h2645_parse: Allocate a single buffer per packet
[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     H2645RBSP sps_rbsp = { NULL };
60     H2645NAL sps_nal = { NULL };
61     HEVCSPS sps = { 0 };
62     HEVCVPS vps = { 0 };
63     uint8_t vps_buf[128], vps_rbsp_buf[128];
64     uint8_t *new_extradata;
65     unsigned int sps_id;
66     int ret, i, type, vps_size;
67
68     if (!avctx->extradata_size) {
69         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No extradata returned from libmfx\n");
70         return AVERROR_UNKNOWN;
71     }
72
73     av_fast_padded_malloc(&sps_rbsp.rbsp_buffer, &sps_rbsp.rbsp_buffer_alloc_size, avctx->extradata_size);
74     if (!sps_rbsp.rbsp_buffer)
75         return AVERROR(ENOMEM);
76
77     /* parse the SPS */
78     ret = ff_h2645_extract_rbsp(avctx->extradata + 4, avctx->extradata_size - 4, &sps_rbsp, &sps_nal, 1);
79     if (ret < 0) {
80         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error unescaping the SPS buffer\n");
81         return ret;
82     }
83
84     ret = init_get_bits8(&gb, sps_nal.data, sps_nal.size);
85     if (ret < 0) {
86         av_freep(&sps_rbsp.rbsp_buffer);
87         return ret;
88     }
89
90     get_bits(&gb, 1);
91     type = get_bits(&gb, 6);
92     if (type != HEVC_NAL_SPS) {
93         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unexpected NAL type in the extradata: %d\n",
94                type);
95         av_freep(&sps_rbsp.rbsp_buffer);
96         return AVERROR_INVALIDDATA;
97     }
98     get_bits(&gb, 9);
99
100     ret = ff_hevc_parse_sps(&sps, &gb, &sps_id, 0, NULL, avctx);
101     av_freep(&sps_rbsp.rbsp_buffer);
102     if (ret < 0) {
103         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error parsing the SPS\n");
104         return ret;
105     }
106
107     /* generate the VPS */
108     vps.vps_max_layers     = 1;
109     vps.vps_max_sub_layers = sps.max_sub_layers;
110     memcpy(&vps.ptl, &sps.ptl, sizeof(vps.ptl));
111     vps.vps_sub_layer_ordering_info_present_flag = 1;
112     for (i = 0; i < HEVC_MAX_SUB_LAYERS; i++) {
113         vps.vps_max_dec_pic_buffering[i] = sps.temporal_layer[i].max_dec_pic_buffering;
114         vps.vps_num_reorder_pics[i]      = sps.temporal_layer[i].num_reorder_pics;
115         vps.vps_max_latency_increase[i]  = sps.temporal_layer[i].max_latency_increase;
116     }
117
118     vps.vps_num_layer_sets                  = 1;
119     vps.vps_timing_info_present_flag        = sps.vui.vui_timing_info_present_flag;
120     vps.vps_num_units_in_tick               = sps.vui.vui_num_units_in_tick;
121     vps.vps_time_scale                      = sps.vui.vui_time_scale;
122     vps.vps_poc_proportional_to_timing_flag = sps.vui.vui_poc_proportional_to_timing_flag;
123     vps.vps_num_ticks_poc_diff_one          = sps.vui.vui_num_ticks_poc_diff_one_minus1 + 1;
124
125     /* generate the encoded RBSP form of the VPS */
126     ret = ff_hevc_encode_nal_vps(&vps, sps.vps_id, vps_rbsp_buf, sizeof(vps_rbsp_buf));
127     if (ret < 0) {
128         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error writing the VPS\n");
129         return ret;
130     }
131
132     /* escape and add the startcode */
133     bytestream2_init(&gbc, vps_rbsp_buf, ret);
134     bytestream2_init_writer(&pbc, vps_buf, sizeof(vps_buf));
135
136     bytestream2_put_be32(&pbc, 1);                 // startcode
137     bytestream2_put_byte(&pbc, HEVC_NAL_VPS << 1); // NAL
138     bytestream2_put_byte(&pbc, 1);                 // header
139
140     while (bytestream2_get_bytes_left(&gbc)) {
141         uint32_t b = bytestream2_peek_be24(&gbc);
142         if (b <= 3) {
143             bytestream2_put_be24(&pbc, 3);
144             bytestream2_skip(&gbc, 2);
145         } else
146             bytestream2_put_byte(&pbc, bytestream2_get_byte(&gbc));
147     }
148
149     vps_size = bytestream2_tell_p(&pbc);
150     new_extradata = av_mallocz(vps_size + avctx->extradata_size + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
151     if (!new_extradata)
152         return AVERROR(ENOMEM);
153     memcpy(new_extradata, vps_buf, vps_size);
154     memcpy(new_extradata + vps_size, avctx->extradata, avctx->extradata_size);
155
156     av_freep(&avctx->extradata);
157     avctx->extradata       = new_extradata;
158     avctx->extradata_size += vps_size;
159
160     return 0;
161 }
162
163 static av_cold int qsv_enc_init(AVCodecContext *avctx)
164 {
165     QSVHEVCEncContext *q = avctx->priv_data;
166     int ret;
167
168     if (q->load_plugin != LOAD_PLUGIN_NONE) {
169         static const char * const uid_hevcenc_sw = "2fca99749fdb49aeb121a5b63ef568f7";
170         static const char * const uid_hevcenc_hw = "6fadc791a0c2eb479ab6dcd5ea9da347";
171
172         if (q->qsv.load_plugins[0]) {
173             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
174                    "load_plugins is not empty, but load_plugin is not set to 'none'."
