avfilter/vf_yadif_cuda: Switch to using ffnvcodec
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_yadif_cuda.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2018 Philip Langdale <philipl@overt.org>
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 #include "libavutil/avassert.h"
22 #include "libavutil/hwcontext_cuda_internal.h"
23 #include "libavutil/cuda_check.h"
24 #include "internal.h"
25 #include "yadif.h"
26
27 extern char vf_yadif_cuda_ptx[];
28
29 typedef struct DeintCUDAContext {
30     YADIFContext yadif;
31
32     AVCUDADeviceContext *hwctx;
33     AVBufferRef         *device_ref;
34     AVBufferRef         *input_frames_ref;
35     AVHWFramesContext   *input_frames;
36
37     CUcontext   cu_ctx;
38     CUstream    stream;
39     CUmodule    cu_module;
40     CUfunction  cu_func_uchar;
41     CUfunction  cu_func_uchar2;
42     CUfunction  cu_func_ushort;
43     CUfunction  cu_func_ushort2;
44 } DeintCUDAContext;
45
46 #define DIV_UP(a, b) ( ((a) + (b) - 1) / (b) )
47 #define ALIGN_UP(a, b) (((a) + (b) - 1) & ~((b) - 1))
48 #define BLOCKX 32
49 #define BLOCKY 16
50
51 #define CHECK_CU(x) FF_CUDA_CHECK_DL(ctx, s->hwctx->internal->cuda_dl, x)
52
53 static CUresult call_kernel(AVFilterContext *ctx, CUfunction func,
54                             CUdeviceptr prev, CUdeviceptr cur, CUdeviceptr next,
55                             CUarray_format format, int channels,
56                             int src_width,  // Width is pixels per channel
57                             int src_height, // Height is pixels per channel
58                             int src_pitch,  // Pitch is bytes
59                             CUdeviceptr dst,
60                             int dst_width,  // Width is pixels per channel
61                             int dst_height, // Height is pixels per channel
62                             int dst_pitch,  // Pitch is pixels per channel
63                             int parity, int tff)
64 {
65     DeintCUDAContext *s = ctx->priv;
66     CudaFunctions *cu = s->hwctx->internal->cuda_dl;
67     CUtexObject tex_prev = 0, tex_cur = 0, tex_next = 0;
68     int ret;
69     int skip_spatial_check = s->yadif.mode&2;
70
71     void *args[] = { &dst, &tex_prev, &tex_cur, &tex_next,
72                      &dst_width, &dst_height, &dst_pitch,
73                      &src_width, &src_height, &parity, &tff,
74                      &skip_spatial_check };
75
76     CUDA_TEXTURE_DESC tex_desc = {
77         .filterMode = CU_TR_FILTER_MODE_POINT,
78         .flags = CU_TRSF_READ_AS_INTEGER,
79     };
80
81     CUDA_RESOURCE_DESC res_desc = {
82         .resType = CU_RESOURCE_TYPE_PITCH2D,
83         .res.pitch2D.format = format,
84         .res.pitch2D.numChannels = channels,
85         .res.pitch2D.width = src_width,
86         .res.pitch2D.height = src_height,
87         .res.pitch2D.pitchInBytes = src_pitch,
88     };
89
90     res_desc.res.pitch2D.devPtr = (CUdeviceptr)prev;
91     ret = CHECK_CU(cu->cuTexObjectCreate(&tex_prev, &res_desc, &tex_desc, NULL));
92     if (ret < 0)
93         goto exit;
94
95     res_desc.res.pitch2D.devPtr = (CUdeviceptr)cur;
96     ret = CHECK_CU(cu->cuTexObjectCreate(&tex_cur, &res_desc, &tex_desc, NULL));
97     if (ret < 0)
98         goto exit;
99
100     res_desc.res.pitch2D.devPtr = (CUdeviceptr)next;
101     ret = CHECK_CU(cu->cuTexObjectCreate(&tex_next, &res_desc, &tex_desc, NULL));
102     if (ret < 0)
103         goto exit;
104
105     ret = CHECK_CU(cu->cuLaunchKernel(func,
106                                       DIV_UP(dst_width, BLOCKX), DIV_UP(dst_height, BLOCKY), 1,
107                                       BLOCKX, BLOCKY, 1,
108                                       0, s->stream, args, NULL));
109
110 exit:
111     if (tex_prev)
112         CHECK_CU(cu->cuTexObjectDestroy(tex_prev));
113     if (tex_cur)
114         CHECK_CU(cu->cuTexObjectDestroy(tex_cur));
115     if (tex_next)
116         CHECK_CU(cu->cuTexObjectDestroy(tex_next));
117
118     return ret;
119 }
120
121 static void filter(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dst,
122                    int parity, int tff)
123 {
124     DeintCUDAContext *s = ctx->priv;
125     YADIFContext *y = &s->yadif;
126     CudaFunctions *cu = s->hwctx->internal->cuda_dl;
127     CUcontext dummy;
128     int i, ret;
129
130     ret = CHECK_CU(cu->cuCtxPushCurrent(s->cu_ctx));
131     if (ret < 0)
132         return;
133
134     for (i = 0; i < y->csp->nb_components; i++) {
135         CUfunction func;
136         CUarray_format format;
137         int pixel_size, channels;
