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Pass sp<Fence>s around instead of file descriptors
[android-x86/frameworks-native.git] / include / gui / GLConsumer.h
1 /*
2  * Copyright (C) 2010 The Android Open Source Project
3  *
4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
5  * you may not use this file except in compliance with the License.
6  * You may obtain a copy of the License at
7  *
8  *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
9  *
10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
13  * See the License for the specific language governing permissions and
14  * limitations under the License.
15  */
16
17 #ifndef ANDROID_GUI_CONSUMER_H
18 #define ANDROID_GUI_CONSUMER_H
19
20 #include <EGL/egl.h>
21 #include <EGL/eglext.h>
22 #include <GLES2/gl2.h>
23 #include <GLES2/gl2ext.h>
24
25 #include <gui/IGraphicBufferProducer.h>
26 #include <gui/BufferQueue.h>
27 #include <gui/ConsumerBase.h>
28
29 #include <ui/GraphicBuffer.h>
30
31 #include <utils/String8.h>
32 #include <utils/Vector.h>
33 #include <utils/threads.h>
34
35 #define ANDROID_GRAPHICS_SURFACETEXTURE_JNI_ID "mSurfaceTexture"
36 #define ANDROID_GRAPHICS_FRAMEAVAILABLELISTENER_JNI_ID \
37                                          "mFrameAvailableListener"
38
39 namespace android {
40 // ----------------------------------------------------------------------------
41
42
43 class String8;
44
45 /*
46  * GLConsumer consumes buffers of graphics data from a BufferQueue,
47  * and makes them available to OpenGL as a texture.
48  *
49  * A typical usage pattern is to set up the GLConsumer with the
50  * desired options, and call updateTexImage() when a new frame is desired.
51  * If a new frame is available, the texture will be updated.  If not,
52  * the previous contents are retained.
53  *
54  * By default, the texture is attached to the GL_TEXTURE_EXTERNAL_OES
55  * texture target, in the EGL context of the first thread that calls
56  * updateTexImage().
57  *
58  * This class was previously called SurfaceTexture.
59  */
60 class GLConsumer : public ConsumerBase {
61 public:
62     typedef ConsumerBase::FrameAvailableListener FrameAvailableListener;
63
64     // GLConsumer constructs a new GLConsumer object. tex indicates the
65     // name of the OpenGL ES texture to which images are to be streamed.
66     // allowSynchronousMode specifies whether or not synchronous mode can be
67     // enabled. texTarget specifies the OpenGL ES texture target to which the
68     // texture will be bound in updateTexImage. useFenceSync specifies whether
69     // fences should be used to synchronize access to buffers if that behavior
70     // is enabled at compile-time. A custom bufferQueue can be specified
71     // if behavior for queue/dequeue/connect etc needs to be customized.
72     // Otherwise a default BufferQueue will be created and used.
73     //
74     // For legacy reasons, the GLConsumer is created in a state where it is
75     // considered attached to an OpenGL ES context for the purposes of the
76     // attachToContext and detachFromContext methods. However, despite being
77     // considered "attached" to a context, the specific OpenGL ES context
78     // doesn't get latched until the first call to updateTexImage. After that
79     // point, all calls to updateTexImage must be made with the same OpenGL ES
80     // context current.
81     //
82     // A GLConsumer may be detached from one OpenGL ES context and then
83     // attached to a different context using the detachFromContext and
84     // attachToContext methods, respectively. The intention of these methods is
85     // purely to allow a GLConsumer to be transferred from one consumer
86     // context to another. If such a transfer is not needed there is no
87     // requirement that either of these methods be called.
88     GLConsumer(GLuint tex, bool allowSynchronousMode = true,
89             GLenum texTarget = GL_TEXTURE_EXTERNAL_OES, bool useFenceSync = true,
90             const sp<BufferQueue> &bufferQueue = 0);
91
92     // updateTexImage acquires the most recently queued buffer, and sets the
93     // image contents of the target texture to it.
