avfilter/af_silenceremove: prefer outlink instead of inlink
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_deinterlace_qsv.c
1 /*
2  * This file is part of FFmpeg.
3  *
4  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
5  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
6  * License as published by the Free Software Foundation; either
7  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
8  *
9  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
12  * Lesser General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
15  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
17  */
18
19 /**
20  * @file
21  * deinterlace video filter - QSV
22  */
23
24 #include <mfx/mfxvideo.h>
25
26 #include <stdio.h>
27 #include <string.h>
28
29 #include "libavutil/avstring.h"
30 #include "libavutil/common.h"
31 #include "libavutil/hwcontext.h"
32 #include "libavutil/hwcontext_qsv.h"
33 #include "libavutil/internal.h"
34 #include "libavutil/mathematics.h"
35 #include "libavutil/opt.h"
36 #include "libavutil/pixdesc.h"
37 #include "libavutil/time.h"
38 #include "libavfilter/qsvvpp.h"
39
40 #include "avfilter.h"
41 #include "formats.h"
42 #include "internal.h"
43 #include "video.h"
44
45 enum {
46     QSVDEINT_MORE_OUTPUT = 1,
47     QSVDEINT_MORE_INPUT,
48 };
49
50 typedef struct QSVFrame {
51     AVFrame *frame;
52     mfxFrameSurface1 surface;
53     int used;
54
55     struct QSVFrame *next;
56 } QSVFrame;
57
58 typedef struct QSVDeintContext {
59     const AVClass *class;
60
61     AVBufferRef *hw_frames_ctx;
62     /* a clone of the main session, used internally for deinterlacing */
63     mfxSession   session;
64
65     mfxMemId *mem_ids;
66     int    nb_mem_ids;
67
68     mfxFrameSurface1 **surface_ptrs;
69     int             nb_surface_ptrs;
70
71     mfxExtOpaqueSurfaceAlloc opaque_alloc;
72     mfxExtVPPDeinterlacing   deint_conf;
73     mfxExtBuffer            *ext_buffers[2];
74     int                      num_ext_buffers;
75
76     QSVFrame *work_frames;
77
78     int64_t last_pts;
79
80     int eof;
81
82     /* option for Deinterlacing algorithm to be used */
83     int mode;
84 } QSVDeintContext;
85
86 static void qsvdeint_uninit(AVFilterContext *ctx)
87 {
88     QSVDeintContext *s = ctx->priv;
89     QSVFrame *cur;
90
91     if (s->session) {
92         MFXClose(s->session);
93         s->session = NULL;
94     }
95     av_buffer_unref(&s->hw_frames_ctx);
96
97     cur = s->work_frames;
98     while (cur) {
99         s->work_frames = cur->next;
100         av_frame_free(&cur->frame);
101         av_freep(&cur);
102         cur = s->work_frames;
103     }
104
105     av_freep(&s->mem_ids);
106     s->nb_mem_ids = 0;
107
108     av_freep(&s->surface_ptrs);
109     s->nb_surface_ptrs = 0;
110 }
111
112 static int qsvdeint_query_formats(AVFilterContext *ctx)
113 {
114     static const enum AVPixelFormat pixel_formats[] = {
115         AV_PIX_FMT_QSV, AV_PIX_FMT_NONE,
116     };
117     AVFilterFormats *pix_fmts  = ff_make_format_list(pixel_formats);
118     int ret;
119
120     if ((ret = ff_set_common_formats(ctx, pix_fmts)) < 0)
121         return ret;
122
123     return 0;
124 }
125
126 static mfxStatus frame_alloc(mfxHDL pthis, mfxFrameAllocRequest *req,
127                              mfxFrameAllocResponse *resp)
128 {
129     AVFilterContext *ctx = pthis;
130     QSVDeintContext   *s = ctx->priv;
131
132     if (!(req->Type & MFX_MEMTYPE_VIDEO_MEMORY_PROCESSOR_TARGET) ||
133         !(req->Type & (MFX_MEMTYPE_FROM_VPPIN | MFX_MEMTYPE_FROM_VPPOUT)) ||
134         !(req->Type & MFX_MEMTYPE_EXTERNAL_FRAME))
135         return MFX_ERR_UNSUPPORTED;
136
137     resp->mids           = s->mem_ids;
138     resp->NumFrameActual = s->nb_mem_ids;
139
140     return MFX_ERR_NONE;
141 }
142
143 static mfxStatus frame_free(mfxHDL pthis, mfxFrameAllocResponse *resp)
144 {
145     return MFX_ERR_NONE;
146 }
147
148 static mfxStatus frame_lock(mfxHDL pthis, mfxMemId mid, mfxFrameData *ptr)
