qsvdec: add support for P010 (10-bit 420) decoding
[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/pixdesc.h"
35 #include "libavutil/pixfmt.h"
36 #include "libavutil/time.h"
37
38 #include "avcodec.h"
39 #include "internal.h"
40 #include "qsv.h"
41 #include "qsv_internal.h"
42 #include "qsvdec.h"
43
44 static int qsv_init_session(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, mfxSession session,
45                             AVBufferRef *hw_frames_ref)
46 {
47     int ret;
48
49     if (session) {
50         q->session = session;
51     } else if (hw_frames_ref) {
52         if (q->internal_session) {
53             MFXClose(q->internal_session);
54             q->internal_session = NULL;
55         }
56         av_buffer_unref(&q->frames_ctx.hw_frames_ctx);
57
58         q->frames_ctx.hw_frames_ctx = av_buffer_ref(hw_frames_ref);
59         if (!q->frames_ctx.hw_frames_ctx)
60             return AVERROR(ENOMEM);
61
62         ret = ff_qsv_init_session_hwcontext(avctx, &q->internal_session,
63                                             &q->frames_ctx, q->load_plugins,
64                                             q->iopattern == MFX_IOPATTERN_OUT_OPAQUE_MEMORY);
65         if (ret < 0) {
66             av_buffer_unref(&q->frames_ctx.hw_frames_ctx);
67             return ret;
68         }
69
70         q->session = q->internal_session;
71     } else {
72         if (!q->internal_session) {
73             ret = ff_qsv_init_internal_session(avctx, &q->internal_session,
74                                                q->load_plugins);
75             if (ret < 0)
76                 return ret;
77         }
78
79         q->session = q->internal_session;
80     }
81
82     /* make sure the decoder is uninitialized */
83     MFXVideoDECODE_Close(q->session);
84
85     return 0;
86 }
87
88 static int qsv_decode_init(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q)
89 {
90     const AVPixFmtDescriptor *desc;
91     mfxSession session = NULL;
92     int iopattern = 0;
93     mfxVideoParam param = { { 0 } };
94     int ret;
95
96     desc = av_pix_fmt_desc_get(avctx->sw_pix_fmt);
97     if (!desc)
98         return AVERROR_BUG;
99
100     if (!q->async_fifo) {
101         q->async_fifo = av_fifo_alloc((1 + q->async_depth) *
102                                       (sizeof(mfxSyncPoint*) + sizeof(QSVFrame*)));
103         if (!q->async_fifo)
104             return AVERROR(ENOMEM);
105     }
106
107     if (avctx->hwaccel_context) {
108         AVQSVContext *user_ctx = avctx->hwaccel_context;
109         session           = user_ctx->session;
110         iopattern         = user_ctx->iopattern;
111         q->ext_buffers    = user_ctx->ext_buffers;
112         q->nb_ext_buffers = user_ctx->nb_ext_buffers;
113     }
114
115     if (avctx->hw_frames_ctx) {
116         AVHWFramesContext    *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
117         AVQSVFramesContext *frames_hwctx = frames_ctx->hwctx;
118
119         if (!iopattern) {
120             if (frames_hwctx->frame_type & MFX_MEMTYPE_OPAQUE_FRAME)
121                 iopattern = MFX_IOPATTERN_OUT_OPAQUE_MEMORY;
122             else if (frames_hwctx->frame_type & MFX_MEMTYPE_VIDEO_MEMORY_DECODER_TARGET)
123                 iopattern = MFX_IOPATTERN_OUT_VIDEO_MEMORY;
124         }
125     }
126
127     if (!iopattern)
128         iopattern = MFX_IOPATTERN_OUT_SYSTEM_MEMORY;
129     q->iopattern = iopattern;
130
131     ret = qsv_init_session(avctx, q, session, avctx->hw_frames_ctx);
132     if (ret < 0) {
133         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing an MFX session\n");
134         return ret;
135     }
136
137     ret = ff_qsv_codec_id_to_mfx(avctx->codec_id);
138     if (ret < 0)
139         return ret;
140
141     param.mfx.CodecId      = ret;
142     param.mfx.CodecProfile = avctx->profile;
143     param.mfx.CodecLevel   = avctx->level;
144
145     param.mfx.FrameInfo.BitDepthLuma   = desc->comp[0].depth;
146     param.mfx.FrameInfo.BitDepthChroma = desc->comp[0].depth;
