ext/openh264/gstopenh264dec.cpp

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2014, Ericsson AB. All rights reserved.
   3  *
   4  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without modification,
   5  * are permitted provided that the following conditions are met:
   6  *
   7  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright notice, this
   8  * list of conditions and the following disclaimer.
   9  *
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright notice, this
  11  * list of conditions and the following disclaimer in the documentation and/or other
  12  * materials provided with the distribution.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS" AND
  15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED
  16  * WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  17  * IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT HOLDER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT,
  18  * INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  19  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
  20  * PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,
  21  * WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  22  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY
  23  * OF SUCH DAMAGE.
  24  */
  25
  26 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  27 #include "config.h"
  28 #endif
  29
  30 #include "gstopenh264dec.h"
  31
  32 #include <wels/codec_ver.h>
  33 #define OPENH264_VERSION_CHECK(maj,min) ((OPENH264_MAJOR > (maj)) || (OPENH264_MAJOR == (maj) && OPENH264_MINOR >= (min)))
  34
  35 #include <gst/gst.h>
  36 #include <gst/video/video.h>
  37 #include <gst/video/gstvideodecoder.h>
  38 #include <string.h>             /* for memcpy */
  39
  40 #if OPENH264_VERSION_CHECK (1,9)
  41 #define HAVE_OPENH264_MAIN_PROFILE 1
  42 #else
  43 #define HAVE_OPENH264_MAIN_PROFILE 0
  44 #endif
  45
  46 GST_DEBUG_CATEGORY_STATIC (gst_openh264dec_debug_category);
  47 #define GST_CAT_DEFAULT gst_openh264dec_debug_category
  48
  49 /* prototypes */
  50 static gboolean gst_openh264dec_start (GstVideoDecoder * decoder);
  51 static gboolean gst_openh264dec_stop (GstVideoDecoder * decoder);
  52
  53 static gboolean gst_openh264dec_set_format (GstVideoDecoder * decoder,
  54     GstVideoCodecState * state);
  55 static gboolean gst_openh264dec_reset (GstVideoDecoder * decoder,
  56     gboolean hard);
  57 static GstFlowReturn gst_openh264dec_finish (GstVideoDecoder * decoder);
  58 static GstFlowReturn gst_openh264dec_handle_frame (GstVideoDecoder * decoder,
  59     GstVideoCodecFrame * frame);
  60 static gboolean gst_openh264dec_decide_allocation (GstVideoDecoder * decoder,
  61     GstQuery * query);
  62
  63 #if HAVE_OPENH264_MAIN_PROFILE
  64 #define SUPPORTED_PROFILE_STR "profile=(string){ constrained-baseline, baseline, main, high, constrained-high, progressive-high }"
  65 #else
  66 #define SUPPORTED_PROFILE_STR "profile=(string){ constrained-baseline, baseline }"
  67 #endif
  68
  69 /* pad templates */
  70 static GstStaticPadTemplate gst_openh264dec_sink_template =
  71 GST_STATIC_PAD_TEMPLATE ("sink",
  72     GST_PAD_SINK,
  73     GST_PAD_ALWAYS,
  74     GST_STATIC_CAPS
  75     ("video/x-h264, stream-format=(string)byte-stream, alignment=(string)au, "
  76       SUPPORTED_PROFILE_STR
  77     ));
  78
  79 static GstStaticPadTemplate gst_openh264dec_src_template =
