avfilter: add chromakey_cuda filter
GSoC'22 libavfilter/vf_chromakey_cuda.cu:the CUDA kernel for the filter libavfilter/vf_chromakey_cuda.c: the C side that calls the kernel and gets user input libavfilter/allfilters.c: added the filter to it libavfilter/Makefile: added the filter to it cuda/cuda_runtime.h: added two math CUDA functions that are used in the filter Signed-off-by: Timo Rothenpieler <timo@rothenpieler.org>
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									538cbaf18e
								
							
						
					
					
						commit
						b1648150b2
					
				| @ -24,6 +24,7 @@ version 5.1: | |||||||
| - VDPAU AV1 hwaccel | - VDPAU AV1 hwaccel | ||||||
| - PHM image format support | - PHM image format support | ||||||
| - remap_opencl filter | - remap_opencl filter | ||||||
|  | - added chromakey_cuda filter | ||||||
| 
 | 
 | ||||||
| 
 | 
 | ||||||
| version 5.0: | version 5.0: | ||||||
|  | |||||||
| @ -181,7 +181,9 @@ static inline __device__ double trunc(double a) { return __builtin_trunc(a); } | |||||||
| static inline __device__ float fabsf(float a) { return __builtin_fabsf(a); } | static inline __device__ float fabsf(float a) { return __builtin_fabsf(a); } | ||||||
| static inline __device__ float fabs(float a) { return __builtin_fabsf(a); } | static inline __device__ float fabs(float a) { return __builtin_fabsf(a); } | ||||||
| static inline __device__ double fabs(double a) { return __builtin_fabs(a); } | static inline __device__ double fabs(double a) { return __builtin_fabs(a); } | ||||||
|  | static inline __device__ float sqrtf(float a) { return __builtin_sqrtf(a); } | ||||||
| 
 | 
 | ||||||
|  | static inline __device__ float __saturatef(float a) { return __nvvm_saturate_f(a); } | ||||||
| static inline __device__ float __sinf(float a) { return __nvvm_sin_approx_f(a); } | static inline __device__ float __sinf(float a) { return __nvvm_sin_approx_f(a); } | ||||||
| static inline __device__ float __cosf(float a) { return __nvvm_cos_approx_f(a); } | static inline __device__ float __cosf(float a) { return __nvvm_cos_approx_f(a); } | ||||||
| static inline __device__ float __expf(float a) { return __nvvm_ex2_approx_f(a * (float)__builtin_log2(__builtin_exp(1))); } | static inline __device__ float __expf(float a) { return __nvvm_ex2_approx_f(a * (float)__builtin_log2(__builtin_exp(1))); } | ||||||
|  | |||||||
| @ -8599,6 +8599,7 @@ The command accepts the same syntax of the corresponding option. | |||||||
| If the specified expression is not valid, it is kept at its current | If the specified expression is not valid, it is kept at its current | ||||||
| value. | value. | ||||||
| 
 | 
 | ||||||
|  | @anchor{chromakey} | ||||||
| @section chromakey | @section chromakey | ||||||
| YUV colorspace color/chroma keying. | YUV colorspace color/chroma keying. | ||||||
| 
 | 
 | ||||||
| @ -8651,6 +8652,48 @@ ffmpeg -f lavfi -i color=c=black:s=1280x720 -i video.mp4 -shortest -filter_compl | |||||||
| @end example | @end example | ||||||
| @end itemize | @end itemize | ||||||
| 
 | 
 | ||||||
|  | @section chromakey_cuda | ||||||
|  | CUDA accelerated YUV colorspace color/chroma keying. | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | This filter works like normal chromakey filter but operates on CUDA frames. | ||||||
|  | for more details and parameters see @ref{chromakey}. | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | @subsection Examples | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | @itemize | ||||||
|  | @item | ||||||
|  | Make all the green pixels in the input video transparent and use it as an overlay for another video: | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | @example | ||||||
|  | ./ffmpeg \ | ||||||