147     param.mfx.FrameInfo.Shift          = desc->comp[0].depth > 8;
148     param.mfx.FrameInfo.FourCC         = q->fourcc;
149     param.mfx.FrameInfo.Width          = avctx->coded_width;
150     param.mfx.FrameInfo.Height         = avctx->coded_height;
151     param.mfx.FrameInfo.ChromaFormat   = MFX_CHROMAFORMAT_YUV420;
152
153     param.IOPattern   = q->iopattern;
154     param.AsyncDepth  = q->async_depth;
155     param.ExtParam    = q->ext_buffers;
156     param.NumExtParam = q->nb_ext_buffers;
157
158     ret = MFXVideoDECODE_Init(q->session, &param);
159     if (ret < 0) {
160         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing the MFX video decoder\n");
161         return ff_qsv_error(ret);
162     }
163
164     q->frame_info = param.mfx.FrameInfo;
165
166     return 0;
167 }
168
169 static int alloc_frame(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, QSVFrame *frame)
170 {
171     int ret;
172
173     ret = ff_get_buffer(avctx, frame->frame, AV_GET_BUFFER_FLAG_REF);
174     if (ret < 0)
175         return ret;
176
177     if (frame->frame->format == AV_PIX_FMT_QSV) {
178         frame->surface = (mfxFrameSurface1*)frame->frame->data[3];
179     } else {
180         frame->surface_internal.Info = q->frame_info;
181
182         frame->surface_internal.Data.PitchLow = frame->frame->linesize[0];
183         frame->surface_internal.Data.Y        = frame->frame->data[0];
184         frame->surface_internal.Data.UV       = frame->frame->data[1];
185
186         frame->surface = &frame->surface_internal;
187     }
188
189     return 0;
190 }
191
192 static void qsv_clear_unused_frames(QSVContext *q)
193 {
194     QSVFrame *cur = q->work_frames;
195     while (cur) {
196         if (cur->surface && !cur->surface->Data.Locked && !cur->queued) {
197             cur->surface = NULL;
198             av_frame_unref(cur->frame);
199         }
200         cur = cur->next;
201     }
202 }
203
204 static int get_surface(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, mfxFrameSurface1 **surf)
205 {
206     QSVFrame *frame, **last;
207     int ret;
208
209     qsv_clear_unused_frames(q);
210
211     frame = q->work_frames;
212     last  = &q->work_frames;
213     while (frame) {
214         if (!frame->surface) {
215             ret = alloc_frame(avctx, q, frame);
216             if (ret < 0)
217                 return ret;
218             *surf = frame->surface;
219             return 0;
220         }
221
222         last  = &frame->next;
223         frame = frame->next;
224     }
225
226     frame = av_mallocz(sizeof(*frame));
227     if (!frame)
228         return AVERROR(ENOMEM);
229     frame->frame = av_frame_alloc();
230     if (!frame->frame) {
231         av_freep(&frame);
232         return AVERROR(ENOMEM);
233     }
234     *last = frame;
235
236     ret = alloc_frame(avctx, q, frame);
237     if (ret < 0)
238         return ret;
239
240     *surf = frame->surface;
241
242     return 0;
243 }
244
245 static QSVFrame *find_frame(QSVContext *q, mfxFrameSurface1 *surf)
246 {
247     QSVFrame *cur = q->work_frames;
248     while (cur) {
249         if (surf == cur->surface)
250             return cur;
251         cur = cur->next;
252     }
253     return NULL;
254 }
255
256 static int qsv_decode(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q,
257                       AVFrame *frame, int *got_frame,
258                       AVPacket *avpkt)
259 {
260     QSVFrame *out_frame;
261     mfxFrameSurface1 *insurf;
262     mfxFrameSurface1 *outsurf;
263     mfxSyncPoint *sync;
264     mfxBitstream bs = { { { 0 } } };
265     int ret;
266
267     if (avpkt->size) {
268         bs.Data       = avpkt->data;
269         bs.DataLength = avpkt->size;
270         bs.MaxLength  = bs.DataLength;
271         bs.TimeStamp  = avpkt->pts;
272     }
273
274     sync = av_mallocz(sizeof(*sync));
275     if (!sync) {
276         av_freep(&sync);
277         return AVERROR(ENOMEM);
278     }
279
280     do {