149 {
150     return MFX_ERR_UNSUPPORTED;
151 }
152
153 static mfxStatus frame_unlock(mfxHDL pthis, mfxMemId mid, mfxFrameData *ptr)
154 {
155     return MFX_ERR_UNSUPPORTED;
156 }
157
158 static mfxStatus frame_get_hdl(mfxHDL pthis, mfxMemId mid, mfxHDL *hdl)
159 {
160     *hdl = mid;
161     return MFX_ERR_NONE;
162 }
163
164 static const mfxHandleType handle_types[] = {
165     MFX_HANDLE_VA_DISPLAY,
166     MFX_HANDLE_D3D9_DEVICE_MANAGER,
167     MFX_HANDLE_D3D11_DEVICE,
168 };
169
170 static int init_out_session(AVFilterContext *ctx)
171 {
172
173     QSVDeintContext                  *s = ctx->priv;
174     AVHWFramesContext    *hw_frames_ctx = (AVHWFramesContext*)s->hw_frames_ctx->data;
175     AVQSVFramesContext *hw_frames_hwctx = hw_frames_ctx->hwctx;
176     AVQSVDeviceContext    *device_hwctx = hw_frames_ctx->device_ctx->hwctx;
177
178     int opaque = !!(hw_frames_hwctx->frame_type & MFX_MEMTYPE_OPAQUE_FRAME);
179
180     mfxHDL handle = NULL;
181     mfxHandleType handle_type;
182     mfxVersion ver;
183     mfxIMPL impl;
184     mfxVideoParam par;
185     mfxStatus err;
186     int i;
187
188     /* extract the properties of the "master" session given to us */
189     err = MFXQueryIMPL(device_hwctx->session, &impl);
190     if (err == MFX_ERR_NONE)
191         err = MFXQueryVersion(device_hwctx->session, &ver);
192     if (err != MFX_ERR_NONE) {
193         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error querying the session attributes\n");
194         return AVERROR_UNKNOWN;
195     }
196
197     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(handle_types); i++) {
198         err = MFXVideoCORE_GetHandle(device_hwctx->session, handle_types[i], &handle);
199         if (err == MFX_ERR_NONE) {
200             handle_type = handle_types[i];
201             break;
202         }
203     }
204
205     if (err != MFX_ERR_NONE) {
206         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error getting the session handle\n");
207         return AVERROR_UNKNOWN;
208     }
209
210     /* create a "slave" session with those same properties, to be used for
211      * actual deinterlacing */
212     err = MFXInit(impl, &ver, &s->session);
213     if (err != MFX_ERR_NONE) {
214         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing a session for deinterlacing\n");
215         return AVERROR_UNKNOWN;
216     }
217
218     if (handle) {
219         err = MFXVideoCORE_SetHandle(s->session, handle_type, handle);
220         if (err != MFX_ERR_NONE)
221             return AVERROR_UNKNOWN;
222     }
223
224     if (QSV_RUNTIME_VERSION_ATLEAST(ver, 1, 25)) {
225         err = MFXJoinSession(device_hwctx->session, s->session);
226         if (err != MFX_ERR_NONE)
227             return AVERROR_UNKNOWN;
228     }
229
230     memset(&par, 0, sizeof(par));
231
232     s->deint_conf.Header.BufferId = MFX_EXTBUFF_VPP_DEINTERLACING;
233     s->deint_conf.Header.BufferSz = sizeof(s->deint_conf);
234     s->deint_conf.Mode = s->mode;
235
236     s->ext_buffers[s->num_ext_buffers++] = (mfxExtBuffer *)&s->deint_conf;
237
238     if (opaque) {
239         s->surface_ptrs = av_mallocz_array(hw_frames_hwctx->nb_surfaces,
240                                            sizeof(*s->surface_ptrs));
241         if (!s->surface_ptrs)
242             return AVERROR(ENOMEM);
243         for (i = 0; i < hw_frames_hwctx->nb_surfaces; i++)
244             s->surface_ptrs[i] = hw_frames_hwctx->surfaces + i;
245         s->nb_surface_ptrs = hw_frames_hwctx->nb_surfaces;
246
247         s->opaque_alloc.In.Surfaces   = s->surface_ptrs;
248         s->opaque_alloc.In.NumSurface = s->nb_surface_ptrs;
249         s->opaque_alloc.In.Type       = hw_frames_hwctx->frame_type;
250
251         s->opaque_alloc.Out = s->opaque_alloc.In;
252
253         s->opaque_alloc.Header.BufferId = MFX_EXTBUFF_OPAQUE_SURFACE_ALLOCATION;
254         s->opaque_alloc.Header.BufferSz = sizeof(s->opaque_alloc);