|  |     -hwaccel cuda -hwaccel_output_format cuda -i input_green.mp4  \ | ||||||
|  |     -hwaccel cuda -hwaccel_output_format cuda -i base_video.mp4 \ | ||||||
|  |     -init_hw_device cuda \ | ||||||
|  |     -filter_complex \ | ||||||
|  |     " \ | ||||||
|  |         [0:v]chromakey_cuda=0x25302D:0.1:0.12:1[overlay_video]; \ | ||||||
|  |         [1:v]scale_cuda=format=yuv420p[base]; \ | ||||||
|  |         [base][overlay_video]overlay_cuda" \ | ||||||
|  |     -an -sn -c:v h264_nvenc -cq 20 output.mp4 | ||||||
|  | @end example | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | @item | ||||||
|  | Process two software sources, explicitly uploading the frames: | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | @example | ||||||
|  | ./ffmpeg -init_hw_device cuda=cuda -filter_hw_device cuda \ | ||||||
|  |     -f lavfi -i color=size=800x600:color=white,format=yuv420p \ | ||||||
|  |     -f lavfi -i yuvtestsrc=size=200x200,format=yuv420p \ | ||||||
|  |     -filter_complex \ | ||||||
|  |     " \ | ||||||
|  |         [0]hwupload[under]; \ | ||||||
|  |         [1]hwupload,chromakey_cuda=green:0.1:0.12[over]; \ | ||||||
|  |         [under][over]overlay_cuda" \ | ||||||
|  |     -c:v hevc_nvenc -cq 18 -preset slow output.mp4 | ||||||
|  | @end example | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | @end itemize | ||||||
|  | 
 | ||||||
| @section chromanr | @section chromanr | ||||||
| Reduce chrominance noise. | Reduce chrominance noise. | ||||||
| 
 | 
 | ||||||
|  | |||||||
| @ -210,6 +210,8 @@ OBJS-$(CONFIG_CAS_FILTER)                    += vf_cas.o | |||||||
| OBJS-$(CONFIG_CHROMABER_VULKAN_FILTER)       += vf_chromaber_vulkan.o vulkan.o vulkan_filter.o | OBJS-$(CONFIG_CHROMABER_VULKAN_FILTER)       += vf_chromaber_vulkan.o vulkan.o vulkan_filter.o | ||||||
| OBJS-$(CONFIG_CHROMAHOLD_FILTER)             += vf_chromakey.o | OBJS-$(CONFIG_CHROMAHOLD_FILTER)             += vf_chromakey.o | ||||||
| OBJS-$(CONFIG_CHROMAKEY_FILTER)              += vf_chromakey.o | OBJS-$(CONFIG_CHROMAKEY_FILTER)              += vf_chromakey.o | ||||||
|  | OBJS-$(CONFIG_CHROMAKEY_CUDA_FILTER)         += vf_chromakey_cuda.o vf_chromakey_cuda.ptx.o | ||||||
|  | 
 | ||||||
| OBJS-$(CONFIG_CHROMANR_FILTER)               += vf_chromanr.o | OBJS-$(CONFIG_CHROMANR_FILTER)               += vf_chromanr.o | ||||||
| OBJS-$(CONFIG_CHROMASHIFT_FILTER)            += vf_chromashift.o | OBJS-$(CONFIG_CHROMASHIFT_FILTER)            += vf_chromashift.o | ||||||
| OBJS-$(CONFIG_CIESCOPE_FILTER)               += vf_ciescope.o | OBJS-$(CONFIG_CIESCOPE_FILTER)               += vf_ciescope.o | ||||||
|  | |||||||
| @ -195,6 +195,7 @@ extern const AVFilter ff_vf_cas; | |||||||
| extern const AVFilter ff_vf_chromaber_vulkan; | extern const AVFilter ff_vf_chromaber_vulkan; | ||||||
| extern const AVFilter ff_vf_chromahold; | extern const AVFilter ff_vf_chromahold; | ||||||
| extern const AVFilter ff_vf_chromakey; | extern const AVFilter ff_vf_chromakey; | ||||||
|  | extern const AVFilter ff_vf_chromakey_cuda; | ||||||
| extern const AVFilter ff_vf_chromanr; | extern const AVFilter ff_vf_chromanr; | ||||||
| extern const AVFilter ff_vf_chromashift; | extern const AVFilter ff_vf_chromashift; | ||||||
| extern const AVFilter ff_vf_ciescope; | extern const AVFilter ff_vf_ciescope; | ||||||
|  | |||||||
| @ -31,7 +31,7 @@ | |||||||
| 
 | 
 | ||||||
| #include "version_major.h" | #include "version_major.h" | ||||||
| 
 | 
 | ||||||
| #define LIBAVFILTER_VERSION_MINOR  42 | #define LIBAVFILTER_VERSION_MINOR  43 | ||||||
| #define LIBAVFILTER_VERSION_MICRO 100 | #define LIBAVFILTER_VERSION_MICRO 100 | ||||||
| 
 | 
 | ||||||
| 
 | 
 | ||||||
|  | |||||||
							
