fate/als: Add test for conformance file with 512 channels.
[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 const AVCodecHWConfigInternal *ff_qsv_hw_configs[] = {
45     &(const AVCodecHWConfigInternal) {
46         .public = {
47             .pix_fmt     = AV_PIX_FMT_QSV,
48             .methods     = AV_CODEC_HW_CONFIG_METHOD_HW_FRAMES_CTX |
49                            AV_CODEC_HW_CONFIG_METHOD_AD_HOC,
50             .device_type = AV_HWDEVICE_TYPE_QSV,
51         },
52         .hwaccel = NULL,
53     },
54     NULL
55 };
56
57 static int qsv_init_session(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, mfxSession session,
58                             AVBufferRef *hw_frames_ref, AVBufferRef *hw_device_ref)
59 {
60     int ret;
61
62     if (session) {
63         q->session = session;
64     } else if (hw_frames_ref) {
65         if (q->internal_session) {
66             MFXClose(q->internal_session);
67             q->internal_session = NULL;
68         }
69         av_buffer_unref(&q->frames_ctx.hw_frames_ctx);
70
71         q->frames_ctx.hw_frames_ctx = av_buffer_ref(hw_frames_ref);
72         if (!q->frames_ctx.hw_frames_ctx)
73             return AVERROR(ENOMEM);
74
75         ret = ff_qsv_init_session_frames(avctx, &q->internal_session,
76                                          &q->frames_ctx, q->load_plugins,
77                                          q->iopattern == MFX_IOPATTERN_OUT_OPAQUE_MEMORY);
78         if (ret < 0) {
79             av_buffer_unref(&q->frames_ctx.hw_frames_ctx);
80             return ret;
81         }
82
83         q->session = q->internal_session;
84     } else if (hw_device_ref) {
85         if (q->internal_session) {
86             MFXClose(q->internal_session);
87             q->internal_session = NULL;
88         }
89
90         ret = ff_qsv_init_session_device(avctx, &q->internal_session,
91                                          hw_device_ref, q->load_plugins);
92         if (ret < 0)
93             return ret;
94
95         q->session = q->internal_session;
96     } else {
97         if (!q->internal_session) {
98             ret = ff_qsv_init_internal_session(avctx, &q->internal_session,
99                                                q->load_plugins);
100             if (ret < 0)
101                 return ret;
102         }
103
104         q->session = q->internal_session;
105     }
106
107     /* make sure the decoder is uninitialized */
108     MFXVideoDECODE_Close(q->session);
109
110     return 0;
111 }
112
113 static inline unsigned int qsv_fifo_item_size(void)
114 {
115     return sizeof(mfxSyncPoint*) + sizeof(QSVFrame*);
116 }
117
118 static inline unsigned int qsv_fifo_size(const AVFifoBuffer* fifo)
119 {
120     return av_fifo_size(fifo) / qsv_fifo_item_size();
121 }
122
123 static int check_dec_param(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, mfxVideoParam *param_in)
124 {
125     mfxVideoParam param_out = { .mfx.CodecId = param_in->mfx.CodecId };
126     mfxStatus ret;
127
128 #define CHECK_MATCH(x) \
129     do { \
130       if (param_out.mfx.x != param_in->mfx.x) {   \
131           av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Required "#x" %d is unsupported\n", \
132           param_in->mfx.x); \
133       } \
134     } while (0)
135
136     ret = MFXVideoDECODE_Query(q->session, param_in, &param_out);
137
138     if (ret < 0) {
139         CHECK_MATCH(CodecId);
140         CHECK_MATCH(CodecProfile);
141         CHECK_MATCH(CodecLevel);
142         CHECK_MATCH(FrameInfo.Width);
143         CHECK_MATCH(FrameInfo.Height);
144 #undef CHECK_MATCH
145         return 0;
146     }
147     return 1;
148 }
149
150 static int qsv_decode_preinit(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, enum AVPixelFormat pix_fmt, mfxVideoParam *param)
151 {
152     mfxSession session = NULL;
153     int iopattern = 0;
154     int ret;
155     enum AVPixelFormat pix_fmts[3] = {
