b0e5ace7c7d88bbc31244b0448153c09ceedc3ca
[ffmpeg.git] / libavcodec / qsvenc_hevc.c
1 /*
2  * Intel MediaSDK QSV based HEVC encoder
3  *
4  * This file is part of FFmpeg.
5  *
6  * FFmpeg 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  * FFmpeg 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 FFmpeg; 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 "hevcdec.h"
35 #include "h2645_parse.h"
36 #include "internal.h"
37 #include "qsv.h"
38 #include "qsv_internal.h"
39 #include "qsvenc.h"
40
41 enum LoadPlugin {
42     LOAD_PLUGIN_NONE,
43     LOAD_PLUGIN_HEVC_SW,
44     LOAD_PLUGIN_HEVC_HW,
45 };
46
47 typedef struct QSVHEVCEncContext {
48     AVClass *class;
49     QSVEncContext qsv;
50     int load_plugin;
51 } QSVHEVCEncContext;
52
53 static int generate_fake_vps(QSVEncContext *q, AVCodecContext *avctx)
54 {
55     GetByteContext gbc;
56     PutByteContext pbc;
57
58     GetBitContext gb;
59     H2645NAL sps_nal = { NULL };
60     HEVCSPS sps = { 0 };
61     HEVCVPS vps = { 0 };
62     uint8_t vps_buf[128], vps_rbsp_buf[128];
63     uint8_t *new_extradata;
64     unsigned int sps_id;
65     int ret, i, type, vps_size;
66
67     if (!avctx->extradata_size) {
68         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No extradata returned from libmfx\n");
69         return AVERROR_UNKNOWN;
70     }
71
72     /* parse the SPS */
73     ret = ff_h2645_extract_rbsp(avctx->extradata + 4, avctx->extradata_size - 4, &sps_nal, 1);
74     if (ret < 0) {
75         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error unescaping the SPS buffer\n");
76         return ret;
77     }
78
79     ret = init_get_bits8(&gb, sps_nal.data, sps_nal.size);
80     if (ret < 0) {
81         av_freep(&sps_nal.rbsp_buffer);
82         return ret;
83     }
84
85     get_bits(&gb, 1);
86     type = get_bits(&gb, 6);
87     if (type != HEVC_NAL_SPS) {
88         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unexpected NAL type in the extradata: %d\n",
89                type);
90         av_freep(&sps_nal.rbsp_buffer);
91         return AVERROR_INVALIDDATA;
92     }
93     get_bits(&gb, 9);
94
95     ret = ff_hevc_parse_sps(&sps, &gb, &sps_id, 0, NULL, avctx);
96     av_freep(&sps_nal.rbsp_buffer);
97     if (ret < 0) {
98         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error parsing the SPS\n");
99         return ret;
100     }
101
102     /* generate the VPS */
103     vps.vps_max_layers     = 1;
104     vps.vps_max_sub_layers = sps.max_sub_layers;
105     memcpy(&vps.ptl, &sps.ptl, sizeof(vps.ptl));
106     vps.vps_sub_layer_ordering_info_present_flag = 1;
107     for (i = 0; i < HEVC_MAX_SUB_LAYERS; i++) {
108         vps.vps_max_dec_pic_buffering[i] = sps.temporal_layer[i].max_dec_pic_buffering;
109         vps.vps_num_reorder_pics[i]      = sps.temporal_layer[i].num_reorder_pics;
110         vps.vps_max_latency_increase[i]  = sps.temporal_layer[i].max_latency_increase;
111     }
112
113     vps.vps_num_layer_sets                  = 1;
114     vps.vps_timing_info_present_flag        = sps.vui.vui_timing_info_present_flag;
115     vps.vps_num_units_in_tick               = sps.vui.vui_num_units_in_tick;
116     vps.vps_time_scale                      = sps.vui.vui_time_scale;
117     vps.vps_poc_proportional_to_timing_flag = sps.vui.vui_poc_proportional_to_timing_flag;
118     vps.vps_num_ticks_poc_diff_one          = sps.vui.vui_num_ticks_poc_diff_one_minus1 + 1;
119
120     /* generate the encoded RBSP form of the VPS */
121     ret = ff_hevc_encode_nal_vps(&vps, sps.vps_id, vps_rbsp_buf, sizeof(vps_rbsp_buf));
122     if (ret < 0) {
123         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error writing the VPS\n");
124         return ret;
125     }
126
127     /* escape and add the startcode */
128     bytestream2_init(&gbc, vps_rbsp_buf, ret);
129     bytestream2_init_writer(&pbc, vps_buf, sizeof(vps_buf));
130
131     bytestream2_put_be32(&pbc, 1);                 // startcode
132     bytestream2_put_byte(&pbc, HEVC_NAL_VPS << 1); // NAL
133     bytestream2_put_byte(&pbc, 1);                 // header
134
135     while (bytestream2_get_bytes_left(&gbc)) {
136         uint32_t b = bytestream2_peek_be24(&gbc);
137         if (b <= 3) {
138             bytestream2_put_be24(&pbc, 3);