  80 GST_STATIC_PAD_TEMPLATE ("src",
  81     GST_PAD_SRC,
  82     GST_PAD_ALWAYS,
  83     GST_STATIC_CAPS (GST_VIDEO_CAPS_MAKE ("I420")));
  84
  85 /* class initialization */
  86
  87 G_DEFINE_TYPE_WITH_CODE (GstOpenh264Dec, gst_openh264dec,
  88     GST_TYPE_VIDEO_DECODER,
  89     GST_DEBUG_CATEGORY_INIT (gst_openh264dec_debug_category, "openh264dec", 0,
  90         "debug category for openh264dec element"));
  91
  92 static void
  93 gst_openh264dec_class_init (GstOpenh264DecClass * klass)
  94 {
  95   GstVideoDecoderClass *video_decoder_class = GST_VIDEO_DECODER_CLASS (klass);
  96
  97   gst_element_class_add_static_pad_template (GST_ELEMENT_CLASS (klass),
  98       &gst_openh264dec_sink_template);
  99   gst_element_class_add_static_pad_template (GST_ELEMENT_CLASS (klass),
 100       &gst_openh264dec_src_template);
 101
 102   gst_element_class_set_static_metadata (GST_ELEMENT_CLASS (klass),
 103       "OpenH264 video decoder", "Decoder/Video", "OpenH264 video decoder",
 104       "Ericsson AB, http://www.ericsson.com");
 105
 106   video_decoder_class->start = GST_DEBUG_FUNCPTR (gst_openh264dec_start);
 107   video_decoder_class->stop = GST_DEBUG_FUNCPTR (gst_openh264dec_stop);
 108
 109   video_decoder_class->set_format =
 110       GST_DEBUG_FUNCPTR (gst_openh264dec_set_format);
 111   video_decoder_class->reset = GST_DEBUG_FUNCPTR (gst_openh264dec_reset);
 112   video_decoder_class->finish = GST_DEBUG_FUNCPTR (gst_openh264dec_finish);
 113   video_decoder_class->handle_frame =
 114       GST_DEBUG_FUNCPTR (gst_openh264dec_handle_frame);
 115   video_decoder_class->decide_allocation =
 116       GST_DEBUG_FUNCPTR (gst_openh264dec_decide_allocation);
 117 }
 118
 119 static void
 120 gst_openh264dec_init (GstOpenh264Dec * openh264dec)
 121 {
 122   openh264dec->decoder = NULL;
 123
 124   gst_video_decoder_set_packetized (GST_VIDEO_DECODER (openh264dec), TRUE);
 125   gst_video_decoder_set_needs_format (GST_VIDEO_DECODER (openh264dec), TRUE);
 126 }
 127
 128 #ifndef GST_DISABLE_GST_DEBUG
 129 static void
 130 openh264_trace_cb (void *ctx, int level, const char *string)
 131 {
 132   GObject *o = G_OBJECT (ctx);
 133   GstDebugLevel lvl = GST_LEVEL_WARNING;
 134
 135   if (level >= WELS_LOG_DETAIL)
 136     lvl = GST_LEVEL_LOG;
 137   else if (level >= WELS_LOG_DEBUG)
 138     lvl = GST_LEVEL_DEBUG;
 139   else if (level >= WELS_LOG_INFO)
 140     lvl = GST_LEVEL_INFO;
 141   else if (level >= WELS_LOG_WARNING)
 142     lvl = GST_LEVEL_WARNING;
 143   else if (level >= WELS_LOG_ERROR)
 144     lvl = GST_LEVEL_ERROR;
 145
 146   gst_debug_log (GST_CAT_DEFAULT, lvl, "", "", 0, o, "%s", string);
 147 }
 148 #endif
 149
 150 static gboolean
 151 gst_openh264dec_start (GstVideoDecoder * decoder)
 152 {
 153   GstOpenh264Dec *openh264dec = GST_OPENH264DEC (decoder);
 154   gint ret;
 155   SDecodingParam dec_param = { 0 };
 156
 157   if (openh264dec->decoder != NULL) {
 158     openh264dec->decoder->Uninitialize ();
 159     WelsDestroyDecoder (openh264dec->decoder);
 160     openh264dec->decoder = NULL;
 161   }
 162   WelsCreateDecoder (&(openh264dec->decoder));
 163
 164 #ifndef GST_DISABLE_GST_DEBUG
 165   {
 166     int log_level = WELS_LOG_WARNING;
 167     WelsTraceCallback log_cb = openh264_trace_cb;
 168
 169     openh264dec->decoder->SetOption (DECODER_OPTION_TRACE_LEVEL, &log_level);
