5f6ea5ae6c2ebb05e165a3df91a2189d33884411
[ffmpeg.git] / libavcodec / qsvdec.c
1 /*
2  * Intel MediaSDK QSV codec-independent code
3  *
4  * copyright (c) 2013 Luca Barbato
5  * copyright (c) 2015 Anton Khirnov <anton@khirnov.net>
6  *
7  * This file is part of FFmpeg.
8  *
9  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
11  * License as published by the Free Software Foundation; either
12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
13  *
14  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
17  * Lesser General Public License for more details.
18  *
19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
20  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
22  */
23
24 #include <string.h>
25 #include <sys/types.h>
26
27 #include <mfx/mfxvideo.h>
28
29 #include "libavutil/common.h"
30 #include "libavutil/hwcontext.h"
31 #include "libavutil/hwcontext_qsv.h"
32 #include "libavutil/mem.h"
33 #include "libavutil/log.h"
34 #include "libavutil/pixdesc.h"
35 #include "libavutil/pixfmt.h"
36 #include "libavutil/time.h"
37
38 #include "avcodec.h"
39 #include "internal.h"
40 #include "qsv.h"
41 #include "qsv_internal.h"
42 #include "qsvdec.h"
43
44 static int qsv_init_session(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, mfxSession session,
45                             AVBufferRef *hw_frames_ref)
46 {
47     int ret;
48
49     if (session) {
50         q->session = session;
51     } else if (hw_frames_ref) {
52         if (q->internal_session) {
53             MFXClose(q->internal_session);
54             q->internal_session = NULL;
55         }
56         av_buffer_unref(&q->frames_ctx.hw_frames_ctx);
57
58         q->frames_ctx.hw_frames_ctx = av_buffer_ref(hw_frames_ref);
59         if (!q->frames_ctx.hw_frames_ctx)
60             return AVERROR(ENOMEM);
61
62         ret = ff_qsv_init_session_hwcontext(avctx, &q->internal_session,
63                                             &q->frames_ctx, q->load_plugins,
64                                             q->iopattern == MFX_IOPATTERN_OUT_OPAQUE_MEMORY);
65         if (ret < 0) {
66             av_buffer_unref(&q->frames_ctx.hw_frames_ctx);
67             return ret;
68         }
69
70         q->session = q->internal_session;
71     } else {
72         if (!q->internal_session) {
73             ret = ff_qsv_init_internal_session(avctx, &q->internal_session,
74                                                q->load_plugins);
75             if (ret < 0)
76                 return ret;
77         }
78
79         q->session = q->internal_session;
80     }
81
82     /* make sure the decoder is uninitialized */
83     MFXVideoDECODE_Close(q->session);
84
85     return 0;
86 }
87
88 static int qsv_decode_init(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q)
89 {
90     const AVPixFmtDescriptor *desc;
91     mfxSession session = NULL;
92     int iopattern = 0;
93     mfxVideoParam param = { { 0 } };
94     int frame_width  = avctx->coded_width;
95     int frame_height = avctx->coded_height;
96     int ret;
97
98     desc = av_pix_fmt_desc_get(avctx->sw_pix_fmt);
99     if (!desc)
100         return AVERROR_BUG;
101
102     if (!q->async_fifo) {
103         q->async_fifo = av_fifo_alloc((1 + q->async_depth) *
104                                       (sizeof(mfxSyncPoint*) + sizeof(QSVFrame*)));
105         if (!q->async_fifo)
106             return AVERROR(ENOMEM);
107     }
108
109     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_QSV && avctx->hwaccel_context) {
110         AVQSVContext *user_ctx = avctx->hwaccel_context;
111         session           = user_ctx->session;
112         iopattern         = user_ctx->iopattern;
113         q->ext_buffers    = user_ctx->ext_buffers;
114         q->nb_ext_buffers = user_ctx->nb_ext_buffers;
115     }
116
117     if (avctx->hw_frames_ctx) {
118         AVHWFramesContext    *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
119         AVQSVFramesContext *frames_hwctx = frames_ctx->hwctx;
120
121         if (!iopattern) {
122             if (frames_hwctx->frame_type & MFX_MEMTYPE_OPAQUE_FRAME)
123                 iopattern = MFX_IOPATTERN_OUT_OPAQUE_MEMORY;
124             else if (frames_hwctx->frame_type & MFX_MEMTYPE_VIDEO_MEMORY_DECODER_TARGET)
125                 iopattern = MFX_IOPATTERN_OUT_VIDEO_MEMORY;
126         }
127
128         frame_width  = frames_hwctx->surfaces[0].Info.Width;
