Merge commit 'a1a143adb0fd11c474221431417cff25db7d920f'
[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 FFmpeg.
8  *
9  * FFmpeg 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  * FFmpeg 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 FFmpeg; 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, AVBufferRef *hw_device_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_frames(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 if (hw_device_ref) {
72         if (q->internal_session) {
73             MFXClose(q->internal_session);
74             q->internal_session = NULL;
75         }
76
77         ret = ff_qsv_init_session_device(avctx, &q->internal_session,
78                                          hw_device_ref, q->load_plugins);
79         if (ret < 0)
80             return ret;
81
82         q->session = q->internal_session;
83     } else {
84         if (!q->internal_session) {
85             ret = ff_qsv_init_internal_session(avctx, &q->internal_session,
86                                                q->load_plugins);
87             if (ret < 0)
88                 return ret;
89         }
90
91         q->session = q->internal_session;
92     }
93
94     /* make sure the decoder is uninitialized */
95     MFXVideoDECODE_Close(q->session);
96
97     return 0;
98 }
99
100 static int qsv_decode_init(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q)
101 {
102     const AVPixFmtDescriptor *desc;
103     mfxSession session = NULL;
104     int iopattern = 0;
105     mfxVideoParam param = { 0 };
106     int frame_width  = avctx->coded_width;
107     int frame_height = avctx->coded_height;
108     int ret;
109
110     desc = av_pix_fmt_desc_get(avctx->sw_pix_fmt);
111     if (!desc)
112         return AVERROR_BUG;
113
114     if (!q->async_fifo) {
115         q->async_fifo = av_fifo_alloc((1 + q->async_depth) *
116                                       (sizeof(mfxSyncPoint*) + sizeof(QSVFrame*)));
117         if (!q->async_fifo)
118             return AVERROR(ENOMEM);
119     }
120
121     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_QSV && avctx->hwaccel_context) {
122         AVQSVContext *user_ctx = avctx->hwaccel_context;
123         session           = user_ctx->session;
124         iopattern         = user_ctx->iopattern;
125         q->ext_buffers    = user_ctx->ext_buffers;
126         q->nb_ext_buffers = user_ctx->nb_ext_buffers;
127     }
128
129     if (avctx->hw_frames_ctx) {
130         AVHWFramesContext    *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
131         AVQSVFramesContext *frames_hwctx = frames_ctx->hwctx;
132
133         if (!iopattern) {
134             if (frames_hwctx->frame_type & MFX_MEMTYPE_OPAQUE_FRAME)
135                 iopattern = MFX_IOPATTERN_OUT_OPAQUE_MEMORY;
136             else if (frames_hwctx->frame_type & MFX_MEMTYPE_VIDEO_MEMORY_DECODER_TARGET)
137                 iopattern = MFX_IOPATTERN_OUT_VIDEO_MEMORY;
138         }
139
140         frame_width  = frames_hwctx->surfaces[0].Info.Width;
141         frame_height = frames_hwctx->surfaces[0].Info.Height;
142     }
143
144     if (!iopattern)
145         iopattern = MFX_IOPATTERN_OUT_SYSTEM_MEMORY;
146     q->iopattern = iopattern;
147
148     ret = qsv_init_session(avctx, q, session, avctx->hw_frames_ctx, avctx->hw_device_ctx);
149     if (ret < 0) {
150         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing an MFX session\n");
151         return ret;
152     }
153
154     ret = ff_qsv_codec_id_to_mfx(avctx->codec_id);
155     if (ret < 0)
156         return ret;
157
158     param.mfx.CodecId      = ret;
159     param.mfx.CodecProfile = ff_qsv_profile_to_mfx(avctx->codec_id, avctx->profile);
160     param.mfx.CodecLevel   = avctx->level == FF_LEVEL_UNKNOWN ? MFX_LEVEL_UNKNOWN : avctx->level;
161
162     param.mfx.FrameInfo.BitDepthLuma   = desc->comp[0].depth;
163     param.mfx.FrameInfo.BitDepthChroma = desc->comp[0].depth;
164     param.mfx.FrameInfo.Shift          = desc->comp[0].depth > 8;
165     param.mfx.FrameInfo.FourCC         = q->fourcc;
166     param.mfx.FrameInfo.Width          = frame_width;
