qsvenc: fix setting maxrate for VBR
[ffmpeg.git] / libavcodec / qsvenc.c
1 /*
2  * Intel MediaSDK QSV encoder utility functions
3  *
4  * copyright (c) 2013 Yukinori Yamazoe
5  * copyright (c) 2015 Anton Khirnov
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 #include <mfx/mfxvideo.h>
27
28 #include "libavutil/common.h"
29 #include "libavutil/mem.h"
30 #include "libavutil/log.h"
31 #include "libavutil/time.h"
32 #include "libavutil/imgutils.h"
33
34 #include "avcodec.h"
35 #include "internal.h"
36 #include "qsv.h"
37 #include "qsv_internal.h"
38 #include "qsvenc.h"
39
40 static const struct {
41     mfxU16 profile;
42     const char *name;
43 } profile_names[] = {
44     { MFX_PROFILE_AVC_BASELINE,                 "baseline"              },
45     { MFX_PROFILE_AVC_MAIN,                     "main"                  },
46     { MFX_PROFILE_AVC_EXTENDED,                 "extended"              },
47     { MFX_PROFILE_AVC_HIGH,                     "high"                  },
48 #if QSV_VERSION_ATLEAST(1, 15)
49     { MFX_PROFILE_AVC_HIGH_422,                 "high 422"              },
50 #endif
51 #if QSV_VERSION_ATLEAST(1, 4)
52     { MFX_PROFILE_AVC_CONSTRAINED_BASELINE,     "constrained baseline"  },
53     { MFX_PROFILE_AVC_CONSTRAINED_HIGH,         "constrained high"      },
54     { MFX_PROFILE_AVC_PROGRESSIVE_HIGH,         "progressive high"      },
55 #endif
56     { MFX_PROFILE_MPEG2_SIMPLE,                 "simple"                },
57     { MFX_PROFILE_MPEG2_MAIN,                   "main"                  },
58     { MFX_PROFILE_MPEG2_HIGH,                   "high"                  },
59     { MFX_PROFILE_VC1_SIMPLE,                   "simple"                },
60     { MFX_PROFILE_VC1_MAIN,                     "main"                  },
61     { MFX_PROFILE_VC1_ADVANCED,                 "advanced"              },
62 #if QSV_VERSION_ATLEAST(1, 8)
63     { MFX_PROFILE_HEVC_MAIN,                    "main"                  },
64     { MFX_PROFILE_HEVC_MAIN10,                  "main10"                },
65     { MFX_PROFILE_HEVC_MAINSP,                  "mainsp"                },
66 #endif
67 };
68
69 static const char *print_profile(mfxU16 profile)
70 {
71     int i;
72     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(profile_names); i++)
73         if (profile == profile_names[i].profile)
74             return profile_names[i].name;
75     return "unknown";
76 }
77
78 static const struct {
79     mfxU16      rc_mode;
80     const char *name;
81 } rc_names[] = {
82     { MFX_RATECONTROL_CBR,     "CBR" },
83     { MFX_RATECONTROL_VBR,     "VBR" },
84     { MFX_RATECONTROL_CQP,     "CQP" },
85     { MFX_RATECONTROL_AVBR,    "AVBR" },
86 #if QSV_HAVE_LA
87     { MFX_RATECONTROL_LA,      "LA" },
88 #endif
89 #if QSV_HAVE_ICQ
90     { MFX_RATECONTROL_ICQ,     "ICQ" },
91     { MFX_RATECONTROL_LA_ICQ,  "LA_ICQ" },
92 #endif
93 #if QSV_HAVE_VCM
94     { MFX_RATECONTROL_VCM,     "VCM" },
95 #endif
96 #if QSV_VERSION_ATLEAST(1, 10)
97     { MFX_RATECONTROL_LA_EXT,  "LA_EXT" },
98 #endif
99 #if QSV_HAVE_LA_HRD
100     { MFX_RATECONTROL_LA_HRD,  "LA_HRD" },
101 #endif
102 #if QSV_HAVE_QVBR
103     { MFX_RATECONTROL_QVBR,    "QVBR" },
104 #endif
105 };
106
107 static const char *print_ratecontrol(mfxU16 rc_mode)
108 {
109     int i;
110     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(rc_names); i++)
111         if (rc_mode == rc_names[i].rc_mode)
112             return rc_names[i].name;
113     return "unknown";
114 }
115
116 static const char *print_threestate(mfxU16 val)
117 {
118     if (val == MFX_CODINGOPTION_ON)
119         return "ON";
120     else if (val == MFX_CODINGOPTION_OFF)
121         return "OFF";
122     return "unknown";
123 }
124
125 static void dump_video_param(AVCodecContext *avctx, QSVEncContext *q,
126                              mfxExtBuffer **coding_opts)
127 {
128     mfxInfoMFX *info = &q->param.mfx;
129
130     mfxExtCodingOption   *co = (mfxExtCodingOption*)coding_opts[0];
131 #if QSV_HAVE_CO2
132     mfxExtCodingOption2 *co2 = (mfxExtCodingOption2*)coding_opts[1];
133 #endif
134 #if QSV_HAVE_CO3
135     mfxExtCodingOption3 *co3 = (mfxExtCodingOption3*)coding_opts[2];
136 #endif
