video-pc/AV/code/codec/codec_video_decoder.cpp

#include "codec_video_decoder.h"
#include "../base/logger.h"
#include "../base/media_common.h"
#include <algorithm>
#include <sstream>
#include <thread>

extern "C" {
#include <libavcodec/avcodec.h>
#include <libavutil/hwcontext.h>
#include <libavutil/pixdesc.h>
#include <libavutil/opt.h>
#include <libswscale/swscale.h>
}

namespace av {
namespace codec {

// 静态成员初始化
std::vector<std::string> VideoDecoder::supportedDecoders_;
std::once_flag VideoDecoder::decodersInitFlag_;

VideoDecoder::VideoDecoder() : AbstractDecoder(MediaType::VIDEO) {
    AV_LOGGER_DEBUG("创建视频解码器");
}

VideoDecoder::~VideoDecoder() {
    close();
    AV_LOGGER_DEBUG("视频解码器已销毁");
}

ErrorCode VideoDecoder::initialize(const CodecParams& params) {
    if (params.type != MediaType::VIDEO) {
        AV_LOGGER_ERROR("参数类型不是视频");
        return ErrorCode::INVALID_ARGUMENT;
    }
    
    videoParams_ = static_cast<const VideoDecoderParams&>(params);
    
    if (!validateParams(params)) {
        return ErrorCode::INVALID_PARAMS;
    }
    
    setState(CodecState::IDLE);
    AV_LOGGER_INFOF("视频解码器初始化成功: {}", videoParams_.codecName);
    
    return ErrorCode::OK;
}

ErrorCode VideoDecoder::open(const CodecParams& params) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(decodeMutex_);
    
    // 如果提供了参数，先初始化
    if (params.type != MediaType::UNKNOWN) {
        ErrorCode initResult = initialize(params);
        if (initResult != ErrorCode::OK) {
            return initResult;
        }
    }
    
    if (state_ != CodecState::IDLE) {
        AV_LOGGER_ERROR("解码器状态无效，无法打开");
        return ErrorCode::INVALID_STATE;
    }
    
    ErrorCode result = initDecoder();
    if (result != ErrorCode::OK) {
        return result;
    }
    
    setState(CodecState::OPENED);
    AV_LOGGER_INFOF("视频解码器已打开: {} ({}x{})", 
                   videoParams_.codecName, 
                   codecCtx_->width, codecCtx_->height);
    
    return ErrorCode::OK;
}

void VideoDecoder::close() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(decodeMutex_);
    
    if (state_ == CodecState::IDLE) {
        return;
    }
    
    // 清理硬件资源
    if (hwDeviceCtx_) {
        av_buffer_unref(&hwDeviceCtx_);
        hwDeviceCtx_ = nullptr;
    }
    
    hwFrame_.reset();
    codecCtx_.reset();
    codec_ = nullptr;
    isHardwareDecoder_ = false;
    
    setState(CodecState::IDLE);
    AV_LOGGER_DEBUG("视频解码器已关闭");
}

ErrorCode VideoDecoder::flush() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(decodeMutex_);
    
    if (state_ != CodecState::OPENED && state_ != CodecState::RUNNING) {
        return ErrorCode::INVALID_STATE;
    }
    
    if (codecCtx_) {
        avcodec_flush_buffers(codecCtx_.get());
    }
    
    setState(CodecState::OPENED);
    AV_LOGGER_DEBUG("视频解码器已重置");
    
    return ErrorCode::OK;
}

ErrorCode VideoDecoder::reset() {
    return flush();
}

ErrorCode VideoDecoder::decode(const AVPacketPtr& packet, std::vector<AVFramePtr>& frames) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(decodeMutex_);
    
    if (state_ != CodecState::OPENED && state_ != CodecState::RUNNING) {
        return ErrorCode::INVALID_STATE;
    }
    
    setState(CodecState::RUNNING);
    
    auto startTime = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    
    ErrorCode result = decodeFrame(packet, frames);
    
    auto endTime = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    double processTime = std::chrono::duration<double, std::milli>(endTime - startTime).count();
    
    updateStats(result == ErrorCode::OK, processTime, 
                packet ? packet->size : 0);
    
    if (frameCallback_) {
        for (const auto& frame : frames) {
            frameCallback_(frame);
        }
    }
    
    return result;
}

ErrorCode VideoDecoder::finishDecode(std::vector<AVFramePtr>& frames) {
    return decode(nullptr, frames); // 发送空包来刷新解码器
}

