]> git.sesse.net Git - nageru/blobdiff - h264encode.cpp
Release Nageru 1.2.1.
[nageru] / h264encode.cpp
index 9e48424090d7c0a72c3d15bc9cbe224a5a2d0099..523eae9a47a2ff299807e6444070e259b397354b 100644 (file)
@@ -38,6 +38,7 @@ extern "C" {
 
 #include "context.h"
 #include "defs.h"
+#include "flags.h"
 #include "httpd.h"
 #include "timebase.h"
 
@@ -113,13 +114,89 @@ typedef struct __bitstream bitstream;
 
 using namespace std;
 
+// H.264 video comes out in encoding order (e.g. with two B-frames:
+// 0, 3, 1, 2, 6, 4, 5, etc.), but uncompressed video needs to
+// come in the right order. Since we do everything, including waiting
+// for the frames to come out of OpenGL, in encoding order, we need
+// a reordering buffer for uncompressed frames so that they come out
+// correctly. We go the super-lazy way of not making it understand
+// anything about the true order (which introduces some extra latency,
+// though); we know that for N B-frames we need at most (N-1) frames
+// in the reorder buffer, and can just sort on that.
+//
+// The class also deals with keeping a freelist as needed.
+class FrameReorderer {
+public:
+       FrameReorderer(unsigned queue_length, int width, int height);
+
+       // Returns the next frame to insert with its pts, if any. Otherwise -1 and nullptr.
+       // Does _not_ take ownership of data; a copy is taken if needed.
+       // The returned pointer is valid until the next call to reorder_frame, or destruction.
+       // As a special case, if queue_length == 0, will just return pts and data (no reordering needed).
+       pair<int64_t, const uint8_t *> reorder_frame(int64_t pts, const uint8_t *data);
+
+       // The same as reorder_frame, but without inserting anything. Used to empty the queue.
+       pair<int64_t, const uint8_t *> get_first_frame();
+
+       bool empty() const { return frames.empty(); }
+
+private:
+       unsigned queue_length;
+       int width, height;
+
+       priority_queue<pair<int64_t, uint8_t *>> frames;
+       stack<uint8_t *> freelist;  // Includes the last value returned from reorder_frame.
+
+       // Owns all the pointers. Normally, freelist and frames could do this themselves,
+       // except priority_queue doesn't work well with movable-only types.
+       vector<unique_ptr<uint8_t[]>> owner;
+};
+
+FrameReorderer::FrameReorderer(unsigned queue_length, int width, int height)
+    : queue_length(queue_length), width(width), height(height)
+{
+       for (unsigned i = 0; i < queue_length; ++i) {
+               owner.emplace_back(new uint8_t[width * height * 2]);
+               freelist.push(owner.back().get());
+       }
+}
+
+pair<int64_t, const uint8_t *> FrameReorderer::reorder_frame(int64_t pts, const uint8_t *data)
+{
+       if (queue_length == 0) {
+               return make_pair(pts, data);
+       }
+
+       assert(!freelist.empty());
+       uint8_t *storage = freelist.top();
+       freelist.pop();
+       memcpy(storage, data, width * height * 2);
+       frames.emplace(-pts, storage);  // Invert pts to get smallest first.
+
+       if (frames.size() >= queue_length) {
+               return get_first_frame();
+       } else {
+               return make_pair(-1, nullptr);
+       }
+}
+
+pair<int64_t, const uint8_t *> FrameReorderer::get_first_frame()
+{
+       assert(!frames.empty());
+       pair<int64_t, uint8_t *> storage = frames.top();
+       frames.pop();
+       int64_t pts = storage.first;
+       freelist.push(storage.second);
+       return make_pair(-pts, storage.second);  // Re-invert pts (see reorder_frame()).
+}
+
 class H264EncoderImpl {
 public:
        H264EncoderImpl(QSurface *surface, const string &va_display, int width, int height, HTTPD *httpd);
        ~H264EncoderImpl();
        void add_audio(int64_t pts, vector<float> audio);
        bool begin_frame(GLuint *y_tex, GLuint *cbcr_tex);
-       void end_frame(RefCountedGLsync fence, int64_t pts, const vector<RefCountedFrame> &input_frames);
+       RefCountedGLsync end_frame(int64_t pts, const vector<RefCountedFrame> &input_frames);
        void shutdown();
 
 private:
@@ -137,6 +214,7 @@ private:
 
