mmaldec: be more tolerant against MMAL not returning decoded output
[ffmpeg.git] / libavcodec / qsvenc_hevc.c
1 /*
2  * Intel MediaSDK QSV based HEVC encoder
3  *
4  * This file is part of Libav.
5  *
6  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
8  * License as published by the Free Software Foundation; either
9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
14  * Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
19  */
20
21
22 #include <stdint.h>
23 #include <sys/types.h>
24
25 #include <mfx/mfxvideo.h>
26
27 #include "libavutil/common.h"
28 #include "libavutil/opt.h"
29
30 #include "avcodec.h"
31 #include "bytestream.h"
32 #include "get_bits.h"
33 #include "hevc.h"
34 #include "internal.h"
35 #include "qsv.h"
36 #include "qsv_internal.h"
37 #include "qsvenc.h"
38
39 enum LoadPlugin {
40     LOAD_PLUGIN_NONE,
41     LOAD_PLUGIN_HEVC_SW,
42     LOAD_PLUGIN_HEVC_HW,
43 };
44
45 typedef struct QSVHEVCEncContext {
46     AVClass *class;
47     QSVEncContext qsv;
48     int load_plugin;
49 } QSVHEVCEncContext;
50
51 static int generate_fake_vps(QSVEncContext *q, AVCodecContext *avctx)
52 {
53     GetByteContext gbc;
54     PutByteContext pbc;
55
56     GetBitContext gb;
57     HEVCNAL sps_nal = { NULL };
58     HEVCSPS sps = { 0 };
59     HEVCVPS vps = { 0 };
60     uint8_t vps_buf[128], vps_rbsp_buf[128];
61     uint8_t *new_extradata;
62     unsigned int sps_id;
63     int ret, i, type, vps_size;
64
65     if (!avctx->extradata_size) {
66         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No extradata returned from libmfx\n");
67         return AVERROR_UNKNOWN;
68     }
69
70     /* parse the SPS */
71     ret = ff_hevc_extract_rbsp(avctx->extradata + 4, avctx->extradata_size - 4, &sps_nal);
72     if (ret < 0) {
73         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error unescaping the SPS buffer\n");
74         return ret;
75     }
76
77     ret = init_get_bits8(&gb, sps_nal.data, sps_nal.size);
78     if (ret < 0) {
79         av_freep(&sps_nal.rbsp_buffer);
80         return ret;
81     }
82
83     get_bits(&gb, 1);
84     type = get_bits(&gb, 6);
85     if (type != NAL_SPS) {
86         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unexpected NAL type in the extradata: %d\n",
87                type);
88         av_freep(&sps_nal.rbsp_buffer);
89         return AVERROR_INVALIDDATA;
90     }
91     get_bits(&gb, 9);
92
93     ret = ff_hevc_parse_sps(&sps, &gb, &sps_id, 0, NULL, avctx);
94     av_freep(&sps_nal.rbsp_buffer);
95     if (ret < 0) {
96         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error parsing the SPS\n");
97         return ret;
98     }
99
100     /* generate the VPS */
101     vps.vps_max_layers     = 1;
102     vps.vps_max_sub_layers = sps.max_sub_layers;
103     memcpy(&vps.ptl, &sps.ptl, sizeof(vps.ptl));
104     vps.vps_sub_layer_ordering_info_present_flag = 1;
105     for (i = 0; i < MAX_SUB_LAYERS; i++) {
106         vps.vps_max_dec_pic_buffering[i] = sps.temporal_layer[i].max_dec_pic_buffering;
107         vps.vps_num_reorder_pics[i]      = sps.temporal_layer[i].num_reorder_pics;
108         vps.vps_max_latency_increase[i]  = sps.temporal_layer[i].max_latency_increase;
109     }
110
111     vps.vps_num_layer_sets                  = 1;
112     vps.vps_timing_info_present_flag        = sps.vui.vui_timing_info_present_flag;
113     vps.vps_num_units_in_tick               = sps.vui.vui_num_units_in_tick;
114     vps.vps_time_scale                      = sps.vui.vui_time_scale;
115     vps.vps_poc_proportional_to_timing_flag = sps.vui.vui_poc_proportional_to_timing_flag;
116     vps.vps_num_ticks_poc_diff_one          = sps.vui.vui_num_ticks_poc_diff_one_minus1 + 1;
117
118     /* generate the encoded RBSP form of the VPS */
