02d5e282ea86c62582f0539276fb238475816c16
[ffmpeg.git] / 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 Libav.
8  *
9  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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/pixfmt.h"
35 #include "libavutil/time.h"
36
37 #include "avcodec.h"
38 #include "internal.h"
39 #include "qsv.h"
40 #include "qsv_internal.h"
41 #include "qsvdec.h"
42
43 static int qsv_init_session(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, mfxSession session,
44                             AVBufferRef *hw_frames_ref)
45 {
46     int ret;
47
48     if (session) {
49         q->session = session;
50     } else if (hw_frames_ref) {
51         if (q->internal_session) {
52             MFXClose(q->internal_session);
53             q->internal_session = NULL;
54         }
55         av_buffer_unref(&q->frames_ctx.hw_frames_ctx);
56
57         q->frames_ctx.hw_frames_ctx = av_buffer_ref(hw_frames_ref);
58         if (!q->frames_ctx.hw_frames_ctx)
59             return AVERROR(ENOMEM);
60
61         ret = ff_qsv_init_session_hwcontext(avctx, &q->internal_session,
62                                             &q->frames_ctx, q->load_plugins,
63                                             q->iopattern == MFX_IOPATTERN_OUT_OPAQUE_MEMORY);
64         if (ret < 0) {
65             av_buffer_unref(&q->frames_ctx.hw_frames_ctx);
66             return ret;
67         }
68
69         q->session = q->internal_session;
70     } else {
71         if (!q->internal_session) {
72             ret = ff_qsv_init_internal_session(avctx, &q->internal_session,
73                                                q->load_plugins);
74             if (ret < 0)
75                 return ret;
76         }
77
78         q->session = q->internal_session;
79     }
80
81     /* make sure the decoder is uninitialized */
82     MFXVideoDECODE_Close(q->session);
83
84     return 0;
85 }
86
87 static int qsv_decode_init(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q)
88 {
89     mfxSession session = NULL;
90     int iopattern = 0;
91     mfxVideoParam param = { { 0 } };
92     int ret;
93
94     if (!q->async_fifo) {
95         q->async_fifo = av_fifo_alloc((1 + q->async_depth) *
96                                       (sizeof(mfxSyncPoint*) + sizeof(QSVFrame*)));
97         if (!q->async_fifo)
98             return AVERROR(ENOMEM);
99     }
100
101     if (avctx->hwaccel_context) {
102         AVQSVContext *user_ctx = avctx->hwaccel_context;
103         session           = user_ctx->session;
104         iopattern         = user_ctx->iopattern;
105         q->ext_buffers    = user_ctx->ext_buffers;
106         q->nb_ext_buffers = user_ctx->nb_ext_buffers;
107     }
108
109     if (avctx->hw_frames_ctx) {
110         AVHWFramesContext    *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
111         AVQSVFramesContext *frames_hwctx = frames_ctx->hwctx;
112
113         if (!iopattern) {
114             if (frames_hwctx->frame_type & MFX_MEMTYPE_OPAQUE_FRAME)
115                 iopattern = MFX_IOPATTERN_OUT_OPAQUE_MEMORY;
116             else if (frames_hwctx->frame_type & MFX_MEMTYPE_VIDEO_MEMORY_DECODER_TARGET)
117                 iopattern = MFX_IOPATTERN_OUT_VIDEO_MEMORY;
118         }
119     }
120
121     if (!iopattern)
122         iopattern = MFX_IOPATTERN_OUT_SYSTEM_MEMORY;
123     q->iopattern = iopattern;
124
125     ret = qsv_init_session(avctx, q, session, avctx->hw_frames_ctx);
126     if (ret < 0) {
127         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing an MFX session\n");
128         return ret;
129     }
130
131     ret = ff_qsv_codec_id_to_mfx(avctx->codec_id);
132     if (ret < 0)
133         return ret;
134
135     param.mfx.CodecId      = ret;
136     param.mfx.CodecProfile = avctx->profile;
137     param.mfx.CodecLevel   = avctx->level;
138
139     param.mfx.FrameInfo.BitDepthLuma   = 8;
140     param.mfx.FrameInfo.BitDepthChroma = 8;
141     param.mfx.FrameInfo.Shift          = 0;