								
								
									
										498
									
								
								libavfilter/vf_chromakey_cuda.c
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							
							
						
						
									
										498
									
								
								libavfilter/vf_chromakey_cuda.c
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							| @ -0,0 +1,498 @@ | |||||||
|  | /*
 | ||||||
|  |  * Copyright (c) 2022 Mohamed Khaled <Mohamed_Khaled_Kamal@outlook.com> | ||||||
|  |  * | ||||||
|  |  * This file is part of FFmpeg. | ||||||
|  |  * | ||||||
|  |  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or | ||||||
|  |  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public | ||||||
|  |  * License as published by the Free Software Foundation; either | ||||||
|  |  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version. | ||||||
|  |  * | ||||||
|  |  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful, | ||||||
|  |  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of | ||||||
|  |  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU | ||||||
|  |  * Lesser General Public License for more details. | ||||||
|  |  * | ||||||
|  |  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public | ||||||
|  |  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software | ||||||
|  |  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA | ||||||
|  |  */ | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | #include <float.h> | ||||||
|  | #include <stdio.h> | ||||||
|  | #include <string.h> | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | #include "libavutil/avstring.h" | ||||||
|  | #include "libavutil/common.h" | ||||||
|  | #include "libavutil/hwcontext.h" | ||||||
|  | #include "libavutil/hwcontext_cuda_internal.h" | ||||||
|  | #include "libavutil/cuda_check.h" | ||||||
|  | #include "libavutil/internal.h" | ||||||
|  | #include "libavutil/opt.h" | ||||||
|  | #include "libavutil/pixdesc.h" | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | #include "avfilter.h" | ||||||
|  | #include "formats.h" | ||||||
|  | #include "internal.h" | ||||||
|  | #include "video.h" | ||||||
|  | #include "cuda/load_helper.h" | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | static const enum AVPixelFormat supported_formats[] = { | ||||||
|  |     AV_PIX_FMT_YUV420P, | ||||||
|  |     AV_PIX_FMT_NV12, | ||||||
|  |     AV_PIX_FMT_YUVA420P | ||||||
|  | }; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | #define DIV_UP(a, b) (((a) + (b)-1) / (b)) | ||||||
|  | #define BLOCKX 32 | ||||||
|  | #define BLOCKY 16 | ||||||
|  | #define CHECK_CU(x) FF_CUDA_CHECK_DL(ctx, s->hwctx->internal->cuda_dl, x) | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | typedef struct ChromakeyCUDAContext { | ||||||
|  |     const AVClass *class; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     AVCUDADeviceContext *hwctx; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     enum AVPixelFormat in_fmt, out_fmt; | ||||||
|  |     const AVPixFmtDescriptor *in_desc, *out_desc; | ||||||
|  |     int in_planes, out_planes; | ||||||
|  |     int in_plane_depths[4]; | ||||||
|  |     int in_plane_channels[4]; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     uint8_t chromakey_rgba[4]; | ||||||
|  |     uint16_t chromakey_uv[2]; | ||||||
|  |     int is_yuv; | ||||||
|  |     float similarity; | ||||||
|  |     float blend; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     AVBufferRef *frames_ctx; | ||||||
|  |     AVFrame *frame; | ||||||
|  |     AVFrame *tmp_frame; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     CUcontext cu_ctx; | ||||||
|  |     CUmodule cu_module; | ||||||
|  |     CUfunction cu_func; | ||||||
|  |     CUfunction cu_func_uv; | ||||||
|  |     CUstream cu_stream; | ||||||
|  | } ChromakeyCUDAContext; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | static av_cold int cudachromakey_init(AVFilterContext *ctx) | ||||||
|  | { | ||||||
|  |     ChromakeyCUDAContext *s = ctx->priv; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     s->frame = av_frame_alloc(); | ||||||
|  |     if (!s->frame) | ||||||
|  |         return AVERROR(ENOMEM); | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     s->tmp_frame = av_frame_alloc(); | ||||||
|  |     if (!s->tmp_frame) | ||||||
|  |         return AVERROR(ENOMEM); | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     return 0; | ||||||
|  | } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | static av_cold void cudachromakey_uninit(AVFilterContext *ctx) | ||||||
|  | { | ||||||
|  |     ChromakeyCUDAContext *s = ctx->priv; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     if (s->hwctx && s->cu_module) | ||||||
|  |     { | ||||||
|  |         CudaFunctions *cu = s->hwctx->internal->cuda_dl; | ||||||
|  |         CUcontext context; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |         CHECK_CU(cu->cuCtxPushCurrent(s->hwctx->cuda_ctx)); | ||||||
|  |         CHECK_CU(cu->cuModuleUnload(s->cu_module)); | ||||||
|  |         s->cu_module = NULL; | ||||||
|  |         CHECK_CU(cu->cuCtxPopCurrent(&context)); | ||||||
|  |     } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     av_frame_free(&s->frame); | ||||||
|  |     av_buffer_unref(&s->frames_ctx); | ||||||
|  |     av_frame_free(&s->tmp_frame); | ||||||
|  | } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | static av_cold int init_hwframe_ctx(ChromakeyCUDAContext *s, AVBufferRef *device_ctx, int width, int height) | ||||||
|  | { | ||||||
|  |     AVBufferRef *out_ref = NULL; | ||||||
|  |     AVHWFramesContext *out_ctx; | ||||||
|  |     int ret; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     out_ref = av_hwframe_ctx_alloc(device_ctx); | ||||||
|  |     if (!out_ref) | ||||||
|  |         return AVERROR(ENOMEM); | ||||||
|  |     out_ctx = (AVHWFramesContext *)out_ref->data; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     out_ctx->format     = AV_PIX_FMT_CUDA; | ||||||
|  |     out_ctx->sw_format  = s->out_fmt; | ||||||
|  |     out_ctx->width      = width; | ||||||
|  |     out_ctx->height     = height; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     ret = av_hwframe_ctx_init(out_ref); | ||||||
