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ffmpeg423libavutil硬件编码接口hwcontext

jiezi

硬件编解码

如何利用日益强大的硬件来实现高效的编解码有则非比寻常的意义，对于开发者来说，面对日益增加的不同硬件，带来的不同的接口，如何快速的使用和对接，本身就是一个问题，还好 ffmpeg 为了我们提供非常好的解决方案，完全不用去关心底层的实现，一切面向接口的良好体现。

hwcontext 模块

支持的平台

static const char *const hw_type_names[] = {[AV_HWDEVICE_TYPE_CUDA]   = "cuda",   //CUDA 是 Nvidia 出的一个 GPU 计算库
    [AV_HWDEVICE_TYPE_DRM]    = "drm",  //DRM 是 linux 下的图形渲染架构(Direct Render Manager)
    [AV_HWDEVICE_TYPE_DXVA2]  = "dxva2",// 微软 dx 套件，使用 D3D9
    [AV_HWDEVICE_TYPE_D3D11VA] = "d3d11va",// 微软 dx 套件，使用 D3D11
    [AV_HWDEVICE_TYPE_OPENCL] = "opencl",// 第一个面向异构系统 (此系统中可由 CPU，GPU 或其它类型的处理器架构组成) 的并行编程的开放式标准。面向 GPU 编程
    [AV_HWDEVICE_TYPE_QSV]    = "qsv",// 英特尔 Quick Sync Video，号称地球最强
    [AV_HWDEVICE_TYPE_VAAPI]  = "vaapi",  //Video Acceleration Api，UNINX 下的编码接口，intel 提供
    [AV_HWDEVICE_TYPE_VDPAU]  = "vdpau",  //Video Decode and Presentation API for Unix，NVIDIA 提供的
    [AV_HWDEVICE_TYPE_VIDEOTOOLBOX] = "videotoolbox", // mac iOS
    [AV_HWDEVICE_TYPE_MEDIACODEC] = "mediacodec",  // Android
};

查看状态或者指定使用某种解码器

ffmpeg -hwaccels

hwcontext 核心接口

创建初始化 av_hwdevice_ctx_create

  1. av_hwdevice_ctx_alloc
  2. device_ctx->internal->hw_type->device_create 绑定到具体硬件的指针函数上
  3. av_hwdevice_ctx_init

创建初始化 AVHWFramesContext

描述硬件 frame 的一个 pool，包括大小，格式，AVHWDeviceContext，长 / 宽等内容

  1. av_hwframe_ctx_alloc
  2. av_hwframe_ctx_init
  3. hwframe_ctx_free

AVFrame 操作

  1. av_hwframe_transfer_data //gpu frame 和 memory freme 之间的拷贝
  2. av_hwframe_get_buffer // 分配 AVFrame 空间

硬件解码流程

av_register_all && av_format_init_next && 初始化 outdev_list/indev_list（已经被废弃了）
avdevice_register_all && avpriv_register_device && av_format_init_next && 初始化 outdev_list/indev_list;
void av_register_all(void)
{ff_thread_once(&av_format_next_init, av_format_init_next);
    // 保证多线程下只执行一次，屏蔽不同平台的多线程代码差异，不同的平台下映射到不同线程库中的 pthread_once 函数
}

#define PTHREAD_ONCE_INIT {0, _FMUTEX_INITIALIZER}
#define AV_ONCE_INIT PTHREAD_ONCE_INIT
static AVOnce av_format_next_init = AV_ONCE_INIT;
// 实际上 av_format_next_init 就是{0}

static void av_format_init_next(void)
{
    // 输入输出结构封装成链表，加锁处理
    AVOutputFormat *prevout = NULL, *out; 
    AVInputFormat *previn = NULL, *in;

    ff_mutex_lock(&avpriv_register_devices_mutex);

    for (int i = 0; (out = (AVOutputFormat*)muxer_list[i]); i++) {if (prevout)
            prevout->next = out;
        prevout = out;
    }

    if (outdev_list) {for (int i = 0; (out = (AVOutputFormat*)outdev_list[i]); i++) {if (prevout)
                prevout->next = out;
            prevout = out;
        }
    }

    for (int i = 0; (in = (AVInputFormat*)demuxer_list[i]); i++) {if (previn)
            previn->next = in;
        previn = in;
    }

    if (indev_list) {for (int i = 0; (in = (AVInputFormat*)indev_list[i]); i++) {if (previn)
                previn->next = in;
            previn = in;
        }
    }

    ff_mutex_unlock(&avpriv_register_devices_mutex);
}

//h264 的 AVOutputFormat 结构
AVOutputFormat ff_h264_muxer = {
    .name              = "h264",
    .long_name         = NULL_IF_CONFIG_SMALL("raw H.264 video"),
    .extensions        = "h264,264",
    .audio_codec       = AV_CODEC_ID_NONE,
    .video_codec       = AV_CODEC_ID_H264,
    .write_header      = force_one_stream,
    .write_packet      = ff_raw_write_packet,
    .check_bitstream   = h264_check_bitstream,
    .flags             = AVFMT_NOTIMESTAMPS,
};
如何关联硬件解码器

通过 hw_device_setup_for_encode/hw_device_setup_for_decode 进行设置，和 4.x 之前差异较大。

查找 hw_devices 里面的解码器。

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