Перетворення кольору з DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM в NV12 в GPU за допомогою піксельних шейдерів DirectX11

9

Я працюю над кодом, щоб захопити робочий стіл за допомогою копіювання на робочому столі та кодувати той самий h264 за допомогою апаратного забезпечення IntelMFT. Кодер приймає лише вхідний формат NV12. У мене є перетворювач DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM в NV12 ( https://github.com/NVIDIA/video-sdk-samples/blob/master/nvEncDXGIOutputDuplicationSample/Preproc.cpp ), який працює нормально, і заснований на DirectX VideoPro.

Проблема полягає в тому, що VideoProcessor на певній графічній техніці Intel підтримує перетворення лише з DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM в YUY2, але не NV12, і я підтвердив це, перерахувавши підтримувані формати через GetVideoProcessorOutputFormats. Хоча VideoProcessor Blt досяг успіху без жодних помилок, і я міг бачити, що кадри у вихідному відео трохи пікселізовані, я міг би це помітити, якщо уважно придивитись до нього.

Я думаю, що VideoProcessor просто перейшов на наступний підтримуваний вихідний формат (YUY2), і я несвідомо подає його в кодер, який вважає, що вхід знаходиться в NV12 як налаштований. Немає жодних збоїв або великих пошкоджень фреймів через те, що різниця, як порядок байтів та підсистема між NV12 та YUY2, є незначною. Крім того, у мене немає проблем з пікселізацією на апаратному забезпеченні, що підтримує конвертацію NV12.

Тому я вирішив зробити перетворення кольорів за допомогою піксельних шейдерів, які базуються на цьому коді ( https://github.com/bavulapati/DXGICaptureDXColorSpaceConversionIntelEncode/blob/master/DXGICaptureDXColorSpaceConversionIntelEncode/DuplicationManager.cpp ). Я можу змусити піксельні шейдери працювати, я також завантажив сюди свій код ( https://codeshare.io/5PJjxP ) для довідки (максимально спростив його).

Тепер мені залишаються два канали, кольоровість та лума відповідно (текстури ID3D11Texture2D). І я дуже заплутався в тому, щоб ефективно упакувати два окремих канали в одну текстуру ID3D11Texture2D, щоб я міг подати те саме в кодер. Чи є спосіб ефективно упакувати Y і UV канали в єдиний ID3D11Texture2D в GPU? Я дуже втомився від підходів, заснованих на процесорі, через те, що це дорого і не пропонує найкращих можливих частот кадрів. Насправді я не бажаю навіть копіювати текстури в процесор. Я думаю про спосіб зробити це в GPU без копій між процесором і GPU.

Я досліджував це досить довгий час без будь-якого прогресу, будь-яка допомога буде вдячна.

/**
* 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;
}

Намалюйте 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;
}

Init шейдери:

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 
— ОЗП
джерело
Це потрібно перевірити, але я думаю, що на апаратному забезпеченні, де VideoProcessor може виводити тільки YUY2, апаратний кодер також прийме YUY2. Таким чином, ви можете перевірити це і подати вихід VideoProcessor в кодер безпосередньо в цьому випадку.
— VuVirt
@VuVirt, я теж думаю те саме, але коли я намагався перерахувати апаратний кодер з YUY2 як тип вводу, я не отримав жодного кодера.
— Рам
Можливо, ви спробували на ПК з подвійним графічним процесором?
— VuVirt
Я впевнений, я не працюю на машині з кількома відеокартами. Мені все ще цікаво, як може трапитися така несумісність. Я спробую оновити більше деталей у цій темі.
— Рам

Відповіді:

5

Я експериментую з цим перетворенням RGBA в NV12 лише в GPU, використовуючи DirectX11.

Це хороший виклик. Я не знайомий з Directx11, тому це мій перший експеримент.

Перевірте наявність цього проекту на оновлення: D3D11ShaderNV12

У моєму поточному виконанні (можливо, не останньому) ось що я роблю:

  • Крок 1: використовуйте DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM як текстуру введення
  • Крок 2: зробіть шейдер 1-го проходу, щоб отримати 3 текстури (Y: Luma, U: ChromaCb і V: ChromaCr): див. YCbCrPS2.hlsl
  • Крок 3: Y - це DXGI_FORMAT_R8_UNORM, і він готовий до остаточної текстури NV12
  • Крок 4: УФ потрібно зменшити в 2-х прохідних шейдерах: див. ScreenPS2.hlsl (використовуючи лінійну фільтрацію)
  • Крок 5: шейдер третього проходу для вибірки текстури Y
  • Крок 6: Шейдер четвертого проходу для вибірки УФ-текстури за допомогою текстури зсуву (я думаю, може бути використана інша техніка)

ShaderNV12

Моя остаточна текстура - це не DXGI_FORMAT_NV12, а схожа DXGI_FORMAT_R8_UNORM текстура. Мій комп'ютер Windows7, тому DXGI_FORMAT_NV12 не обробляється. Я спробую пізніше на іншому комп’ютері.

Процес із зображеннями:

RenderTarget

— mofo77
джерело
Чудово. Це саме те, що я шукав. Дякую.
— Рам
Ви можете спробувати замінити свій другий пропуск на рендер на ID3D11DeviceContext :: Дзвінок GenerateMips. Він реалізований глибоко всередині драйвера графічного процесора, можливо, швидше, ніж додатковий пропуск у вашому коді.
— Soonts
Я не знаю, швидше це чи ні, але я додав варіант використовувати GenerateMips замість шейдера. Це цікава техніка. Дякую за поради.
— mofo77
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.