156         AV_PIX_FMT_QSV, /* opaque format in case of video memory output */
157         pix_fmt,        /* system memory format obtained from bitstream parser */
158         AV_PIX_FMT_NONE };
159
160     ret = ff_get_format(avctx, pix_fmts);
161     if (ret < 0) {
162         q->orig_pix_fmt = avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
163         return ret;
164     }
165
166     if (!q->async_fifo) {
167         q->async_fifo = av_fifo_alloc(q->async_depth * qsv_fifo_item_size());
168         if (!q->async_fifo)
169             return AVERROR(ENOMEM);
170     }
171
172     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_QSV && avctx->hwaccel_context) {
173         AVQSVContext *user_ctx = avctx->hwaccel_context;
174         session           = user_ctx->session;
175         iopattern         = user_ctx->iopattern;
176         q->ext_buffers    = user_ctx->ext_buffers;
177         q->nb_ext_buffers = user_ctx->nb_ext_buffers;
178     }
179
180     if (avctx->hw_frames_ctx) {
181         AVHWFramesContext    *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
182         AVQSVFramesContext *frames_hwctx = frames_ctx->hwctx;
183
184         if (!iopattern) {
185             if (frames_hwctx->frame_type & MFX_MEMTYPE_OPAQUE_FRAME)
186                 iopattern = MFX_IOPATTERN_OUT_OPAQUE_MEMORY;
187             else if (frames_hwctx->frame_type & MFX_MEMTYPE_VIDEO_MEMORY_DECODER_TARGET)
188                 iopattern = MFX_IOPATTERN_OUT_VIDEO_MEMORY;
189         }
190     }
191
192     if (!iopattern)
193         iopattern = MFX_IOPATTERN_OUT_SYSTEM_MEMORY;
194     q->iopattern = iopattern;
195
196     ret = qsv_init_session(avctx, q, session, avctx->hw_frames_ctx, avctx->hw_device_ctx);
197     if (ret < 0) {
198         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing an MFX session\n");
199         return ret;
200     }
201
202     param->IOPattern   = q->iopattern;
203     param->AsyncDepth  = q->async_depth;
204     param->ExtParam    = q->ext_buffers;
205     param->NumExtParam = q->nb_ext_buffers;
206
207     return 0;
208  }
209
210 static int qsv_decode_init(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, mfxVideoParam *param)
211 {
212     int ret;
213
214     avctx->width        = param->mfx.FrameInfo.CropW;
215     avctx->height       = param->mfx.FrameInfo.CropH;
216     avctx->coded_width  = param->mfx.FrameInfo.Width;
217     avctx->coded_height = param->mfx.FrameInfo.Height;
218     avctx->level        = param->mfx.CodecLevel;
219     avctx->profile      = param->mfx.CodecProfile;
220     avctx->field_order  = ff_qsv_map_picstruct(param->mfx.FrameInfo.PicStruct);
221     avctx->pix_fmt      = ff_qsv_map_fourcc(param->mfx.FrameInfo.FourCC);
222
223     ret = MFXVideoDECODE_Init(q->session, param);
224     if (ret < 0)
225         return ff_qsv_print_error(avctx, ret,
226                                   "Error initializing the MFX video decoder");
227
228     q->frame_info = param->mfx.FrameInfo;
229
230     return 0;
231 }
232
233 static int qsv_decode_header(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, AVPacket *avpkt, enum AVPixelFormat pix_fmt, mfxVideoParam *param)
234 {
235     int ret;
236
237     mfxBitstream bs = { 0 };
238
239     if (avpkt->size) {
240         bs.Data       = avpkt->data;
241         bs.DataLength = avpkt->size;
242         bs.MaxLength  = bs.DataLength;
243         bs.TimeStamp  = avpkt->pts;
244         if (avctx->field_order == AV_FIELD_PROGRESSIVE)
245             bs.DataFlag   |= MFX_BITSTREAM_COMPLETE_FRAME;
246     } else
247         return AVERROR_INVALIDDATA;
248
249
250     if(!q->session) {
251         ret = qsv_decode_preinit(avctx, q, pix_fmt, param);
252         if (ret < 0)
253             return ret;
254     }
255
256     ret = ff_qsv_codec_id_to_mfx(avctx->codec_id);
257     if (ret < 0)
258         return ret;
259
260     param->mfx.CodecId = ret;
