Konwersja kolorów z DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM na NV12 w GPU za pomocą shaderów pikseli DirectX11

9

Pracuję nad kodem do przechwytywania pulpitu za pomocą duplikacji pulpitu i kodowania go do h264 przy użyciu Intel hardwareMFT. Koder akceptuje tylko format NV12 jako dane wejściowe. Mam konwerter DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM na NV12 ( https://github.com/NVIDIA/video-sdk-samples/blob/master/nvEncDXGIOutputDuplicationSample/Preproc.cpp ), który działa dobrze i jest oparty na procesorze wideo DirectX.

Problem polega na tym, że VideoProcessor na niektórych urządzeniach graficznych Intel obsługuje konwersje tylko z DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM do YUY2, ale nie NV12, potwierdziłem to samo poprzez wyliczenie obsługiwanych formatów poprzez GetVideoProcessorOutputFormats. Chociaż procesor VideoProcessor Blt odniósł sukces bez żadnych błędów i widziałem, że klatki w wyjściowym wideo są nieco pikselowane, zauważyłem to, jeśli przyjrzę się temu uważnie.

Wydaje mi się, że VideoProcessor po prostu nie przeszedł do następnego obsługiwanego formatu wyjściowego (YUY2) i nieświadomie karmię go enkoderem, który myśli, że wejście jest skonfigurowane w NV12. Nie ma awarii ani poważnego uszkodzenia ramek z powodu niewielkiej różnicy, takiej jak kolejność bajtów i podpróbkowanie między NV12 i YUY2. Ponadto nie mam problemów z pikselowaniem na sprzęcie obsługującym konwersję NV12.

Postanowiłem więc wykonać konwersję kolorów za pomocą shaderów pikseli opartych na tym kodzie ( https://github.com/bavulapati/DXGICaptureDXColorSpaceConversionIntelEncode/blob/master/DXGICaptureDXColorSpaceConversionIntelEncode/DuplicationManager.cpp ). Jestem w stanie sprawić, by moduły cieniujące działały, przesłałem również swój kod tutaj ( https://codeshare.io/5PJjxP ) w celach informacyjnych (maksymalnie uprościłem).

Teraz zostaję z dwoma kanałami, odpowiednio kolorem i lumą (tekstury ID3D11Texture2D). I naprawdę jestem zdezorientowany wydajnym pakowaniem dwóch oddzielnych kanałów w jedną teksturę ID3D11Texture2D, tak żebym mógł to samo przekazać koderowi. Czy istnieje sposób na skuteczne pakowanie kanałów Y i UV w pojedynczy ID3D11Texture2D w GPU? Naprawdę mam dość podejść opartych na procesorze, ponieważ jest to kosztowne i nie oferuje najlepszych możliwych częstotliwości klatek. W rzeczywistości nie chcę nawet kopiować tekstur na procesor. Zastanawiam się, jak to zrobić w GPU bez żadnych kopii do przodu i do tyłu między CPU a GPU.

Badam to od dłuższego czasu bez żadnego postępu, każda pomoc byłaby mile widziana.

/**
* This method is incomplete. It's just a template of what I want to achieve.
*/

HRESULT CreateNV12TextureFromLumaAndChromaSurface(ID3D11Texture2D** pOutputTexture)
{
    HRESULT hr = S_OK;

    try
    {
        //Copying from GPU to CPU. Bad :(
        m_pD3D11DeviceContext->CopyResource(m_CPUAccessibleLuminanceSurf, m_LuminanceSurf);

        D3D11_MAPPED_SUBRESOURCE resource;
        UINT subresource = D3D11CalcSubresource(0, 0, 0);

        HRESULT hr = m_pD3D11DeviceContext->Map(m_CPUAccessibleLuminanceSurf, subresource, D3D11_MAP_READ, 0, &resource);

        BYTE* sptr = reinterpret_cast<BYTE*>(resource.pData);
        BYTE* dptrY = nullptr; // point to the address of Y channel in output surface

        //Store Image Pitch
        int m_ImagePitch = resource.RowPitch;

        int height = GetImageHeight();
        int width = GetImageWidth();

        for (int i = 0; i < height; i++)
        {
            memcpy_s(dptrY, m_ImagePitch, sptr, m_ImagePitch);

            sptr += m_ImagePitch;
            dptrY += m_ImagePitch;
        }

        m_pD3D11DeviceContext->Unmap(m_CPUAccessibleLuminanceSurf, subresource);