94     //
95     // This call may only be made while the OpenGL ES context to which the
96     // target texture belongs is bound to the calling thread.
97     //
98     // This calls doGLFenceWait to ensure proper synchronization.
99     status_t updateTexImage();
100
101     // setReleaseFence stores a fence that will signal when the current buffer
102     // is no longer being read. This fence will be returned to the producer
103     // when the current buffer is released by updateTexImage(). Multiple
104     // fences can be set for a given buffer; they will be merged into a single
105     // union fence.
106     void setReleaseFence(const sp<Fence>& fence);
107
108     // setDefaultMaxBufferCount sets the default limit on the maximum number
109     // of buffers that will be allocated at one time. The image producer may
110     // override the limit.
111     status_t setDefaultMaxBufferCount(int bufferCount);
112
113     // getTransformMatrix retrieves the 4x4 texture coordinate transform matrix
114     // associated with the texture image set by the most recent call to
115     // updateTexImage.
116     //
117     // This transform matrix maps 2D homogeneous texture coordinates of the form
118     // (s, t, 0, 1) with s and t in the inclusive range [0, 1] to the texture
119     // coordinate that should be used to sample that location from the texture.
120     // Sampling the texture outside of the range of this transform is undefined.
121     //
122     // This transform is necessary to compensate for transforms that the stream
123     // content producer may implicitly apply to the content. By forcing users of
124     // a GLConsumer to apply this transform we avoid performing an extra
125     // copy of the data that would be needed to hide the transform from the
126     // user.
127     //
128     // The matrix is stored in column-major order so that it may be passed
129     // directly to OpenGL ES via the glLoadMatrixf or glUniformMatrix4fv
130     // functions.
131     void getTransformMatrix(float mtx[16]);
132
133     // getTimestamp retrieves the timestamp associated with the texture image
134     // set by the most recent call to updateTexImage.
135     //
136     // The timestamp is in nanoseconds, and is monotonically increasing. Its
137     // other semantics (zero point, etc) are source-dependent and should be
138     // documented by the source.
139     int64_t getTimestamp();
140
141     // setDefaultBufferSize is used to set the size of buffers returned by
142     // requestBuffers when a with and height of zero is requested.
143     // A call to setDefaultBufferSize() may trigger requestBuffers() to
144     // be called from the client.
145     // The width and height parameters must be no greater than the minimum of
146     // GL_MAX_VIEWPORT_DIMS and GL_MAX_TEXTURE_SIZE (see: glGetIntegerv).
147     // An error due to invalid dimensions might not be reported until
148     // updateTexImage() is called.
149     status_t setDefaultBufferSize(uint32_t width, uint32_t height);
150
151     // setFilteringEnabled sets whether the transform matrix should be computed
152     // for use with bilinear filtering.
153     void setFilteringEnabled(bool enabled);
154
155     // getCurrentBuffer returns the buffer associated with the current image.
156     sp<GraphicBuffer> getCurrentBuffer() const;
157
158     // getCurrentTextureTarget returns the texture target of the current
159     // texture as returned by updateTexImage().
160     GLenum getCurrentTextureTarget() const;
161
162     // getCurrentCrop returns the cropping rectangle of the current buffer.
163     Rect getCurrentCrop() const;
164
165     // getCurrentTransform returns the transform of the current buffer.
166     uint32_t getCurrentTransform() const;
167
168     // getCurrentScalingMode returns the scaling mode of the current buffer.
169     uint32_t getCurrentScalingMode() const;
170
171     // getCurrentFence returns the fence indicating when the current buffer is
172     // ready to be read from.
173     sp<Fence> getCurrentFence() const;
174
175     // doGLFenceWait inserts a wait command into the OpenGL ES command stream
176     // to ensure that it is safe for future OpenGL ES commands to access the
177     // current texture buffer.
178     status_t doGLFenceWait() const;
179
180     // isSynchronousMode returns whether the GLConsumer is currently in
181     // synchronous mode.