138         const AVComponentDescriptor *comp = &y->csp->comp[i];
139
140         if (comp->plane < i) {
141             // We process planes as a whole, so don't reprocess
142             // them for additional components
143             continue;
144         }
145
146         pixel_size = (comp->depth + comp->shift) / 8;
147         channels = comp->step / pixel_size;
148         if (pixel_size > 2 || channels > 2) {
149             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported pixel format: %s\n", y->csp->name);
150             goto exit;
151         }
152         switch (pixel_size) {
153         case 1:
154             func = channels == 1 ? s->cu_func_uchar : s->cu_func_uchar2;
155             format = CU_AD_FORMAT_UNSIGNED_INT8;
156             break;
157         case 2:
158             func = channels == 1 ? s->cu_func_ushort : s->cu_func_ushort2;
159             format = CU_AD_FORMAT_UNSIGNED_INT16;
160             break;
161         default:
162             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported pixel format: %s\n", y->csp->name);
163             goto exit;
164         }
165         av_log(ctx, AV_LOG_TRACE,
166                "Deinterlacing plane %d: pixel_size: %d channels: %d\n",
167                comp->plane, pixel_size, channels);
168         call_kernel(ctx, func,
169                     (CUdeviceptr)y->prev->data[i],
170                     (CUdeviceptr)y->cur->data[i],
171                     (CUdeviceptr)y->next->data[i],
172                     format, channels,
173                     AV_CEIL_RSHIFT(y->cur->width, i ? y->csp->log2_chroma_w : 0),
174                     AV_CEIL_RSHIFT(y->cur->height, i ? y->csp->log2_chroma_h : 0),
175                     y->cur->linesize[i],
176                     (CUdeviceptr)dst->data[i],
177                     AV_CEIL_RSHIFT(dst->width, i ? y->csp->log2_chroma_w : 0),
178                     AV_CEIL_RSHIFT(dst->height, i ? y->csp->log2_chroma_h : 0),
179                     dst->linesize[i] / comp->step,
180                     parity, tff);
181     }
182
183     CHECK_CU(cu->cuStreamSynchronize(s->stream));
184
185 exit:
186     CHECK_CU(cu->cuCtxPopCurrent(&dummy));
187     return;
188 }
189
190 static av_cold void deint_cuda_uninit(AVFilterContext *ctx)
191 {
192     CUcontext dummy;
193     DeintCUDAContext *s = ctx->priv;
194     YADIFContext *y = &s->yadif;
195
196     if (s->hwctx && s->cu_module) {
197         CudaFunctions *cu = s->hwctx->internal->cuda_dl;
198         CHECK_CU(cu->cuCtxPushCurrent(s->cu_ctx));
199         CHECK_CU(cu->cuModuleUnload(s->cu_module));
200         CHECK_CU(cu->cuCtxPopCurrent(&dummy));
201     }
202
203     av_frame_free(&y->prev);
204     av_frame_free(&y->cur);
205     av_frame_free(&y->next);
206
207     av_buffer_unref(&s->device_ref);
208     s->hwctx = NULL;
209     av_buffer_unref(&s->input_frames_ref);
210     s->input_frames = NULL;
211 }
212
213 static int deint_cuda_query_formats(AVFilterContext *ctx)
214 {
215     enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
216         AV_PIX_FMT_CUDA, AV_PIX_FMT_NONE,
217     };
218     int ret;
219
220     if ((ret = ff_formats_ref(ff_make_format_list(pix_fmts),
221                               &ctx->inputs[0]->out_formats)) < 0)
222         return ret;
223     if ((ret = ff_formats_ref(ff_make_format_list(pix_fmts),
224                               &ctx->outputs[0]->in_formats)) < 0)
225         return ret;
226
227     return 0;
228 }
229
230 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
231 {
232     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
233     DeintCUDAContext *s  = ctx->priv;
234
235     if (!inlink->hw_frames_ctx) {
236         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "A hardware frames reference is "
237                "required to associate the processing device.\n");
238         return AVERROR(EINVAL);
239     }
240
241     s->input_frames_ref = av_buffer_ref(inlink->hw_frames_ctx);
242     if (!s->input_frames_ref) {
243         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "A input frames reference create "
244                "failed.\n");
245         return AVERROR(ENOMEM);
246     }
247     s->input_frames = (AVHWFramesContext*)s->input_frames_ref->data;
248
249     return 0;
250 }
251
252 static int config_output(AVFilterLink *link)
253 {
254     AVHWFramesContext *output_frames;
255     AVFilterContext *ctx = link->src;
256     DeintCUDAContext *s = ctx->priv;
257     YADIFContext *y = &s->yadif;
258     CudaFunctions *cu;
259     int ret = 0;
260     CUcontext dummy;
261
262     av_assert0(s->input_frames);