137
138     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "profile: %s; level: %"PRIu16"\n",
139            print_profile(info->CodecProfile), info->CodecLevel);
140
141     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "GopPicSize: %"PRIu16"; GopRefDist: %"PRIu16"; GopOptFlag: ",
142            info->GopPicSize, info->GopRefDist);
143     if (info->GopOptFlag & MFX_GOP_CLOSED)
144         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "closed ");
145     if (info->GopOptFlag & MFX_GOP_STRICT)
146         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "strict ");
147     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "; IdrInterval: %"PRIu16"\n", info->IdrInterval);
148
149     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "TargetUsage: %"PRIu16"; RateControlMethod: %s\n",
150            info->TargetUsage, print_ratecontrol(info->RateControlMethod));
151
152     if (info->RateControlMethod == MFX_RATECONTROL_CBR ||
153         info->RateControlMethod == MFX_RATECONTROL_VBR
154 #if QSV_HAVE_VCM
155         || info->RateControlMethod == MFX_RATECONTROL_VCM
156 #endif
157         ) {
158         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
159                "InitialDelayInKB: %"PRIu16"; TargetKbps: %"PRIu16"; MaxKbps: %"PRIu16"\n",
160                info->InitialDelayInKB, info->TargetKbps, info->MaxKbps);
161     } else if (info->RateControlMethod == MFX_RATECONTROL_CQP) {
162         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "QPI: %"PRIu16"; QPP: %"PRIu16"; QPB: %"PRIu16"\n",
163                info->QPI, info->QPP, info->QPB);
164     } else if (info->RateControlMethod == MFX_RATECONTROL_AVBR) {
165         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
166                "TargetKbps: %"PRIu16"; Accuracy: %"PRIu16"; Convergence: %"PRIu16"\n",
167                info->TargetKbps, info->Accuracy, info->Convergence);
168     }
169 #if QSV_HAVE_LA
170     else if (info->RateControlMethod == MFX_RATECONTROL_LA
171 #if QSV_HAVE_LA_HRD
172              || info->RateControlMethod == MFX_RATECONTROL_LA_HRD
173 #endif
174              ) {
175         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
176                "TargetKbps: %"PRIu16"; LookAheadDepth: %"PRIu16"\n",
177                info->TargetKbps, co2->LookAheadDepth);
178     }
179 #endif
180 #if QSV_HAVE_ICQ
181     else if (info->RateControlMethod == MFX_RATECONTROL_ICQ) {
182         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "ICQQuality: %"PRIu16"\n", info->ICQQuality);
183     } else if (info->RateControlMethod == MFX_RATECONTROL_LA_ICQ) {
184         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "ICQQuality: %"PRIu16"; LookAheadDepth: %"PRIu16"\n",
185                info->ICQQuality, co2->LookAheadDepth);
186     }
187 #endif
188 #if QSV_HAVE_QVBR
189     else if (info->RateControlMethod == MFX_RATECONTROL_QVBR) {
190         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "QVBRQuality: %"PRIu16"\n",
191                co3->QVBRQuality);
192     }
193 #endif
194
195     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "NumSlice: %"PRIu16"; NumRefFrame: %"PRIu16"\n",
196            info->NumSlice, info->NumRefFrame);
197     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "RateDistortionOpt: %s\n",
198            print_threestate(co->RateDistortionOpt));
199
200 #if QSV_HAVE_CO2
201     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
202            "RecoveryPointSEI: %s IntRefType: %"PRIu16"; IntRefCycleSize: %"PRIu16"; IntRefQPDelta: %"PRId16"\n",
203            print_threestate(co->RecoveryPointSEI), co2->IntRefType, co2->IntRefCycleSize, co2->IntRefQPDelta);
204
205     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "MaxFrameSize: %"PRIu16"; ", co2->MaxFrameSize);
206 #if QSV_VERSION_ATLEAST(1, 9)
207     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "MaxSliceSize: %"PRIu16"; ", co2->MaxSliceSize);
208 #endif
209     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "\n");
210
211     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
212            "BitrateLimit: %s; MBBRC: %s; ExtBRC: %s\n",