|  |     if (ret < 0) | ||||||
|  |         goto fail; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     av_frame_unref(s->frame); | ||||||
|  |     ret = av_hwframe_get_buffer(out_ref, s->frame, 0); | ||||||
|  |     if (ret < 0) | ||||||
|  |         goto fail; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     av_buffer_unref(&s->frames_ctx); | ||||||
|  |     s->frames_ctx = out_ref; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     return 0; | ||||||
|  | fail: | ||||||
|  |     av_buffer_unref(&out_ref); | ||||||
|  |     return ret; | ||||||
|  | } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | static int format_is_supported(enum AVPixelFormat fmt) | ||||||
|  | { | ||||||
|  |     int i; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(supported_formats); i++) | ||||||
|  |         if (supported_formats[i] == fmt) | ||||||
|  |             return 1; | ||||||
|  |     return 0; | ||||||
|  | } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | static av_cold void set_format_info(AVFilterContext *ctx, enum AVPixelFormat in_format, enum AVPixelFormat out_format) | ||||||
|  | { | ||||||
|  |     ChromakeyCUDAContext *s = ctx->priv; | ||||||
|  |     int i, p, d; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     s->in_fmt       = in_format; | ||||||
|  |     s->out_fmt      = out_format; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     s->in_desc      = av_pix_fmt_desc_get(s->in_fmt); | ||||||
|  |     s->out_desc     = av_pix_fmt_desc_get(s->out_fmt); | ||||||
|  |     s->in_planes    = av_pix_fmt_count_planes(s->in_fmt); | ||||||
|  |     s->out_planes   = av_pix_fmt_count_planes(s->out_fmt); | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     // find maximum step of each component of each plane
 | ||||||
|  |     // For our subset of formats, this should accurately tell us how many channels CUDA needs
 | ||||||
|  |     // i.e. 1 for Y plane, 2 for UV plane of NV12, 4 for single plane of RGB0 formats
 | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     for (i = 0; i < s->in_desc->nb_components; i++) | ||||||
|  |     { | ||||||
|  |         d = (s->in_desc->comp[i].depth + 7) / 8; | ||||||
|  |         p = s->in_desc->comp[i].plane; | ||||||
|  |         s->in_plane_channels[p] = FFMAX(s->in_plane_channels[p], s->in_desc->comp[i].step / d); | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |         s->in_plane_depths[p]   = s->in_desc->comp[i].depth; | ||||||
|  |     } | ||||||
|  | } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | static av_cold int init_processing_chain(AVFilterContext *ctx, int width, int height) | ||||||
|  | { | ||||||
|  |     ChromakeyCUDAContext *s = ctx->priv; | ||||||
|  |     AVHWFramesContext *in_frames_ctx; | ||||||
|  |     int ret; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     /* check that we have a hw context */ | ||||||
|  |     if (!ctx->inputs[0]->hw_frames_ctx) | ||||||
|  |     { | ||||||
|  |         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "No hw context provided on input\n"); | ||||||
|  |         return AVERROR(EINVAL); | ||||||
|  |     } | ||||||
|  |     in_frames_ctx = (AVHWFramesContext *)ctx->inputs[0]->hw_frames_ctx->data; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     if (!format_is_supported(in_frames_ctx->sw_format)) | ||||||
|  |     { | ||||||
|  |         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported format: %s\n", av_get_pix_fmt_name(in_frames_ctx->sw_format)); | ||||||
|  |         return AVERROR(ENOSYS); | ||||||
|  |     } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     set_format_info(ctx, in_frames_ctx->sw_format, AV_PIX_FMT_YUVA420P); | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     ret = init_hwframe_ctx(s, in_frames_ctx->device_ref, width, height); | ||||||
|  |     if (ret < 0) | ||||||
|  |         return ret; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     ctx->outputs[0]->hw_frames_ctx = av_buffer_ref(s->frames_ctx); | ||||||
|  |     if (!ctx->outputs[0]->hw_frames_ctx) | ||||||
|  |         return AVERROR(ENOMEM); | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     return 0; | ||||||
|  | } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | static av_cold int cudachromakey_load_functions(AVFilterContext *ctx) | ||||||
|  | { | ||||||
|  |     ChromakeyCUDAContext *s   = ctx->priv; | ||||||
|  |     CUcontext context, cuda_ctx = s->hwctx->cuda_ctx; | ||||||
|  |     CudaFunctions *cu = s->hwctx->internal->cuda_dl; | ||||||
|  |     int ret; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     extern const unsigned char ff_vf_chromakey_cuda_ptx_data[]; | ||||||
|  |     extern const unsigned int ff_vf_chromakey_cuda_ptx_len; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     ret = CHECK_CU(cu->cuCtxPushCurrent(cuda_ctx)); | ||||||
|  |     if (ret < 0) | ||||||
|  |         return ret; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     ret = ff_cuda_load_module(ctx, s->hwctx, &s->cu_module, | ||||||
|  |                               ff_vf_chromakey_cuda_ptx_data, ff_vf_chromakey_cuda_ptx_len); | ||||||
|  |     if (ret < 0) | ||||||
|  |         goto fail; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     ret = CHECK_CU(cu->cuModuleGetFunction(&s->cu_func, s->cu_module, "Process_uchar")); | ||||||
|  |     if (ret < 0) | ||||||
|  |     { | ||||||
|  |         av_log(ctx, AV_LOG_FATAL, "Failed loading Process_uchar\n"); | ||||||
|  |         goto fail; | ||||||
|  |     } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     ret = CHECK_CU(cu->cuModuleGetFunction(&s->cu_func_uv, s->cu_module, "Process_uchar2")); | ||||||
|  |     if (ret < 0) | ||||||
|  |     { | ||||||
|  |         av_log(ctx, AV_LOG_FATAL, "Failed loading Process_uchar2\n"); | ||||||
|  |         goto fail; | ||||||
|  |     } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | fail: | ||||||
|  |     CHECK_CU(cu->cuCtxPopCurrent(&context)); | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     return ret; | ||||||
|  | } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | #define FIXNUM(x) lrint((x) * (1 << 10)) | ||||||