281         ret = get_surface(avctx, q, &insurf);
282         if (ret < 0)
283             return ret;
284
285         ret = MFXVideoDECODE_DecodeFrameAsync(q->session, avpkt->size ? &bs : NULL,
286                                               insurf, &outsurf, sync);
287         if (ret == MFX_WRN_DEVICE_BUSY)
288             av_usleep(1);
289
290     } while (ret == MFX_WRN_DEVICE_BUSY || ret == MFX_ERR_MORE_SURFACE);
291
292     if (ret != MFX_ERR_NONE &&
293         ret != MFX_ERR_MORE_DATA &&
294         ret != MFX_WRN_VIDEO_PARAM_CHANGED &&
295         ret != MFX_ERR_MORE_SURFACE) {
296         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error during QSV decoding.\n");
297         av_freep(&sync);
298         return ff_qsv_error(ret);
299     }
300
301     /* make sure we do not enter an infinite loop if the SDK
302      * did not consume any data and did not return anything */
303     if (!*sync && !bs.DataOffset) {
304         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "A decode call did not consume any data\n");
305         bs.DataOffset = avpkt->size;
306     }
307
308     if (*sync) {
309         QSVFrame *out_frame = find_frame(q, outsurf);
310
311         if (!out_frame) {
312             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
313                    "The returned surface does not correspond to any frame\n");
314             av_freep(&sync);
315             return AVERROR_BUG;
316         }
317
318         out_frame->queued = 1;
319         av_fifo_generic_write(q->async_fifo, &out_frame, sizeof(out_frame), NULL);
320         av_fifo_generic_write(q->async_fifo, &sync,      sizeof(sync),      NULL);
321     } else {
322         av_freep(&sync);
323     }
324
325     if (!av_fifo_space(q->async_fifo) ||
326         (!avpkt->size && av_fifo_size(q->async_fifo))) {
327         AVFrame *src_frame;
328
329         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &out_frame, sizeof(out_frame), NULL);
330         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &sync,      sizeof(sync),      NULL);
331         out_frame->queued = 0;
332
333         do {
334             ret = MFXVideoCORE_SyncOperation(q->session, *sync, 1000);
335         } while (ret == MFX_WRN_IN_EXECUTION);
336
337         av_freep(&sync);
338
339         src_frame = out_frame->frame;
340
341         ret = av_frame_ref(frame, src_frame);
342         if (ret < 0)
343             return ret;
344
345         outsurf = out_frame->surface;
346
347 #if FF_API_PKT_PTS
348 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
349         frame->pkt_pts = outsurf->Data.TimeStamp;
350 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
351 #endif
352         frame->pts = outsurf->Data.TimeStamp;
353
354         frame->repeat_pict =
355             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FRAME_TRIPLING ? 4 :
356             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FRAME_DOUBLING ? 2 :
357             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FIELD_REPEATED ? 1 : 0;
358         frame->top_field_first =
359             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FIELD_TFF;
360         frame->interlaced_frame =
361             !(outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_PROGRESSIVE);
362
363         *got_frame = 1;
364     }
365
366     return bs.DataOffset;
367 }
368
369 int ff_qsv_decode_close(QSVContext *q)
370 {
371     QSVFrame *cur = q->work_frames;
372
373     if (q->session)
374         MFXVideoDECODE_Close(q->session);
375
376     while (q->async_fifo && av_fifo_size(q->async_fifo)) {
377         QSVFrame *out_frame;
378         mfxSyncPoint *sync;
379
380         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &out_frame, sizeof(out_frame), NULL);
381         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &sync,      sizeof(sync),      NULL);
382
383         av_freep(&sync);
384     }
385
386     while (cur) {
387         q->work_frames = cur->next;
388         av_frame_free(&cur->frame);