bool VideoDecoder::validateParams(const CodecParams& params) {
    if (params.type != MediaType::VIDEO) {
        AV_LOGGER_ERROR("参数媒体类型不是视频");
        return false;
    }
    
    const auto& videoParams = static_cast<const VideoDecoderParams&>(params);
    
    if (videoParams.codecName.empty()) {
        AV_LOGGER_ERROR("解码器名称为空");
        return false;
    }
    
    return true;
}

ErrorCode VideoDecoder::initDecoder() {
    // 查找解码器
    codec_ = avcodec_find_decoder_by_name(videoParams_.codecName.c_str());
    if (!codec_) {
        AV_LOGGER_ERRORF("未找到解码器: {}", videoParams_.codecName);
        return ErrorCode::CODEC_NOT_FOUND;
    }
    
    if (codec_->type != AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
        AV_LOGGER_ERROR("解码器类型不是视频");
        return ErrorCode::INVALID_ARGUMENT;
    }
    
    // 创建解码上下文
    codecCtx_ = makeAVCodecContext(codec_);
    if (!codecCtx_) {
        AV_LOGGER_ERROR("分配解码上下文失败");
        return ErrorCode::OUT_OF_MEMORY;
    }
    
    // 设置硬件加速
    if (videoParams_.hardwareAccel && isHardwareDecoder(videoParams_.codecName)) {
        ErrorCode result = setupHardwareAcceleration();
        if (result != ErrorCode::OK) {
            AV_LOGGER_WARNING("硬件加速设置失败，回退到软件解码");
            isHardwareDecoder_ = false;
            
            // 清理硬件资源
            if (hwDeviceCtx_) {
                av_buffer_unref(&hwDeviceCtx_);
                hwDeviceCtx_ = nullptr;
            }
        }
    }
    
    // 设置解码器参数
    ErrorCode result = setupDecoderParams();
    if (result != ErrorCode::OK) {
        return result;
    }
    
    // 打开解码器前的详细日志
    AV_LOGGER_INFOF("准备打开解码器: {}", videoParams_.codecName);
    AV_LOGGER_INFOF("解码器参数: 线程数: {}, 像素格式: {}", 
                   codecCtx_->thread_count, 
                   static_cast<int>(codecCtx_->pix_fmt));
    
    if (isHardwareDecoder_) {
        AV_LOGGER_INFOF("硬件解码器状态: 设备上下文={}", 
                       hwDeviceCtx_ ? "已创建" : "未创建");
    }
    
    // 打开解码器
    int ret = avcodec_open2(codecCtx_.get(), codec_, nullptr);
    if (ret < 0) {
        AV_LOGGER_ERRORF("打开解码器失败: {} (错误码: {})", 
                        ffmpeg_utils::errorToString(ret), ret);
        
        // 详细错误分析
        if (ret == AVERROR(EINVAL)) {
            AV_LOGGER_ERROR("解码器参数无效 - 可能的原因:");
            AV_LOGGER_ERROR("  1. 不支持的像素格式或参数组合");
            AV_LOGGER_ERROR("  2. 硬件解码器参数配置错误");
            AV_LOGGER_ERROR("  3. 硬件设备上下文与解码器不匹配");
        } else if (ret == AVERROR(EBUSY)) {
            AV_LOGGER_ERROR("硬件设备忙碌 - 可能被其他进程占用");
        } else if (ret == AVERROR(ENOMEM)) {
            AV_LOGGER_ERROR("内存不足 - 无法分配解码器资源");
        }
        
        return static_cast<ErrorCode>(ret);
    }
    
    AV_LOGGER_INFOF("解码器打开成功: {}", videoParams_.codecName);
    
    return ErrorCode::OK;
}

ErrorCode VideoDecoder::setupDecoderParams() {
    // 设置线程数
    if (videoParams_.threadCount > 0) {
        codecCtx_->thread_count = videoParams_.threadCount;
    } else {
        codecCtx_->thread_count = std::thread::hardware_concurrency();
    }
    
    // 设置像素格式（如果指定）
    if (videoParams_.pixelFormat != AV_PIX_FMT_NONE) {
        codecCtx_->pix_fmt = videoParams_.pixelFormat;
    }
    
    // 低延迟设置
    if (videoParams_.lowLatency) {
        codecCtx_->flags |= AV_CODEC_FLAG_LOW_DELAY;
        codecCtx_->flags2 |= AV_CODEC_FLAG2_FAST;
    }
    