263     s->device_ref = av_buffer_ref(s->input_frames->device_ref);
264     if (!s->device_ref) {
265         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "A device reference create "
266                "failed.\n");
267         return AVERROR(ENOMEM);
268     }
269     s->hwctx = ((AVHWDeviceContext*)s->device_ref->data)->hwctx;
270     s->cu_ctx = s->hwctx->cuda_ctx;
271     s->stream = s->hwctx->stream;
272     cu = s->hwctx->internal->cuda_dl;
273
274     link->hw_frames_ctx = av_hwframe_ctx_alloc(s->device_ref);
275     if (!link->hw_frames_ctx) {
276         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to create HW frame context "
277                "for output.\n");
278         ret = AVERROR(ENOMEM);
279         goto exit;
280     }
281
282     output_frames = (AVHWFramesContext*)link->hw_frames_ctx->data;
283
284     output_frames->format    = AV_PIX_FMT_CUDA;
285     output_frames->sw_format = s->input_frames->sw_format;
286     output_frames->width     = ctx->inputs[0]->w;
287     output_frames->height    = ctx->inputs[0]->h;
288
289     output_frames->initial_pool_size = 4;
290
291     ret = ff_filter_init_hw_frames(ctx, link, 10);
292     if (ret < 0)
293         goto exit;
294
295     ret = av_hwframe_ctx_init(link->hw_frames_ctx);
296     if (ret < 0) {
297         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to initialise CUDA frame "
298                "context for output: %d\n", ret);
299         goto exit;
300     }
301
302     link->time_base.num = ctx->inputs[0]->time_base.num;
303     link->time_base.den = ctx->inputs[0]->time_base.den * 2;
304     link->w             = ctx->inputs[0]->w;
305     link->h             = ctx->inputs[0]->h;
306
307     if(y->mode & 1)
308         link->frame_rate = av_mul_q(ctx->inputs[0]->frame_rate,
309                                     (AVRational){2, 1});
310
311     if (link->w < 3 || link->h < 3) {
312         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Video of less than 3 columns or lines is not supported\n");
313         ret = AVERROR(EINVAL);
314         goto exit;
315     }
316
317     y->csp = av_pix_fmt_desc_get(output_frames->sw_format);
318     y->filter = filter;
319
320     ret = CHECK_CU(cu->cuCtxPushCurrent(s->cu_ctx));
321     if (ret < 0)
322         goto exit;
323
324     ret = CHECK_CU(cu->cuModuleLoadData(&s->cu_module, vf_yadif_cuda_ptx));
325     if (ret < 0)
326         goto exit;
327
328     ret = CHECK_CU(cu->cuModuleGetFunction(&s->cu_func_uchar, s->cu_module, "yadif_uchar"));
329     if (ret < 0)
330         goto exit;
331
332     ret = CHECK_CU(cu->cuModuleGetFunction(&s->cu_func_uchar2, s->cu_module, "yadif_uchar2"));
333     if (ret < 0)
334         goto exit;
335
336     ret = CHECK_CU(cu->cuModuleGetFunction(&s->cu_func_ushort, s->cu_module, "yadif_ushort"));
337     if (ret < 0)
338         goto exit;
339
340     ret = CHECK_CU(cu->cuModuleGetFunction(&s->cu_func_ushort2, s->cu_module, "yadif_ushort2"));
341     if (ret < 0)
342         goto exit;
343
344 exit:
345     CHECK_CU(cu->cuCtxPopCurrent(&dummy));
346
347     return ret;
348 }
349
350 static const AVClass yadif_cuda_class = {
351     .class_name = "yadif_cuda",
352     .item_name  = av_default_item_name,
353     .option     = ff_yadif_options,
354     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
355     .category   = AV_CLASS_CATEGORY_FILTER,
356 };
357
358 static const AVFilterPad deint_cuda_inputs[] = {
359     {
360         .name          = "default",
361         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
362         .filter_frame  = ff_yadif_filter_frame,
363         .config_props  = config_input,
364     },
365     { NULL }
366 };
367
368 static const AVFilterPad deint_cuda_outputs[] = {
369     {
370         .name          = "default",
371         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
372         .request_frame = ff_yadif_request_frame,
373         .config_props  = config_output,
374     },
375     { NULL }
376 };
377
378 AVFilter ff_vf_yadif_cuda = {
379     .name           = "yadif_cuda",
380     .description    = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Deinterlace CUDA frames"),
381     .priv_size      = sizeof(DeintCUDAContext),
382     .priv_class     = &yadif_cuda_class,
383     .uninit         = deint_cuda_uninit,
384     .query_formats  = deint_cuda_query_formats,
385     .inputs         = deint_cuda_inputs,
386     .outputs        = deint_cuda_outputs,
387     .flags          = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
388     .flags_internal = FF_FILTER_FLAG_HWFRAME_AWARE,
389 };