389         av_freep(&cur);
390         cur = q->work_frames;
391     }
392
393     av_fifo_free(q->async_fifo);
394     q->async_fifo = NULL;
395
396     av_parser_close(q->parser);
397     avcodec_free_context(&q->avctx_internal);
398
399     if (q->internal_session)
400         MFXClose(q->internal_session);
401
402     av_buffer_unref(&q->frames_ctx.hw_frames_ctx);
403     av_freep(&q->frames_ctx.mids);
404     q->frames_ctx.nb_mids = 0;
405
406     return 0;
407 }
408
409 int ff_qsv_process_data(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q,
410                         AVFrame *frame, int *got_frame, AVPacket *pkt)
411 {
412     uint8_t *dummy_data;
413     int dummy_size;
414     int ret;
415
416     if (!q->avctx_internal) {
417         q->avctx_internal = avcodec_alloc_context3(NULL);
418         if (!q->avctx_internal)
419             return AVERROR(ENOMEM);
420
421         if (avctx->extradata) {
422             q->avctx_internal->extradata = av_mallocz(avctx->extradata_size + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
423             if (!q->avctx_internal->extradata)
424                 return AVERROR(ENOMEM);
425
426             memcpy(q->avctx_internal->extradata, avctx->extradata,
427                    avctx->extradata_size);
428             q->avctx_internal->extradata_size = avctx->extradata_size;
429         }
430
431         q->parser = av_parser_init(avctx->codec_id);
432         if (!q->parser)
433             return AVERROR(ENOMEM);
434
435         q->parser->flags |= PARSER_FLAG_COMPLETE_FRAMES;
436         q->orig_pix_fmt   = AV_PIX_FMT_NONE;
437     }
438
439     if (!pkt->size)
440         return qsv_decode(avctx, q, frame, got_frame, pkt);
441
442     /* we assume the packets are already split properly and want
443      * just the codec parameters here */
444     av_parser_parse2(q->parser, q->avctx_internal,
445                      &dummy_data, &dummy_size,
446                      pkt->data, pkt->size, pkt->pts, pkt->dts,
447                      pkt->pos);
448
449     /* TODO: flush delayed frames on reinit */
450     if (q->parser->format       != q->orig_pix_fmt    ||
451         q->parser->coded_width  != avctx->coded_width ||
452         q->parser->coded_height != avctx->coded_height) {
453         enum AVPixelFormat pix_fmts[3] = { AV_PIX_FMT_QSV,
454                                            AV_PIX_FMT_NONE,
455                                            AV_PIX_FMT_NONE };
456         enum AVPixelFormat qsv_format;
457
458         qsv_format = ff_qsv_map_pixfmt(q->parser->format, &q->fourcc);
459         if (qsv_format < 0) {
460             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
461                    "Decoding pixel format '%s' is not supported\n",
462                    av_get_pix_fmt_name(q->parser->format));
463             ret = AVERROR(ENOSYS);
464             goto reinit_fail;
465         }
466
467         q->orig_pix_fmt     = q->parser->format;
468         avctx->pix_fmt      = pix_fmts[1] = qsv_format;
469         avctx->width        = q->parser->width;
470         avctx->height       = q->parser->height;
471         avctx->coded_width  = q->parser->coded_width;
472         avctx->coded_height = q->parser->coded_height;
473         avctx->level        = q->avctx_internal->level;
474         avctx->profile      = q->avctx_internal->profile;
475
476         ret = ff_get_format(avctx, pix_fmts);
477         if (ret < 0)
478             goto reinit_fail;
479
480         avctx->pix_fmt = ret;
481
482         ret = qsv_decode_init(avctx, q);
483         if (ret < 0)
484             goto reinit_fail;
485     }
486
487     return qsv_decode(avctx, q, frame, got_frame, pkt);
488
489 reinit_fail:
490     q->orig_pix_fmt = q->parser->format = avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
491     return ret;
492 }
493
494 void ff_qsv_decode_flush(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q)
495 {
496     q->orig_pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
497 }