182     bool isSynchronousMode() const;
183
184     // set the name of the GLConsumer that will be used to identify it in
185     // log messages.
186     void setName(const String8& name);
187
188     // These functions call the corresponding BufferQueue implementation
189     // so the refactoring can proceed smoothly
190     status_t setDefaultBufferFormat(uint32_t defaultFormat);
191     status_t setConsumerUsageBits(uint32_t usage);
192     status_t setTransformHint(uint32_t hint);
193     virtual status_t setSynchronousMode(bool enabled);
194
195     // getBufferQueue returns the BufferQueue object to which this
196     // GLConsumer is connected.
197     sp<BufferQueue> getBufferQueue() const {
198         return mBufferQueue;
199     }
200
201     // detachFromContext detaches the GLConsumer from the calling thread's
202     // current OpenGL ES context.  This context must be the same as the context
203     // that was current for previous calls to updateTexImage.
204     //
205     // Detaching a GLConsumer from an OpenGL ES context will result in the
206     // deletion of the OpenGL ES texture object into which the images were being
207     // streamed.  After a GLConsumer has been detached from the OpenGL ES
208     // context calls to updateTexImage will fail returning INVALID_OPERATION
209     // until the GLConsumer is attached to a new OpenGL ES context using the
210     // attachToContext method.
211     status_t detachFromContext();
212
213     // attachToContext attaches a GLConsumer that is currently in the
214     // 'detached' state to the current OpenGL ES context.  A GLConsumer is
215     // in the 'detached' state iff detachFromContext has successfully been
216     // called and no calls to attachToContext have succeeded since the last
217     // detachFromContext call.  Calls to attachToContext made on a
218     // GLConsumer that is not in the 'detached' state will result in an
219     // INVALID_OPERATION error.
220     //
221     // The tex argument specifies the OpenGL ES texture object name in the
222     // new context into which the image contents will be streamed.  A successful
223     // call to attachToContext will result in this texture object being bound to
224     // the texture target and populated with the image contents that were
225     // current at the time of the last call to detachFromContext.
226     status_t attachToContext(GLuint tex);
227
228 protected:
229
230     // abandonLocked overrides the ConsumerBase method to clear
231     // mCurrentTextureBuf in addition to the ConsumerBase behavior.
232     virtual void abandonLocked();
233
234     // dumpLocked overrides the ConsumerBase method to dump GLConsumer-
235     // specific info in addition to the ConsumerBase behavior.
236     virtual void dumpLocked(String8& result, const char* prefix, char* buffer,
237            size_t size) const;
238
239     // acquireBufferLocked overrides the ConsumerBase method to update the
240     // mEglSlots array in addition to the ConsumerBase behavior.
241     virtual status_t acquireBufferLocked(BufferQueue::BufferItem *item);
242
243     // releaseBufferLocked overrides the ConsumerBase method to update the
244     // mEglSlots array in addition to the ConsumerBase.
245     virtual status_t releaseBufferLocked(int buf, EGLDisplay display,
246            EGLSyncKHR eglFence);
247
248     status_t releaseBufferLocked(int buf, EGLSyncKHR eglFence) {
249         return releaseBufferLocked(buf, mEglDisplay, eglFence);
250     }
251
252     static bool isExternalFormat(uint32_t format);
253
254     // This releases the buffer in the slot referenced by mCurrentTexture,
255     // then updates state to refer to the BufferItem, which must be a
256     // newly-acquired buffer.
257     status_t releaseAndUpdateLocked(const BufferQueue::BufferItem& item);
258
259     // Binds mTexName and the current buffer to mTexTarget.  Uses
260     // mCurrentTexture if it's set, mCurrentTextureBuf if not.  If the
261     // bind succeeds, this calls doGLFenceWait.
262     status_t bindTextureImageLocked();
263
264     // Gets the current EGLDisplay and EGLContext values, and compares them
265     // to mEglDisplay and mEglContext.  If the fields have been previously
266     // set, the values must match; if not, the fields are set to the current
267     // values.
