKY), 1,
 107                                   BLOCKX, BLOCKY, 1,
 108                                   0, s->stream, args, NULL));
 109
 110 exit:
 111     if (tex_prev)
 112         CHECK_CU(cuTexObjectDestroy(tex_prev));
 113     if (tex_cur)
 114         CHECK_CU(cuTexObjectDestroy(tex_cur));
 115     if (tex_next)
 116         CHECK_CU(cuTexObjectDestroy(tex_next));
 117
 118     return ret;
 119 }
 120
 121 static void filter(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dst,
 122                    int parity, int tff)
 123 {
 124     DeintCUDAContext *s = ctx->priv;
 125     YADIFContext *y = &s->yadif;
 126     CUcontext dummy;
 127     int i, ret;
 128
 129     ret = CHECK_CU(cuCtxPushCurrent(s->cu_ctx));
 130     if (ret < 0)
 131         return;
 132
 133     for (i = 0; i < y->csp->nb_components; i++) {
 134         CUfunction func;
 135         CUarray_format format;
 136         int pixel_size, channels;
 137         const AVComponentDescriptor *comp = &y->csp->comp[i];
 138
 139         if (comp->plane < i) {
 140             // We process planes as a whole, so don't reprocess
 141             // them for additional components
 142             continue;
 143         }
 144
 145         pixel_size = (comp->depth + comp->shift) / 8;
 146         channels = comp->step / pixel_size;
 147         if (pixel_size > 2 || channels > 2) {
 148             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported pixel format: %s\n", y->csp->name);
 149             goto exit;
 150         }
 151         switch (pixel_size) {
 152         case 1:
 153             func = channels == 1 ? s->cu_func_uchar : s->cu_func_uchar2;
 154             format = CU_AD_FORMAT_UNSIGNED_INT8;
 155             break;
 156         case 2:
 157             func = channels == 1 ? s->cu_func_ushort : s->cu_func_ushort2;
 158             format = CU_AD_FORMAT_UNSIGNED_INT16;
 159             break;
 160         default:
 161             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported pixel format: %s\n", y->csp->name);
 162             goto exit;
 163         }
 164         av_log(ctx, AV_LOG_TRACE,
 165                "Deinterlacing plane %d: pixel_size: %d channels: %d\n",
 166                comp->plane, pixel_size, channels);
 167         call_kernel(ctx, func,
 168                     (CUdeviceptr)y->prev->data[i],
 169                     (CUdeviceptr)y->cur->data[i],
 170                     (CUdeviceptr)y->next->data[i],
 171                     format, channels,
 172                     AV_CEIL_RSHIFT(y->cur->width, i ? y->csp->log2_chroma_w : 0),
 173                     AV_CEIL_RSHIFT(y->cur->height, i ? y->csp->log2_chroma_h : 0),
 174                     y->cur->linesize[i],
 175                     (CUdeviceptr)dst->data[i],
 176                     AV_CEIL_RSHIFT(dst->width, i ? y->csp->log2_chroma_w : 0),
 177                     AV_CEIL_RSHIFT(dst->height, i ? y->csp->log2_chroma_h : 0),
 178                     dst->linesize[i] / comp->step,
 179                     parity, tff);
 180     }
 181
 182     CHECK_CU(cuStreamSynchronize(s->stream));
 183
 184 exit:
 185     CHECK_CU(cuCtxPopCurrent(&dummy));
 186     return;
 187 }
 188
 189 static av_cold void deint_cuda_uninit(AVFilterContext *ctx)
 190 {
 191     CUcontext dummy;
 192     DeintCUDAContext *s = ctx->priv;
 193     YADIFContext *y = &s->yadif;
 194
 195     if (s->cu_module) {
 196         CHECK_CU(cuCtxPushCurrent(s->cu_ctx));
 197         CHECK_CU(cuModuleUnload(s->cu_module));
 198         CHECK_CU(cuCtxPopCurrent(&dummy));
 199     }
 200
 201     av_frame_free(&y->prev);
 202     av_frame_free(&y->cur);
 203     av_frame_free(&y->next);
 204
 205     av_buffer_unref(&s->device_ref);
 206     s->hwctx = NULL;
 207     av_buffer_unref(&s->input_frames_ref);
 208     s->input_frames = NULL;
 209 }
 210
 211 static int deint_cuda_query_formats(AVFilterContext *ctx)
 212 {
 213     enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 214         AV_PIX_FMT_CUDA, AV_PIX_FMT_NONE,
 215     };
 216     int ret;
 217
 218     if ((ret = ff_formats_ref(ff_make_format_list(pix_fmts),
 219                               &ctx->inputs[0]->out_formats)) < 0)
 220         return ret;
 221     if ((ret = ff_formats_ref(ff_make_format_list(pix_fmts),
 222                               &ctx->outputs[0]->in_formats)) < 0)
 223         return ret;
 224
 225     return 0;
 226 }
 227
 228 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 229 {
 230     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 231     DeintCUDAContext *s  = ctx->priv;
 232
 233     if (!inlink->hw_frames_ctx) {
 234         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "A hardware frames reference is "
 235                "required to associate the processing device.\n");
 236         return AVERROR(EINVAL);
 237     }
 238
 239     s->input_frames_ref = av_buffer_ref(inlink->hw_frames_ctx);
 240     if (!s->input_frames_ref) {
 241         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "A input frames reference create "
 242                "failed.\n");
