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【GPU编解码】GPU硬解码---DXVA

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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IDCT、MoCoopm和PostProc；IDCT加速次之，包含MoCoopm和PostProc；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。

【GPU编解码】GPU硬解码---DXVA_第1张图片

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。

【GPU编解码】GPU硬解码---DXVA_第2张图片

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. { 
  4.     return ff_dxva2dec_decode(avctx,data,got_frame,avpkt,&ff_h264_decoder); 
  5. } 
  6.  
  7. static av_cold int h264_dxva2dec_close(AVCodecContext *avctx) 
  8. { 
  9.     return ff_dxva2dec_close(avctx,&ff_h264_decoder); 
  10. } 
  11.  
  12. static av_cold int h264_dxva2dec_init(AVCodecContext *avctx) 
  13. { 
  14.     return ff_dxva2dec_init(avctx,&ff_h264_dxva2_decoder,&ff_h264_decoder); 
  15. } 
  16.  
  17. static void h264_dxva2dec_flush(AVCodecContext *avctx) 
  18. { 
  19.     ff_dxva2dec_flush(avctx,&ff_h264_decoder); 
  20. } 

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. { 
  3.     int ret; 
  4.     DXVA2_DecoderContext *ctx = (DXVA2_DecoderContext *)avctx->priv_data; 
  5.     dxva2_context *dxva2_ctx = &ctx->dxva2_ctx; 
  6.     avctx->pix_fmt = ctx->pix_fmt; 
  7.     ff_init_buffer_info(avctx, pic); 
  8.     if ((ret = ctx->get_buffer(avctx,pic)) < 0) { 
  9.         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n"); 
  10.         return ret; 
  11.     } 
  12.     if (dxva2_ctx) { 
  13.         if (av_get_dxva2_surface(dxva2_ctx, pic)) { 
  14.             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "VaGrabSurface failed"); 
  15.             return -1; 
  16.         } 
  17.         return 0; 
  18.     } else { 
  19.         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "No dxva2 context, get buffer failed"); 
  20.         return -1; 
  21.     } 
  22. } 
  23.  
  24. static void release_buffer(struct AVCodecContext *avctx, AVFrame *pic) 
  25. { 
  26.     DXVA2_DecoderContext *ctx = (DXVA2_DecoderContext *)avctx->priv_data; 
  27.     dxva2_context *dxva2_ctx = &ctx->dxva2_ctx; 
  28.     if (dxva2_ctx) { 
  29.         av_release_dxva2_surface(dxva2_ctx, pic); 
  30.     } 
  31.     ctx->release_buffer(avctx,pic); 
  32.     for (int i = 0; i < 4; i++) 
  33.         pic->data[i] = NULL; 
  34. } 
  35.  
  36. static enum PixelFormat get_format(AVCodecContext *p_context, 
  37.                                        const enum PixelFormat *pi_fmt) 
  38. { 
  39.      return AV_PIX_FMT_DXVA2_VLD; 
  40. } 
  41. static int check_format(AVCodecContext *avctx) 
  42. { 
  43.     uint8_t *pout; 
  44.     int psize; 
  45.     int index; 
  46.     H264Context *h; 
  47.     int ret = -1; 
  48.     AVCodecParserContext *parser = NULL; 
  49.     /* check if support */ 
  50.     switch (avctx->codec_id) { 
  51.     case AV_CODEC_ID_H264: 
  52.         /* init parser & parse file */ 
  53.         parser = av_parser_init(avctx->codec->id); 
  54.         if (!parser) { 
  55.             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to open parser.\n"); 
  56.             break; 
  57.         } 
  58.         parser->flags = PARSER_FLAG_COMPLETE_FRAMES; 
  59.         index = av_parser_parse2(parser, avctx, &pout, &psize, NULL, 0, 0, 0, 0); 
  60.         if (index < 0) { 
  61.             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to parse this file.\n"); 
  62.             av_parser_close(parser); 
  63.         } 
  64.         h = parser->priv_data; 
  65.         if (8 == h->sps.bit_depth_luma) { 
  66.             if (!CHROMA444 && !CHROMA422) { 
  67.                 // only this will decoder switch to hwaccel 
  68.                 av_parser_close(parser); 
  69.                 ret = 0; 
  70.                 break; 