119     ret = ff_hevc_encode_nal_vps(&vps, sps.vps_id, vps_rbsp_buf, sizeof(vps_rbsp_buf));
120     if (ret < 0) {
121         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error writing the VPS\n");
122         return ret;
123     }
124
125     /* escape and add the startcode */
126     bytestream2_init(&gbc, vps_rbsp_buf, ret);
127     bytestream2_init_writer(&pbc, vps_buf, sizeof(vps_buf));
128
129     bytestream2_put_be32(&pbc, 1);              // startcode
130     bytestream2_put_byte(&pbc, NAL_VPS << 1);   // NAL
131     bytestream2_put_byte(&pbc, 1);              // header
132
133     while (bytestream2_get_bytes_left(&gbc)) {
134         uint32_t b = bytestream2_peek_be24(&gbc);
135         if (b <= 3) {
136             bytestream2_put_be24(&pbc, 3);
137             bytestream2_skip(&gbc, 2);
138         } else
139             bytestream2_put_byte(&pbc, bytestream2_get_byte(&gbc));
140     }
141
142     vps_size = bytestream2_tell_p(&pbc);
143     new_extradata = av_mallocz(vps_size + avctx->extradata_size + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
144     if (!new_extradata)
145         return AVERROR(ENOMEM);
146     memcpy(new_extradata, vps_buf, vps_size);
147     memcpy(new_extradata + vps_size, avctx->extradata, avctx->extradata_size);
148
149     av_freep(&avctx->extradata);
150     avctx->extradata       = new_extradata;
151     avctx->extradata_size += vps_size;
152
153     return 0;
154 }
155
156 static av_cold int qsv_enc_init(AVCodecContext *avctx)
157 {
158     QSVHEVCEncContext *q = avctx->priv_data;
159     int ret;
160
161     if (q->load_plugin != LOAD_PLUGIN_NONE) {
162         static const char *uid_hevcenc_sw = "2fca99749fdb49aeb121a5b63ef568f7";
163         static const char *uid_hevcenc_hw = "6fadc791a0c2eb479ab6dcd5ea9da347";
164
165         if (q->qsv.load_plugins[0]) {
166             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
167                    "load_plugins is not empty, but load_plugin is not set to 'none'."
168                    "The load_plugin value will be ignored.\n");
169         } else {
170             av_freep(&q->qsv.load_plugins);
171
172             if (q->load_plugin == LOAD_PLUGIN_HEVC_SW)
173                 q->qsv.load_plugins = av_strdup(uid_hevcenc_sw);
174             else
175                 q->qsv.load_plugins = av_strdup(uid_hevcenc_hw);
176
177             if (!q->qsv.load_plugins)
178                 return AVERROR(ENOMEM);
179         }
180     }
181
182     ret = ff_qsv_enc_init(avctx, &q->qsv);
183     if (ret < 0)
184         return ret;
185
186     ret = generate_fake_vps(&q->qsv, avctx);
187     if (ret < 0) {
188         ff_qsv_enc_close(avctx, &q->qsv);
189         return ret;
190     }
191
192     return 0;
193 }
194
195 static int qsv_enc_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
196                          const AVFrame *frame, int *got_packet)
197 {
198     QSVHEVCEncContext *q = avctx->priv_data;
199
200     return ff_qsv_encode(avctx, &q->qsv, pkt, frame, got_packet);
201 }
202
203 static av_cold int qsv_enc_close(AVCodecContext *avctx)
204 {
205     QSVHEVCEncContext *q = avctx->priv_data;
206
207     return ff_qsv_enc_close(avctx, &q->qsv);
208 }
209
210 #define OFFSET(x) offsetof(QSVHEVCEncContext, x)
211 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
212 static const AVOption options[] = {
213     { "async_depth", "Maximum processing parallelism", OFFSET(qsv.async_depth), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = ASYNC_DEPTH_DEFAULT }, 0, INT_MAX, VE },
214     { "avbr_accuracy",    "Accuracy of the AVBR ratecontrol",    OFFSET(qsv.avbr_accuracy),    AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, INT_MAX, VE },