142     param.mfx.FrameInfo.FourCC         = q->fourcc;
143     param.mfx.FrameInfo.Width          = avctx->coded_width;
144     param.mfx.FrameInfo.Height         = avctx->coded_height;
145     param.mfx.FrameInfo.ChromaFormat   = MFX_CHROMAFORMAT_YUV420;
146
147     param.IOPattern   = q->iopattern;
148     param.AsyncDepth  = q->async_depth;
149     param.ExtParam    = q->ext_buffers;
150     param.NumExtParam = q->nb_ext_buffers;
151
152     ret = MFXVideoDECODE_Init(q->session, &param);
153     if (ret < 0) {
154         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing the MFX video decoder\n");
155         return ff_qsv_error(ret);
156     }
157
158     q->frame_info = param.mfx.FrameInfo;
159
160     return 0;
161 }
162
163 static int alloc_frame(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, QSVFrame *frame)
164 {
165     int ret;
166
167     ret = ff_get_buffer(avctx, frame->frame, AV_GET_BUFFER_FLAG_REF);
168     if (ret < 0)
169         return ret;
170
171     if (frame->frame->format == AV_PIX_FMT_QSV) {
172         frame->surface = (mfxFrameSurface1*)frame->frame->data[3];
173     } else {
174         frame->surface_internal.Info = q->frame_info;
175
176         frame->surface_internal.Data.PitchLow = frame->frame->linesize[0];
177         frame->surface_internal.Data.Y        = frame->frame->data[0];
178         frame->surface_internal.Data.UV       = frame->frame->data[1];
179
180         frame->surface = &frame->surface_internal;
181     }
182
183     return 0;
184 }
185
186 static void qsv_clear_unused_frames(QSVContext *q)
187 {
188     QSVFrame *cur = q->work_frames;
189     while (cur) {
190         if (cur->surface && !cur->surface->Data.Locked && !cur->queued) {
191             cur->surface = NULL;
192             av_frame_unref(cur->frame);
193         }
194         cur = cur->next;
195     }
196 }
197
198 static int get_surface(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, mfxFrameSurface1 **surf)
199 {
200     QSVFrame *frame, **last;
201     int ret;
202
203     qsv_clear_unused_frames(q);
204
205     frame = q->work_frames;
206     last  = &q->work_frames;
207     while (frame) {
208         if (!frame->surface) {
209             ret = alloc_frame(avctx, q, frame);
210             if (ret < 0)
211                 return ret;
212             *surf = frame->surface;
213             return 0;
214         }
215
216         last  = &frame->next;
217         frame = frame->next;
218     }
219
220     frame = av_mallocz(sizeof(*frame));
221     if (!frame)
222         return AVERROR(ENOMEM);
223     frame->frame = av_frame_alloc();
224     if (!frame->frame) {
225         av_freep(&frame);
226         return AVERROR(ENOMEM);
227     }
228     *last = frame;
229
230     ret = alloc_frame(avctx, q, frame);
231     if (ret < 0)
232         return ret;
233
234     *surf = frame->surface;
235
236     return 0;
237 }
238
239 static QSVFrame *find_frame(QSVContext *q, mfxFrameSurface1 *surf)
240 {
241     QSVFrame *cur = q->work_frames;
242     while (cur) {
243         if (surf == cur->surface)
244             return cur;
245         cur = cur->next;
246     }
247     return NULL;
248 }
249
250 static int qsv_decode(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q,
251                       AVFrame *frame, int *got_frame,
252                       AVPacket *avpkt)
253 {
254     QSVFrame *out_frame;
255     mfxFrameSurface1 *insurf;
256     mfxFrameSurface1 *outsurf;
257     mfxSyncPoint *sync;
258     mfxBitstream bs = { { { 0 } } };
259     int ret;
260
261     if (avpkt->size) {
262         bs.Data       = avpkt->data;
263         bs.DataLength = avpkt->size;
264         bs.MaxLength  = bs.DataLength;
265         bs.TimeStamp  = avpkt->pts;
266     }
267
268     sync = av_mallocz(sizeof(*sync));
269     if (!sync) {
270         av_freep(&sync);
271         return AVERROR(ENOMEM);
272     }
273
274     do {
275         ret = get_surface(avctx, q, &insurf);
