hwcontext: add a QSV implementation
[ffmpeg.git] / libavutil / hwcontext.h
1 /*
2  * This file is part of Libav.
3  *
4  * Libav 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  * Libav 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 Libav; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
17  */
18
19 #ifndef AVUTIL_HWCONTEXT_H
20 #define AVUTIL_HWCONTEXT_H
21
22 #include "buffer.h"
23 #include "frame.h"
24 #include "log.h"
25 #include "pixfmt.h"
26
27 enum AVHWDeviceType {
28     AV_HWDEVICE_TYPE_VDPAU,
29     AV_HWDEVICE_TYPE_CUDA,
30     AV_HWDEVICE_TYPE_VAAPI,
31     AV_HWDEVICE_TYPE_DXVA2,
32     AV_HWDEVICE_TYPE_QSV,
33 };
34
35 typedef struct AVHWDeviceInternal AVHWDeviceInternal;
36
37 /**
38  * This struct aggregates all the (hardware/vendor-specific) "high-level" state,
39  * i.e. state that is not tied to a concrete processing configuration.
40  * E.g., in an API that supports hardware-accelerated encoding and decoding,
41  * this struct will (if possible) wrap the state that is common to both encoding
42  * and decoding and from which specific instances of encoders or decoders can be
43  * derived.
44  *
45  * This struct is reference-counted with the AVBuffer mechanism. The
46  * av_hwdevice_ctx_alloc() constructor yields a reference, whose data field
47  * points to the actual AVHWDeviceContext. Further objects derived from
48  * AVHWDeviceContext (such as AVHWFramesContext, describing a frame pool with
49  * specific properties) will hold an internal reference to it. After all the
50  * references are released, the AVHWDeviceContext itself will be freed,
51  * optionally invoking a user-specified callback for uninitializing the hardware
52  * state.
53  */
54 typedef struct AVHWDeviceContext {
55     /**
56      * A class for logging. Set by av_hwdevice_ctx_alloc().
57      */
58     const AVClass *av_class;
59
60     /**
61      * Private data used internally by libavutil. Must not be accessed in any
62      * way by the caller.
63      */
64     AVHWDeviceInternal *internal;
65
66     /**
67      * This field identifies the underlying API used for hardware access.
68      *
69      * This field is set when this struct is allocated and never changed
70      * afterwards.
71      */
72     enum AVHWDeviceType type;
73
74     /**
75      * The format-specific data, allocated and freed by libavutil along with
76      * this context.
77      *
78      * Should be cast by the user to the format-specific context defined in the
79      * corresponding header (hwcontext_*.h) and filled as described in the
80      * documentation before calling av_hwdevice_ctx_init().
81      *
82      * After calling av_hwdevice_ctx_init() this struct should not be modified
83      * by the caller.
84      */
85     void *hwctx;
86
87     /**
88      * This field may be set by the caller before calling av_hwdevice_ctx_init().
89      *
90      * If non-NULL, this callback will be called when the last reference to
91      * this context is unreferenced, immediately before it is freed.
92      *
93      * @note when other objects (e.g an AVHWFramesContext) are derived from this
94      *       struct, this callback will be invoked after all such child objects
95      *       are fully uninitialized and their respective destructors invoked.
96      */
97     void (*free)(struct AVHWDeviceContext *ctx);
98
99     /**
100      * Arbitrary user data, to be used e.g. by the free() callback.
101      */
102     void *user_opaque;
103 } AVHWDeviceContext;
104
105 typedef struct AVHWFramesInternal AVHWFramesInternal;
106
107 /**
108  * This struct describes a set or pool of "hardware" frames (i.e. those with
109  * data not located in normal system memory). All the frames in the pool are
110  * assumed to be allocated in the same way and interchangeable.
111  *
112  * This struct is reference-counted with the AVBuffer mechanism and tied to a
113  * given AVHWDeviceContext instance. The av_hwframe_ctx_alloc() constructor
114  * yields a reference, whose data field points to the actual AVHWFramesContext
115  * struct.
116  */
117 typedef struct AVHWFramesContext {
118     /**
119      * A class for logging.