167     param.mfx.FrameInfo.Height         = frame_height;
168     param.mfx.FrameInfo.ChromaFormat   = MFX_CHROMAFORMAT_YUV420;
169
170     switch (avctx->field_order) {
171     case AV_FIELD_PROGRESSIVE:
172         param.mfx.FrameInfo.PicStruct = MFX_PICSTRUCT_PROGRESSIVE;
173         break;
174     case AV_FIELD_TT:
175         param.mfx.FrameInfo.PicStruct = MFX_PICSTRUCT_FIELD_TFF;
176         break;
177     case AV_FIELD_BB:
178         param.mfx.FrameInfo.PicStruct = MFX_PICSTRUCT_FIELD_BFF;
179         break;
180     default:
181         param.mfx.FrameInfo.PicStruct = MFX_PICSTRUCT_UNKNOWN;
182         break;
183     }
184
185     param.IOPattern   = q->iopattern;
186     param.AsyncDepth  = q->async_depth;
187     param.ExtParam    = q->ext_buffers;
188     param.NumExtParam = q->nb_ext_buffers;
189
190     ret = MFXVideoDECODE_Init(q->session, &param);
191     if (ret < 0)
192         return ff_qsv_print_error(avctx, ret,
193                                   "Error initializing the MFX video decoder");
194
195     q->frame_info = param.mfx.FrameInfo;
196
197     return 0;
198 }
199
200 static int alloc_frame(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, QSVFrame *frame)
201 {
202     int ret;
203
204     ret = ff_get_buffer(avctx, frame->frame, AV_GET_BUFFER_FLAG_REF);
205     if (ret < 0)
206         return ret;
207
208     if (frame->frame->format == AV_PIX_FMT_QSV) {
209         frame->surface = *(mfxFrameSurface1*)frame->frame->data[3];
210     } else {
211         frame->surface.Info = q->frame_info;
212
213         frame->surface.Data.PitchLow = frame->frame->linesize[0];
214         frame->surface.Data.Y        = frame->frame->data[0];
215         frame->surface.Data.UV       = frame->frame->data[1];
216     }
217
218     if (q->frames_ctx.mids) {
219         ret = ff_qsv_find_surface_idx(&q->frames_ctx, frame);
220         if (ret < 0)
221             return ret;
222
223         frame->surface.Data.MemId = &q->frames_ctx.mids[ret];
224     }
225
226     frame->used = 1;
227
228     return 0;
229 }
230
231 static void qsv_clear_unused_frames(QSVContext *q)
232 {
233     QSVFrame *cur = q->work_frames;
234     while (cur) {
235         if (cur->used && !cur->surface.Data.Locked && !cur->queued) {
236             cur->used = 0;
237             av_frame_unref(cur->frame);
238         }
239         cur = cur->next;
240     }
241 }
242
243 static int get_surface(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, mfxFrameSurface1 **surf)
244 {
245     QSVFrame *frame, **last;
246     int ret;
247
248     qsv_clear_unused_frames(q);
249
250     frame = q->work_frames;
251     last  = &q->work_frames;
252     while (frame) {
253         if (!frame->used) {
254             ret = alloc_frame(avctx, q, frame);
255             if (ret < 0)
256                 return ret;
257             *surf = &frame->surface;
258             return 0;
259         }
260
261         last  = &frame->next;
262         frame = frame->next;
263     }
264
265     frame = av_mallocz(sizeof(*frame));
266     if (!frame)
267         return AVERROR(ENOMEM);
268     frame->frame = av_frame_alloc();
269     if (!frame->frame) {
270         av_freep(&frame);
271         return AVERROR(ENOMEM);
272     }
273     *last = frame;
274
275     ret = alloc_frame(avctx, q, frame);
276     if (ret < 0)
277         return ret;
278
279     *surf = &frame->surface;
280
281     return 0;
282 }
283
284 static QSVFrame *find_frame(QSVContext *q, mfxFrameSurface1 *surf)
285 {
286     QSVFrame *cur = q->work_frames;
287     while (cur) {
288         if (surf == &cur->surface)
289             return cur;
290         cur = cur->next;
291     }
292     return NULL;
293 }
294
295 static int qsv_decode(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q,
296                       AVFrame *frame, int *got_frame,
297                       AVPacket *avpkt)
298 {
299     QSVFrame *out_frame;
300     mfxFrameSurface1 *insurf;
301     mfxFrameSurface1 *outsurf;
302     mfxSyncPoint *sync;
303     mfxBitstream bs = { { { 0 } } };
304     int ret;
305
306     if (avpkt->size) {
