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【GPU编解码】GPU硬解码---DXVA

时间:2015-06-20 17:43来源:博客园 作者:dwdxdy 点击:
其中,VLD加速等级最高,所以其包含IDCT、MoCoopm和PostProc;IDCT加速次之,包含MoCoopm和PostProc;最后MoComp加速仅包含PostProc。
TAG: GPU  DXVA2  


前面介绍利用NVIDIA公司提供的CUVID库进行视频硬解码,下面将介绍利用DXVA进行硬解码。

一、DXVA介绍

DXVA是微软公司专门定制的视频加速规范,是一种接口规范。DXVA规范制定硬件加速解码可分四级:VLD,控制BitStream;IDCT,反余弦变换;Mocomp,运动补偿,Pixel Prediction;PostProc,显示后处理。其中,VLD加速等级最高,所以其包含IDCTMoCoopmPostProcIDCT加速次之,包含MoCoopmPostProc;最后MoComp加速仅包含PostProc。一款显卡芯片在硬件支持DXVA规范,并不代表它就实现了DXVA所有功能。DXVA_Checker可用于检测硬件所支持的等级,DXVA_Checker运行示意图如下所示。

二、使用FFmpeg中DXVA技术硬解码

基本思路:

1.根据FFmpeg对编码器的描述,实现自定义的硬解码器。

2.通过REGISTER_ENCODEC(X,x)将自定义的视频编码器添加到视频编解码器。

3.在视频解码,根据编码器ID或编码器名称找到视频编解码器中自定义的视频解码器。

4.利用自定义的视频解码器,解码视频。

其关键步骤是:自定义解码器的实现,需要参考FFmpeg源码中,解码器的定义和接口设计。

基于DXVA的自定义解码器实现

1.熟悉FFmpeg中编解码的组织方式

下图是ffmpeg编解码组织的简单示意图。

由示意图可知,编解码器由全局链表组织,可根据编码器的名称或ID,获取编解码器。

编解码器的具体编解码的具体工作,由编解码器定义的函数指针完成。

自定义解码器时,需要按照AVCodec结构体,定义解码器的属性,然后注册到全局编解码器链表中。

2.基于DXVA解码器的定义实现

ff_h264_dxva2_decoder的定义如下:

  1. AVCodec ff_h264_dxva2_decoder = { 
  2.     .name           = "h264_dxva2"
  3.     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO, 
  4.     .id             = AV_CODEC_ID_H264, 
  5.     .priv_data_size = sizeof(DXVA2_DecoderContext), 
  6.     .init           = h264_dxva2dec_init, 
  7.     .close          = h264_dxva2dec_close, 
  8.     .decode         = h264_dxva2dec_decode, 
  9.     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY, 
  10.     .flush          = h264_dxva2dec_flush, 
  11.     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("H.264 (DXVA2 acceleration)"), 
  12. }; 

ff_h264_dxva2_decoder的函数指针对应的函数定义如下:

  1. static int h264_dxva2dec_decode(AVCodecContext *avctx, void *data, int *got_frame, 
  2.                                   AVPacket *avpkt) 
  3.     return ff_dxva2dec_decode(avctx,data,got_frame,avpkt,&ff_h264_decoder); 
  4.  
  5. static av_cold int h264_dxva2dec_close(AVCodecContext *avctx) 
  6.     return ff_dxva2dec_close(avctx,&ff_h264_decoder); 
  7.  
  8. static av_cold int h264_dxva2dec_init(AVCodecContext *avctx) 
  9.     return ff_dxva2dec_init(avctx,&ff_h264_dxva2_decoder,&ff_h264_decoder); 
  10.  
  11. static void h264_dxva2dec_flush(AVCodecContext *avctx) 
  12.     ff_dxva2dec_flush(avctx,&ff_h264_decoder); 

上述代码,只是 ff_dxva2dec_init(),ff_dxva2dec_flush(),ff_dxva2dec_decode(),ff_dxva2dec_close() 的封装,具体解码的实现,由ff_dxva2dec_xxx相关函数完成,其代码实现如下:

  1. static int get_buffer(struct AVCodecContext *avctx, AVFrame *pic) 
  2.     int ret; 
  3.     DXVA2_DecoderContext *ctx = (DXVA2_DecoderContext *)avctx->priv_data; 
  4.     dxva2_context *dxva2_ctx = &ctx->dxva2_ctx; 
  5.     avctx->pix_fmt = ctx->pix_fmt; 
  6.     ff_init_buffer_info(avctx, pic); 
  7.     if ((ret = ctx->get_buffer(avctx,pic)) < 0) { 
  8.         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n"); 
  9.         return ret; 
  10.     } 
  11.     if (dxva2_ctx) { 
  12.         if (av_get_dxva2_surface(dxva2_ctx, pic)) { 
  13.             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "VaGrabSurface failed"); 
  14.             return -1; 
  15.         } 
  16.         return 0; 
  17.     } else { 
  18.         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "No dxva2 context, get buffer failed"); 
  19.         return -1; 
  20.     } 
  21.  
  22. static void release_buffer(struct AVCodecContext *avctx, AVFrame *pic) 
  23.     DXVA2_DecoderContext *ctx = (DXVA2_DecoderContext *)avctx->priv_data; 
  24.     dxva2_context *dxva2_ctx = &ctx->dxva2_ctx; 
  25.     if (dxva2_ctx) { 
  26.         av_release_dxva2_surface(dxva2_ctx, pic); 
  27.     } 
  28.     ctx->release_buffer(avctx,pic); 
  29.     for (int i = 0; i < 4; i++) 
  30.         pic->data[i] = NULL; 
  31.  
  32. static enum PixelFormat get_format(AVCodecContext *p_context, 
  33.                                        const enum PixelFormat *pi_fmt) 
  34.      return AV_PIX_FMT_DXVA2_VLD; 
  35. static int check_format(AVCodecContext *avctx) 
  36.     uint8_t *pout; 
  37.     int psize; 
  38.     int index; 
  39.     H264Context *h; 
  40.     int ret = -1; 
  41.     AVCodecParserContext *parser = NULL; 
  42.     /* check if support */ 
  43.     switch (avctx->codec_id) { 
  44.     case AV_CODEC_ID_H264: 
  45.         /* init parser & parse file */ 
  46.         parser = av_parser_init(avctx->codec->id); 
  47.         if (!parser) { 
  48.             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to open parser.\n"); 
  49.             break
  50.         } 
  51.         parser->flags = PARSER_FLAG_COMPLETE_FRAMES; 
  52.         index = av_parser_parse2(parser, avctx, &pout, &psize, NULL, 0, 0, 0, 0); 
  53.         if (index < 0) { 
  54.             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to parse this file.\n"); 
  55.             av_parser_close(parser); 
  56.         } 
  57.         h = parser->priv_data; 
  58.         if (8 == h->sps.bit_depth_luma) { 
  59.             if (!CHROMA444 && !CHROMA422) { 
  60.                 // only this will decoder switch to hwaccel 
  61.                 av_parser_close(parser); 
  62.                 ret = 0; 
  63.                 break
  64.             } 
  65.         } else { 
  66.             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported file.\n"); 
  67.             av_parser_close(parser); 
  68.             break
  69.         } 
  70.         break
  71.     case AV_CODEC_ID_MPEG2VIDEO: 
  72.         if (CHROMA_420 == get_mpeg2_video_format(avctx)) { 
  73.             ret = 0; 
  74.             break
  75.         } else { 
  76.             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported file.\n"); 
  77.             break
  78.         } 
  79.     default
  80.         ret = 0; 
  81.         break