215     { "avbr_convergence", "Convergence of the AVBR ratecontrol", OFFSET(qsv.avbr_convergence), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, INT_MAX, VE },
216
217     { "load_plugin", "A user plugin to load in an internal session", OFFSET(load_plugin), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = LOAD_PLUGIN_HEVC_SW }, LOAD_PLUGIN_NONE, LOAD_PLUGIN_HEVC_HW, VE, "load_plugin" },
218     { "none",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = LOAD_PLUGIN_NONE },    0, 0, VE, "load_plugin" },
219     { "hevc_sw",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = LOAD_PLUGIN_HEVC_SW }, 0, 0, VE, "load_plugin" },
220     { "hevc_hw",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = LOAD_PLUGIN_HEVC_HW }, 0, 0, VE, "load_plugin" },
221
222     { "load_plugins", "A :-separate list of hexadecimal plugin UIDs to load in an internal session",
223         OFFSET(qsv.load_plugins), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "" }, 0, 0, VE },
224
225     { "profile", NULL, OFFSET(qsv.profile), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = MFX_PROFILE_UNKNOWN }, 0, INT_MAX, VE, "profile" },
226     { "unknown", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = MFX_PROFILE_UNKNOWN      }, INT_MIN, INT_MAX,     VE, "profile" },
227     { "main",    NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = MFX_PROFILE_HEVC_MAIN    }, INT_MIN, INT_MAX,     VE, "profile" },
228     { "main10",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = MFX_PROFILE_HEVC_MAIN10  }, INT_MIN, INT_MAX,     VE, "profile" },
229     { "mainsp",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = MFX_PROFILE_HEVC_MAINSP  }, INT_MIN, INT_MAX,     VE, "profile" },
230
231     { "preset", NULL, OFFSET(qsv.preset), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = MFX_TARGETUSAGE_BALANCED }, 0, 7,   VE, "preset" },
232     { "fast",   NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = MFX_TARGETUSAGE_BEST_SPEED  },   INT_MIN, INT_MAX, VE, "preset" },
233     { "medium", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = MFX_TARGETUSAGE_BALANCED  },     INT_MIN, INT_MAX, VE, "preset" },
234     { "slow",   NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = MFX_TARGETUSAGE_BEST_QUALITY  }, INT_MIN, INT_MAX, VE, "preset" },
235
236     { NULL },
237 };
238
239 static const AVClass class = {
240     .class_name = "hevc_qsv encoder",
241     .item_name  = av_default_item_name,
242     .option     = options,
243     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
244 };
245
246 static const AVCodecDefault qsv_enc_defaults[] = {
247     { "b",         "1M"    },
248     { "refs",      "0"     },
249     // same as the x264 default
250     { "g",         "250"   },
251     { "bf",        "3"     },
252
253     { "flags",     "+cgop" },
254     { NULL },
255 };
256
257 AVCodec ff_hevc_qsv_encoder = {
258     .name           = "hevc_qsv",
259     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("HEVC (Intel Quick Sync Video acceleration)"),
260     .priv_data_size = sizeof(QSVHEVCEncContext),
261     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
262     .id             = AV_CODEC_ID_HEVC,
263     .init           = qsv_enc_init,
264     .encode2        = qsv_enc_frame,
265     .close          = qsv_enc_close,
266     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY,
267     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){ AV_PIX_FMT_NV12,
268                                                     AV_PIX_FMT_QSV,
269                                                     AV_PIX_FMT_NONE },
270     .priv_class     = &class,
271     .defaults       = qsv_enc_defaults,
272     .caps_internal  = FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP,
273 };