276         if (ret < 0)
277             return ret;
278
279         ret = MFXVideoDECODE_DecodeFrameAsync(q->session, avpkt->size ? &bs : NULL,
280                                               insurf, &outsurf, sync);
281         if (ret == MFX_WRN_DEVICE_BUSY)
282             av_usleep(1);
283
284     } while (ret == MFX_WRN_DEVICE_BUSY || ret == MFX_ERR_MORE_SURFACE);
285
286     if (ret != MFX_ERR_NONE &&
287         ret != MFX_ERR_MORE_DATA &&
288         ret != MFX_WRN_VIDEO_PARAM_CHANGED &&
289         ret != MFX_ERR_MORE_SURFACE) {
290         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error during QSV decoding.\n");
291         av_freep(&sync);
292         return ff_qsv_error(ret);
293     }
294
295     /* make sure we do not enter an infinite loop if the SDK
296      * did not consume any data and did not return anything */
297     if (!*sync && !bs.DataOffset) {
298         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "A decode call did not consume any data\n");
299         bs.DataOffset = avpkt->size;
300     }
301
302     if (*sync) {
303         QSVFrame *out_frame = find_frame(q, outsurf);
304
305         if (!out_frame) {
306             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
307                    "The returned surface does not correspond to any frame\n");
308             av_freep(&sync);
309             return AVERROR_BUG;
310         }
311
312         out_frame->queued = 1;
313         av_fifo_generic_write(q->async_fifo, &out_frame, sizeof(out_frame), NULL);
314         av_fifo_generic_write(q->async_fifo, &sync,      sizeof(sync),      NULL);
315     } else {
316         av_freep(&sync);
317     }
318
319     if (!av_fifo_space(q->async_fifo) ||
320         (!avpkt->size && av_fifo_size(q->async_fifo))) {
321         AVFrame *src_frame;
322
323         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &out_frame, sizeof(out_frame), NULL);
324         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &sync,      sizeof(sync),      NULL);
325         out_frame->queued = 0;
326
327         do {
328             ret = MFXVideoCORE_SyncOperation(q->session, *sync, 1000);
329         } while (ret == MFX_WRN_IN_EXECUTION);
330
331         av_freep(&sync);
332
333         src_frame = out_frame->frame;
334
335         ret = av_frame_ref(frame, src_frame);
336         if (ret < 0)
337             return ret;
338
339         outsurf = out_frame->surface;
340
341 #if FF_API_PKT_PTS
342 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
343         frame->pkt_pts = outsurf->Data.TimeStamp;
344 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
345 #endif
346         frame->pts = outsurf->Data.TimeStamp;
347
348         frame->repeat_pict =
349             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FRAME_TRIPLING ? 4 :
350             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FRAME_DOUBLING ? 2 :
351             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FIELD_REPEATED ? 1 : 0;
352         frame->top_field_first =
353             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FIELD_TFF;
354         frame->interlaced_frame =
355             !(outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_PROGRESSIVE);
356
357         *got_frame = 1;
358     }
359
360     return bs.DataOffset;
361 }
362
363 int ff_qsv_decode_close(QSVContext *q)
364 {
365     QSVFrame *cur = q->work_frames;
366
367     if (q->session)
368         MFXVideoDECODE_Close(q->session);
369
370     while (q->async_fifo && av_fifo_size(q->async_fifo)) {
371         QSVFrame *out_frame;
372         mfxSyncPoint *sync;
373
374         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &out_frame, sizeof(out_frame), NULL);
375         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &sync,      sizeof(sync),      NULL);
376
377         av_freep(&sync);
378     }
379
380     while (cur) {
381         q->work_frames = cur->next;
382         av_frame_free(&cur->frame);