120      */
121     const AVClass *av_class;
122
123     /**
124      * Private data used internally by libavutil. Must not be accessed in any
125      * way by the caller.
126      */
127     AVHWFramesInternal *internal;
128
129     /**
130      * A reference to the parent AVHWDeviceContext. This reference is owned and
131      * managed by the enclosing AVHWFramesContext, but the caller may derive
132      * additional references from it.
133      */
134     AVBufferRef *device_ref;
135
136     /**
137      * The parent AVHWDeviceContext. This is simply a pointer to
138      * device_ref->data provided for convenience.
139      *
140      * Set by libavutil in av_hwframe_ctx_init().
141      */
142     AVHWDeviceContext *device_ctx;
143
144     /**
145      * The format-specific data, allocated and freed automatically along with
146      * this context.
147      *
148      * Should be cast by the user to the format-specific context defined in the
149      * corresponding header (hwframe_*.h) and filled as described in the
150      * documentation before calling av_hwframe_ctx_init().
151      *
152      * After any frames using this context are created, the contents of this
153      * struct should not be modified by the caller.
154      */
155     void *hwctx;
156
157     /**
158      * This field may be set by the caller before calling av_hwframe_ctx_init().
159      *
160      * If non-NULL, this callback will be called when the last reference to
161      * this context is unreferenced, immediately before it is freed.
162      */
163     void (*free)(struct AVHWFramesContext *ctx);
164
165     /**
166      * Arbitrary user data, to be used e.g. by the free() callback.
167      */
168     void *user_opaque;
169
170     /**
171      * A pool from which the frames are allocated by av_hwframe_get_buffer().
172      * This field may be set by the caller before calling av_hwframe_ctx_init().
173      * The buffers returned by calling av_buffer_pool_get() on this pool must
174      * have the properties described in the documentation in the corresponding hw
175      * type's header (hwcontext_*.h). The pool will be freed strictly before
176      * this struct's free() callback is invoked.
177      *
178      * This field may be NULL, then libavutil will attempt to allocate a pool
179      * internally. Note that certain device types enforce pools allocated at
180      * fixed size (frame count), which cannot be extended dynamically. In such a
181      * case, initial_pool_size must be set appropriately.
182      */
183     AVBufferPool *pool;
184
185     /**
186      * Initial size of the frame pool. If a device type does not support
187      * dynamically resizing the pool, then this is also the maximum pool size.
188      *
189      * May be set by the caller before calling av_hwframe_ctx_init(). Must be
190      * set if pool is NULL and the device type does not support dynamic pools.
191      */
192     int initial_pool_size;
193
194     /**
195      * The pixel format identifying the underlying HW surface type.
196      *
197      * Must be a hwaccel format, i.e. the corresponding descriptor must have the
198      * AV_PIX_FMT_FLAG_HWACCEL flag set.
199      *
200      * Must be set by the user before calling av_hwframe_ctx_init().
201      */
202     enum AVPixelFormat format;
203
204     /**
205      * The pixel format identifying the actual data layout of the hardware
206      * frames.
207      *
208      * Must be set by the caller before calling av_hwframe_ctx_init().
209      *
210      * @note when the underlying API does not provide the exact data layout, but
211      * only the colorspace/bit depth, this field should be set to the fully
212      * planar version of that format (e.g. for 8-bit 420 YUV it should be
213      * AV_PIX_FMT_YUV420P, not AV_PIX_FMT_NV12 or anything else).
214      */
215     enum AVPixelFormat sw_format;
216
217     /**
218      * The allocated dimensions of the frames in this pool.
219      *
220      * Must be set by the user before calling av_hwframe_ctx_init().
221      */
222     int width, height;
223 } AVHWFramesContext;
224
225 /**
226  * Allocate an AVHWDeviceContext for a given pixel format.
227  *
228  * @param format a hwaccel pixel format (AV_PIX_FMT_FLAG_HWACCEL must be set
229  *               on the corresponding format descriptor)
230  * @return a reference to the newly created AVHWDeviceContext on success or NULL
231  *         on failure.