213            print_threestate(co2->BitrateLimit), print_threestate(co2->MBBRC),
214            print_threestate(co2->ExtBRC));
215
216 #if QSV_HAVE_TRELLIS
217     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Trellis: ");
218     if (co2->Trellis & MFX_TRELLIS_OFF) {
219         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "off");
220     } else if (!co2->Trellis) {
221         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "auto");
222     } else {
223         if (co2->Trellis & MFX_TRELLIS_I) av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "I");
224         if (co2->Trellis & MFX_TRELLIS_P) av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "P");
225         if (co2->Trellis & MFX_TRELLIS_B) av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "B");
226     }
227     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "\n");
228 #endif
229
230 #if QSV_VERSION_ATLEAST(1, 8)
231     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
232            "RepeatPPS: %s; NumMbPerSlice: %"PRIu16"; LookAheadDS: ",
233            print_threestate(co2->RepeatPPS), co2->NumMbPerSlice);
234     switch (co2->LookAheadDS) {
235     case MFX_LOOKAHEAD_DS_OFF: av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "off");     break;
236     case MFX_LOOKAHEAD_DS_2x:  av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "2x");      break;
237     case MFX_LOOKAHEAD_DS_4x:  av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "4x");      break;
238     default:                   av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "unknown"); break;
239     }
240     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "\n");
241
242     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "AdaptiveI: %s; AdaptiveB: %s; BRefType: ",
243            print_threestate(co2->AdaptiveI), print_threestate(co2->AdaptiveB));
244     switch (co2->BRefType) {
245     case MFX_B_REF_OFF:     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "off");       break;
246     case MFX_B_REF_PYRAMID: av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "pyramid");   break;
247     default:                av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "auto");      break;
248     }
249     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "\n");
250 #endif
251
252 #if QSV_VERSION_ATLEAST(1, 9)
253     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
254            "MinQPI: %"PRIu8"; MaxQPI: %"PRIu8"; MinQPP: %"PRIu8"; MaxQPP: %"PRIu8"; MinQPB: %"PRIu8"; MaxQPB: %"PRIu8"\n",
255            co2->MinQPI, co2->MaxQPI, co2->MinQPP, co2->MaxQPP, co2->MinQPB, co2->MaxQPB);
256 #endif
257 #endif
258
259     if (avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_H264) {
260         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Entropy coding: %s; MaxDecFrameBuffering: %"PRIu16"\n",
261                co->CAVLC == MFX_CODINGOPTION_ON ? "CAVLC" : "CABAC", co->MaxDecFrameBuffering);
262         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
263                "NalHrdConformance: %s; SingleSeiNalUnit: %s; VuiVclHrdParameters: %s VuiNalHrdParameters: %s\n",
264                print_threestate(co->NalHrdConformance), print_threestate(co->SingleSeiNalUnit),
265                print_threestate(co->VuiVclHrdParameters), print_threestate(co->VuiNalHrdParameters));
266     }
267 }
268
269 static int init_video_param(AVCodecContext *avctx, QSVEncContext *q)
270 {
271     const char *ratecontrol_desc;
272
273     float quant;
274     int ret;
275
276     ret = ff_qsv_codec_id_to_mfx(avctx->codec_id);
277     if (ret < 0)
278         return AVERROR_BUG;
279     q->param.mfx.CodecId = ret;
280
281     q->width_align = avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_HEVC ? 32 : 16;
282
283     if (avctx->level > 0)
284         q->param.mfx.CodecLevel = avctx->level;
285
286     q->param.mfx.CodecProfile       = q->profile;
287     q->param.mfx.TargetUsage        = q->preset;
288     q->param.mfx.GopPicSize         = FFMAX(0, avctx->gop_size);
289     q->param.mfx.GopRefDist         = FFMAX(-1, avctx->max_b_frames) + 1;
290     q->param.mfx.GopOptFlag         = avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_CLOSED_GOP ?