    // 针对不同解码器设置特定参数
    if (videoParams_.codecName.find("cuvid") != std::string::npos) {
        // NVIDIA CUVID 特定参数
        if (codecCtx_->priv_data) {
            av_opt_set_int(codecCtx_->priv_data, "surfaces", 8, 0);
            
            if (videoParams_.lowLatency) {
                av_opt_set_int(codecCtx_->priv_data, "delay", 0, 0);
            }
        }
    } else if (videoParams_.codecName.find("qsv") != std::string::npos) {
        // Intel QSV 特定参数
        if (videoParams_.lowLatency && codecCtx_->priv_data) {
            av_opt_set(codecCtx_->priv_data, "async_depth", "1", 0);
        }
    }
    
    return ErrorCode::OK;
}

ErrorCode VideoDecoder::setupHardwareAcceleration() {
    isHardwareDecoder_ = true;
    
    AVHWDeviceType hwType = getHardwareDeviceType();
    if (hwType == AV_HWDEVICE_TYPE_NONE) {
        AV_LOGGER_ERRORF("不支持的硬件解码器: {}", videoParams_.codecName);
        return ErrorCode::NOT_SUPPORTED;
    }
    
    AV_LOGGER_INFOF("开始设置硬件加速: 解码器={}, 设备类型={}", 
                   videoParams_.codecName, static_cast<int>(hwType));
    
    // 创建硬件设备上下文
    AV_LOGGER_INFO("创建硬件设备上下文...");
    int ret = av_hwdevice_ctx_create(&hwDeviceCtx_, hwType, nullptr, nullptr, 0);
    if (ret < 0) {
        AV_LOGGER_ERRORF("创建硬件设备上下文失败: {} (解码器: {}, 错误码: {})", 
                        ffmpeg_utils::errorToString(ret), videoParams_.codecName, ret);
        
        // 特定错误处理
        if (ret == AVERROR(ENOENT)) {
            AV_LOGGER_ERROR("硬件设备不存在或驱动未安装");
            if (hwType == AV_HWDEVICE_TYPE_CUDA) {
                AV_LOGGER_ERROR("请检查NVIDIA驱动和CUDA是否正确安装");
            }
        } else if (ret == AVERROR(EBUSY)) {
            AV_LOGGER_ERROR("硬件设备正在被其他进程使用");
        } else if (ret == AVERROR(EINVAL)) {
            AV_LOGGER_ERROR("硬件设备参数无效");
        } else if (ret == AVERROR(ENOMEM)) {
            AV_LOGGER_ERROR("内存不足，无法创建硬件设备上下文");
        }
        
        return static_cast<ErrorCode>(ret);
    }
    
    AV_LOGGER_INFOF("硬件设备上下文创建成功: {}", videoParams_.codecName);
    
    // 设置硬件设备上下文到解码器
    codecCtx_->hw_device_ctx = av_buffer_ref(hwDeviceCtx_);
    
    return ErrorCode::OK;
}

ErrorCode VideoDecoder::decodeFrame(const AVPacketPtr& packet, std::vector<AVFramePtr>& frames) {
    // 发送包到解码器
    int ret = avcodec_send_packet(codecCtx_.get(), packet ? packet.get() : nullptr);
    if (ret < 0 && ret != AVERROR_EOF) {
        AV_LOGGER_ERRORF("发送包到解码器失败: {}", ffmpeg_utils::errorToString(ret));
        return static_cast<ErrorCode>(ret);
    }
    
    // 接收解码后的帧
    return receiveFrames(frames);
}

ErrorCode VideoDecoder::receiveFrames(std::vector<AVFramePtr>& frames) {
    while (true) {
        AVFramePtr frame = makeAVFrame();
        if (!frame) {
            return ErrorCode::OUT_OF_MEMORY;
        }
        
        int ret = avcodec_receive_frame(codecCtx_.get(), frame.get());
        if (ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF) {
            break; // 需要更多输入或已结束
        }
        
        if (ret < 0) {
            AV_LOGGER_ERRORF("接收解码帧失败: {}", ffmpeg_utils::errorToString(ret));
            return static_cast<ErrorCode>(ret);
        }
        
        // 处理硬件帧
        AVFramePtr processedFrame;
        if (isHardwareDecoder_) {
            processedFrame = transferFromHardware(std::move(frame));
            if (!processedFrame) {
                AV_LOGGER_ERROR("硬件帧传输失败");
                continue;
            }
        } else {
            processedFrame = std::move(frame);
        }
        
        // 格式转换（如果需要）
        auto convertedFrame = convertFrame(processedFrame);
        if (convertedFrame) {
            frames.push_back(std::move(convertedFrame));
        } else {
            frames.push_back(std::move(processedFrame));
        }
    }
    
    return ErrorCode::OK;
}

AVFramePtr VideoDecoder::convertFrame(const AVFramePtr& frame) {
    if (!frame) {
        return nullptr;
    }
    