261     ret = MFXVideoDECODE_DecodeHeader(q->session, &bs, param);
262     if (MFX_ERR_MORE_DATA == ret) {
263        return AVERROR(EAGAIN);
264     }
265     if (ret < 0)
266         return ff_qsv_print_error(avctx, ret,
267                 "Error decoding stream header");
268
269     return 0;
270 }
271
272 static int alloc_frame(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, QSVFrame *frame)
273 {
274     int ret;
275
276     ret = ff_get_buffer(avctx, frame->frame, AV_GET_BUFFER_FLAG_REF);
277     if (ret < 0)
278         return ret;
279
280     if (frame->frame->format == AV_PIX_FMT_QSV) {
281         frame->surface = *(mfxFrameSurface1*)frame->frame->data[3];
282     } else {
283         frame->surface.Info = q->frame_info;
284
285         frame->surface.Data.PitchLow = frame->frame->linesize[0];
286         frame->surface.Data.Y        = frame->frame->data[0];
287         frame->surface.Data.UV       = frame->frame->data[1];
288     }
289
290     if (q->frames_ctx.mids) {
291         ret = ff_qsv_find_surface_idx(&q->frames_ctx, frame);
292         if (ret < 0)
293             return ret;
294
295         frame->surface.Data.MemId = &q->frames_ctx.mids[ret];
296     }
297     frame->surface.Data.ExtParam    = &frame->ext_param;
298     frame->surface.Data.NumExtParam = 1;
299     frame->ext_param                = (mfxExtBuffer*)&frame->dec_info;
300     frame->dec_info.Header.BufferId = MFX_EXTBUFF_DECODED_FRAME_INFO;
301     frame->dec_info.Header.BufferSz = sizeof(frame->dec_info);
302
303     frame->used = 1;
304
305     return 0;
306 }
307
308 static void qsv_clear_unused_frames(QSVContext *q)
309 {
310     QSVFrame *cur = q->work_frames;
311     while (cur) {
312         if (cur->used && !cur->surface.Data.Locked && !cur->queued) {
313             cur->used = 0;
314             av_frame_unref(cur->frame);
315         }
316         cur = cur->next;
317     }
318 }
319
320 static int get_surface(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, mfxFrameSurface1 **surf)
321 {
322     QSVFrame *frame, **last;
323     int ret;
324
325     qsv_clear_unused_frames(q);
326
327     frame = q->work_frames;
328     last  = &q->work_frames;
329     while (frame) {
330         if (!frame->used) {
331             ret = alloc_frame(avctx, q, frame);
332             if (ret < 0)
333                 return ret;
334             *surf = &frame->surface;
335             return 0;
336         }
337
338         last  = &frame->next;
339         frame = frame->next;
340     }
341
342     frame = av_mallocz(sizeof(*frame));
343     if (!frame)
344         return AVERROR(ENOMEM);
345     frame->frame = av_frame_alloc();
346     if (!frame->frame) {
347         av_freep(&frame);
348         return AVERROR(ENOMEM);
349     }
350     *last = frame;
351
352     ret = alloc_frame(avctx, q, frame);
353     if (ret < 0)
354         return ret;
355
356     *surf = &frame->surface;
357
358     return 0;
359 }
360
361 static QSVFrame *find_frame(QSVContext *q, mfxFrameSurface1 *surf)
362 {
363     QSVFrame *cur = q->work_frames;
364     while (cur) {
365         if (surf == &cur->surface)
366             return cur;
367         cur = cur->next;
368     }
369     return NULL;
370 }
371
372 static int qsv_decode(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q,
373                       AVFrame *frame, int *got_frame,
374                       AVPacket *avpkt)
375 {
376     QSVFrame *out_frame;
377     mfxFrameSurface1 *insurf;
378     mfxFrameSurface1 *outsurf;
379     mfxSyncPoint *sync;
380     mfxBitstream bs = { { { 0 } } };
381     int ret;
382
383     if (avpkt->size) {
384         bs.Data       = avpkt->data;
385         bs.DataLength = avpkt->size;
386         bs.MaxLength  = bs.DataLength;
387         bs.TimeStamp  = avpkt->pts;
388         if (avctx->field_order == AV_FIELD_PROGRESSIVE)
389             bs.DataFlag   |= MFX_BITSTREAM_COMPLETE_FRAME;
390     }
391
392     sync = av_mallocz(sizeof(*sync));