291                                       MFX_GOP_CLOSED : 0;
292     q->param.mfx.IdrInterval        = q->idr_interval;
293     q->param.mfx.NumSlice           = avctx->slices;
294     q->param.mfx.NumRefFrame        = FFMAX(0, avctx->refs);
295     q->param.mfx.EncodedOrder       = 0;
296     q->param.mfx.BufferSizeInKB     = 0;
297
298     q->param.mfx.FrameInfo.FourCC         = MFX_FOURCC_NV12;
299     q->param.mfx.FrameInfo.Width          = FFALIGN(avctx->width, q->width_align);
300     q->param.mfx.FrameInfo.Height         = FFALIGN(avctx->height, 32);
301     q->param.mfx.FrameInfo.CropX          = 0;
302     q->param.mfx.FrameInfo.CropY          = 0;
303     q->param.mfx.FrameInfo.CropW          = avctx->width;
304     q->param.mfx.FrameInfo.CropH          = avctx->height;
305     q->param.mfx.FrameInfo.AspectRatioW   = avctx->sample_aspect_ratio.num;
306     q->param.mfx.FrameInfo.AspectRatioH   = avctx->sample_aspect_ratio.den;
307     q->param.mfx.FrameInfo.PicStruct      = MFX_PICSTRUCT_PROGRESSIVE;
308     q->param.mfx.FrameInfo.ChromaFormat   = MFX_CHROMAFORMAT_YUV420;
309     q->param.mfx.FrameInfo.BitDepthLuma   = 8;
310     q->param.mfx.FrameInfo.BitDepthChroma = 8;
311
312     if (avctx->framerate.den > 0 && avctx->framerate.num > 0) {
313         q->param.mfx.FrameInfo.FrameRateExtN = avctx->framerate.num;
314         q->param.mfx.FrameInfo.FrameRateExtD = avctx->framerate.den;
315     } else {
316         q->param.mfx.FrameInfo.FrameRateExtN  = avctx->time_base.den;
317         q->param.mfx.FrameInfo.FrameRateExtD  = avctx->time_base.num;
318     }
319
320     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_QSCALE) {
321         q->param.mfx.RateControlMethod = MFX_RATECONTROL_CQP;
322         ratecontrol_desc = "constant quantization parameter (CQP)";
323     } else if (avctx->rc_max_rate == avctx->bit_rate) {
324         q->param.mfx.RateControlMethod = MFX_RATECONTROL_CBR;
325         ratecontrol_desc = "constant bitrate (CBR)";
326     } else if (!avctx->rc_max_rate) {
327         q->param.mfx.RateControlMethod = MFX_RATECONTROL_AVBR;
328         ratecontrol_desc = "average variable bitrate (AVBR)";
329     } else {
330         q->param.mfx.RateControlMethod = MFX_RATECONTROL_VBR;
331         ratecontrol_desc = "variable bitrate (VBR)";
332     }
333
334     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Using the %s ratecontrol method\n", ratecontrol_desc);
335
336     switch (q->param.mfx.RateControlMethod) {
337     case MFX_RATECONTROL_CBR:
338     case MFX_RATECONTROL_VBR:
339         q->param.mfx.InitialDelayInKB = avctx->rc_initial_buffer_occupancy / 1000;
340         q->param.mfx.TargetKbps       = avctx->bit_rate / 1000;
341         q->param.mfx.MaxKbps          = avctx->rc_max_rate / 1000;
342         break;
343     case MFX_RATECONTROL_CQP:
344         quant = avctx->global_quality / FF_QP2LAMBDA;
345
346         q->param.mfx.QPI = av_clip(quant * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset, 0, 51);
347         q->param.mfx.QPP = av_clip(quant, 0, 51);
348         q->param.mfx.QPB = av_clip(quant * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset, 0, 51);
349
350         break;
351     case MFX_RATECONTROL_AVBR:
352         q->param.mfx.TargetKbps  = avctx->bit_rate / 1000;
353         q->param.mfx.Convergence = q->avbr_convergence;
354         q->param.mfx.Accuracy    = q->avbr_accuracy;
355         break;
356     }
357
358     // the HEVC encoder plugin currently fails if coding options
359     // are provided
360     if (avctx->codec_id != AV_CODEC_ID_HEVC) {
361         q->extco.Header.BufferId      = MFX_EXTBUFF_CODING_OPTION;
362         q->extco.Header.BufferSz      = sizeof(q->extco);
363         q->extco.CAVLC                = avctx->coder_type == FF_CODER_TYPE_VLC ?