268     status_t checkAndUpdateEglStateLocked();
269
270     // If set, GLConsumer will use the EGL_ANDROID_native_fence_sync
271     // extension to create Android native fences for GLES activity.
272     static const bool sUseNativeFenceSync;
273
274 private:
275     // createImage creates a new EGLImage from a GraphicBuffer.
276     EGLImageKHR createImage(EGLDisplay dpy,
277             const sp<GraphicBuffer>& graphicBuffer);
278
279     // freeBufferLocked frees up the given buffer slot.  If the slot has been
280     // initialized this will release the reference to the GraphicBuffer in that
281     // slot and destroy the EGLImage in that slot.  Otherwise it has no effect.
282     //
283     // This method must be called with mMutex locked.
284     virtual void freeBufferLocked(int slotIndex);
285
286     // computeCurrentTransformMatrixLocked computes the transform matrix for the
287     // current texture.  It uses mCurrentTransform and the current GraphicBuffer
288     // to compute this matrix and stores it in mCurrentTransformMatrix.
289     // mCurrentTextureBuf must not be NULL.
290     void computeCurrentTransformMatrixLocked();
291
292     // doGLFenceWaitLocked inserts a wait command into the OpenGL ES command
293     // stream to ensure that it is safe for future OpenGL ES commands to
294     // access the current texture buffer.
295     status_t doGLFenceWaitLocked() const;
296
297     // syncForReleaseLocked performs the synchronization needed to release the
298     // current slot from an OpenGL ES context.  If needed it will set the
299     // current slot's fence to guard against a producer accessing the buffer
300     // before the outstanding accesses have completed.
301     status_t syncForReleaseLocked(EGLDisplay dpy);
302
303     // Normally, when we bind a buffer to a texture target, we bind a buffer
304     // that is referenced by an entry in mEglSlots.  In some situations we
305     // have a buffer in mCurrentTextureBuf, but no corresponding entry for
306     // it in our slot array.  bindUnslottedBuffer handles that situation by
307     // binding the buffer without touching the EglSlots.
308     status_t bindUnslottedBufferLocked(EGLDisplay dpy);
309
310     // The default consumer usage flags that GLConsumer always sets on its
311     // BufferQueue instance; these will be OR:d with any additional flags passed
312     // from the GLConsumer user. In particular, GLConsumer will always
313     // consume buffers as hardware textures.
314     static const uint32_t DEFAULT_USAGE_FLAGS = GraphicBuffer::USAGE_HW_TEXTURE;
315
316     // mCurrentTextureBuf is the graphic buffer of the current texture. It's
317     // possible that this buffer is not associated with any buffer slot, so we
318     // must track it separately in order to support the getCurrentBuffer method.
319     sp<GraphicBuffer> mCurrentTextureBuf;
320
321     // mCurrentCrop is the crop rectangle that applies to the current texture.
322     // It gets set each time updateTexImage is called.
323     Rect mCurrentCrop;
324
325     // mCurrentTransform is the transform identifier for the current texture. It
326     // gets set each time updateTexImage is called.
327     uint32_t mCurrentTransform;
328
329     // mCurrentScalingMode is the scaling mode for the current texture. It gets
330     // set to each time updateTexImage is called.
331     uint32_t mCurrentScalingMode;
332
333     // mCurrentFence is the fence received from BufferQueue in updateTexImage.
334     sp<Fence> mCurrentFence;
335
336     // mCurrentTransformMatrix is the transform matrix for the current texture.
337     // It gets computed by computeTransformMatrix each time updateTexImage is
338     // called.
339     float mCurrentTransformMatrix[16];
340
341     // mCurrentTimestamp is the timestamp for the current texture. It
342     // gets set each time updateTexImage is called.
343     int64_t mCurrentTimestamp;
344
345     uint32_t mDefaultWidth, mDefaultHeight;
346
347     // mFilteringEnabled indicates whether the transform matrix is computed for
348     // use with bilinear filtering. It defaults to true and is changed by
349     // setFilteringEnabled().