255
256         s->ext_buffers[s->num_ext_buffers++] = (mfxExtBuffer *)&s->opaque_alloc;
257
258         par.IOPattern = MFX_IOPATTERN_IN_OPAQUE_MEMORY | MFX_IOPATTERN_OUT_OPAQUE_MEMORY;
259     } else {
260         mfxFrameAllocator frame_allocator = {
261             .pthis  = ctx,
262             .Alloc  = frame_alloc,
263             .Lock   = frame_lock,
264             .Unlock = frame_unlock,
265             .GetHDL = frame_get_hdl,
266             .Free   = frame_free,
267         };
268
269         s->mem_ids = av_mallocz_array(hw_frames_hwctx->nb_surfaces,
270                                       sizeof(*s->mem_ids));
271         if (!s->mem_ids)
272             return AVERROR(ENOMEM);
273         for (i = 0; i < hw_frames_hwctx->nb_surfaces; i++)
274             s->mem_ids[i] = hw_frames_hwctx->surfaces[i].Data.MemId;
275         s->nb_mem_ids = hw_frames_hwctx->nb_surfaces;
276
277         err = MFXVideoCORE_SetFrameAllocator(s->session, &frame_allocator);
278         if (err != MFX_ERR_NONE)
279             return AVERROR_UNKNOWN;
280
281         par.IOPattern = MFX_IOPATTERN_IN_VIDEO_MEMORY | MFX_IOPATTERN_OUT_VIDEO_MEMORY;
282     }
283
284     par.ExtParam    = s->ext_buffers;
285     par.NumExtParam = s->num_ext_buffers;
286
287     par.AsyncDepth = 1;    // TODO async
288
289     par.vpp.In = hw_frames_hwctx->surfaces[0].Info;
290
291     par.vpp.In.CropW = ctx->inputs[0]->w;
292     par.vpp.In.CropH = ctx->inputs[0]->h;
293
294     if (ctx->inputs[0]->frame_rate.num) {
295         par.vpp.In.FrameRateExtN = ctx->inputs[0]->frame_rate.num;
296         par.vpp.In.FrameRateExtD = ctx->inputs[0]->frame_rate.den;
297     } else {
298         par.vpp.In.FrameRateExtN = ctx->inputs[0]->time_base.num;
299         par.vpp.In.FrameRateExtD = ctx->inputs[0]->time_base.den;
300     }
301
302     par.vpp.Out = par.vpp.In;
303
304     if (ctx->outputs[0]->frame_rate.num) {
305         par.vpp.Out.FrameRateExtN = ctx->outputs[0]->frame_rate.num;
306         par.vpp.Out.FrameRateExtD = ctx->outputs[0]->frame_rate.den;
307     } else {
308         par.vpp.Out.FrameRateExtN = ctx->outputs[0]->time_base.num;
309         par.vpp.Out.FrameRateExtD = ctx->outputs[0]->time_base.den;
310     }
311
312     err = MFXVideoVPP_Init(s->session, &par);
313     if (err != MFX_ERR_NONE) {
314         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error opening the VPP for deinterlacing: %d\n", err);
315         return AVERROR_UNKNOWN;
316     }
317
318     return 0;
319 }
320
321 static int qsvdeint_config_props(AVFilterLink *outlink)
322 {
323     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
324     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
325     QSVDeintContext  *s = ctx->priv;
326     int ret;
327
328     qsvdeint_uninit(ctx);
329
330     s->last_pts = AV_NOPTS_VALUE;
331     outlink->frame_rate = av_mul_q(inlink->frame_rate,
332                                    (AVRational){ 2, 1 });
333     outlink->time_base  = av_mul_q(inlink->time_base,
334                                    (AVRational){ 1, 2 });
335
336     /* check that we have a hw context */
337     if (!inlink->hw_frames_ctx) {
338         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "No hw context provided on input\n");
339         return AVERROR(EINVAL);
340     }
341
342     s->hw_frames_ctx = av_buffer_ref(inlink->hw_frames_ctx);
343     if (!s->hw_frames_ctx)
344         return AVERROR(ENOMEM);
345
346     av_buffer_unref(&outlink->hw_frames_ctx);
347     outlink->hw_frames_ctx = av_buffer_ref(inlink->hw_frames_ctx);
348     if (!outlink->hw_frames_ctx) {
349         qsvdeint_uninit(ctx);
350         return AVERROR(ENOMEM);
351     }
352
353     ret = init_out_session(ctx);
354     if (ret < 0)
355         return ret;
356
357
358     return 0;
359 }
360
361 static void clear_unused_frames(QSVDeintContext *s)
362 {
363     QSVFrame *cur = s->work_frames;