364                                         MFX_CODINGOPTION_ON : MFX_CODINGOPTION_UNKNOWN;
365
366         q->extparam_internal[q->nb_extparam_internal++] = (mfxExtBuffer *)&q->extco;
367     }
368
369     return 0;
370 }
371
372 static int qsv_retrieve_enc_params(AVCodecContext *avctx, QSVEncContext *q)
373 {
374     uint8_t sps_buf[128];
375     uint8_t pps_buf[128];
376
377     mfxExtCodingOptionSPSPPS extradata = {
378         .Header.BufferId = MFX_EXTBUFF_CODING_OPTION_SPSPPS,
379         .Header.BufferSz = sizeof(extradata),
380         .SPSBuffer = sps_buf, .SPSBufSize = sizeof(sps_buf),
381         .PPSBuffer = pps_buf, .PPSBufSize = sizeof(pps_buf)
382     };
383
384     mfxExtCodingOption co = {
385         .Header.BufferId = MFX_EXTBUFF_CODING_OPTION,
386         .Header.BufferSz = sizeof(co),
387     };
388 #if QSV_HAVE_CO2
389     mfxExtCodingOption2 co2 = {
390         .Header.BufferId = MFX_EXTBUFF_CODING_OPTION2,
391         .Header.BufferSz = sizeof(co2),
392     };
393 #endif
394 #if QSV_HAVE_CO3
395     mfxExtCodingOption3 co3 = {
396         .Header.BufferId = MFX_EXTBUFF_CODING_OPTION3,
397         .Header.BufferSz = sizeof(co3),
398     };
399 #endif
400
401     mfxExtBuffer *ext_buffers[] = {
402         (mfxExtBuffer*)&extradata,
403         (mfxExtBuffer*)&co,
404 #if QSV_HAVE_CO2
405         (mfxExtBuffer*)&co2,
406 #endif
407 #if QSV_HAVE_CO3
408         (mfxExtBuffer*)&co3,
409 #endif
410     };
411
412     int need_pps = avctx->codec_id != AV_CODEC_ID_MPEG2VIDEO;
413     int ret;
414
415     q->param.ExtParam    = ext_buffers;
416     q->param.NumExtParam = FF_ARRAY_ELEMS(ext_buffers);
417
418     ret = MFXVideoENCODE_GetVideoParam(q->session, &q->param);
419     if (ret < 0)
420         return ff_qsv_error(ret);
421
422     q->packet_size = q->param.mfx.BufferSizeInKB * 1000;
423
424     if (!extradata.SPSBufSize || (need_pps && !extradata.PPSBufSize)) {
425         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No extradata returned from libmfx.\n");
426         return AVERROR_UNKNOWN;
427     }
428
429     avctx->extradata = av_malloc(extradata.SPSBufSize + need_pps * extradata.PPSBufSize +
430                                  AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
431     if (!avctx->extradata)
432         return AVERROR(ENOMEM);
433
434     memcpy(avctx->extradata,                        sps_buf, extradata.SPSBufSize);
435     if (need_pps)
436         memcpy(avctx->extradata + extradata.SPSBufSize, pps_buf, extradata.PPSBufSize);
437     avctx->extradata_size = extradata.SPSBufSize + need_pps * extradata.PPSBufSize;
438     memset(avctx->extradata + avctx->extradata_size, 0, AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
439
440     dump_video_param(avctx, q, ext_buffers + 1);
441
442     return 0;
443 }
444
445 static int qsv_init_opaque_alloc(AVCodecContext *avctx, QSVEncContext *q)
446 {
447     AVQSVContext *qsv = avctx->hwaccel_context;
448     mfxFrameSurface1 *surfaces;
449     int nb_surfaces, i;
450
451     nb_surfaces = qsv->nb_opaque_surfaces + q->req.NumFrameSuggested + q->async_depth;
452
453     q->opaque_alloc_buf = av_buffer_allocz(sizeof(*surfaces) * nb_surfaces);
454     if (!q->opaque_alloc_buf)
455         return AVERROR(ENOMEM);
456
457     q->opaque_surfaces = av_malloc_array(nb_surfaces, sizeof(*q->opaque_surfaces));
458     if (!q->opaque_surfaces)
459         return AVERROR(ENOMEM);
460
461     surfaces = (mfxFrameSurface1*)q->opaque_alloc_buf->data;
462     for (i = 0; i < nb_surfaces; i++) {
463         surfaces[i].Info      = q->req.Info;
464         q->opaque_surfaces[i] = surfaces + i;
465     }
466
467     q->opaque_alloc.Header.BufferId = MFX_EXTBUFF_OPAQUE_SURFACE_ALLOCATION;
468     q->opaque_alloc.Header.BufferSz = sizeof(q->opaque_alloc);
469     q->opaque_alloc.In.Surfaces     = q->opaque_surfaces;
470     q->opaque_alloc.In.NumSurface   = nb_surfaces;
471     q->opaque_alloc.In.Type         = q->req.Type;
472
473     q->extparam_internal[q->nb_extparam_internal++] = (mfxExtBuffer *)&q->opaque_alloc;
474
475     qsv->nb_opaque_surfaces = nb_surfaces;
476     qsv->opaque_surfaces    = q->opaque_alloc_buf;
477     qsv->opaque_alloc_type  = q->req.Type;
478
479     return 0;
480 }
481