        void encode_thread_func();
        void encode_remaining_frames_as_p(int encoding_frame_num, int gop_start_display_frame_num, int64_t last_dts);
+       void add_packet_for_uncompressed_frame(int64_t pts, const uint8_t *data);
        void encode_frame(PendingFrame frame, int encoding_frame_num, int display_frame_num, int gop_start_display_frame_num,
                          int frame_type, int64_t pts, int64_t dts);
        void storage_task_thread();
@@ -188,6 +266,7 @@ private:
        AVCodecContext *context_audio;
        AVFrame *audio_frame = nullptr;
        HTTPD *httpd;
+       unique_ptr<FrameReorderer> reorderer;
 
        Display *x11_display = nullptr;
 
@@ -856,6 +935,10 @@ VADisplay H264EncoderImpl::va_open_display(const string &va_display)
                        return NULL;
                }
                use_zerocopy = true;
+               if (global_flags.uncompressed_video_to_http) {
+                       fprintf(stderr, "Disabling zerocopy H.264 encoding due to --uncompressed_video_to_http.\n");
+                       use_zerocopy = false;
+               }
                return vaGetDisplay(x11_display);
        } else if (va_display[0] != '/') {
                x11_display = XOpenDisplay(va_display.c_str());
@@ -864,6 +947,10 @@ VADisplay H264EncoderImpl::va_open_display(const string &va_display)
                        return NULL;
                }
                use_zerocopy = true;
+               if (global_flags.uncompressed_video_to_http) {
+                       fprintf(stderr, "Disabling zerocopy H.264 encoding due to --uncompressed_video_to_http.\n");
+                       use_zerocopy = false;
+               }
                return vaGetDisplay(x11_display);
        } else {
                drm_fd = open(va_display.c_str(), O_RDWR);
@@ -1518,13 +1605,14 @@ void H264EncoderImpl::save_codeddata(storage_task task)
         pkt.data = reinterpret_cast<uint8_t *>(&data[0]);
         pkt.size = data.size();
         pkt.stream_index = 0;
-        if (task.frame_type == FRAME_IDR || task.frame_type == FRAME_I) {
+        if (task.frame_type == FRAME_IDR) {
             pkt.flags = AV_PKT_FLAG_KEY;
         } else {
             pkt.flags = 0;
         }
         //pkt.duration = 1;
-        httpd->add_packet(pkt, task.pts + global_delay, task.dts + global_delay);
+        httpd->add_packet(pkt, task.pts + global_delay, task.dts + global_delay,
+               global_flags.uncompressed_video_to_http ? HTTPD::DESTINATION_FILE_ONLY : HTTPD::DESTINATION_FILE_AND_HTTP);
     }
     // Encode and add all audio frames up to and including the pts of this video frame.
     for ( ;; ) {
@@ -1569,32 +1657,14 @@ void H264EncoderImpl::save_codeddata(storage_task task)
         avcodec_encode_audio2(context_audio, &pkt, audio_frame, &got_output);
         if (got_output) {
             pkt.stream_index = 1;
-            httpd->add_packet(pkt, audio_pts + global_delay, audio_pts + global_delay);
+            pkt.flags = AV_PKT_FLAG_KEY;
+            httpd->add_packet(pkt, audio_pts + global_delay, audio_pts + global_delay, HTTPD::DESTINATION_FILE_AND_HTTP);
         }
         // TODO: Delayed frames.
         av_frame_unref(audio_frame);
         av_free_packet(&pkt);
         if (audio_pts == task.pts) break;
     }
-
-#if 0
-    printf("\r      "); /* return back to startpoint */
-    switch (encode_order % 4) {
-        case 0:
-            printf("|");
-            break;
-        case 1:
-            printf("/");
-            break;
-        case 2:
-            printf("-");
-            break;
-        case 3:
-            printf("\\");
-            break;
-    }
-    printf("%08lld", encode_order);
-#endif
 }
 
 
@@ -1691,6 +1761,10 @@ H264EncoderImpl::H264EncoderImpl(QSurface *surface, const string &va_display, in
 
        //print_input();
 
+       if (global_flags.uncompressed_video_to_http) {
+               reorderer.reset(new FrameReorderer(ip_period - 1, frame_width, frame_height));
+       }
+
        init_va(va_display);
        setup_encode();
 
@@ -1805,7 +1879,7 @@ void H264EncoderImpl::add_audio(int64_t pts, vector<float> audio)
        frame_queue_nonempty.notify_all();
 }
 