129         frame_height = frames_hwctx->surfaces[0].Info.Height;
130     }
131
132     if (!iopattern)
133         iopattern = MFX_IOPATTERN_OUT_SYSTEM_MEMORY;
134     q->iopattern = iopattern;
135
136     ret = qsv_init_session(avctx, q, session, avctx->hw_frames_ctx);
137     if (ret < 0) {
138         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing an MFX session\n");
139         return ret;
140     }
141
142     ret = ff_qsv_codec_id_to_mfx(avctx->codec_id);
143     if (ret < 0)
144         return ret;
145
146     param.mfx.CodecId      = ret;
147     param.mfx.CodecProfile = ff_qsv_profile_to_mfx(avctx->codec_id, avctx->profile);
148     param.mfx.CodecLevel   = avctx->level == FF_LEVEL_UNKNOWN ? MFX_LEVEL_UNKNOWN : avctx->level;
149
150     param.mfx.FrameInfo.BitDepthLuma   = desc->comp[0].depth;
151     param.mfx.FrameInfo.BitDepthChroma = desc->comp[0].depth;
152     param.mfx.FrameInfo.Shift          = desc->comp[0].depth > 8;
153     param.mfx.FrameInfo.FourCC         = q->fourcc;
154     param.mfx.FrameInfo.Width          = frame_width;
155     param.mfx.FrameInfo.Height         = frame_height;
156     param.mfx.FrameInfo.ChromaFormat   = MFX_CHROMAFORMAT_YUV420;
157
158     switch (avctx->field_order) {
159     case AV_FIELD_PROGRESSIVE:
160         param.mfx.FrameInfo.PicStruct = MFX_PICSTRUCT_PROGRESSIVE;
161         break;
162     case AV_FIELD_TT:
163         param.mfx.FrameInfo.PicStruct = MFX_PICSTRUCT_FIELD_TFF;
164         break;
165     case AV_FIELD_BB:
166         param.mfx.FrameInfo.PicStruct = MFX_PICSTRUCT_FIELD_BFF;
167         break;
168     default:
169         param.mfx.FrameInfo.PicStruct = MFX_PICSTRUCT_UNKNOWN;
170         break;
171     }
172
173     param.IOPattern   = q->iopattern;
174     param.AsyncDepth  = q->async_depth;
175     param.ExtParam    = q->ext_buffers;
176     param.NumExtParam = q->nb_ext_buffers;
177
178     ret = MFXVideoDECODE_Init(q->session, &param);
179     if (ret < 0)
180         return ff_qsv_print_error(avctx, ret,
181                                   "Error initializing the MFX video decoder");
182
183     q->frame_info = param.mfx.FrameInfo;
184
185     return 0;
186 }
187
188 static int alloc_frame(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, QSVFrame *frame)
189 {
190     int ret;
191
192     ret = ff_get_buffer(avctx, frame->frame, AV_GET_BUFFER_FLAG_REF);
193     if (ret < 0)
194         return ret;
195
196     if (frame->frame->format == AV_PIX_FMT_QSV) {
197         frame->surface = *(mfxFrameSurface1*)frame->frame->data[3];
198     } else {
199         frame->surface.Info = q->frame_info;
200
201         frame->surface.Data.PitchLow = frame->frame->linesize[0];
202         frame->surface.Data.Y        = frame->frame->data[0];
203         frame->surface.Data.UV       = frame->frame->data[1];
204     }
205
206     if (q->frames_ctx.mids) {
207         ret = ff_qsv_find_surface_idx(&q->frames_ctx, frame);
208         if (ret < 0)
209             return ret;
210
211         frame->surface.Data.MemId = &q->frames_ctx.mids[ret];
212     }
213
214     frame->used = 1;
215
216     return 0;
217 }
218
219 static void qsv_clear_unused_frames(QSVContext *q)
220 {
221     QSVFrame *cur = q->work_frames;
222     while (cur) {
223         if (cur->used && !cur->surface.Data.Locked && !cur->queued) {
224             cur->used = 0;
225             av_frame_unref(cur->frame);
226         }
227         cur = cur->next;
228     }
229 }
230
231 static int get_surface(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q, mfxFrameSurface1 **surf)
232 {
233     QSVFrame *frame, **last;
234     int ret;
235
236     qsv_clear_unused_frames(q);
237
238     frame = q->work_frames;
239     last  = &q->work_frames;
240     while (frame) {
241         if (!frame->used) {
242             ret = alloc_frame(avctx, q, frame);
243             if (ret < 0)
244                 return ret;
245             *surf = &frame->surface;
246             return 0;
247         }
248
249         last  = &frame->next;
250         frame = frame->next;
251     }
252
253     frame = av_mallocz(sizeof(*frame));
254     if (!frame)
255         return AVERROR(ENOMEM);
256     frame->frame = av_frame_alloc();
257     if (!frame->frame) {
258         av_freep(&frame);
259         return AVERROR(ENOMEM);
260     }
261     *last = frame;
262
263     ret = alloc_frame(avctx, q, frame);
264     if (ret < 0)
265         return ret;
266