482 int ff_qsv_enc_init(AVCodecContext *avctx, QSVEncContext *q)
483 {
484     int opaque_alloc = 0;
485     int ret;
486
487     q->param.IOPattern  = MFX_IOPATTERN_IN_SYSTEM_MEMORY;
488     q->param.AsyncDepth = q->async_depth;
489
490     q->async_fifo = av_fifo_alloc((1 + q->async_depth) *
491                                   (sizeof(AVPacket) + sizeof(mfxSyncPoint) + sizeof(mfxBitstream*)));
492     if (!q->async_fifo)
493         return AVERROR(ENOMEM);
494
495     if (avctx->hwaccel_context) {
496         AVQSVContext *qsv = avctx->hwaccel_context;
497
498         q->session         = qsv->session;
499         q->param.IOPattern = qsv->iopattern;
500
501         opaque_alloc = qsv->opaque_alloc;
502     }
503
504     if (!q->session) {
505         ret = ff_qsv_init_internal_session(avctx, &q->internal_session,
506                                            q->load_plugins);
507         if (ret < 0)
508             return ret;
509
510         q->session = q->internal_session;
511     }
512
513     ret = init_video_param(avctx, q);
514     if (ret < 0)
515         return ret;
516
517     ret = MFXVideoENCODE_QueryIOSurf(q->session, &q->param, &q->req);
518     if (ret < 0) {
519         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error querying the encoding parameters\n");
520         return ff_qsv_error(ret);
521     }
522
523     if (opaque_alloc) {
524         ret = qsv_init_opaque_alloc(avctx, q);
525         if (ret < 0)
526             return ret;
527     }
528
529     if (avctx->hwaccel_context) {
530         AVQSVContext *qsv = avctx->hwaccel_context;
531         int i, j;
532
533         q->extparam = av_mallocz_array(qsv->nb_ext_buffers + q->nb_extparam_internal,
534                                        sizeof(*q->extparam));
535         if (!q->extparam)
536             return AVERROR(ENOMEM);
537
538         q->param.ExtParam = q->extparam;
539         for (i = 0; i < qsv->nb_ext_buffers; i++)
540             q->param.ExtParam[i] = qsv->ext_buffers[i];
541         q->param.NumExtParam = qsv->nb_ext_buffers;
542
543         for (i = 0; i < q->nb_extparam_internal; i++) {
544             for (j = 0; j < qsv->nb_ext_buffers; j++) {
545                 if (qsv->ext_buffers[j]->BufferId == q->extparam_internal[i]->BufferId)
546                     break;
547             }
548             if (j < qsv->nb_ext_buffers)
549                 continue;
550
551             q->param.ExtParam[q->param.NumExtParam++] = q->extparam_internal[i];
552         }
553     } else {
554         q->param.ExtParam    = q->extparam_internal;
555         q->param.NumExtParam = q->nb_extparam_internal;
556     }
557
558     ret = MFXVideoENCODE_Init(q->session, &q->param);
559     if (ret < 0) {
560         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing the encoder\n");
561         return ff_qsv_error(ret);
562     }
563
564     ret = qsv_retrieve_enc_params(avctx, q);
565     if (ret < 0) {
566         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error retrieving encoding parameters.\n");
567         return ret;
568     }
569
570     q->avctx = avctx;
571
572     return 0;
573 }
574
575 static void clear_unused_frames(QSVEncContext *q)
576 {
577     QSVFrame *cur = q->work_frames;
578     while (cur) {
579         if (cur->surface && !cur->surface->Data.Locked) {
580             cur->surface = NULL;
581             av_frame_unref(cur->frame);
582         }
583         cur = cur->next;
584     }
585 }
586
587 static int get_free_frame(QSVEncContext *q, QSVFrame **f)
588 {
589     QSVFrame *frame, **last;
590
591     clear_unused_frames(q);
592
593     frame = q->work_frames;
594     last  = &q->work_frames;
595     while (frame) {
596         if (!frame->surface) {
597             *f = frame;
598             return 0;
599         }
600
601         last  = &frame->next;
602         frame = frame->next;
603     }
604
605     frame = av_mallocz(sizeof(*frame));
606     if (!frame)
607         return AVERROR(ENOMEM);
608     frame->frame = av_frame_alloc();
609     if (!frame->frame) {
610         av_freep(&frame);
611         return AVERROR(ENOMEM);
612     }
613     *last = frame;
614
615     *f = frame;
616
617     return 0;
618 }
619
620 static int submit_frame(QSVEncContext *q, const AVFrame *frame,