  71.             } 
  72.         } else { 
  73.             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported file.\n"); 
  74.             av_parser_close(parser); 
  75.             break; 
  76.         } 
  77.         break; 
  78.     case AV_CODEC_ID_MPEG2VIDEO: 
  79.         if (CHROMA_420 == get_mpeg2_video_format(avctx)) { 
  80.             ret = 0; 
  81.             break; 
  82.         } else { 
  83.             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported file.\n"); 
  84.             break; 
  85.         } 
  86.     default: 
  87.         ret = 0; 
  88.         break; 
  89.     } 
  90.     return ret; 
  91. } 
  92.  
  93. int ff_dxva2dec_decode(AVCodecContext *avctx, void *data, int *got_frame, 
  94.                                   AVPacket *avpkt,AVCodec *codec) 
  95. { 
  96.     DXVA2_DecoderContext *ctx = (DXVA2_DecoderContext *)avctx->priv_data; 
  97.     AVFrame *pic = data; 
  98.     int ret; 
  99.     ret = codec->decode(avctx, data, got_frame, avpkt); 
  100.     if (*got_frame) { 
  101.         pic->format = ctx->pix_fmt; 
  102.         av_extract_dxva2(&(ctx->dxva2_ctx),pic); 
  103.     } 
  104.     avctx->pix_fmt = ctx->pix_fmt; 
  105.     return ret; 
  106. } 
  107.  
  108. int ff_dxva2dec_close(AVCodecContext *avctx,AVCodec *codec) 
  109. { 
  110.     DXVA2_DecoderContext *ctx = avctx->priv_data; 
  111.     /* release buffers and decoder */ 
  112.     av_release_dxva2(&ctx->dxva2_ctx); 
  113.     /* close decoder */ 
  114.     codec->close(avctx); 
  115.     return 0; 
  116. } 
  117.  
  118.  
  119. int ff_dxva2dec_init(AVCodecContext *avctx,AVCodec *hwcodec,AVCodec *codec) 
  120. { 
  121.     DXVA2_DecoderContext *ctx = (DXVA2_DecoderContext *)avctx->priv_data; 
  122.     dxva2_context *dxva2_ctx = (dxva2_context *)(&ctx->dxva2_ctx); 
  123.     int ret; 
  124.     ctx->initialized = 0; 
  125.     /* init pix_fmts of codec */ 
  126.     if (!(hwcodec->pix_fmts)) { 
  127.         hwcodec->pix_fmts = dxva2_pixfmts; 
  128.     } 
  129.     /* check if DXVA2 supports this file */ 
  130.     if (check_format(avctx) < 0) 
  131.         goto failed; 
  132.  
  133.     /* init vda */ 
  134.     memset(dxva2_ctx, 0, sizeof(dxva2_context)); 
  135.     ret = av_create_dxva2(avctx->codec_id,dxva2_ctx); 
  136.     if (ret < 0) { 
  137.         av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"create dxva2 error\n"); 
  138.         return 0; 
  139.     } 
  140.     ctx->pix_fmt = avctx->get_format(avctx, avctx->codec->pix_fmts); 
  141.     ret = av_setup_dxva2(dxva2_ctx, &avctx->hwaccel_context
  142. , &avctx->pix_fmt, avctx->width, avctx->height); 
  143.     if (ret < 0) { 
  144.         av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"error DXVA setup %d\n", ret); 
  145.         goto failed; 
  146.     } 
  147.     /* changes callback functions */ 
  148.     ctx->get_buffer = avctx->get_buffer; 
  149.     avctx->get_format = get_format; 
  150.     avctx->get_buffer = get_buffer; 
  151.     avctx->release_buffer = release_buffer; 
  152.     /* init decoder */ 
  153.     ret = codec->init(avctx); 
  154.     if (ret < 0) { 
  155.         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to open decoder.\n"); 
  156.         goto failed; 
  157.     } 
  158.     ctx->initialized = 1; 
  159.     return 0; 
  160. failed: 
  161.     ff_dxva2dec_close(avctx,codec); 
  162.     return -1; 
  163. } 
  164.  
  165. void ff_dxva2dec_flush(AVCodecContext *avctx,AVCodec *codec) 
  166. { 
  167.     return codec->flush(avctx); 
  168. } 

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

(dwdxdy)
：文章转载自：罗索实验室 [http://www.rosoo.net/a/201506/17336.html]
本文出处：博客园　作者：dwdxdy 原文

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