267     *surf = &frame->surface;
268
269     return 0;
270 }
271
272 static QSVFrame *find_frame(QSVContext *q, mfxFrameSurface1 *surf)
273 {
274     QSVFrame *cur = q->work_frames;
275     while (cur) {
276         if (surf == &cur->surface)
277             return cur;
278         cur = cur->next;
279     }
280     return NULL;
281 }
282
283 static int qsv_decode(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q,
284                       AVFrame *frame, int *got_frame,
285                       AVPacket *avpkt)
286 {
287     QSVFrame *out_frame;
288     mfxFrameSurface1 *insurf;
289     mfxFrameSurface1 *outsurf;
290     mfxSyncPoint *sync;
291     mfxBitstream bs = { { { 0 } } };
292     int ret;
293
294     if (avpkt->size) {
295         bs.Data       = avpkt->data;
296         bs.DataLength = avpkt->size;
297         bs.MaxLength  = bs.DataLength;
298         bs.TimeStamp  = avpkt->pts;
299     }
300
301     sync = av_mallocz(sizeof(*sync));
302     if (!sync) {
303         av_freep(&sync);
304         return AVERROR(ENOMEM);
305     }
306
307     do {
308         ret = get_surface(avctx, q, &insurf);
309         if (ret < 0) {
310             av_freep(&sync);
311             return ret;
312         }
313
314         ret = MFXVideoDECODE_DecodeFrameAsync(q->session, avpkt->size ? &bs : NULL,
315                                               insurf, &outsurf, sync);
316         if (ret == MFX_WRN_DEVICE_BUSY)
317             av_usleep(500);
318
319     } while (ret == MFX_WRN_DEVICE_BUSY || ret == MFX_ERR_MORE_SURFACE);
320
321     if (ret != MFX_ERR_NONE &&
322         ret != MFX_ERR_MORE_DATA &&
323         ret != MFX_WRN_VIDEO_PARAM_CHANGED &&
324         ret != MFX_ERR_MORE_SURFACE) {
325         av_freep(&sync);
326         return ff_qsv_print_error(avctx, ret,
327                                   "Error during QSV decoding.");
328     }
329
330     /* make sure we do not enter an infinite loop if the SDK
331      * did not consume any data and did not return anything */
332     if (!*sync && !bs.DataOffset) {
333         ff_qsv_print_warning(avctx, ret, "A decode call did not consume any data");
334         bs.DataOffset = avpkt->size;
335     }
336
337     if (*sync) {
338         QSVFrame *out_frame = find_frame(q, outsurf);
339
340         if (!out_frame) {
341             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
342                    "The returned surface does not correspond to any frame\n");
343             av_freep(&sync);
344             return AVERROR_BUG;
345         }
346
347         out_frame->queued = 1;
348         av_fifo_generic_write(q->async_fifo, &out_frame, sizeof(out_frame), NULL);
349         av_fifo_generic_write(q->async_fifo, &sync,      sizeof(sync),      NULL);
350     } else {
351         av_freep(&sync);
352     }
353
354     if (!av_fifo_space(q->async_fifo) ||
355         (!avpkt->size && av_fifo_size(q->async_fifo))) {
356         AVFrame *src_frame;
357
358         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &out_frame, sizeof(out_frame), NULL);
359         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &sync,      sizeof(sync),      NULL);
360         out_frame->queued = 0;
361
362         do {
363             ret = MFXVideoCORE_SyncOperation(q->session, *sync, 1000);
364         } while (ret == MFX_WRN_IN_EXECUTION);
365
366         av_freep(&sync);
367
368         src_frame = out_frame->frame;
369
370         ret = av_frame_ref(frame, src_frame);
371         if (ret < 0)
372             return ret;
373
374         outsurf = &out_frame->surface;
375
376 #if FF_API_PKT_PTS
377 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
378         frame->pkt_pts = outsurf->Data.TimeStamp;
379 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
380 #endif
381         frame->pts = outsurf->Data.TimeStamp;
382
383         frame->repeat_pict =
384             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FRAME_TRIPLING ? 4 :
385             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FRAME_DOUBLING ? 2 :
386             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FIELD_REPEATED ? 1 : 0;
387         frame->top_field_first =
388             outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_FIELD_TFF;
389         frame->interlaced_frame =
390             !(outsurf->Info.PicStruct & MFX_PICSTRUCT_PROGRESSIVE);
391
392         /* update the surface properties */