232  */
233 AVBufferRef *av_hwdevice_ctx_alloc(enum AVHWDeviceType type);
234
235 /**
236  * Finalize the device context before use. This function must be called after
237  * the context is filled with all the required information and before it is
238  * used in any way.
239  *
240  * @param ref a reference to the AVHWDeviceContext
241  * @return 0 on success, a negative AVERROR code on failure
242  */
243 int av_hwdevice_ctx_init(AVBufferRef *ref);
244
245 /**
246  * Open a device of the specified type and create an AVHWDeviceContext for it.
247  *
248  * This is a convenience function intended to cover the simple cases. Callers
249  * who need to fine-tune device creation/management should open the device
250  * manually and then wrap it in an AVHWDeviceContext using
251  * av_hwdevice_ctx_alloc()/av_hwdevice_ctx_init().
252  *
253  * The returned context is already initialized and ready for use, the caller
254  * should not call av_hwdevice_ctx_init() on it. The user_opaque/free fields of
255  * the created AVHWDeviceContext are set by this function and should not be
256  * touched by the caller.
257  *
258  * @param device_ctx On success, a reference to the newly-created device context
259  *                   will be written here. The reference is owned by the caller
260  *                   and must be released with av_buffer_unref() when no longer
261  *                   needed. On failure, NULL will be written to this pointer.
262  * @param type The type of the device to create.
263  * @param device A type-specific string identifying the device to open.
264  * @param opts A dictionary of additional (type-specific) options to use in
265  *             opening the device. The dictionary remains owned by the caller.
266  * @param flags currently unused
267  *
268  * @return 0 on success, a negative AVERROR code on failure.
269  */
270 int av_hwdevice_ctx_create(AVBufferRef **device_ctx, enum AVHWDeviceType type,
271                            const char *device, AVDictionary *opts, int flags);
272
273 /**
274  * Allocate an AVHWFramesContext tied to a given device context.
275  *
276  * @param device_ctx a reference to a AVHWDeviceContext. This function will make
277  *                   a new reference for internal use, the one passed to the
278  *                   function remains owned by the caller.
279  * @return a reference to the newly created AVHWFramesContext on success or NULL
280  *         on failure.
281  */
282 AVBufferRef *av_hwframe_ctx_alloc(AVBufferRef *device_ctx);
283
284 /**
285  * Finalize the context before use. This function must be called after the
286  * context is filled with all the required information and before it is attached
287  * to any frames.
288  *
289  * @param ref a reference to the AVHWFramesContext
290  * @return 0 on success, a negative AVERROR code on failure
291  */
292 int av_hwframe_ctx_init(AVBufferRef *ref);
293
294 /**
295  * Allocate a new frame attached to the given AVHWFramesContext.
296  *
297  * @param hwframe_ctx a reference to an AVHWFramesContext
298  * @param frame an empty (freshly allocated or unreffed) frame to be filled with
299  *              newly allocated buffers.
300  * @param flags currently unused, should be set to zero
301  * @return 0 on success, a negative AVERROR code on failure
302  */
303 int av_hwframe_get_buffer(AVBufferRef *hwframe_ctx, AVFrame *frame, int flags);
304
305 /**
306  * Copy data to or from a hw surface. At least one of dst/src must have an
307  * AVHWFramesContext attached.
308  *
309  * If src has an AVHWFramesContext attached, then the format of dst (if set)
310  * must use one of the formats returned by av_hwframe_transfer_get_formats(src,
311  * AV_HWFRAME_TRANSFER_DIRECTION_FROM).
312  * If dst has an AVHWFramesContext attached, then the format of src must use one
313  * of the formats returned by av_hwframe_transfer_get_formats(dst,
314  * AV_HWFRAME_TRANSFER_DIRECTION_TO)
315  *
316  * dst may be "clean" (i.e. with data/buf pointers unset), in which case the
317  * data buffers will be allocated by this function using av_frame_get_buffer().
318  * If dst->format is set, then this format will be used, otherwise (when
319  * dst->format is AV_PIX_FMT_NONE) the first acceptable format will be chosen.
320  *
321  * @param dst the destination frame. dst is not touched on failure.
322  * @param src the source frame.