|  | #define RGB_TO_U(rgb) (((-FIXNUM(0.16874) * rgb[0] - FIXNUM(0.33126) * rgb[1] + FIXNUM(0.50000) * rgb[2] + (1 << 9) - 1) >> 10) + 128) | ||||||
|  | #define RGB_TO_V(rgb) (((FIXNUM(0.50000) * rgb[0] - FIXNUM(0.41869) * rgb[1] - FIXNUM(0.08131) * rgb[2] + (1 << 9) - 1) >> 10) + 128) | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | static av_cold int cudachromakey_config_props(AVFilterLink *outlink) | ||||||
|  | { | ||||||
|  |     AVFilterContext *ctx = outlink->src; | ||||||
|  |     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0]; | ||||||
|  |     ChromakeyCUDAContext *s = ctx->priv; | ||||||
|  |     AVHWFramesContext *frames_ctx = (AVHWFramesContext *)inlink->hw_frames_ctx->data; | ||||||
|  |     AVCUDADeviceContext *device_hwctx = frames_ctx->device_ctx->hwctx; | ||||||
|  |     int ret; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     s->hwctx = device_hwctx; | ||||||
|  |     s->cu_stream = s->hwctx->stream; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     if (s->is_yuv) { | ||||||
|  |         s->chromakey_uv[0] = s->chromakey_rgba[1]; | ||||||
|  |         s->chromakey_uv[1] = s->chromakey_rgba[2]; | ||||||
|  |     } else { | ||||||
|  |         s->chromakey_uv[0] = RGB_TO_U(s->chromakey_rgba); | ||||||
|  |         s->chromakey_uv[1] = RGB_TO_V(s->chromakey_rgba); | ||||||
|  |     } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     ret = init_processing_chain(ctx, inlink->w, inlink->h); | ||||||
|  |     if (ret < 0) | ||||||
|  |         return ret; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     outlink->sample_aspect_ratio = inlink->sample_aspect_ratio; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     ret = cudachromakey_load_functions(ctx); | ||||||
|  |     if (ret < 0) | ||||||
|  |         return ret; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     return 0; | ||||||
|  | } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | static int call_cuda_kernel(AVFilterContext *ctx, CUfunction func, | ||||||
|  |                             CUtexObject src_tex[3], AVFrame *out_frame, | ||||||
|  |                             int width, int height, int pitch, | ||||||
|  |                             int width_uv, int height_uv, int pitch_uv, | ||||||
|  |                             float u_key, float v_key, float similarity, | ||||||
|  |                             float blend) | ||||||
|  | { | ||||||
|  |     ChromakeyCUDAContext *s = ctx->priv; | ||||||
|  |     CudaFunctions *cu = s->hwctx->internal->cuda_dl; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     CUdeviceptr dst_devptr[4] = { | ||||||
|  |         (CUdeviceptr)out_frame->data[0], (CUdeviceptr)out_frame->data[1], | ||||||
|  |         (CUdeviceptr)out_frame->data[2], (CUdeviceptr)out_frame->data[3] | ||||||
|  |     }; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     void *args_uchar[] = { | ||||||
|  |         &src_tex[0], &src_tex[1], &src_tex[2], | ||||||
|  |         &dst_devptr[0], &dst_devptr[1], &dst_devptr[2], &dst_devptr[3], | ||||||
|  |         &width, &height, &pitch, | ||||||
|  |         &width_uv, &height_uv, &pitch_uv, | ||||||
|  |         &u_key, &v_key, &similarity, &blend | ||||||
|  |     }; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     return CHECK_CU(cu->cuLaunchKernel(func, | ||||||
|  |                                        DIV_UP(width, BLOCKX), DIV_UP(height, BLOCKY), 1, | ||||||
|  |                                        BLOCKX, BLOCKY, 1, 0, s->cu_stream, args_uchar, NULL)); | ||||||
|  | } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | static int cudachromakey_process_internal(AVFilterContext *ctx, | ||||||
|  |                                           AVFrame *out, AVFrame *in) | ||||||
|  | { | ||||||
|  |     ChromakeyCUDAContext *s = ctx->priv; | ||||||
|  |     CudaFunctions *cu       = s->hwctx->internal->cuda_dl; | ||||||
|  |     CUcontext context, cuda_ctx = s->hwctx->cuda_ctx; | ||||||
|  |     int i, ret; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     CUtexObject tex[3] = {0, 0, 0}; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     ret = CHECK_CU(cu->cuCtxPushCurrent(cuda_ctx)); | ||||||
|  |     if (ret < 0) | ||||||
|  |         return ret; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     for (i = 0; i < s->in_planes; i++) | ||||||
|  |     { | ||||||
|  |         CUDA_TEXTURE_DESC tex_desc = { | ||||||
|  |             .filterMode = CU_TR_FILTER_MODE_LINEAR, | ||||||
|  |             .flags = 0, // CU_TRSF_READ_AS_INTEGER to get raw ints instead of normalized floats from tex2D
 | ||||||
|  |         }; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |         CUDA_RESOURCE_DESC res_desc = { | ||||||
|  |             .resType = CU_RESOURCE_TYPE_PITCH2D, | ||||||
|  |             .res.pitch2D.format   = CU_AD_FORMAT_UNSIGNED_INT8, | ||||||
|  |             .res.pitch2D.numChannels = s->in_plane_channels[i], | ||||||
|  |             .res.pitch2D.pitchInBytes = in->linesize[i], | ||||||
|  |             .res.pitch2D.devPtr = (CUdeviceptr)in->data[i], | ||||||
|  |         }; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |         if (i == 1 || i == 2) | ||||||
|  |         { | ||||||
|  |             res_desc.res.pitch2D.width  = AV_CEIL_RSHIFT(in->width, s->in_desc->log2_chroma_w); | ||||||
|  |             res_desc.res.pitch2D.height = AV_CEIL_RSHIFT(in->height, s->in_desc->log2_chroma_h); | ||||||
|  |         } | ||||||
|  |         else | ||||||
|  |         { | ||||||
|  |             res_desc.res.pitch2D.width  = in->width; | ||||||
|  |             res_desc.res.pitch2D.height = in->height; | ||||||
|  |         } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |         ret = CHECK_CU(cu->cuTexObjectCreate(&tex[i], &res_desc, &tex_desc, NULL)); | ||||||
|  |         if (ret < 0) | ||||||
|  |             goto exit; | ||||||
|  |     } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     ret = call_cuda_kernel(ctx, (s->in_plane_channels[1] > 1) ? s->cu_func_uv : s->cu_func, | ||||||
|  |                            tex, out, | ||||||
|  |                            out->width, out->height, out->linesize[0], | ||||||
|  |                            AV_CEIL_RSHIFT(out->width, s->out_desc->log2_chroma_w), | ||||||