350     bool mFilteringEnabled;
351
352     // mTexName is the name of the OpenGL texture to which streamed images will
353     // be bound when updateTexImage is called. It is set at construction time
354     // and can be changed with a call to attachToContext.
355     GLuint mTexName;
356
357     // mUseFenceSync indicates whether creation of the EGL_KHR_fence_sync
358     // extension should be used to prevent buffers from being dequeued before
359     // it's safe for them to be written. It gets set at construction time and
360     // never changes.
361     const bool mUseFenceSync;
362
363     // mTexTarget is the GL texture target with which the GL texture object is
364     // associated.  It is set in the constructor and never changed.  It is
365     // almost always GL_TEXTURE_EXTERNAL_OES except for one use case in Android
366     // Browser.  In that case it is set to GL_TEXTURE_2D to allow
367     // glCopyTexSubImage to read from the texture.  This is a hack to work
368     // around a GL driver limitation on the number of FBO attachments, which the
369     // browser's tile cache exceeds.
370     const GLenum mTexTarget;
371
372     // EGLSlot contains the information and object references that
373     // GLConsumer maintains about a BufferQueue buffer slot.
374     struct EglSlot {
375         EglSlot()
376         : mEglImage(EGL_NO_IMAGE_KHR),
377           mEglFence(EGL_NO_SYNC_KHR) {
378         }
379
380         // mEglImage is the EGLImage created from mGraphicBuffer.
381         EGLImageKHR mEglImage;
382
383         // mFence is the EGL sync object that must signal before the buffer
384         // associated with this buffer slot may be dequeued. It is initialized
385         // to EGL_NO_SYNC_KHR when the buffer is created and (optionally, based
386         // on a compile-time option) set to a new sync object in updateTexImage.
387         EGLSyncKHR mEglFence;
388     };
389
390     // mEglDisplay is the EGLDisplay with which this GLConsumer is currently
391     // associated.  It is intialized to EGL_NO_DISPLAY and gets set to the
392     // current display when updateTexImage is called for the first time and when
393     // attachToContext is called.
394     EGLDisplay mEglDisplay;
395
396     // mEglContext is the OpenGL ES context with which this GLConsumer is
397     // currently associated.  It is initialized to EGL_NO_CONTEXT and gets set
398     // to the current GL context when updateTexImage is called for the first
399     // time and when attachToContext is called.
400     EGLContext mEglContext;
401
402     // mEGLSlots stores the buffers that have been allocated by the BufferQueue
403     // for each buffer slot.  It is initialized to null pointers, and gets
404     // filled in with the result of BufferQueue::acquire when the
405     // client dequeues a buffer from a
406     // slot that has not yet been used. The buffer allocated to a slot will also
407     // be replaced if the requested buffer usage or geometry differs from that
408     // of the buffer allocated to a slot.
409     EglSlot mEglSlots[BufferQueue::NUM_BUFFER_SLOTS];
410
411     // mCurrentTexture is the buffer slot index of the buffer that is currently
412     // bound to the OpenGL texture. It is initialized to INVALID_BUFFER_SLOT,
413     // indicating that no buffer slot is currently bound to the texture. Note,
414     // however, that a value of INVALID_BUFFER_SLOT does not necessarily mean
415     // that no buffer is bound to the texture. A call to setBufferCount will
416     // reset mCurrentTexture to INVALID_BUFFER_SLOT.
417     int mCurrentTexture;
418
419     // mAttached indicates whether the ConsumerBase is currently attached to
420     // an OpenGL ES context.  For legacy reasons, this is initialized to true,
421     // indicating that the ConsumerBase is considered to be attached to
422     // whatever context is current at the time of the first updateTexImage call.
423     // It is set to false by detachFromContext, and then set to true again by
424     // attachToContext.
425     bool mAttached;
426 };
427
428 // ----------------------------------------------------------------------------
429 }; // namespace android
430
431 #endif // ANDROID_GUI_CONSUMER_H