    // 如果格式已经匹配，直接返回
    if (frame->format == videoParams_.pixelFormat) {
        return nullptr; // 不需要转换，返回nullptr表示使用原帧
    }
    
    // 创建转换后的帧
    AVFramePtr convertedFrame = makeAVFrame();
    if (!convertedFrame) {
        return nullptr;
    }
    
    convertedFrame->format = videoParams_.pixelFormat;
    convertedFrame->width = frame->width;
    convertedFrame->height = frame->height;
    
    if (av_frame_get_buffer(convertedFrame.get(), 32) < 0) {
        AV_LOGGER_ERROR("分配转换帧缓冲区失败");
        return nullptr;
    }
    
    // 使用 swscale 进行格式转换
    SwsContext* swsCtx = sws_getContext(
        frame->width, frame->height, static_cast<AVPixelFormat>(frame->format),
        convertedFrame->width, convertedFrame->height, videoParams_.pixelFormat,
        SWS_BILINEAR, nullptr, nullptr, nullptr
    );
    
    if (!swsCtx) {
        AV_LOGGER_ERROR("创建像素格式转换上下文失败");
        return nullptr;
    }
    
    sws_scale(swsCtx, frame->data, frame->linesize, 0, frame->height,
              convertedFrame->data, convertedFrame->linesize);
    
    sws_freeContext(swsCtx);
    
    // 复制时间戳等信息
    av_frame_copy_props(convertedFrame.get(), frame.get());
    
    return convertedFrame;
}

AVFramePtr VideoDecoder::transferFromHardware(AVFramePtr hwFrame) {
    if (!hwFrame || !isHardwareDecoder_) {
        return std::move(hwFrame);
    }
    
    // 创建软件帧
    AVFramePtr swFrame = makeAVFrame();
    if (!swFrame) {
        return nullptr;
    }
    
    // 从硬件传输到软件
    int ret = av_hwframe_transfer_data(swFrame.get(), hwFrame.get(), 0);
    if (ret < 0) {
        AV_LOGGER_ERRORF("从硬件传输数据失败: {}", ffmpeg_utils::errorToString(ret));
        return nullptr;
    }
    
    // 复制时间戳等信息
    av_frame_copy_props(swFrame.get(), hwFrame.get());
    
    return swFrame;
}

AVHWDeviceType VideoDecoder::getHardwareDeviceType() const {
    if (videoParams_.codecName.find("cuvid") != std::string::npos) {
        return AV_HWDEVICE_TYPE_CUDA;
    } else if (videoParams_.codecName.find("qsv") != std::string::npos) {
        return AV_HWDEVICE_TYPE_QSV;
    } else if (videoParams_.codecName.find("d3d11va") != std::string::npos) {
        return AV_HWDEVICE_TYPE_D3D11VA;
    } else if (videoParams_.codecName.find("videotoolbox") != std::string::npos) {
        return AV_HWDEVICE_TYPE_VIDEOTOOLBOX;
    }
    
    return AV_HWDEVICE_TYPE_NONE;
}

AVPixelFormat VideoDecoder::getHardwarePixelFormat() const {
    if (videoParams_.codecName.find("cuvid") != std::string::npos) {
        return AV_PIX_FMT_CUDA;
    } else if (videoParams_.codecName.find("qsv") != std::string::npos) {
        return AV_PIX_FMT_QSV;
    } else if (videoParams_.codecName.find("d3d11va") != std::string::npos) {
        return AV_PIX_FMT_D3D11;
    } else if (videoParams_.codecName.find("videotoolbox") != std::string::npos) {
        return AV_PIX_FMT_VIDEOTOOLBOX;
    }
    
    AV_LOGGER_ERRORF("未知的硬件解码器: {}", videoParams_.codecName);
    return AV_PIX_FMT_NONE;
}

void VideoDecoder::updateStats(bool success, double decodeTime, size_t dataSize) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(statsMutex_);
    
    if (success) {
        stats_.decodedFrames++;
        stats_.totalBytes += dataSize;
        
        // 更新平均解码时间
        if (stats_.decodedFrames == 1) {
            stats_.avgDecodeTime = decodeTime;
        } else {
            stats_.avgDecodeTime = (stats_.avgDecodeTime * (stats_.decodedFrames - 1) + decodeTime) / stats_.decodedFrames;
        }
    } else {
        stats_.errorCount++;
    }
}