307         bs.Data       = avpkt->data;
308         bs.DataLength = avpkt->size;
309         bs.MaxLength  = bs.DataLength;
310         bs.TimeStamp  = avpkt->pts;
311     }
312
313     sync = av_mallocz(sizeof(*sync));
314     if (!sync) {
315         av_freep(&sync);
316         return AVERROR(ENOMEM);
317     }
318
319     do {
320         ret = get_surface(avctx, q, &insurf);
321         if (ret < 0) {
322             av_freep(&sync);
323             return ret;
324         }
325
326         ret = MFXVideoDECODE_DecodeFrameAsync(q->session, avpkt->size ? &bs : NULL,
327                                               insurf, &outsurf, sync);
328         if (ret == MFX_WRN_DEVICE_BUSY)
329             av_usleep(500);
330
331     } while (ret == MFX_WRN_DEVICE_BUSY || ret == MFX_ERR_MORE_SURFACE);
332
333     if (ret != MFX_ERR_NONE &&
334         ret != MFX_ERR_MORE_DATA &&
335         ret != MFX_WRN_VIDEO_PARAM_CHANGED &&
336         ret != MFX_ERR_MORE_SURFACE) {
337         av_freep(&sync);
338         return ff_qsv_print_error(avctx, ret,
339                                   "Error during QSV decoding.");
340     }
341
342     /* make sure we do not enter an infinite loop if the SDK
343      * did not consume any data and did not return anything */
344     if (!*sync && !bs.DataOffset) {
345         bs.DataOffset = avpkt->size;
346         ++q->zero_consume_run;
347         if (q->zero_consume_run > 1)
348             ff_qsv_print_warning(avctx, ret, "A decode call did not consume any data");
349     } else {
350         q->zero_consume_run = 0;
351     }
352
353     if (*sync) {
354         QSVFrame *out_frame = find_frame(q, outsurf);
355
356         if (!out_frame) {
357             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
358                    "The returned surface does not correspond to any frame\n");
359             av_freep(&sync);
360             return AVERROR_BUG;
361         }
362
363         out_frame->queued = 1;
364         av_fifo_generic_write(q->async_fifo, &out_frame, sizeof(out_frame), NULL);
365         av_fifo_generic_write(q->async_fifo, &sync,      sizeof(sync),      NULL);
366     } else {
367         av_freep(&sync);
368     }
369
370     if (!av_fifo_space(q->async_fifo) ||
371         (!avpkt->size && av_fifo_size(q->async_fifo))) {
372         AVFrame *src_frame;
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         out_frame->queued = 0;
377
378         if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_QSV) {
379             do {
380                 ret = MFXVideoCORE_SyncOperation(q->session, *sync, 1000);
381             } while (ret == MFX_WRN_IN_EXECUTION);
382         }
383
384         av_freep(&sync);
385
386         src_frame = out_frame->frame;
387
388         ret = av_frame_ref(frame, src_frame);
389         if (ret < 0)
390             return ret;
391
392         outsurf = &out_frame->surface;
393
394 #if FF_API_PKT_PTS
395 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
396         frame->pkt_pts = outsurf->Data.TimeStamp;
397 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
398 #endif
399         frame->pts = outsurf->Data.TimeStamp;
400
401         frame->repeat_pict =
402             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FRAME_TRIPLING ? 4 :
403             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FRAME_DOUBLING ? 2 :
404             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FIELD_REPEATED ? 1 : 0;
405         frame->top_field_first =
406             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FIELD_TFF;
407         frame->interlaced_frame =
408             !(outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_PROGRESSIVE);
409
410         /* update the surface properties */
411         if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_QSV)
412             ((mfxFrameSurface1*)frame->data[3])->Info = outsurf->Info;
413
414         *got_frame = 1;
415     }
416
417     return bs.DataOffset;
418 }
419
420 int ff_qsv_decode_close(QSVContext *q)
421 {
422     QSVFrame *cur = q->work_frames;
423
424     if (q->session)