        //Copying from GPU to CPU. Bad :(
        m_pD3D11DeviceContext->CopyResource(m_CPUAccessibleChrominanceSurf, m_ChrominanceSurf);
        hr = m_pD3D11DeviceContext->Map(m_CPUAccessibleChrominanceSurf, subresource, D3D11_MAP_READ, 0, &resource);

        sptr = reinterpret_cast<BYTE*>(resource.pData);
        BYTE* dptrUV = nullptr; // point to the address of UV channel in output surface

        m_ImagePitch = resource.RowPitch;
        height /= 2;
        width /= 2;

        for (int i = 0; i < height; i++)
        {
            memcpy_s(dptrUV, m_ImagePitch, sptr, m_ImagePitch);

            sptr += m_ImagePitch;
            dptrUV += m_ImagePitch;
        }

        m_pD3D11DeviceContext->Unmap(m_CPUAccessibleChrominanceSurf, subresource);
    }
    catch(HRESULT){}

    return hr;
}

Narysuj NV12:

 //
// Draw frame for NV12 texture
//
HRESULT DrawNV12Frame(ID3D11Texture2D* inputTexture)
{
    HRESULT hr;

    // If window was resized, resize swapchain
    if (!m_bIntialized)
    {
        HRESULT Ret = InitializeNV12Surfaces(inputTexture);
        if (!SUCCEEDED(Ret))
        {
            return Ret;
        }

        m_bIntialized = true;
    }

    m_pD3D11DeviceContext->CopyResource(m_ShaderResourceSurf, inputTexture);

    D3D11_TEXTURE2D_DESC FrameDesc;
    m_ShaderResourceSurf->GetDesc(&FrameDesc);

    D3D11_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC ShaderDesc;
    ShaderDesc.Format = FrameDesc.Format;
    ShaderDesc.ViewDimension = D3D11_SRV_DIMENSION_TEXTURE2D;
    ShaderDesc.Texture2D.MostDetailedMip = FrameDesc.MipLevels - 1;
    ShaderDesc.Texture2D.MipLevels = FrameDesc.MipLevels;

    // Create new shader resource view
    ID3D11ShaderResourceView* ShaderResource = nullptr;
    hr = m_pD3D11Device->CreateShaderResourceView(m_ShaderResourceSurf, &ShaderDesc, &ShaderResource);

    IF_FAILED_THROW(hr);

    m_pD3D11DeviceContext->PSSetShaderResources(0, 1, &ShaderResource);

    // Set resources
    m_pD3D11DeviceContext->OMSetRenderTargets(1, &m_pLumaRT, nullptr);
    m_pD3D11DeviceContext->PSSetShader(m_pPixelShaderLuma, nullptr, 0);
    m_pD3D11DeviceContext->RSSetViewports(1, &m_VPLuminance);

    // Draw textured quad onto render target
    m_pD3D11DeviceContext->Draw(NUMVERTICES, 0);

    m_pD3D11DeviceContext->OMSetRenderTargets(1, &m_pChromaRT, nullptr);
    m_pD3D11DeviceContext->PSSetShader(m_pPixelShaderChroma, nullptr, 0);
    m_pD3D11DeviceContext->RSSetViewports(1, &m_VPChrominance);

    // Draw textured quad onto render target
    m_pD3D11DeviceContext->Draw(NUMVERTICES, 0);

    // Release shader resource
    ShaderResource->Release();
    ShaderResource = nullptr;

    return S_OK;
}

Początkowe shadery:

void SetViewPort(D3D11_VIEWPORT* VP, UINT Width, UINT Height)
{
    VP->Width = static_cast<FLOAT>(Width);
    VP->Height = static_cast<FLOAT>(Height);
    VP->MinDepth = 0.0f;
    VP->MaxDepth = 1.0f;
    VP->TopLeftX = 0;
    VP->TopLeftY = 0;
}

HRESULT MakeRTV(ID3D11RenderTargetView** pRTV, ID3D11Texture2D* pSurf)
{
    if (*pRTV)
    {
        (*pRTV)->Release();
        *pRTV = nullptr;
    }
    // Create a render target view
    HRESULT hr = m_pD3D11Device->CreateRenderTargetView(pSurf, nullptr, pRTV);

    IF_FAILED_THROW(hr);

    return S_OK;
}

HRESULT InitializeNV12Surfaces(ID3D11Texture2D* inputTexture)
{
    ReleaseSurfaces();

    D3D11_TEXTURE2D_DESC lOutputDuplDesc;
    inputTexture->GetDesc(&lOutputDuplDesc);


    // Create shared texture for all duplication threads to draw into
    D3D11_TEXTURE2D_DESC DeskTexD;
    RtlZeroMemory(&DeskTexD, sizeof(D3D11_TEXTURE2D_DESC));
    DeskTexD.Width = lOutputDuplDesc.Width;
    DeskTexD.Height = lOutputDuplDesc.Height;
    DeskTexD.MipLevels = 1;
    DeskTexD.ArraySize = 1;
    DeskTexD.Format = lOutputDuplDesc.Format;
    DeskTexD.SampleDesc.Count = 1;
    DeskTexD.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT;
    DeskTexD.BindFlags = D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE;