|  |                            AV_CEIL_RSHIFT(out->height, s->out_desc->log2_chroma_h), | ||||||
|  |                            out->linesize[1], | ||||||
|  |                            s->chromakey_uv[0], s->chromakey_uv[1], | ||||||
|  |                            s->similarity, s->blend); | ||||||
|  |     if (ret < 0) | ||||||
|  |         goto exit; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | exit: | ||||||
|  |     for (i = 0; i < s->in_planes; i++) | ||||||
|  |         if (tex[i]) | ||||||
|  |             CHECK_CU(cu->cuTexObjectDestroy(tex[i])); | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     CHECK_CU(cu->cuCtxPopCurrent(&context)); | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     return ret; | ||||||
|  | } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | static int cudachromakey_process(AVFilterContext *ctx, AVFrame *out, AVFrame *in) | ||||||
|  | { | ||||||
|  |     ChromakeyCUDAContext *s = ctx->priv; | ||||||
|  |     AVFrame *src = in; | ||||||
|  |     int ret; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     ret = cudachromakey_process_internal(ctx, s->frame, src); | ||||||
|  |     if (ret < 0) | ||||||
|  |         return ret; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     src = s->frame; | ||||||
|  |     ret = av_hwframe_get_buffer(src->hw_frames_ctx, s->tmp_frame, 0); | ||||||
|  |     if (ret < 0) | ||||||
|  |         return ret; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     av_frame_move_ref(out, s->frame); | ||||||
|  |     av_frame_move_ref(s->frame, s->tmp_frame); | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     ret = av_frame_copy_props(out, in); | ||||||
|  |     if (ret < 0) | ||||||
|  |         return ret; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     return 0; | ||||||
|  | } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | static int cudachromakey_filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *in) | ||||||
|  | { | ||||||
|  |     AVFilterContext *ctx    = link->dst; | ||||||
|  |     ChromakeyCUDAContext *s = ctx->priv; | ||||||
|  |     AVFilterLink *outlink   = ctx->outputs[0]; | ||||||
|  |     CudaFunctions *cu = s->hwctx->internal->cuda_dl; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     AVFrame *out   = NULL; | ||||||
|  |     CUcontext context; | ||||||
|  |     int ret = 0; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     out = av_frame_alloc(); | ||||||
|  |     if (!out) | ||||||
|  |     { | ||||||
|  |         ret = AVERROR(ENOMEM); | ||||||
|  |         goto fail; | ||||||
|  |     } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     ret = CHECK_CU(cu->cuCtxPushCurrent(s->hwctx->cuda_ctx)); | ||||||
|  |     if (ret < 0) | ||||||
|  |         goto fail; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     ret = cudachromakey_process(ctx, out, in); | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     CHECK_CU(cu->cuCtxPopCurrent(&context)); | ||||||
|  |     if (ret < 0) | ||||||
|  |         goto fail; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     av_frame_free(&in); | ||||||
|  |     return ff_filter_frame(outlink, out); | ||||||
|  | fail: | ||||||
|  |     av_frame_free(&in); | ||||||
|  |     av_frame_free(&out); | ||||||
|  |     return ret; | ||||||
|  | } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | #define OFFSET(x) offsetof(ChromakeyCUDAContext, x) | ||||||
|  | #define FLAGS (AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM | AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM) | ||||||
|  | static const AVOption options[] = { | ||||||
|  |     {"color", "set the chromakey key color", OFFSET(chromakey_rgba), AV_OPT_TYPE_COLOR, {.str = "black"}, 0, 0, FLAGS}, | ||||||
|  |     {"similarity", "set the chromakey similarity value", OFFSET(similarity), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0.01}, 0.01, 1.0, FLAGS}, | ||||||
|  |     {"blend", "set the chromakey key blend value", OFFSET(blend), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0.0}, 0.0, 1.0, FLAGS}, | ||||||
|  |     {"yuv", "color parameter is in yuv instead of rgb", OFFSET(is_yuv), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64 = 0}, 0, 1, FLAGS}, | ||||||
|  |     {NULL}, | ||||||
|  | }; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | static const AVClass cudachromakey_class = { | ||||||
|  |     .class_name = "cudachromakey", | ||||||
|  |     .item_name = av_default_item_name, | ||||||
|  |     .option = options, | ||||||
|  |     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT, | ||||||
|  | }; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | static const AVFilterPad cudachromakey_inputs[] = { | ||||||
|  |     { | ||||||
|  |         .name = "default", | ||||||
|  |         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO, | ||||||
|  |         .filter_frame = cudachromakey_filter_frame, | ||||||
|  |     }, | ||||||
|  | }; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | static const AVFilterPad cudachromakey_outputs[] = { | ||||||
|  |     { | ||||||
|  |         .name = "default", | ||||||
|  |         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO, | ||||||
|  |         .config_props = cudachromakey_config_props, | ||||||
|  |     }, | ||||||
|  | }; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | const AVFilter ff_vf_chromakey_cuda = { | ||||||
|  |     .name = "chromakey_cuda", | ||||||
|  |     .description = NULL_IF_CONFIG_SMALL("GPU accelerated chromakey filter"), | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     .init = cudachromakey_init, | ||||||
|  |     .uninit = cudachromakey_uninit, | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     .priv_size = sizeof(ChromakeyCUDAContext), | ||||||
|  |     .priv_class = &cudachromakey_class, | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     FILTER_INPUTS(cudachromakey_inputs), | ||||||
|  |     FILTER_OUTPUTS(cudachromakey_outputs), | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     FILTER_SINGLE_PIXFMT(AV_PIX_FMT_CUDA), | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     .flags_internal = FF_FILTER_FLAG_HWFRAME_AWARE, | ||||||
|  | }; | ||||||
							