393         if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_QSV)
394             ((mfxFrameSurface1*)frame->data[3])->Info = outsurf->Info;
395
396         *got_frame = 1;
397     }
398
399     return bs.DataOffset;
400 }
401
402 int ff_qsv_decode_close(QSVContext *q)
403 {
404     QSVFrame *cur = q->work_frames;
405
406     if (q->session)
407         MFXVideoDECODE_Close(q->session);
408
409     while (q->async_fifo && av_fifo_size(q->async_fifo)) {
410         QSVFrame *out_frame;
411         mfxSyncPoint *sync;
412
413         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &out_frame, sizeof(out_frame), NULL);
414         av_fifo_generic_read(q->async_fifo, &sync,      sizeof(sync),      NULL);
415
416         av_freep(&sync);
417     }
418
419     while (cur) {
420         q->work_frames = cur->next;
421         av_frame_free(&cur->frame);
422         av_freep(&cur);
423         cur = q->work_frames;
424     }
425
426     av_fifo_free(q->async_fifo);
427     q->async_fifo = NULL;
428
429     av_parser_close(q->parser);
430     avcodec_free_context(&q->avctx_internal);
431
432     if (q->internal_session)
433         MFXClose(q->internal_session);
434
435     av_buffer_unref(&q->frames_ctx.hw_frames_ctx);
436     av_buffer_unref(&q->frames_ctx.mids_buf);
437
438     return 0;
439 }
440
441 int ff_qsv_process_data(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q,
442                         AVFrame *frame, int *got_frame, AVPacket *pkt)
443 {
444     uint8_t *dummy_data;
445     int dummy_size;
446     int ret;
447
448     if (!q->avctx_internal) {
449         q->avctx_internal = avcodec_alloc_context3(NULL);
450         if (!q->avctx_internal)
451             return AVERROR(ENOMEM);
452
453         q->parser = av_parser_init(avctx->codec_id);
454         if (!q->parser)
455             return AVERROR(ENOMEM);
456
457         q->parser->flags |= PARSER_FLAG_COMPLETE_FRAMES;
458         q->orig_pix_fmt   = AV_PIX_FMT_NONE;
459     }
460
461     if (!pkt->size)
462         return qsv_decode(avctx, q, frame, got_frame, pkt);
463
464     /* we assume the packets are already split properly and want
465      * just the codec parameters here */
466     av_parser_parse2(q->parser, q->avctx_internal,
467                      &dummy_data, &dummy_size,
468                      pkt->data, pkt->size, pkt->pts, pkt->dts,
469                      pkt->pos);
470
471     /* TODO: flush delayed frames on reinit */
472     if (q->parser->format       != q->orig_pix_fmt    ||
473         q->parser->coded_width  != avctx->coded_width ||
474         q->parser->coded_height != avctx->coded_height) {
475         enum AVPixelFormat pix_fmts[3] = { AV_PIX_FMT_QSV,
476                                            AV_PIX_FMT_NONE,
477                                            AV_PIX_FMT_NONE };
478         enum AVPixelFormat qsv_format;
479
480         qsv_format = ff_qsv_map_pixfmt(q->parser->format, &q->fourcc);
481         if (qsv_format < 0) {
482             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
483                    "Decoding pixel format '%s' is not supported\n",
484                    av_get_pix_fmt_name(q->parser->format));
485             ret = AVERROR(ENOSYS);
486             goto reinit_fail;
487         }
488
489         q->orig_pix_fmt     = q->parser->format;
490         avctx->pix_fmt      = pix_fmts[1] = qsv_format;
491         avctx->width        = q->parser->width;
492         avctx->height       = q->parser->height;
493         avctx->coded_width  = q->parser->coded_width;
494         avctx->coded_height = q->parser->coded_height;
495         avctx->field_order  = q->parser->field_order;
496         avctx->level        = q->avctx_internal->level;
497         avctx->profile      = q->avctx_internal->profile;
498
499         ret = ff_get_format(avctx, pix_fmts);
500         if (ret < 0)
501             goto reinit_fail;
502
503         avctx->pix_fmt = ret;
504
505         ret = qsv_decode_init(avctx, q);
506         if (ret < 0)
507             goto reinit_fail;
508     }
509
510     return qsv_decode(avctx, q, frame, got_frame, pkt);
511
512 reinit_fail:
513     q->orig_pix_fmt = q->parser->format = avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
514     return ret;
515 }
516
517 void ff_qsv_decode_flush(AVCodecContext *avctx, QSVContext *q)
518 {
519     q->orig_pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
520 }