139             bytestream2_skip(&gbc, 2);
140         } else
141             bytestream2_put_byte(&pbc, bytestream2_get_byte(&gbc));
142     }
143
144     vps_size = bytestream2_tell_p(&pbc);
145     new_extradata = av_mallocz(vps_size + avctx->extradata_size + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
146     if (!new_extradata)
147         return AVERROR(ENOMEM);
148     memcpy(new_extradata, vps_buf, vps_size);
149     memcpy(new_extradata + vps_size, avctx->extradata, avctx->extradata_size);
150
151     av_freep(&avctx->extradata);
152     avctx->extradata       = new_extradata;
153     avctx->extradata_size += vps_size;
154
155     return 0;
156 }
157
158 static av_cold int qsv_enc_init(AVCodecContext *avctx)
159 {
160     QSVHEVCEncContext *q = avctx->priv_data;
161     int ret;
162
163     if (q->load_plugin != LOAD_PLUGIN_NONE) {
164         static const char * const uid_hevcenc_sw = "2fca99749fdb49aeb121a5b63ef568f7";
165         static const char * const uid_hevcenc_hw = "6fadc791a0c2eb479ab6dcd5ea9da347";
166
167         if (q->qsv.load_plugins[0]) {
168             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
169                    "load_plugins is not empty, but load_plugin is not set to 'none'."
170                    "The load_plugin value will be ignored.\n");
171         } else {
172             av_freep(&q->qsv.load_plugins);
173
174             if (q->load_plugin == LOAD_PLUGIN_HEVC_SW)
175                 q->qsv.load_plugins = av_strdup(uid_hevcenc_sw);
176             else
177                 q->qsv.load_plugins = av_strdup(uid_hevcenc_hw);
178
179             if (!q->qsv.load_plugins)
180                 return AVERROR(ENOMEM);
181         }
182     }
183
184     ret = ff_qsv_enc_init(avctx, &q->qsv);
185     if (ret < 0)
186         return ret;
187
188     ret = generate_fake_vps(&q->qsv, avctx);
189     if (ret < 0) {
190         ff_qsv_enc_close(avctx, &q->qsv);
191         return ret;
192     }
193
194     return 0;
195 }
196
197 static int qsv_enc_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
198                          const AVFrame *frame, int *got_packet)
199 {
200     QSVHEVCEncContext *q = avctx->priv_data;
201
202     return ff_qsv_encode(avctx, &q->qsv, pkt, frame, got_packet);
203 }
204
205 static av_cold int qsv_enc_close(AVCodecContext *avctx)
206 {
207     QSVHEVCEncContext *q = avctx->priv_data;
208
209     return ff_qsv_enc_close(avctx, &q->qsv);
210 }
211
212 #define OFFSET(x) offsetof(QSVHEVCEncContext, x)
213 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
214 static const AVOption options[] = {
215     QSV_COMMON_OPTS
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     { NULL },
232 };
233
234 static const AVClass class = {
235     .class_name = "hevc_qsv encoder",
236     .item_name  = av_default_item_name,
237     .option     = options,
238     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
239 };
240
241 static const AVCodecDefault qsv_enc_defaults[] = {
242     { "b",         "1M"    },
243     { "refs",      "0"     },
244     // same as the x264 default
245     { "g",         "248"   },
246     { "bf",        "8"     },
247
248     { "flags",     "+cgop" },
249 #if FF_API_PRIVATE_OPT
250     { "b_strategy", "-1"   },
251 #endif
252     { NULL },
253 };
254
255 AVCodec ff_hevc_qsv_encoder = {
256     .name           = "hevc_qsv",
257     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("HEVC (Intel Quick Sync Video acceleration)"),
258     .priv_data_size = sizeof(QSVHEVCEncContext),
259     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
260     .id             = AV_CODEC_ID_HEVC,
261     .init           = qsv_enc_init,
262     .encode2        = qsv_enc_frame,
263     .close          = qsv_enc_close,
264     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DELAY,
265     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){ AV_PIX_FMT_NV12,
266                                                     AV_PIX_FMT_P010,
267                                                     AV_PIX_FMT_QSV,
268                                                     AV_PIX_FMT_NONE },
269     .priv_class     = &class,
270     .defaults       = qsv_enc_defaults,
271     .caps_internal  = FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP,
272 };