 170     openh264dec->decoder->SetOption (DECODER_OPTION_TRACE_CALLBACK,
 171         (void *) &log_cb);
 172     openh264dec->decoder->SetOption (DECODER_OPTION_TRACE_CALLBACK_CONTEXT,
 173         (void *) &decoder);
 174   }
 175 #endif
 176
 177   dec_param.uiTargetDqLayer = 255;
 178   dec_param.eEcActiveIdc = ERROR_CON_FRAME_COPY;
 179 #if OPENH264_MAJOR == 1 && OPENH264_MINOR < 6
 180   dec_param.eOutputColorFormat = videoFormatI420;
 181 #endif
 182   dec_param.sVideoProperty.eVideoBsType = VIDEO_BITSTREAM_AVC;
 183
 184   ret = openh264dec->decoder->Initialize (&dec_param);
 185
 186   GST_DEBUG_OBJECT (openh264dec,
 187       "openh264_dec_start called, openh264dec %sinitialized OK!",
 188       (ret != cmResultSuccess) ? "NOT " : "");
 189
 190   return (ret == cmResultSuccess);
 191 }
 192
 193 static gboolean
 194 gst_openh264dec_stop (GstVideoDecoder * decoder)
 195 {
 196   GstOpenh264Dec *openh264dec = GST_OPENH264DEC (decoder);
 197
 198   if (openh264dec->decoder) {
 199     openh264dec->decoder->Uninitialize ();
 200     WelsDestroyDecoder (openh264dec->decoder);
 201     openh264dec->decoder = NULL;
 202   }
 203
 204   if (openh264dec->input_state) {
 205     gst_video_codec_state_unref (openh264dec->input_state);
 206     openh264dec->input_state = NULL;
 207   }
 208   openh264dec->width = openh264dec->height = 0;
 209
 210   return TRUE;
 211 }
 212
 213 static gboolean
 214 gst_openh264dec_set_format (GstVideoDecoder * decoder,
 215     GstVideoCodecState * state)
 216 {
 217   GstOpenh264Dec *openh264dec = GST_OPENH264DEC (decoder);
 218
 219   GST_DEBUG_OBJECT (openh264dec, "input caps: %" GST_PTR_FORMAT, state->caps);
 220
 221   if (openh264dec->input_state) {
 222     gst_video_codec_state_unref (openh264dec->input_state);
 223     openh264dec->input_state = NULL;
 224   }
 225   openh264dec->input_state = gst_video_codec_state_ref (state);
 226
 227   return TRUE;
 228 }
 229
 230 static gboolean
 231 gst_openh264dec_reset (GstVideoDecoder * decoder, gboolean hard)
 232 {
 233   GstOpenh264Dec *openh264dec = GST_OPENH264DEC (decoder);
 234
 235   GST_DEBUG_OBJECT (openh264dec, "reset");
 236
 237   return TRUE;
 238 }
 239
 240 static GstFlowReturn
 241 gst_openh264dec_handle_frame (GstVideoDecoder * decoder,
 242     GstVideoCodecFrame * frame)
 243 {
 244   GstOpenh264Dec *openh264dec = GST_OPENH264DEC (decoder);
 245   GstMapInfo map_info;
 246   GstVideoCodecState *state;
 247   SBufferInfo dst_buf_info;
 248   DECODING_STATE ret;
 249   guint8 *yuvdata[3];
 250   GstFlowReturn flow_status;
 251   GstVideoFrame video_frame;
 252   guint actual_width, actual_height;
 253   guint i;
 254   guint8 *p;
 255   guint row_stride, component_width, component_height, src_width, row;
 256
 257   if (frame == NULL) {
 258 #if OPENH264_VERSION_CHECK (1,9)
 259     /* Called with no videoframe for EOS logic. Drain out */
 260     int end_of_stream = 1;
 261     memset (&dst_buf_info, 0, sizeof (SBufferInfo));
 262
 263     openh264dec->decoder->SetOption (DECODER_OPTION_END_OF_STREAM,
 264         &end_of_stream);
 265     ret = openh264dec->decoder->FlushFrame (yuvdata, &dst_buf_info);
 266
 267     if (ret != dsErrorFree || dst_buf_info.iBufferStatus != 1) {
 268       GST_DEBUG_OBJECT (decoder, "No more frames to retrieve at EOS");
 269       return GST_FLOW_EOS;
 270     }
 271 #else
 272     return GST_FLOW_EOS;
 273 #endif
 274   } else {
