src/lib/dcp_video.cc

   1 /*
   2     Copyright (C) 2012-2021 Carl Hetherington <cth@carlh.net>
   3
   4     This file is part of DCP-o-matic.
   5
   6     DCP-o-matic is free software; you can redistribute it and/or modify
   7     it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8     the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   9     (at your option) any later version.
  10
  11     DCP-o-matic is distributed in the hope that it will be useful,
  12     but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14     GNU General Public License for more details.
  15
  16     You should have received a copy of the GNU General Public License
  17     along with DCP-o-matic.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18
  19 */
  20
  21
  22 /** @file  src/dcp_video_frame.cc
  23  *  @brief A single frame of video destined for a DCP.
  24  *
  25  *  Given an Image and some settings, this class knows how to encode
  26  *  the image to J2K either on the local host or on a remote server.
  27  *
  28  *  Objects of this class are used for the queue that we keep
  29  *  of images that require encoding.
  30  */
  31
  32
  33 #include "compose.hpp"
  34 #include "config.h"
  35 #include "cross.h"
  36 #include "dcp_video.h"
  37 #include "dcpomatic_log.h"
  38 #include "dcpomatic_socket.h"
  39 #include "encode_server_description.h"
  40 #include "exceptions.h"
  41 #include "image.h"
  42 #include "log.h"
  43 #include "player_video.h"
  44 #include "rng.h"
  45 #include <libcxml/cxml.h>
  46 #include <dcp/raw_convert.h>
  47 #include <dcp/openjpeg_image.h>
  48 #include <dcp/rgb_xyz.h>
  49 #include <dcp/j2k_transcode.h>
  50 #include <dcp/warnings.h>
  51 LIBDCP_DISABLE_WARNINGS
  52 #include <libxml++/libxml++.h>
  53 LIBDCP_ENABLE_WARNINGS
  54 #include <boost/asio.hpp>
  55 #include <boost/thread.hpp>
  56 #include <stdint.h>
  57 #include <iomanip>
  58 #include <iostream>
  59
  60 #include "i18n.h"
  61
  62
  63 using std::cout;
  64 using std::make_shared;
  65 using std::shared_ptr;
  66 using std::string;
  67 using dcp::ArrayData;
  68 using dcp::raw_convert;
  69 #if BOOST_VERSION >= 106100
  70 using namespace boost::placeholders;
  71 #endif
  72
  73
  74 #define DCI_COEFFICENT (48.0 / 52.37)
  75
  76
  77 /** Construct a DCP video frame.
  78  *  @param frame Input frame.
  79  *  @param index Index of the frame within the DCP.
  80  *  @param bw J2K bandwidth to use (see Config::j2k_bandwidth ())
  81  */
  82 DCPVideo::DCPVideo (
  83         shared_ptr<const PlayerVideo> frame, int index, int dcp_fps, int bw, Resolution r
  84         )
  85         : _frame (frame)
  86         , _index (index)
  87         , _frames_per_second (dcp_fps)
  88         , _j2k_bandwidth (bw)
  89         , _resolution (r)
  90 {
  91
  92 }
  93
  94 DCPVideo::DCPVideo (shared_ptr<const PlayerVideo> frame, shared_ptr<const cxml::Node> node)
  95         : _frame (frame)
  96 {
  97         _index = node->number_child<int> ("Index");
  98         _frames_per_second = node->number_child<int> ("FramesPerSecond");
  99         _j2k_bandwidth = node->number_child<int> ("J2KBandwidth");
 100         _resolution = Resolution (node->optional_number_child<int>("Resolution").get_value_or(static_cast<int>(Resolution::TWO_K)));
 101 }
 102
 103
 104 /** J2K-encode this frame on the local host.
 105  *  @return Encoded data.
 106  */
 107 ArrayData
 108 DCPVideo::encode_locally () const
 109 {
 110         auto const comment = Config::instance()->dcp_j2k_comment();
 111
 112         ArrayData enc = {};
 113         /* This was empirically derived by a user: see #1902 */
 114         int const minimum_size = 16384;
 115         LOG_DEBUG_ENCODE("Using minimum frame size %1", minimum_size);
 116
 117         auto xyz = _frame->convert_to_xyz(boost::bind(&Log::dcp_log, dcpomatic_log.get(), _1, _2));
 118         int noise_amount = 2;
 119         int pixel_skip = 16;
 120         while (true) {
 121                 enc = dcp::compress_j2k (
 122                         xyz,
 123                         _j2k_bandwidth,
 124                         _frames_per_second,
 125                         _frame->eyes() == Eyes::LEFT || _frame->eyes() == Eyes::RIGHT,
 126                         _resolution == Resolution::FOUR_K,
 127                         comment.empty() ? "libdcp" : comment
 128                 );
 129
 130                 if (enc.size() >= minimum_size) {
 131                         LOG_DEBUG_ENCODE(N_("Frame %1 encoded size was OK (%2)"), _index, enc.size());
 132                         break;
 133                 }
 134
 135                 LOG_GENERAL (N_("Frame %1 encoded size was small (%2); adding noise at level %3 with pixel skip %4"), _index, enc.size(), noise_amount, pixel_skip);
 136
 137                 /* The JPEG2000 is too low-bitrate for some decoders <cough>DSS200</cough> so add some noise
 138                  * and try again.  This is slow but hopefully won't happen too often.  We have to do
 139                  * convert_to_xyz() again because compress_j2k() corrupts its xyz parameter.