364     while (cur) {
365         if (!cur->surface.Data.Locked) {
366             av_frame_free(&cur->frame);
367             cur->used = 0;
368         }
369         cur = cur->next;
370     }
371 }
372
373 static int get_free_frame(QSVDeintContext *s, QSVFrame **f)
374 {
375     QSVFrame *frame, **last;
376
377     clear_unused_frames(s);
378
379     frame = s->work_frames;
380     last  = &s->work_frames;
381     while (frame) {
382         if (!frame->used) {
383             *f = frame;
384             return 0;
385         }
386
387         last  = &frame->next;
388         frame = frame->next;
389     }
390
391     frame = av_mallocz(sizeof(*frame));
392     if (!frame)
393         return AVERROR(ENOMEM);
394     *last = frame;
395     *f    = frame;
396
397     return 0;
398 }
399
400 static int submit_frame(AVFilterContext *ctx, AVFrame *frame,
401                         mfxFrameSurface1 **surface)
402 {
403     QSVDeintContext *s = ctx->priv;
404     QSVFrame *qf;
405     int ret;
406
407     ret = get_free_frame(s, &qf);
408     if (ret < 0)
409         return ret;
410
411     qf->frame = frame;
412
413     qf->surface = *(mfxFrameSurface1*)qf->frame->data[3];
414
415     qf->surface.Data.Locked = 0;
416     qf->surface.Info.CropW  = qf->frame->width;
417     qf->surface.Info.CropH  = qf->frame->height;
418
419     qf->surface.Info.PicStruct = !qf->frame->interlaced_frame ? MFX_PICSTRUCT_PROGRESSIVE :
420                                  (qf->frame->top_field_first ? MFX_PICSTRUCT_FIELD_TFF :
421                                                            MFX_PICSTRUCT_FIELD_BFF);
422     if (qf->frame->repeat_pict == 1)
423         qf->surface.Info.PicStruct |= MFX_PICSTRUCT_FIELD_REPEATED;
424     else if (qf->frame->repeat_pict == 2)
425         qf->surface.Info.PicStruct |= MFX_PICSTRUCT_FRAME_DOUBLING;
426     else if (qf->frame->repeat_pict == 4)
427         qf->surface.Info.PicStruct |= MFX_PICSTRUCT_FRAME_TRIPLING;
428
429     if (ctx->inputs[0]->frame_rate.num) {
430         qf->surface.Info.FrameRateExtN = ctx->inputs[0]->frame_rate.num;
431         qf->surface.Info.FrameRateExtD = ctx->inputs[0]->frame_rate.den;
432     } else {
433         qf->surface.Info.FrameRateExtN = ctx->inputs[0]->time_base.num;
434         qf->surface.Info.FrameRateExtD = ctx->inputs[0]->time_base.den;
435     }
436
437     qf->surface.Data.TimeStamp = av_rescale_q(qf->frame->pts,
438                                               ctx->inputs[0]->time_base,
439                                               (AVRational){1, 90000});
440
441     *surface = &qf->surface;
442     qf->used = 1;
443
444     return 0;
445 }
446
447 static int process_frame(AVFilterContext *ctx, const AVFrame *in,
448                          mfxFrameSurface1 *surf_in)
449 {
450     QSVDeintContext    *s = ctx->priv;
451     AVFilterLink  *inlink = ctx->inputs[0];
452     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
453
454     AVFrame *out;
455     mfxFrameSurface1 *surf_out;
456     mfxSyncPoint sync = NULL;
457     mfxStatus err;
458     int ret, again = 0;
459
460     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
461     if (!out) {
462         ret = AVERROR(ENOMEM);
463         goto fail;
464     }
465
466     surf_out = (mfxFrameSurface1*)out->data[3];
467     surf_out->Info.CropW     = outlink->w;
468     surf_out->Info.CropH     = outlink->h;
469     surf_out->Info.PicStruct = MFX_PICSTRUCT_PROGRESSIVE;
470
471     do {
472         err = MFXVideoVPP_RunFrameVPPAsync(s->session, surf_in, surf_out,
473                                            NULL, &sync);
474         if (err == MFX_WRN_DEVICE_BUSY)
475             av_usleep(1);
476     } while (err == MFX_WRN_DEVICE_BUSY);
477
478     if (err == MFX_ERR_MORE_DATA) {
479         av_frame_free(&out);
480         return QSVDEINT_MORE_INPUT;
481     }
482
483     if ((err < 0 && err != MFX_ERR_MORE_SURFACE) || !sync) {