621                         mfxFrameSurface1 **surface)
622 {
623     QSVFrame *qf;
624     int ret;
625
626     ret = get_free_frame(q, &qf);
627     if (ret < 0)
628         return ret;
629
630     if (frame->format == AV_PIX_FMT_QSV) {
631         ret = av_frame_ref(qf->frame, frame);
632         if (ret < 0)
633             return ret;
634
635         qf->surface = (mfxFrameSurface1*)qf->frame->data[3];
636     } else {
637         /* make a copy if the input is not padded as libmfx requires */
638         if (frame->height & 31 || frame->linesize[0] & (q->width_align - 1)) {
639             qf->frame->height = FFALIGN(frame->height, 32);
640             qf->frame->width  = FFALIGN(frame->width, q->width_align);
641
642             ret = ff_get_buffer(q->avctx, qf->frame, AV_GET_BUFFER_FLAG_REF);
643             if (ret < 0)
644                 return ret;
645
646             qf->frame->height = frame->height;
647             qf->frame->width  = frame->width;
648             ret = av_frame_copy(qf->frame, frame);
649             if (ret < 0) {
650                 av_frame_unref(qf->frame);
651                 return ret;
652             }
653         } else {
654             ret = av_frame_ref(qf->frame, frame);
655             if (ret < 0)
656                 return ret;
657         }
658
659         qf->surface_internal.Info = q->param.mfx.FrameInfo;
660
661         qf->surface_internal.Info.PicStruct =
662             !frame->interlaced_frame ? MFX_PICSTRUCT_PROGRESSIVE :
663             frame->top_field_first   ? MFX_PICSTRUCT_FIELD_TFF :
664                                        MFX_PICSTRUCT_FIELD_BFF;
665         if (frame->repeat_pict == 1)
666             qf->surface_internal.Info.PicStruct |= MFX_PICSTRUCT_FIELD_REPEATED;
667         else if (frame->repeat_pict == 2)
668             qf->surface_internal.Info.PicStruct |= MFX_PICSTRUCT_FRAME_DOUBLING;
669         else if (frame->repeat_pict == 4)
670             qf->surface_internal.Info.PicStruct |= MFX_PICSTRUCT_FRAME_TRIPLING;
671
672         qf->surface_internal.Data.PitchLow  = qf->frame->linesize[0];
673         qf->surface_internal.Data.Y         = qf->frame->data[0];
674         qf->surface_internal.Data.UV        = qf->frame->data[1];
675
676         qf->surface = &qf->surface_internal;
677     }
678
679     qf->surface->Data.TimeStamp = av_rescale_q(frame->pts, q->avctx->time_base, (AVRational){1, 90000});
680
681     *surface = qf->surface;
682
683     return 0;
684 }
685
686 static void print_interlace_msg(AVCodecContext *avctx, QSVEncContext *q)
687 {
688     if (q->param.mfx.CodecId == MFX_CODEC_AVC) {
689         if (q->param.mfx.CodecProfile == MFX_PROFILE_AVC_BASELINE ||
690             q->param.mfx.CodecLevel < MFX_LEVEL_AVC_21 ||
691             q->param.mfx.CodecLevel > MFX_LEVEL_AVC_41)
692             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
693                    "Interlaced coding is supported"
694                    " at Main/High Profile Level 2.1-4.1\n");
695     }
696 }
697
698 int ff_qsv_encode(AVCodecContext *avctx, QSVEncContext *q,
699                   AVPacket *pkt, const AVFrame *frame, int *got_packet)
700 {
701     AVPacket new_pkt = { 0 };
702     mfxBitstream *bs;
703
704     mfxFrameSurface1 *surf = NULL;
705     mfxSyncPoint sync      = NULL;
706     int ret;
707
708     if (frame) {
709         ret = submit_frame(q, frame, &surf);
710         if (ret < 0) {
711             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error submitting the frame for encoding.\n");
712             return ret;
713         }
714     }
715
716     ret = av_new_packet(&new_pkt, q->packet_size);
717     if (ret < 0) {
718         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error allocating the output packet\n");
719         return ret;
720     }
721
722     bs = av_mallocz(sizeof(*bs));
723     if (!bs) {
724         av_packet_unref(&new_pkt);
725         return AVERROR(ENOMEM);
726     }
727     bs->Data      = new_pkt.data;
728     bs->MaxLength = new_pkt.size;
729
730     do {
731         ret = MFXVideoENCODE_EncodeFrameAsync(q->session, NULL, surf, bs, &sync);
732         if (ret == MFX_WRN_DEVICE_BUSY)
733             av_usleep(1);
734     } while (ret > 0);