393     if (!sync) {
394         av_freep(&sync);
395         return AVERROR(ENOMEM);
396     }
397
398     do {
399         ret = get_surface(avctx, q, &insurf);
400         if (ret < 0) {
401             av_freep(&sync);
402             return ret;
403         }
404
405         ret = MFXVideoDECODE_DecodeFrameAsync(q->session, avpkt->size ? &bs : NULL,
406                                               insurf, &outsurf, sync);
407         if (ret == MFX_WRN_DEVICE_BUSY)
408             av_usleep(500);
409
410     } while (ret == MFX_WRN_DEVICE_BUSY || ret == MFX_ERR_MORE_SURFACE);
411
412     if (ret != MFX_ERR_NONE &&
413         ret != MFX_ERR_MORE_DATA &&
414         ret != MFX_WRN_VIDEO_PARAM_CHANGED &&
415         ret != MFX_ERR_MORE_SURFACE) {
416         av_freep(&sync);
417         return ff_qsv_print_error(avctx, ret,
418                                   "Error during QSV decoding.");
419     }
420
421     /* make sure we do not enter an infinite loop if the SDK
422      * did not consume any data and did not return anything */
423     if (!*sync && !bs.DataOffset) {
424         bs.DataOffset = avpkt->size;
425         ++q->zero_consume_run;
426         if (q->zero_consume_run > 1)
427             ff_qsv_print_warning(avctx, ret, "A decode call did not consume any data");
428     } else if (!*sync && bs.DataOffset) {
429         ++q->buffered_count;
430     } else {
431         q->zero_consume_run = 0;
432     }
433
434     if (*sync) {
435         QSVFrame *out_frame = find_frame(q, outsurf);
436
437         if (!out_frame) {
438             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
439                    "The returned surface does not correspond to any frame\n");
440             av_freep(&sync);
441             return AVERROR_BUG;
442         }
443
444         out_frame->queued = 1;
445         av_fifo_generic_write(q->async_fifo, &out_frame, sizeof(out_frame), NULL);
446         av_fifo_generic_write(q->async_fifo, &sync,      sizeof(sync),      NULL);
447     } else {
448         av_freep(&sync);
449     }
450
451     if ((qsv_fifo_size(q->async_fifo) >= q->async_depth) ||
452         (!avpkt->size && av_fifo_size(q->async_fifo))) {
453         AVFrame *src_frame;
454
455         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &out_frame, sizeof(out_frame), NULL);
456         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &sync,      sizeof(sync),      NULL);
457         out_frame->queued = 0;
458
459         if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_QSV) {
460             do {
461                 ret = MFXVideoCORE_SyncOperation(q->session, *sync, 1000);
462             } while (ret == MFX_WRN_IN_EXECUTION);
463         }
464
465         av_freep(&sync);
466
467         src_frame = out_frame->frame;
468
469         ret = av_frame_ref(frame, src_frame);
470         if (ret < 0)
471             return ret;
472
473         outsurf = &out_frame->surface;
474
475 #if FF_API_PKT_PTS
476 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
477         frame->pkt_pts = outsurf->Data.TimeStamp;
478 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
479 #endif
480         frame->pts = outsurf->Data.TimeStamp;
481
482         frame->repeat_pict =
483             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FRAME_TRIPLING ? 4 :
484             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FRAME_DOUBLING ? 2 :
485             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FIELD_REPEATED ? 1 : 0;
486         frame->top_field_first =
487             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FIELD_TFF;
488         frame->interlaced_frame =
489             !(outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_PROGRESSIVE);
490         frame->pict_type = ff_qsv_map_pictype(out_frame->dec_info.FrameType);
491         //Key frame is IDR frame is only suitable for H264. For HEVC, IRAPs are key frames.