 243         return AVERROR(ENOMEM);
 244     }
 245     s->input_frames = (AVHWFramesContext*)s->input_frames_ref->data;
 246
 247     return 0;
 248 }
 249
 250 static int config_output(AVFilterLink *link)
 251 {
 252     AVHWFramesContext *output_frames;
 253     AVFilterContext *ctx = link->src;
 254     DeintCUDAContext *s = ctx->priv;
 255     YADIFContext *y = &s->yadif;
 256     int ret = 0;
 257     CUcontext dummy;
 258
 259     av_assert0(s->input_frames);
 260     s->device_ref = av_buffer_ref(s->input_frames->device_ref);
 261     if (!s->device_ref) {
 262         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "A device reference create "
 263                "failed.\n");
 264         return AVERROR(ENOMEM);
 265     }
 266     s->hwctx = ((AVHWDeviceContext*)s->device_ref->data)->hwctx;
 267     s->cu_ctx = s->hwctx->cuda_ctx;
 268     s->stream = s->hwctx->stream;
 269
 270     link->hw_frames_ctx = av_hwframe_ctx_alloc(s->device_ref);
 271     if (!link->hw_frames_ctx) {
 272         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to create HW frame context "
 273                "for output.\n");
 274         ret = AVERROR(ENOMEM);
 275         goto exit;
 276     }
 277
 278     output_frames = (AVHWFramesContext*)link->hw_frames_ctx->data;
 279
 280     output_frames->format    = AV_PIX_FMT_CUDA;
 281     output_frames->sw_format = s->input_frames->sw_format;
 282     output_frames->width     = ctx->inputs[0]->w;
 283     output_frames->height    = ctx->inputs[0]->h;
 284
 285     output_frames->initial_pool_size = 4;
 286
 287     ret = ff_filter_init_hw_frames(ctx, link, 10);
 288     if (ret < 0)
 289         goto exit;
 290
 291     ret = av_hwframe_ctx_init(link->hw_frames_ctx);
 292     if (ret < 0) {
 293         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to initialise CUDA frame "
 294                "context for output: %d\n", ret);
 295         goto exit;
 296     }
 297
 298     link->time_base.num = ctx->inputs[0]->time_base.num;
 299     link->time_base.den = ctx->inputs[0]->time_base.den * 2;
 300     link->w             = ctx->inputs[0]->w;
 301     link->h             = ctx->inputs[0]->h;
 302
 303     if(y->mode & 1)
 304         link->frame_rate = av_mul_q(ctx->inputs[0]->frame_rate,
 305                                     (AVRational){2, 1});
 306
 307     if (link->w < 3 || link->h < 3) {
 308         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Video of less than 3 columns or lines is not supported\n");
 309         ret = AVERROR(EINVAL);
 310         goto exit;
 311     }
 312
 313     y->csp = av_pix_fmt_desc_get(output_frames->sw_format);
 314     y->filter = filter;
 315
 316     ret = CHECK_CU(cuCtxPushCurrent(s->cu_ctx));
 317     if (ret < 0)
 318         goto exit;
 319
 320     ret = CHECK_CU(cuModuleLoadData(&s->cu_module, vf_yadif_cuda_ptx));
 321     if (ret < 0)
 322         goto exit;
 323
 324     ret = CHECK_CU(cuModuleGetFunction(&s->cu_func_uchar, s->cu_module, "yadif_uchar"));
 325     if (ret < 0)
 326         goto exit;
 327
 328     ret = CHECK_CU(cuModuleGetFunction(&s->cu_func_uchar2, s->cu_module, "yadif_uchar2"));
 329     if (ret < 0)
 330         goto exit;
 331
 332     ret = CHECK_CU(cuModuleGetFunction(&s->cu_func_ushort, s->cu_module, "yadif_ushort"));
 333     if (ret < 0)
 334         goto exit;
 335
 336     ret = CHECK_CU(cuModuleGetFunction(&s->cu_func_ushort2, s->cu_module, "yadif_ushort2"));
 337     if (ret < 0)
 338         goto exit;
 339
 340 exit:
 341     CHECK_CU(cuCtxPopCurrent(&dummy));
 342
 343     return ret;
 344 }
 345
 346 static const AVClass yadif_cuda_class = {
 347     .class_name = "yadif_cuda",
 348     .item_name  = av_default_item_name,
 349     .option     = ff_yadif_options,
 350     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 351     .category   = AV_CLASS_CATEGORY_FILTER,
 352 };
 353
 354 static const AVFilterPad deint_cuda_inputs[] = {
 355     {
 356         .name          = "default",
 357         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 358         .filter_frame  = ff_yadif_filter_frame,
 359         .config_props  = config_input,
 360     },
 361     { NULL }
 362 };
 363
 364 static const AVFilterPad deint_cuda_outputs[] = {
 365     {
 366         .name          = "default",
 367         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 368         .request_frame = ff_yadif_request_frame,
 369         .config_props  = config_output,
 370     },
 371     { NULL }
 372 };
 373
 374 AVFilter ff_vf_yadif_cuda = {
 375     .name           = "yadif_cuda",
 376     .description    = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Deinterlace CUDA frames"),
 377     .priv_size      = sizeof(DeintCUDAContext),
 378     .priv_class     = &yadif_cuda_class,
 379     .uninit         = deint_cuda_uninit,
 380     .query_formats  = deint_cuda_query_formats,
 381     .inputs         = deint_cuda_inputs,
 382     .outputs        = deint_cuda_outputs,
 383     .flags          = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 384     .flags_internal = FF_FILTER_FLAG_HWFRAME_AWARE,
 385 };