VideoDecoder::DecoderStats VideoDecoder::getStats() const {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(statsMutex_);
    return stats_;
}

void VideoDecoder::resetStats() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(statsMutex_);
    stats_ = DecoderStats{};
}

std::string VideoDecoder::getDecoderName() const {
    return videoParams_.codecName;
}

std::vector<std::string> VideoDecoder::getSupportedDecoders() {
    std::call_once(decodersInitFlag_, findUsableDecoders);
    return supportedDecoders_;
}

bool VideoDecoder::isHardwareDecoder(const std::string& codecName) {
    for (const char* hwDecoder : HARDWARE_DECODERS) {
        if (hwDecoder != nullptr && codecName == hwDecoder) {
            return true;
        }
    }
    return false;
}

std::string VideoDecoder::getRecommendedDecoder(const std::string& codecName) {
    auto decoders = getSupportedDecoders();
    
    if (!codecName.empty()) {
        // 查找指定编解码格式的最佳解码器
        std::string baseCodec = codecName;
        
        // 优先选择硬件解码器
        for (const char* hwDecoder : HARDWARE_DECODERS) {
            if (hwDecoder != nullptr) {
                std::string hwDecoderName = hwDecoder;
                if (hwDecoderName.find(baseCodec) != std::string::npos &&
                    std::find(decoders.begin(), decoders.end(), hwDecoderName) != decoders.end()) {
                    return hwDecoderName;
                }
            }
        }
        
        // 回退到软件解码器
        if (std::find(decoders.begin(), decoders.end(), baseCodec) != decoders.end()) {
            return baseCodec;
        }
    }
    
    // 返回第一个可用的硬件解码器
    for (const char* hwDecoder : HARDWARE_DECODERS) {
        if (hwDecoder != nullptr && std::find(decoders.begin(), decoders.end(), hwDecoder) != decoders.end()) {
            return hwDecoder;
        }
    }
    
    // 回退到软件解码器
    for (const char* swDecoder : SOFTWARE_DECODERS) {
        if (swDecoder != nullptr && std::find(decoders.begin(), decoders.end(), swDecoder) != decoders.end()) {
            return swDecoder;
        }
    }
    
    return decoders.empty() ? "" : decoders[0];
}

void VideoDecoder::findUsableDecoders() {
    AV_LOGGER_INFO("查找可用的视频解码器...");
    
    // 测试硬件解码器
    for (const char* decoder : HARDWARE_DECODERS) {
        if (decoder != nullptr && CodecFactory::isCodecSupported(decoder, CodecType::DECODER, MediaType::VIDEO)) {
            supportedDecoders_.emplace_back(decoder);
            AV_LOGGER_INFOF("找到硬件解码器: {}", decoder);
        }
    }
    
    // 测试软件解码器
    for (const char* decoder : SOFTWARE_DECODERS) {
        if (decoder != nullptr && CodecFactory::isCodecSupported(decoder, CodecType::DECODER, MediaType::VIDEO)) {
            supportedDecoders_.emplace_back(decoder);
            AV_LOGGER_INFOF("找到软件解码器: {}", decoder);
        }
    }
    
    AV_LOGGER_INFOF("总共找到 {} 个可用的视频解码器", supportedDecoders_.size());
}

// VideoDecoderFactory 实现
std::unique_ptr<VideoDecoder> VideoDecoder::VideoDecoderFactory::create(const std::string& codecName) {
    auto decoder = std::make_unique<VideoDecoder>();
    
    if (!codecName.empty()) {
        if (!CodecFactory::isCodecSupported(codecName, CodecType::DECODER, MediaType::VIDEO)) {
            AV_LOGGER_ERRORF("不支持的解码器: {}", codecName);
            return nullptr;
        }
    }
    
    return decoder;
}

std::unique_ptr<VideoDecoder> VideoDecoder::VideoDecoderFactory::createBest(bool preferHardware) {
    std::string codecName;
    
    if (preferHardware) {
        codecName = VideoDecoder::getRecommendedDecoder();
    } else {
        // 优先选择软件解码器
        auto decoders = VideoDecoder::getSupportedDecoders();
        for (const char* swDecoder : VideoDecoder::SOFTWARE_DECODERS) {
            if (swDecoder != nullptr && std::find(decoders.begin(), decoders.end(), swDecoder) != decoders.end()) {
                codecName = swDecoder;
                break;
            }
        }
    }
    
    if (codecName.empty()) {
        AV_LOGGER_ERROR("未找到可用的视频解码器");
        return nullptr;
    }
    
    return create(codecName);
}

} // namespace codec
} // namespace av