 275     if (!gst_buffer_map (frame->input_buffer, &map_info, GST_MAP_READ)) {
 276       GST_ERROR_OBJECT (openh264dec, "Cannot map input buffer!");
 277       gst_video_codec_frame_unref (frame);
 278       return GST_FLOW_ERROR;
 279     }
 280
 281     GST_LOG_OBJECT (openh264dec, "handle frame, 1st NAL type %d",
 282         map_info.size > 4 ? map_info.data[4] & 0x1f : -1);
 283
 284     memset (&dst_buf_info, 0, sizeof (SBufferInfo));
 285     /* Use the unsigned long long OpenH264 timestamp to store the system_frame_number
 286      * to track the original frame through any OpenH264 reordering */
 287     dst_buf_info.uiInBsTimeStamp = frame->system_frame_number;
 288
 289     GST_LOG_OBJECT (decoder, "Submitting frame with PTS %" GST_TIME_FORMAT
 290         " and frame ref %" G_GUINT64_FORMAT,
 291         GST_TIME_ARGS (frame->pts), (guint64) frame->system_frame_number);
 292
 293     ret =
 294         openh264dec->decoder->DecodeFrameNoDelay (map_info.data, map_info.size,
 295         yuvdata, &dst_buf_info);
 296     gst_buffer_unmap (frame->input_buffer, &map_info);
 297
 298     if (ret != dsErrorFree) {
 299       /* Request a key unit from upstream */
 300       GST_DEBUG_OBJECT (openh264dec, "Requesting a key unit");
 301
 302       gst_video_decoder_request_sync_point (decoder, frame,
 303           (GstVideoDecoderRequestSyncPointFlags) 0);
 304
 305       GST_LOG_OBJECT (openh264dec, "error decoding nal, return code: %d", ret);
 306       gst_video_codec_frame_unref (frame);
 307
 308       /* Get back the frame that was reported as errored */
 309       frame =
 310           gst_video_decoder_get_frame (decoder, dst_buf_info.uiOutYuvTimeStamp);
 311       if (frame) {
 312         GST_LOG_OBJECT (decoder,
 313             "Dropping errored frame ref %" G_GUINT64_FORMAT,
 314             (guint64) dst_buf_info.uiOutYuvTimeStamp);
 315         return gst_video_decoder_drop_frame (decoder, frame);
 316       }
 317       return GST_FLOW_OK;
 318     }
 319
 320     gst_video_codec_frame_unref (frame);
 321     frame = NULL;
 322
 323     /* No output available yet */
 324     if (dst_buf_info.iBufferStatus != 1) {
 325       GST_LOG_OBJECT (decoder, "No buffer decoded yet");
 326       return GST_FLOW_OK;
 327     }
 328   }
 329
 330   GST_LOG_OBJECT (decoder, "Got back frame with frame ref %" G_GUINT64_FORMAT,
 331       (guint64) dst_buf_info.uiOutYuvTimeStamp);
 332
 333   /* OpenH264 lets us pass an int reference through
 334    * so we can retrieve the input frame now */
 335   frame = gst_video_decoder_get_frame (decoder, dst_buf_info.uiOutYuvTimeStamp);
 336   if (!frame) {
 337     /* Where did our frame go? This is a reference tracking error. */
 338     GST_WARNING_OBJECT (decoder,
 339         "Failed to look up frame ref %" G_GUINT64_FORMAT,
 340         (guint64) dst_buf_info.uiOutYuvTimeStamp);
 341     return GST_FLOW_OK;
 342   }
 343
 344   actual_width = dst_buf_info.UsrData.sSystemBuffer.iWidth;
 345   actual_height = dst_buf_info.UsrData.sSystemBuffer.iHeight;
 346
 347   if (!gst_pad_has_current_caps (GST_VIDEO_DECODER_SRC_PAD (openh264dec))
 348       || actual_width != openh264dec->width
 349       || actual_height != openh264dec->height) {
 350     state =
 351         gst_video_decoder_set_output_state (decoder, GST_VIDEO_FORMAT_I420,
 352         actual_width, actual_height, openh264dec->input_state);