425         MFXVideoDECODE_Close(q->session);
426
427     while (q->async_fifo && av_fifo_size(q->async_fifo)) {
428         QSVFrame *out_frame;
429         mfxSyncPoint *sync;
430
431         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &out_frame, sizeof(out_frame), NULL);
432         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &sync,      sizeof(sync),      NULL);
433
434         av_freep(&sync);
435     }
436
437     while (cur) {
438         q->work_frames = cur->next;
439         av_frame_free(&cur->frame);
440         av_freep(&cur);
441         cur = q->work_frames;
442     }
443
444     av_fifo_free(q->async_fifo);
445     q->async_fifo = NULL;
446
447     av_parser_close(q->parser);
448     avcodec_free_context(&q->avctx_internal);
449
450     if (q->internal_session)
451         MFXClose(q->internal_session);
452
453     av_buffer_unref(&q->frames_ctx.hw_frames_ctx);
454     av_buffer_unref(&q->frames_ctx.mids_buf);
455
456     return 0;
457 }
458
459 int ff_qsv_process_data(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q,
460                         AVFrame *frame, int *got_frame, AVPacket *pkt)
461 {
462     uint8_t *dummy_data;
463     int dummy_size;
464     int ret;
465
466     if (!q->avctx_internal) {
467         q->avctx_internal = avcodec_alloc_context3(NULL);
468         if (!q->avctx_internal)
469             return AVERROR(ENOMEM);
470
471         q->parser = av_parser_init(avctx->codec_id);
472         if (!q->parser)
473             return AVERROR(ENOMEM);
474
475         q->parser->flags |= PARSER_FLAG_COMPLETE_FRAMES;
476         q->orig_pix_fmt   = AV_PIX_FMT_NONE;
477     }
478
479     if (!pkt->size)
480         return qsv_decode(avctx, q, frame, got_frame, pkt);
481
482     /* we assume the packets are already split properly and want
483      * just the codec parameters here */
484     av_parser_parse2(q->parser, q->avctx_internal,
485                      &dummy_data, &dummy_size,
486                      pkt->data, pkt->size, pkt->pts, pkt->dts,
487                      pkt->pos);
488
489     /* TODO: flush delayed frames on reinit */
490     if (q->parser->format       != q->orig_pix_fmt    ||
491         q->parser->coded_width  != avctx->coded_width ||
492         q->parser->coded_height != avctx->coded_height) {
493         enum AVPixelFormat pix_fmts[3] = { AV_PIX_FMT_QSV,
494                                            AV_PIX_FMT_NONE,
495                                            AV_PIX_FMT_NONE };
496         enum AVPixelFormat qsv_format;
497
498         qsv_format = ff_qsv_map_pixfmt(q->parser->format, &q->fourcc);
499         if (qsv_format < 0) {
500             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
501                    "Decoding pixel format '%s' is not supported\n",
502                    av_get_pix_fmt_name(q->parser->format));
503             ret = AVERROR(ENOSYS);
504             goto reinit_fail;
505         }
506
507         q->orig_pix_fmt     = q->parser->format;
508         avctx->pix_fmt      = pix_fmts[1] = qsv_format;
509         avctx->width        = q->parser->width;
510         avctx->height       = q->parser->height;
511         avctx->coded_width  = q->parser->coded_width;
512         avctx->coded_height = q->parser->coded_height;
513         avctx->field_order  = q->parser->field_order;
514         avctx->level        = q->avctx_internal->level;
515         avctx->profile      = q->avctx_internal->profile;
516
517         ret = ff_get_format(avctx, pix_fmts);
518         if (ret < 0)
519             goto reinit_fail;
520
521         avctx->pix_fmt = ret;
522
523         ret = qsv_decode_init(avctx, q);
524         if (ret < 0)
525             goto reinit_fail;
526     }
527
528     return qsv_decode(avctx, q, frame, got_frame, pkt);
529
530 reinit_fail:
531     q->orig_pix_fmt = q->parser->format = avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
532     return ret;
533 }
534
535 void ff_qsv_decode_flush(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q)
536 {
537     q->orig_pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
538 }