175                    "The load_plugin value will be ignored.\n");
176         } else {
177             av_freep(&q->qsv.load_plugins);
178
179             if (q->load_plugin == LOAD_PLUGIN_HEVC_SW)
180                 q->qsv.load_plugins = av_strdup(uid_hevcenc_sw);
181             else
182                 q->qsv.load_plugins = av_strdup(uid_hevcenc_hw);
183
184             if (!q->qsv.load_plugins)
185                 return AVERROR(ENOMEM);
186         }
187     }
188
189     ret = ff_qsv_enc_init(avctx, &q->qsv);
190     if (ret < 0)
191         return ret;
192
193     ret = generate_fake_vps(&q->qsv, avctx);
194     if (ret < 0) {
195         ff_qsv_enc_close(avctx, &q->qsv);
196         return ret;
197     }
198
199     return 0;
200 }
201
202 static int qsv_enc_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
203                          const AVFrame *frame, int *got_packet)
204 {
205     QSVHEVCEncContext *q = avctx->priv_data;
206
207     return ff_qsv_encode(avctx, &q->qsv, pkt, frame, got_packet);
208 }
209
210 static av_cold int qsv_enc_close(AVCodecContext *avctx)
211 {
212     QSVHEVCEncContext *q = avctx->priv_data;
213
214     return ff_qsv_enc_close(avctx, &q->qsv);
215 }
216
217 #define OFFSET(x) offsetof(QSVHEVCEncContext, x)
218 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
219 static const AVOption options[] = {
220     QSV_COMMON_OPTS
221
222     { "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" },
223     { "none",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = LOAD_PLUGIN_NONE },    0, 0, VE, "load_plugin" },
224     { "hevc_sw",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = LOAD_PLUGIN_HEVC_SW }, 0, 0, VE, "load_plugin" },
225     { "hevc_hw",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = LOAD_PLUGIN_HEVC_HW }, 0, 0, VE, "load_plugin" },
226
227     { "load_plugins", "A :-separate list of hexadecimal plugin UIDs to load in an internal session",
228         OFFSET(qsv.load_plugins), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "" }, 0, 0, VE },
229
230     { "profile", NULL, OFFSET(qsv.profile), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = MFX_PROFILE_UNKNOWN }, 0, INT_MAX, VE, "profile" },
231     { "unknown", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = MFX_PROFILE_UNKNOWN      }, INT_MIN, INT_MAX,     VE, "profile" },
232     { "main",    NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = MFX_PROFILE_HEVC_MAIN    }, INT_MIN, INT_MAX,     VE, "profile" },
233     { "main10",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = MFX_PROFILE_HEVC_MAIN10  }, INT_MIN, INT_MAX,     VE, "profile" },
234     { "mainsp",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = MFX_PROFILE_HEVC_MAINSP  }, INT_MIN, INT_MAX,     VE, "profile" },
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",         "248"   },
251     { "bf",        "8"     },
252
253     { "flags",     "+cgop" },
254 #if FF_API_PRIVATE_OPT
255     { "b_strategy", "-1"   },
256 #endif
257     { NULL },
258 };
259
260 AVCodec ff_hevc_qsv_encoder = {
261     .name           = "hevc_qsv",
262     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("HEVC (Intel Quick Sync Video acceleration)"),
263     .priv_data_size = sizeof(QSVHEVCEncContext),
264     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
265     .id             = AV_CODEC_ID_HEVC,
266     .init           = qsv_enc_init,
267     .encode2        = qsv_enc_frame,
268     .close          = qsv_enc_close,
269     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DELAY,
270     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){ AV_PIX_FMT_NV12,
271                                                     AV_PIX_FMT_P010,
272                                                     AV_PIX_FMT_QSV,
273                                                     AV_PIX_FMT_NONE },
274     .priv_class     = &class,
275     .defaults       = qsv_enc_defaults,
276     .caps_internal  = FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP,
277 };