								
								
									
										174
									
								
								libavfilter/vf_chromakey_cuda.cu
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							
							
						
						
									
										174
									
								
								libavfilter/vf_chromakey_cuda.cu
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							| @ -0,0 +1,174 @@ | |||||||
|  | /* | ||||||
|  |  * Copyright (c) 2022 Mohamed Khaled <Mohamed_Khaled_Kamal@outlook.com> | ||||||
|  |  * | ||||||
|  |  * This file is part of FFmpeg. | ||||||
|  |  * | ||||||
|  |  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or | ||||||
|  |  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public | ||||||
|  |  * License as published by the Free Software Foundation; either | ||||||
|  |  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version. | ||||||
|  |  * | ||||||
|  |  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful, | ||||||
|  |  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of | ||||||
|  |  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU | ||||||
|  |  * Lesser General Public License for more details. | ||||||
|  |  * | ||||||
|  |  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public | ||||||
|  |  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software | ||||||
|  |  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA | ||||||
|  |  */ | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | #include "cuda/vector_helpers.cuh" | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | extern "C" | ||||||
|  | { | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | /** | ||||||
|  |  * @brief function contains the main logic of chroma keying, and changes the alpahc channel with the suitable value | ||||||
|  |  * | ||||||
|  |  * @param src_tex           texture U or texture UV , decided based on the passed is_uchar2 flag | ||||||
|  |  * @param src_tex_V         texture V , used only if is_uchar2 flag is false | ||||||
|  |  * @param dst_A             alpha channel destination | ||||||
|  |  * @param width_uv          width of uv channels | ||||||
|  |  * @param height_uv         height of uv channels | ||||||
|  |  * @param width             width of alpha channel | ||||||
|  |  * @param height            height of alpha channel | ||||||
|  |  * @param pitch             pitch of alpha channel | ||||||
|  |  * @param x                 current x coordinate of pixel | ||||||
|  |  * @param y                 current y coordinate of pixel | ||||||
|  |  * @param chromakey_uv      uv values for chroma keying | ||||||
|  |  * @param similarity        similarity of keying | ||||||
|  |  * @param blend             blend of keying | ||||||
|  |  */ | ||||||
|  | __device__ static inline void change_alpha_channel( | ||||||
|  |     cudaTextureObject_t src_tex, cudaTextureObject_t src_tex_V, uchar *dst_A, | ||||||
|  |     int width_uv, int height_uv, | ||||||
|  |     int width, int height, int pitch, | ||||||
|  |     int x, int y, | ||||||
|  |     float2 chromakey_uv, float similarity, float blend) | ||||||
|  | { | ||||||
|  |     int window_size = 3; | ||||||
|  |     int start_r = x - window_size / 2; | ||||||
|  |     int start_c = y - window_size / 2; | ||||||
|  |     int resize_ratio = width / width_uv; | ||||||
|  |     int counter = 0; | ||||||
|  |     float diff = 0.0f; | ||||||
|  |     float du, dv; | ||||||
|  |     uchar alpha_value; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     // loop over the eight neighbourhood of the current pixel(x,y) | ||||||
|  |     for (uchar i = 0; i < window_size; i++) | ||||||
|  |     { | ||||||
|  |         for (uchar j = 0; j < window_size; j++) | ||||||
|  |         { | ||||||
|  |             float u_value, v_value; | ||||||
|  |             int r = start_r + i; | ||||||
|  |             int c = start_c + j; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |             if (r < 0 || r >= width_uv || c < 0 || c >= height_uv) | ||||||
|  |                 continue; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |             if (!src_tex_V) { | ||||||
|  |                 float2 temp_uv = tex2D<float2>(src_tex, r, c); | ||||||
|  |                 u_value = temp_uv.x; | ||||||
|  |                 v_value = temp_uv.y; | ||||||
|  |             } else { | ||||||
|  |                 u_value = tex2D<float>(src_tex, r, c); | ||||||
|  |                 v_value = tex2D<float>(src_tex_V, r, c); | ||||||
|  |             } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |             du = (u_value * 255.0f) - chromakey_uv.x; | ||||||
|  |             dv = (v_value * 255.0f) - chromakey_uv.y; | ||||||