    HRESULT hr = m_pD3D11Device->CreateTexture2D(&DeskTexD, nullptr, &m_ShaderResourceSurf);
    IF_FAILED_THROW(hr);

    DeskTexD.Format = DXGI_FORMAT_R8_UNORM;
    DeskTexD.BindFlags = D3D11_BIND_RENDER_TARGET;

    hr = m_pD3D11Device->CreateTexture2D(&DeskTexD, nullptr, &m_LuminanceSurf);
    IF_FAILED_THROW(hr);

    DeskTexD.CPUAccessFlags = D3D11_CPU_ACCESS_READ;
    DeskTexD.Usage = D3D11_USAGE_STAGING;
    DeskTexD.BindFlags = 0;

    hr = m_pD3D11Device->CreateTexture2D(&DeskTexD, NULL, &m_CPUAccessibleLuminanceSurf);
    IF_FAILED_THROW(hr);

    SetViewPort(&m_VPLuminance, DeskTexD.Width, DeskTexD.Height);

    HRESULT Ret = MakeRTV(&m_pLumaRT, m_LuminanceSurf);
    if (!SUCCEEDED(Ret))
        return Ret;

    DeskTexD.Width = lOutputDuplDesc.Width / 2;
    DeskTexD.Height = lOutputDuplDesc.Height / 2;
    DeskTexD.Format = DXGI_FORMAT_R8G8_UNORM;

    DeskTexD.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT;
    DeskTexD.CPUAccessFlags = 0;
    DeskTexD.BindFlags = D3D11_BIND_RENDER_TARGET;

    hr = m_pD3D11Device->CreateTexture2D(&DeskTexD, nullptr, &m_ChrominanceSurf);
    IF_FAILED_THROW(hr);

    DeskTexD.CPUAccessFlags = D3D11_CPU_ACCESS_READ;
    DeskTexD.Usage = D3D11_USAGE_STAGING;
    DeskTexD.BindFlags = 0;

    hr = m_pD3D11Device->CreateTexture2D(&DeskTexD, NULL, &m_CPUAccessibleChrominanceSurf);
    IF_FAILED_THROW(hr);

    SetViewPort(&m_VPChrominance, DeskTexD.Width, DeskTexD.Height);
    return MakeRTV(&m_pChromaRT, m_ChrominanceSurf);
}

HRESULT InitVertexShader(ID3D11VertexShader** ppID3D11VertexShader)
{
    HRESULT hr = S_OK;
    UINT Size = ARRAYSIZE(g_VS);

    try
    {
        IF_FAILED_THROW(m_pD3D11Device->CreateVertexShader(g_VS, Size, NULL, ppID3D11VertexShader));;

        m_pD3D11DeviceContext->VSSetShader(m_pVertexShader, nullptr, 0);

        // Vertices for drawing whole texture
        VERTEX Vertices[NUMVERTICES] =
        {
            { XMFLOAT3(-1.0f, -1.0f, 0), XMFLOAT2(0.0f, 1.0f) },
            { XMFLOAT3(-1.0f, 1.0f, 0), XMFLOAT2(0.0f, 0.0f) },
            { XMFLOAT3(1.0f, -1.0f, 0), XMFLOAT2(1.0f, 1.0f) },
            { XMFLOAT3(1.0f, -1.0f, 0), XMFLOAT2(1.0f, 1.0f) },
            { XMFLOAT3(-1.0f, 1.0f, 0), XMFLOAT2(0.0f, 0.0f) },
            { XMFLOAT3(1.0f, 1.0f, 0), XMFLOAT2(1.0f, 0.0f) },
        };

        UINT Stride = sizeof(VERTEX);
        UINT Offset = 0;

        D3D11_BUFFER_DESC BufferDesc;
        RtlZeroMemory(&BufferDesc, sizeof(BufferDesc));
        BufferDesc.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT;
        BufferDesc.ByteWidth = sizeof(VERTEX) * NUMVERTICES;
        BufferDesc.BindFlags = D3D11_BIND_VERTEX_BUFFER;
        BufferDesc.CPUAccessFlags = 0;
        D3D11_SUBRESOURCE_DATA InitData;
        RtlZeroMemory(&InitData, sizeof(InitData));
        InitData.pSysMem = Vertices;