383         av_freep(&cur);
384         cur = q->work_frames;
385     }
386
387     av_fifo_free(q->async_fifo);
388     q->async_fifo = NULL;
389
390     av_parser_close(q->parser);
391     avcodec_free_context(&q->avctx_internal);
392
393     if (q->internal_session)
394         MFXClose(q->internal_session);
395
396     av_buffer_unref(&q->frames_ctx.hw_frames_ctx);
397     av_freep(&q->frames_ctx.mids);
398     q->frames_ctx.nb_mids = 0;
399
400     return 0;
401 }
402
403 int ff_qsv_process_data(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q,
404                         AVFrame *frame, int *got_frame, AVPacket *pkt)
405 {
406     uint8_t *dummy_data;
407     int dummy_size;
408     int ret;
409
410     if (!q->avctx_internal) {
411         q->avctx_internal = avcodec_alloc_context3(NULL);
412         if (!q->avctx_internal)
413             return AVERROR(ENOMEM);
414
415         if (avctx->extradata) {
416             q->avctx_internal->extradata = av_mallocz(avctx->extradata_size + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
417             if (!q->avctx_internal->extradata)
418                 return AVERROR(ENOMEM);
419
420             memcpy(q->avctx_internal->extradata, avctx->extradata,
421                    avctx->extradata_size);
422             q->avctx_internal->extradata_size = avctx->extradata_size;
423         }
424
425         q->parser = av_parser_init(avctx->codec_id);
426         if (!q->parser)
427             return AVERROR(ENOMEM);
428
429         q->parser->flags |= PARSER_FLAG_COMPLETE_FRAMES;
430         q->orig_pix_fmt   = AV_PIX_FMT_NONE;
431     }
432
433     if (!pkt->size)
434         return qsv_decode(avctx, q, frame, got_frame, pkt);
435
436     /* we assume the packets are already split properly and want
437      * just the codec parameters here */
438     av_parser_parse2(q->parser, q->avctx_internal,
439                      &dummy_data, &dummy_size,
440                      pkt->data, pkt->size, pkt->pts, pkt->dts,
441                      pkt->pos);
442
443     /* TODO: flush delayed frames on reinit */
444     if (q->parser->format       != q->orig_pix_fmt    ||
445         q->parser->coded_width  != avctx->coded_width ||
446         q->parser->coded_height != avctx->coded_height) {
447         enum AVPixelFormat pix_fmts[3] = { AV_PIX_FMT_QSV,
448                                            AV_PIX_FMT_NONE,
449                                            AV_PIX_FMT_NONE };
450         enum AVPixelFormat qsv_format;
451
452         qsv_format = ff_qsv_map_pixfmt(q->parser->format, &q->fourcc);
453         if (qsv_format < 0) {
454             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
455                    "Only 8-bit YUV420 streams are supported.\n");
456             ret = AVERROR(ENOSYS);
457             goto reinit_fail;
458         }
459
460         q->orig_pix_fmt     = q->parser->format;
461         avctx->pix_fmt      = pix_fmts[1] = qsv_format;
462         avctx->width        = q->parser->width;
463         avctx->height       = q->parser->height;
464         avctx->coded_width  = q->parser->coded_width;
465         avctx->coded_height = q->parser->coded_height;
466         avctx->level        = q->avctx_internal->level;
467         avctx->profile      = q->avctx_internal->profile;
468
469         ret = ff_get_format(avctx, pix_fmts);
470         if (ret < 0)
471             goto reinit_fail;
472
473         avctx->pix_fmt = ret;
474
475         ret = qsv_decode_init(avctx, q);
476         if (ret < 0)
477             goto reinit_fail;
478     }
479
480     return qsv_decode(avctx, q, frame, got_frame, pkt);
481
482 reinit_fail:
483     q->orig_pix_fmt = q->parser->format = avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
484     return ret;
485 }
486
487 void ff_qsv_decode_flush(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q)
488 {
489     q->orig_pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
490 }