  82.     } 
  83.     return ret; 
  84.  
  85. int ff_dxva2dec_decode(AVCodecContext *avctx, void *data, int *got_frame, 
  86.                                   AVPacket *avpkt,AVCodec *codec) 
  87.     DXVA2_DecoderContext *ctx = (DXVA2_DecoderContext *)avctx->priv_data; 
  88.     AVFrame *pic = data; 
  89.     int ret; 
  90.     ret = codec->decode(avctx, data, got_frame, avpkt); 
  91.     if (*got_frame) { 
  92.         pic->format = ctx->pix_fmt; 
  93.         av_extract_dxva2(&(ctx->dxva2_ctx),pic); 
  94.     } 
  95.     avctx->pix_fmt = ctx->pix_fmt; 
  96.     return ret; 
  97.  
  98. int ff_dxva2dec_close(AVCodecContext *avctx,AVCodec *codec) 
  99.     DXVA2_DecoderContext *ctx = avctx->priv_data; 
  100.     /* release buffers and decoder */ 
  101.     av_release_dxva2(&ctx->dxva2_ctx); 
  102.     /* close decoder */ 
  103.     codec->close(avctx); 
  104.     return 0; 
  105.  
  106.  
  107. int ff_dxva2dec_init(AVCodecContext *avctx,AVCodec *hwcodec,AVCodec *codec) 
  108.     DXVA2_DecoderContext *ctx = (DXVA2_DecoderContext *)avctx->priv_data; 
  109.     dxva2_context *dxva2_ctx = (dxva2_context *)(&ctx->dxva2_ctx); 
  110.     int ret; 
  111.     ctx->initialized = 0; 
  112.     /* init pix_fmts of codec */ 
  113.     if (!(hwcodec->pix_fmts)) { 
  114.         hwcodec->pix_fmts = dxva2_pixfmts; 
  115.     } 
  116.     /* check if DXVA2 supports this file */ 
  117.     if (check_format(avctx) < 0) 
  118.         goto failed; 
  119.  
  120.     /* init vda */ 
  121.     memset(dxva2_ctx, 0, sizeof(dxva2_context)); 
  122.     ret = av_create_dxva2(avctx->codec_id,dxva2_ctx); 
  123.     if (ret < 0) { 
  124.         av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"create dxva2 error\n"); 
  125.         return 0; 
  126.     } 
  127.     ctx->pix_fmt = avctx->get_format(avctx, avctx->codec->pix_fmts); 
  128.     ret = av_setup_dxva2(dxva2_ctx, &avctx->hwaccel_context
  129. , &avctx->pix_fmt, avctx->width, avctx->height); 
  130.     if (ret < 0) { 
  131.         av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"error DXVA setup %d\n", ret); 
  132.         goto failed; 
  133.     } 
  134.     /* changes callback functions */ 
  135.     ctx->get_buffer = avctx->get_buffer; 
  136.     avctx->get_format = get_format; 
  137.     avctx->get_buffer = get_buffer; 
  138.     avctx->release_buffer = release_buffer; 
  139.     /* init decoder */ 
  140.     ret = codec->init(avctx); 
  141.     if (ret < 0) { 
  142.         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to open decoder.\n"); 
  143.         goto failed; 
  144.     } 
  145.     ctx->initialized = 1; 
  146.     return 0; 
  147. failed: 
  148.     ff_dxva2dec_close(avctx,codec); 
  149.     return -1; 
  150.  
  151. void ff_dxva2dec_flush(AVCodecContext *avctx,AVCodec *codec) 
  152.     return codec->flush(avctx); 

其中,在ff_dxva2dec_init()函数中,利用av_create_dxva2()函数创建dxva2_context,av_setup_dxva2()设置dxva2_context。

在ff_dxva2dec_close()函数中,利用av_release_dxva2()释放dxva2_context。

av_xxx_dxva2()相关函数,主要利用DXVA2的API接口,创建dxva2的上下文,并进行管理。

总体而言,经过四次封装,形成方便的硬解码接口。

DXVA2 API接口 ---> av_xxx_dxva2 ---> ff_dxva2dec_xxx ---> h264_dxva2dec_xxx ---> ff_h264_dxva2_decoder

参考资料:

http://web.archiveorange.com/archive/v/4q4BhNz4oevWmMtHL3eY

(责任编辑:落鹤生)
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