323  * @param flags currently unused, should be set to zero
324  * @return 0 on success, a negative AVERROR error code on failure.
325  */
326 int av_hwframe_transfer_data(AVFrame *dst, const AVFrame *src, int flags);
327
328 enum AVHWFrameTransferDirection {
329     /**
330      * Transfer the data from the queried hw frame.
331      */
332     AV_HWFRAME_TRANSFER_DIRECTION_FROM,
333
334     /**
335      * Transfer the data to the queried hw frame.
336      */
337     AV_HWFRAME_TRANSFER_DIRECTION_TO,
338 };
339
340 /**
341  * Get a list of possible source or target formats usable in
342  * av_hwframe_transfer_data().
343  *
344  * @param hwframe_ctx the frame context to obtain the information for
345  * @param dir the direction of the transfer
346  * @param formats the pointer to the output format list will be written here.
347  *                The list is terminated with AV_PIX_FMT_NONE and must be freed
348  *                by the caller when no longer needed using av_free().
349  *                If this function returns successfully, the format list will
350  *                have at least one item (not counting the terminator).
351  *                On failure, the contents of this pointer are unspecified.
352  * @param flags currently unused, should be set to zero
353  * @return 0 on success, a negative AVERROR code on failure.
354  */
355 int av_hwframe_transfer_get_formats(AVBufferRef *hwframe_ctx,
356                                     enum AVHWFrameTransferDirection dir,
357                                     enum AVPixelFormat **formats, int flags);
358
359
360 /**
361  * This struct describes the constraints on hardware frames attached to
362  * a given device with a hardware-specific configuration.  This is returned
363  * by av_hwdevice_get_hwframe_constraints() and must be freed by
364  * av_hwframe_constraints_free() after use.
365  */
366 typedef struct AVHWFramesConstraints {
367     /**
368      * A list of possible values for format in the hw_frames_ctx,
369      * terminated by AV_PIX_FMT_NONE.  This member will always be filled.
370      */
371     enum AVPixelFormat *valid_hw_formats;
372
373     /**
374      * A list of possible values for sw_format in the hw_frames_ctx,
375      * terminated by AV_PIX_FMT_NONE.  Can be NULL if this information is
376      * not known.
377      */
378     enum AVPixelFormat *valid_sw_formats;
379
380     /**
381      * The minimum size of frames in this hw_frames_ctx.
382      * (Zero if not known.)
383      */
384     int min_width;
385     int min_height;
386
387     /**
388      * The maximum size of frames in this hw_frames_ctx.
389      * (INT_MAX if not known / no limit.)
390      */
391     int max_width;
392     int max_height;
393 } AVHWFramesConstraints;
394
395 /**
396  * Allocate a HW-specific configuration structure for a given HW device.
397  * After use, the user must free all members as required by the specific
398  * hardware structure being used, then free the structure itself with
399  * av_free().
400  *
401  * @param device_ctx a reference to the associated AVHWDeviceContext.
402  * @return The newly created HW-specific configuration structure on
403  *         success or NULL on failure.
404  */
405 void *av_hwdevice_hwconfig_alloc(AVBufferRef *device_ctx);
406
407 /**
408  * Get the constraints on HW frames given a device and the HW-specific
409  * configuration to be used with that device.  If no HW-specific
410  * configuration is provided, returns the maximum possible capabilities
411  * of the device.
412  *
413  * @param device_ctx a reference to the associated AVHWDeviceContext.
414  * @param hwconfig a filled HW-specific configuration structure, or NULL
415  *        to return the maximum possible capabilities of the device.
416  * @return AVHWFramesConstraints structure describing the constraints
417  *         on the device, or NULL if not available.
418  */
419 AVHWFramesConstraints *av_hwdevice_get_hwframe_constraints(AVBufferRef *ref,
420                                                            const void *hwconfig);
421
422 /**
423  * Free an AVHWFrameConstraints structure.
424  *
425  * @param constraints The (filled or unfilled) AVHWFrameConstraints structure.
426  */
427 void av_hwframe_constraints_free(AVHWFramesConstraints **constraints);
428
429 #endif /* AVUTIL_HWCONTEXT_H */