        // Create vertex buffer
        IF_FAILED_THROW(m_pD3D11Device->CreateBuffer(&BufferDesc, &InitData, &m_VertexBuffer));

        m_pD3D11DeviceContext->IASetVertexBuffers(0, 1, &m_VertexBuffer, &Stride, &Offset);
        m_pD3D11DeviceContext->IASetPrimitiveTopology(D3D11_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLELIST);

        D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC Layout[] =
        {
            { "POSITION", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 0, 0, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 },
            { "TEXCOORD", 0, DXGI_FORMAT_R32G32_FLOAT, 0, 12, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 }
        };

        UINT NumElements = ARRAYSIZE(Layout);
        hr = m_pD3D11Device->CreateInputLayout(Layout, NumElements, g_VS, Size, &m_pVertexLayout);

        m_pD3D11DeviceContext->IASetInputLayout(m_pVertexLayout);
    }
    catch (HRESULT) {}

    return hr;
}

HRESULT InitPixelShaders()
{
    HRESULT hr = S_OK;
    // Refer https://codeshare.io/5PJjxP for g_PS_Y & g_PS_UV blobs
    try
    {
        UINT Size = ARRAYSIZE(g_PS_Y);
        hr = m_pD3D11Device->CreatePixelShader(g_PS_Y, Size, nullptr, &m_pPixelShaderChroma);

        IF_FAILED_THROW(hr);

        Size = ARRAYSIZE(g_PS_UV);
        hr = m_pD3D11Device->CreatePixelShader(g_PS_UV, Size, nullptr, &m_pPixelShaderLuma);

        IF_FAILED_THROW(hr);
    }
    catch (HRESULT) {}

    return hr;
}
directx directx-11 yuv ms-media-foundation pixel-shader Baran
źródło
Należy to sprawdzić, ale myślę, że na sprzęcie, na którym VideoProcessor może wyprowadzać dane tylko do YUY2, koder sprzętowy również zaakceptuje YUY2. W takim przypadku możesz to sprawdzić i podać bezpośrednio wyjście VideoProcessor do kodera.
VuVirt
@VuVirt, też myślę tak samo, ale kiedy próbowałem wyliczyć koder sprzętowy z YUY2 jako typ wejścia, nie otrzymałem enkodera.
Ram
Czy to możliwe, że próbowałeś na podwójnym komputerze z GPU?
VuVirt,
Jestem pewien, że nie uruchamiam go na komputerze z wieloma kartami graficznymi. Nadal zastanawiam się, jak może dojść do tego rodzaju niezgodności. Spróbuję zaktualizować więcej szczegółów w tym wątku.
Ram

Odpowiedzi:

5

Eksperymentuję z konwersją RGBA na NV12 tylko w GPU, używając DirectX11.

To dobre wyzwanie. Nie znam Directx11, więc to moje pierwsze eksperymenty.

Sprawdź ten projekt w celu uzyskania aktualizacji: D3D11ShaderNV12

W mojej obecnej implementacji (może nie być ostatnim), oto co robię:

  • Krok 1: użyj DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM jako tekstury wejściowej
  • Krok 2: Zrób shader pierwszego przejścia, aby uzyskać 3 tekstury (Y: Luma, U: ChromaCb i V: ChromaCr): patrz YCbCrPS2.hlsl
  • Krok 3: Y to DXGI_FORMAT_R8_UNORM i jest gotowy na ostateczną teksturę NV12
  • Krok 4: Próbkowanie UV musi być próbkowane w dół w module cieniującym drugiego przejścia: patrz ScreenPS2.hlsl (przy użyciu filtrowania liniowego)
  • Krok 5: trzeci moduł cieniujący do próbkowania tekstury Y.
  • Krok 6: Moduł cieniujący czwartego przejścia do próbkowania tekstury UV przy użyciu tekstury przesuniętej (myślę, że można zastosować inną technikę)

ShaderNV12

Moja końcowa tekstura to nie DXGI_FORMAT_NV12, ale podobna tekstura DXGI_FORMAT_R8_UNORM. Mój komputer to Windows7, więc DXGI_FORMAT_NV12 nie jest obsługiwany. Spróbuję później na innym komputerze.

Proces ze zdjęciami:

RenderTarget

mofo77
źródło
Świetny. Właśnie tego szukałem. Dzięki.
Ram
Możesz spróbować zastąpić drugie przejście renderowania wywołaniem ID3D11DeviceContext :: GenerateMips. Jest zaimplementowany głęboko w sterowniku GPU, może być szybszy niż dodatkowe przejście renderowania w kodzie.
Soonts,
Nie wiem, czy jest szybszy, czy nie, ale dodałem wariant, aby używać GenerateMips zamiast shadera. To ciekawa technika. Dzięki za wskazówki.
mofo77,