492         if (avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_H264)
493             frame->key_frame = !!(out_frame->dec_info.FrameType & MFX_FRAMETYPE_IDR);
494
495         /* update the surface properties */
496         if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_QSV)
497             ((mfxFrameSurface1*)frame->data[3])->Info = outsurf->Info;
498
499         *got_frame = 1;
500     }
501
502     return bs.DataOffset;
503 }
504
505 int ff_qsv_decode_close(QSVContext *q)
506 {
507     QSVFrame *cur = q->work_frames;
508
509     if (q->session)
510         MFXVideoDECODE_Close(q->session);
511
512     while (q->async_fifo && av_fifo_size(q->async_fifo)) {
513         QSVFrame *out_frame;
514         mfxSyncPoint *sync;
515
516         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &out_frame, sizeof(out_frame), NULL);
517         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &sync,      sizeof(sync),      NULL);
518
519         av_freep(&sync);
520     }
521
522     while (cur) {
523         q->work_frames = cur->next;
524         av_frame_free(&cur->frame);
525         av_freep(&cur);
526         cur = q->work_frames;
527     }
528
529     av_fifo_free(q->async_fifo);
530     q->async_fifo = NULL;
531
532     if (q->internal_session)
533         MFXClose(q->internal_session);
534
535     av_buffer_unref(&q->frames_ctx.hw_frames_ctx);
536     av_buffer_unref(&q->frames_ctx.mids_buf);
537
538     return 0;
539 }
540
541 int ff_qsv_process_data(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q,
542                         AVFrame *frame, int *got_frame, AVPacket *pkt)
543 {
544     int ret;
545     mfxVideoParam param = { 0 };
546     enum AVPixelFormat pix_fmt = AV_PIX_FMT_NV12;
547
548     if (!pkt->size)
549         return qsv_decode(avctx, q, frame, got_frame, pkt);
550
551     /* TODO: flush delayed frames on reinit */
552
553     // sw_pix_fmt, coded_width/height should be set for ff_get_format(),
554     // assume sw_pix_fmt is NV12 and coded_width/height to be 1280x720,
555     // the assumption may be not corret but will be updated after header decoded if not true.
556     if (q->orig_pix_fmt != AV_PIX_FMT_NONE)
557         pix_fmt = q->orig_pix_fmt;
558     if (!avctx->coded_width)
559         avctx->coded_width = 1280;
560     if (!avctx->coded_height)
561         avctx->coded_height = 720;
562
563     ret = qsv_decode_header(avctx, q, pkt, pix_fmt, &param);
564
565     if (ret >= 0 && (q->orig_pix_fmt != ff_qsv_map_fourcc(param.mfx.FrameInfo.FourCC) ||
566         avctx->coded_width  != param.mfx.FrameInfo.Width ||
567         avctx->coded_height != param.mfx.FrameInfo.Height)) {
568         AVPacket zero_pkt = {0};
569
570         if (q->buffered_count) {
571             q->reinit_flag = 1;
572             /* decode zero-size pkt to flush the buffered pkt before reinit */
573             q->buffered_count--;
574             return qsv_decode(avctx, q, frame, got_frame, &zero_pkt);
575         }
576         q->reinit_flag = 0;
577
578         q->orig_pix_fmt = avctx->pix_fmt = pix_fmt = ff_qsv_map_fourcc(param.mfx.FrameInfo.FourCC);
579
580         avctx->coded_width  = param.mfx.FrameInfo.Width;
581         avctx->coded_height = param.mfx.FrameInfo.Height;
582
583         ret = qsv_decode_preinit(avctx, q, pix_fmt, &param);
584         if (ret < 0)
585             goto reinit_fail;
586         q->initialized = 0;
587     }
588
589     if (!q->initialized) {
590         ret = qsv_decode_init(avctx, q, &param);
591         if (ret < 0)
592             goto reinit_fail;
593         q->initialized = 1;
594     }
595
596     return qsv_decode(avctx, q, frame, got_frame, pkt);
597
598 reinit_fail:
599     q->orig_pix_fmt = avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
600     return ret;
601 }
602
603 void ff_qsv_decode_flush(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q)
604 {
605     q->orig_pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
606     q->initialized = 0;
607 }