 353     openh264dec->width = actual_width;
 354     openh264dec->height = actual_height;
 355
 356     if (!gst_video_decoder_negotiate (decoder)) {
 357       GST_ERROR_OBJECT (openh264dec,
 358           "Failed to negotiate with downstream elements");
 359       gst_video_codec_state_unref (state);
 360       gst_video_codec_frame_unref (frame);
 361       return GST_FLOW_NOT_NEGOTIATED;
 362     }
 363   } else {
 364     state = gst_video_decoder_get_output_state (decoder);
 365   }
 366
 367   flow_status = gst_video_decoder_allocate_output_frame (decoder, frame);
 368   if (flow_status != GST_FLOW_OK) {
 369     gst_video_codec_state_unref (state);
 370     gst_video_codec_frame_unref (frame);
 371     return flow_status;
 372   }
 373
 374   if (!gst_video_frame_map (&video_frame, &state->info, frame->output_buffer,
 375           GST_MAP_WRITE)) {
 376     GST_ERROR_OBJECT (openh264dec, "Cannot map output buffer!");
 377     gst_video_codec_state_unref (state);
 378     gst_video_codec_frame_unref (frame);
 379     return GST_FLOW_ERROR;
 380   }
 381
 382   for (i = 0; i < 3; i++) {
 383     p = GST_VIDEO_FRAME_COMP_DATA (&video_frame, i);
 384     row_stride = GST_VIDEO_FRAME_COMP_STRIDE (&video_frame, i);
 385     component_width = GST_VIDEO_FRAME_COMP_WIDTH (&video_frame, i);
 386     component_height = GST_VIDEO_FRAME_COMP_HEIGHT (&video_frame, i);
 387     src_width =
 388         i <
 389         1 ? dst_buf_info.UsrData.sSystemBuffer.
 390         iStride[0] : dst_buf_info.UsrData.sSystemBuffer.iStride[1];
 391     for (row = 0; row < component_height; row++) {
 392       memcpy (p, yuvdata[i], component_width);
 393       p += row_stride;
 394       yuvdata[i] += src_width;
 395     }
 396   }
 397   gst_video_codec_state_unref (state);
 398   gst_video_frame_unmap (&video_frame);
 399
 400   return gst_video_decoder_finish_frame (decoder, frame);
 401 }
 402
 403 static GstFlowReturn
 404 gst_openh264dec_finish (GstVideoDecoder * decoder)
 405 {
 406   GstOpenh264Dec *openh264dec = GST_OPENH264DEC (decoder);
 407
 408   GST_DEBUG_OBJECT (openh264dec, "finish");
 409
 410   /* Decoder not negotiated yet */
 411   if (openh264dec->width == 0)
 412     return GST_FLOW_OK;
 413
 414   /* Drain all pending frames */
 415   while ((gst_openh264dec_handle_frame (decoder, NULL)) == GST_FLOW_OK);
 416
 417   return GST_FLOW_OK;
 418 }
 419
 420 static gboolean
 421 gst_openh264dec_decide_allocation (GstVideoDecoder * decoder, GstQuery * query)
 422 {
 423   GstVideoCodecState *state;
 424   GstBufferPool *pool;
 425   guint size, min, max;
 426   GstStructure *config;
 427
 428   if (!GST_VIDEO_DECODER_CLASS (gst_openh264dec_parent_class)->decide_allocation
 429       (decoder, query))
 430     return FALSE;
 431
 432   state = gst_video_decoder_get_output_state (decoder);
 433
 434   gst_query_parse_nth_allocation_pool (query, 0, &pool, &size, &min, &max);
 435
 436   config = gst_buffer_pool_get_config (pool);
 437   if (gst_query_find_allocation_meta (query, GST_VIDEO_META_API_TYPE, NULL)) {
 438     gst_buffer_pool_config_add_option (config,
 439         GST_BUFFER_POOL_OPTION_VIDEO_META);
 440   }
 441
 442   gst_buffer_pool_set_config (pool, config);
 443
 444   gst_query_set_nth_allocation_pool (query, 0, pool, size, min, max);
 445
 446   gst_object_unref (pool);
 447   gst_video_codec_state_unref (state);
 448
 449   return TRUE;
 450 }