484         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error during deinterlacing: %d\n", err);
485         ret = AVERROR_UNKNOWN;
486         goto fail;
487     }
488     if (err == MFX_ERR_MORE_SURFACE)
489         again = 1;
490
491     do {
492         err = MFXVideoCORE_SyncOperation(s->session, sync, 1000);
493     } while (err == MFX_WRN_IN_EXECUTION);
494     if (err < 0) {
495         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error synchronizing the operation: %d\n", err);
496         ret = AVERROR_UNKNOWN;
497         goto fail;
498     }
499
500     ret = av_frame_copy_props(out, in);
501     if (ret < 0)
502         goto fail;
503
504     out->width            = outlink->w;
505     out->height           = outlink->h;
506     out->interlaced_frame = 0;
507
508     out->pts = av_rescale_q(out->pts, inlink->time_base, outlink->time_base);
509     if (out->pts == s->last_pts)
510         out->pts++;
511     s->last_pts = out->pts;
512
513     ret = ff_filter_frame(outlink, out);
514     if (ret < 0)
515         return ret;
516
517     return again ? QSVDEINT_MORE_OUTPUT : 0;
518 fail:
519     av_frame_free(&out);
520     return ret;
521 }
522
523 static int qsvdeint_filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *in)
524 {
525     AVFilterContext *ctx = link->dst;
526
527     mfxFrameSurface1 *surf_in;
528     int ret;
529
530     ret = submit_frame(ctx, in, &surf_in);
531     if (ret < 0) {
532         av_frame_free(&in);
533         return ret;
534     }
535
536     do {
537         ret = process_frame(ctx, in, surf_in);
538         if (ret < 0)
539             return ret;
540     } while (ret == QSVDEINT_MORE_OUTPUT);
541
542     return 0;
543 }
544
545 static int qsvdeint_request_frame(AVFilterLink *outlink)
546 {
547     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
548
549     return ff_request_frame(ctx->inputs[0]);
550 }
551
552 #define OFFSET(x) offsetof(QSVDeintContext, x)
553 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
554 static const AVOption options[] = {
555     { "mode", "set deinterlace mode", OFFSET(mode),   AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = MFX_DEINTERLACING_ADVANCED}, MFX_DEINTERLACING_BOB, MFX_DEINTERLACING_ADVANCED, FLAGS, "mode"},
556     { "bob",   "bob algorithm",                  0, AV_OPT_TYPE_CONST,      {.i64 = MFX_DEINTERLACING_BOB}, MFX_DEINTERLACING_BOB, MFX_DEINTERLACING_ADVANCED, FLAGS, "mode"},
557     { "advanced", "Motion adaptive algorithm",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MFX_DEINTERLACING_ADVANCED}, MFX_DEINTERLACING_BOB, MFX_DEINTERLACING_ADVANCED, FLAGS, "mode"},
558     { NULL },
559 };
560
561 static const AVClass qsvdeint_class = {
562     .class_name = "deinterlace_qsv",
563     .item_name  = av_default_item_name,
564     .option     = options,
565     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
566 };
567
568 static const AVFilterPad qsvdeint_inputs[] = {
569     {
570         .name         = "default",
571         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
572         .filter_frame = qsvdeint_filter_frame,
573     },
574     { NULL }
575 };
576
577 static const AVFilterPad qsvdeint_outputs[] = {
578     {
579         .name          = "default",
580         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
581         .config_props  = qsvdeint_config_props,
582         .request_frame = qsvdeint_request_frame,
583     },
584     { NULL }
585 };
586
587 AVFilter ff_vf_deinterlace_qsv = {
588     .name      = "deinterlace_qsv",
589     .description = NULL_IF_CONFIG_SMALL("QuickSync video deinterlacing"),
590
591     .uninit        = qsvdeint_uninit,
592     .query_formats = qsvdeint_query_formats,
593
594     .priv_size = sizeof(QSVDeintContext),
595     .priv_class = &qsvdeint_class,
596
597     .inputs    = qsvdeint_inputs,
598     .outputs   = qsvdeint_outputs,
599
600     .flags_internal = FF_FILTER_FLAG_HWFRAME_AWARE,
601 };