|  |             diff += sqrtf((du * du + dv * dv) / (255.0f * 255.0f * 2.f)); | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |             counter++; | ||||||
|  |         } | ||||||
|  |     } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     if (counter > 0) | ||||||
|  |         diff = diff / counter; | ||||||
|  |     else | ||||||
|  |         diff /= 9.0f; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     if (blend>0.0001f) | ||||||
|  |         alpha_value = __saturatef((diff - similarity) / blend) * 255; | ||||||
|  |     else | ||||||
|  |         alpha_value = (diff < similarity) ? 0 : 255; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     //write the value in the alpha channel with regarding the ratio of (alpha_size : uv_size) | ||||||
|  |     for (uchar k = 0; k < resize_ratio; k++) | ||||||
|  |     { | ||||||
|  |         for (uchar l = 0; l < resize_ratio; l++) | ||||||
|  |         { | ||||||
|  |             int x_resize = x * resize_ratio + k; | ||||||
|  |             int y_resize = y * resize_ratio + l; | ||||||
|  |             int a_channel_resize = y_resize * pitch + x_resize; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |             if (y_resize >= height || x_resize >= width) | ||||||
|  |                 continue; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |             dst_A[a_channel_resize] = alpha_value; | ||||||
|  |         } | ||||||
|  |     } | ||||||
|  | } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | __global__ void Process_uchar( | ||||||
|  |     cudaTextureObject_t src_tex_Y, cudaTextureObject_t src_tex_U, cudaTextureObject_t src_tex_V, | ||||||
|  |     uchar *dst_Y, uchar *dst_U, uchar *dst_V, uchar *dst_A, | ||||||
|  |     int width, int height, int pitch, | ||||||
|  |     int width_uv, int height_uv, int pitch_uv, | ||||||
|  |     float u_key, float v_key, float similarity, float blend) | ||||||
|  | { | ||||||
|  |     int x = blockIdx.x * blockDim.x + threadIdx.x; | ||||||
|  |     int y = blockIdx.y * blockDim.y + threadIdx.y; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     if (y >= height || x >= width) | ||||||
|  |         return; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     dst_Y[y * pitch + x] = tex2D<float>(src_tex_Y, x, y)*255; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     if (y >= height_uv || x >= width_uv) | ||||||
|  |         return; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     int uv_index = y * pitch_uv + x; | ||||||
|  |     dst_U[uv_index] = tex2D<float>(src_tex_U, x, y) * 255; | ||||||
|  |     dst_V[uv_index] = tex2D<float>(src_tex_V, x, y) * 255; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     change_alpha_channel(src_tex_U, src_tex_V, dst_A, | ||||||
|  |                          width_uv, height_uv, | ||||||
|  |                          width, height, pitch, | ||||||
|  |                          x, y, | ||||||
|  |                          make_float2(u_key, v_key), similarity, blend); | ||||||
|  | } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | __global__ void Process_uchar2( | ||||||
|  |     cudaTextureObject_t src_tex_Y, cudaTextureObject_t src_tex_UV, cudaTextureObject_t unused1, | ||||||
|  |     uchar *dst_Y, uchar *dst_U, uchar *dst_V, uchar *dst_A, | ||||||
|  |     int width, int height, int pitch, | ||||||
|  |     int width_uv, int height_uv,int pitch_uv, | ||||||
|  |     float u_key, float v_key, float similarity, float blend) | ||||||
|  | { | ||||||
|  |     int x = blockIdx.x * blockDim.x + threadIdx.x;  // x coordinate of current pixel | ||||||
|  |     int y = blockIdx.y * blockDim.y + threadIdx.y;  // y coordinate of current pixel | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     if (y >= height || x >= width) | ||||||
|  |         return; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     dst_Y[y * pitch + x] = tex2D<float>(src_tex_Y, x, y) * 255; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     if (y >= height_uv || x >= width_uv) | ||||||
|  |         return; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     int uv_index = y * pitch_uv + x; | ||||||
|  |     float2 uv_temp = tex2D<float2>(src_tex_UV, x, y); | ||||||
|  |     dst_U[uv_index] = uv_temp.x * 255; | ||||||
|  |     dst_V[uv_index] = uv_temp.y * 255; | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  |     change_alpha_channel(src_tex_UV, (cudaTextureObject_t)nullptr, | ||||||
|  |                          dst_A, width_uv, height_uv, | ||||||
|  |                          width, height, pitch, | ||||||
|  |                          x, y, | ||||||
|  |                          make_float2(u_key, v_key), similarity, blend); | ||||||
|  | } | ||||||
|  | 
 | ||||||
|  | } | ||||||
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