-void H264EncoderImpl::end_frame(RefCountedGLsync fence, int64_t pts, const vector<RefCountedFrame> &input_frames)
+RefCountedGLsync H264EncoderImpl::end_frame(int64_t pts, const vector<RefCountedFrame> &input_frames)
 {
        assert(!is_shutdown);
 
@@ -1835,16 +1909,20 @@ void H264EncoderImpl::end_frame(RefCountedGLsync fence, int64_t pts, const vecto
 
                glMemoryBarrier(GL_TEXTURE_UPDATE_BARRIER_BIT | GL_CLIENT_MAPPED_BUFFER_BARRIER_BIT);
                check_error();
-               fence = RefCountedGLsync(GL_SYNC_GPU_COMMANDS_COMPLETE, /*flags=*/0);
-               check_error();
        }
 
+       RefCountedGLsync fence = RefCountedGLsync(GL_SYNC_GPU_COMMANDS_COMPLETE, /*flags=*/0);
+       check_error();
+       glFlush();  // Make the H.264 thread see the fence as soon as possible.
+       check_error();
+
        {
                unique_lock<mutex> lock(frame_queue_mutex);
                pending_video_frames[current_storage_frame] = PendingFrame{ fence, input_frames, pts };
                ++current_storage_frame;
        }
        frame_queue_nonempty.notify_all();
+       return fence;
 }
 
 void H264EncoderImpl::shutdown()
@@ -1936,6 +2014,26 @@ void H264EncoderImpl::encode_remaining_frames_as_p(int encoding_frame_num, int g
                encode_frame(frame, encoding_frame_num++, display_frame_num, gop_start_display_frame_num, FRAME_P, frame.pts, dts);
                last_dts = dts;
        }
+
+       if (global_flags.uncompressed_video_to_http) {
+               // Add frames left in reorderer.
+               while (!reorderer->empty()) {
+                       pair<int64_t, const uint8_t *> output_frame = reorderer->get_first_frame();
+                       add_packet_for_uncompressed_frame(output_frame.first, output_frame.second);
+               }
+       }
+}
+
+void H264EncoderImpl::add_packet_for_uncompressed_frame(int64_t pts, const uint8_t *data)
+{
+       AVPacket pkt;
+       memset(&pkt, 0, sizeof(pkt));
+       pkt.buf = nullptr;
+       pkt.data = const_cast<uint8_t *>(data);
+       pkt.size = frame_width * frame_height * 2;
+       pkt.stream_index = 0;
+       pkt.flags = AV_PKT_FLAG_KEY;
+       httpd->add_packet(pkt, pts, pts, HTTPD::DESTINATION_HTTP_ONLY);
 }
 
 namespace {
@@ -1989,6 +2087,15 @@ void H264EncoderImpl::encode_frame(H264EncoderImpl::PendingFrame frame, int enco
 
                va_status = vaUnmapBuffer(va_dpy, surf->surface_image.buf);
                CHECK_VASTATUS(va_status, "vaUnmapBuffer");
+
+               if (global_flags.uncompressed_video_to_http) {
+                       // Add uncompressed video. (Note that pts == dts here.)
+                       const int64_t global_delay = int64_t(ip_period - 1) * (TIMEBASE / MAX_FPS);  // Needs to match audio.
+                       pair<int64_t, const uint8_t *> output_frame = reorderer->reorder_frame(pts + global_delay, reinterpret_cast<uint8_t *>(surf->y_ptr));
+                       if (output_frame.second != nullptr) {
+                               add_packet_for_uncompressed_frame(output_frame.first, output_frame.second);
+                       }
+               }
        }
 
        va_status = vaDestroyImage(va_dpy, surf->surface_image.image_id);
@@ -2044,9 +2151,9 @@ bool H264Encoder::begin_frame(GLuint *y_tex, GLuint *cbcr_tex)
        return impl->begin_frame(y_tex, cbcr_tex);
 }
 
-void H264Encoder::end_frame(RefCountedGLsync fence, int64_t pts, const vector<RefCountedFrame> &input_frames)
+RefCountedGLsync H264Encoder::end_frame(int64_t pts, const vector<RefCountedFrame> &input_frames)
 {
-       impl->end_frame(fence, pts, input_frames);
+       return impl->end_frame(pts, input_frames);
 }
 
 void H264Encoder::shutdown()