735
736     if (ret < 0) {
737         av_packet_unref(&new_pkt);
738         av_freep(&bs);
739         return (ret == MFX_ERR_MORE_DATA) ? 0 : ff_qsv_error(ret);
740     }
741
742     if (ret == MFX_WRN_INCOMPATIBLE_VIDEO_PARAM && frame->interlaced_frame)
743         print_interlace_msg(avctx, q);
744
745     if (sync) {
746         av_fifo_generic_write(q->async_fifo, &new_pkt, sizeof(new_pkt), NULL);
747         av_fifo_generic_write(q->async_fifo, &sync,    sizeof(sync),    NULL);
748         av_fifo_generic_write(q->async_fifo, &bs,      sizeof(bs),    NULL);
749     } else {
750         av_packet_unref(&new_pkt);
751         av_freep(&bs);
752     }
753
754     if (!av_fifo_space(q->async_fifo) ||
755         (!frame && av_fifo_size(q->async_fifo))) {
756         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &new_pkt, sizeof(new_pkt), NULL);
757         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &sync,    sizeof(sync),    NULL);
758         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &bs,      sizeof(bs),      NULL);
759
760         MFXVideoCORE_SyncOperation(q->session, sync, 60000);
761
762         new_pkt.dts  = av_rescale_q(bs->DecodeTimeStamp, (AVRational){1, 90000}, avctx->time_base);
763         new_pkt.pts  = av_rescale_q(bs->TimeStamp,       (AVRational){1, 90000}, avctx->time_base);
764         new_pkt.size = bs->DataLength;
765
766         if (bs->FrameType & MFX_FRAMETYPE_IDR ||
767             bs->FrameType & MFX_FRAMETYPE_xIDR)
768             new_pkt.flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
769
770 #if FF_API_CODED_FRAME
771 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
772         if (bs->FrameType & MFX_FRAMETYPE_I || bs->FrameType & MFX_FRAMETYPE_xI)
773             avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
774         else if (bs->FrameType & MFX_FRAMETYPE_P || bs->FrameType & MFX_FRAMETYPE_xP)
775             avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
776         else if (bs->FrameType & MFX_FRAMETYPE_B || bs->FrameType & MFX_FRAMETYPE_xB)
777             avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
778 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
779 #endif
780
781         av_freep(&bs);
782
783         if (pkt->data) {
784             if (pkt->size < new_pkt.size) {
785                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Submitted buffer not large enough: %d < %d\n",
786                        pkt->size, new_pkt.size);
787                 av_packet_unref(&new_pkt);
788                 return AVERROR(EINVAL);
789             }
790
791             memcpy(pkt->data, new_pkt.data, new_pkt.size);
792             pkt->size = new_pkt.size;
793
794             ret = av_packet_copy_props(pkt, &new_pkt);
795             av_packet_unref(&new_pkt);
796             if (ret < 0)
797                 return ret;
798         } else
799             *pkt = new_pkt;
800
801         *got_packet = 1;
802     }
803
804     return 0;
805 }
806
807 int ff_qsv_enc_close(AVCodecContext *avctx, QSVEncContext *q)
808 {
809     QSVFrame *cur;
810
811     if (q->session)
812         MFXVideoENCODE_Close(q->session);
813     if (q->internal_session)
814         MFXClose(q->internal_session);
815     q->session          = NULL;
816     q->internal_session = NULL;
817
818     cur = q->work_frames;
819     while (cur) {
820         q->work_frames = cur->next;
821         av_frame_free(&cur->frame);
822         av_freep(&cur);
823         cur = q->work_frames;
824     }
825
826     while (q->async_fifo && av_fifo_size(q->async_fifo)) {
827         AVPacket pkt;
828         mfxSyncPoint sync;
829         mfxBitstream *bs;
830
831         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &pkt,  sizeof(pkt),  NULL);
832         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &sync, sizeof(sync), NULL);
833         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &bs,   sizeof(bs),   NULL);
834
835         av_freep(&bs);
836         av_packet_unref(&pkt);
837     }
838     av_fifo_free(q->async_fifo);
839     q->async_fifo = NULL;
840
841     av_freep(&q->opaque_surfaces);
842     av_buffer_unref(&q->opaque_alloc_buf);
843
844     av_freep(&q->extparam);
845
846     return 0;
847 }