 140                  */
 141
 142                 xyz = _frame->convert_to_xyz(boost::bind(&Log::dcp_log, dcpomatic_log.get(), _1, _2));
 143                 auto size = xyz->size ();
 144                 auto pixels = size.width * size.height;
 145                 dcpomatic::RNG rng(42);
 146                 for (auto c = 0; c < 3; ++c) {
 147                         auto p = xyz->data(c);
 148                         auto e = xyz->data(c) + pixels;
 149                         while (p < e) {
 150                                 *p = std::min(4095, std::max(0, *p + (rng.get() % noise_amount)));
 151                                 p += pixel_skip;
 152                         }
 153                 }
 154
 155                 if (pixel_skip > 1) {
 156                         --pixel_skip;
 157                 } else {
 158                         ++noise_amount;
 159                 }
 160                 /* Something's gone badly wrong if this much noise doesn't help */
 161                 DCPOMATIC_ASSERT (noise_amount < 16);
 162         }
 163
 164         switch (_frame->eyes()) {
 165         case Eyes::BOTH:
 166                 LOG_DEBUG_ENCODE (N_("Finished locally-encoded frame %1 for mono"), _index);
 167                 break;
 168         case Eyes::LEFT:
 169                 LOG_DEBUG_ENCODE (N_("Finished locally-encoded frame %1 for L"), _index);
 170                 break;
 171         case Eyes::RIGHT:
 172                 LOG_DEBUG_ENCODE (N_("Finished locally-encoded frame %1 for R"), _index);
 173                 break;
 174         default:
 175                 break;
 176         }
 177
 178         return enc;
 179 }
 180
 181 /** Send this frame to a remote server for J2K encoding, then read the result.
 182  *  @param serv Server to send to.
 183  *  @param timeout timeout in seconds.
 184  *  @return Encoded data.
 185  */
 186 ArrayData
 187 DCPVideo::encode_remotely (EncodeServerDescription serv, int timeout) const
 188 {
 189         boost::asio::io_service io_service;
 190         boost::asio::ip::tcp::resolver resolver (io_service);
 191         boost::asio::ip::tcp::resolver::query query (serv.host_name(), raw_convert<string> (ENCODE_FRAME_PORT));
 192         boost::asio::ip::tcp::resolver::iterator endpoint_iterator = resolver.resolve (query);
 193
 194         auto socket = make_shared<Socket>(timeout);
 195
 196         socket->connect (*endpoint_iterator);
 197
 198         /* Collect all XML metadata */
 199         xmlpp::Document doc;
 200         auto root = doc.create_root_node ("EncodingRequest");
 201         root->add_child("Version")->add_child_text (raw_convert<string> (SERVER_LINK_VERSION));
 202         add_metadata (root);
 203
 204         LOG_DEBUG_ENCODE (N_("Sending frame %1 to remote"), _index);
 205
 206         {
 207                 Socket::WriteDigestScope ds (socket);
 208
 209                 /* Send XML metadata */
 210                 auto xml = doc.write_to_string ("UTF-8");
 211                 socket->write (xml.length() + 1);
 212                 socket->write ((uint8_t *) xml.c_str(), xml.bytes() + 1);
 213
 214                 /* Send binary data */
 215                 LOG_TIMING("start-remote-send thread=%1", thread_id ());
 216                 _frame->write_to_socket (socket);
 217         }
 218
 219         /* Read the response (JPEG2000-encoded data); this blocks until the data
 220            is ready and sent back.
 221         */
 222         Socket::ReadDigestScope ds (socket);
 223         LOG_TIMING("start-remote-encode thread=%1", thread_id ());
 224         ArrayData e (socket->read_uint32 ());
 225         LOG_TIMING("start-remote-receive thread=%1", thread_id ());
 226         socket->read (e.data(), e.size());
 227         LOG_TIMING("finish-remote-receive thread=%1", thread_id ());
 228         if (!ds.check()) {
 229                 throw NetworkError ("Checksums do not match");
 230         }
 231
 232         LOG_DEBUG_ENCODE (N_("Finished remotely-encoded frame %1"), _index);
 233
 234         return e;
 235 }
 236
 237 void
 238 DCPVideo::add_metadata (xmlpp::Element* el) const
 239 {
 240         el->add_child("Index")->add_child_text (raw_convert<string> (_index));
 241         el->add_child("FramesPerSecond")->add_child_text (raw_convert<string> (_frames_per_second));
 242         el->add_child("J2KBandwidth")->add_child_text (raw_convert<string> (_j2k_bandwidth));
 243         el->add_child("Resolution")->add_child_text (raw_convert<string> (int (_resolution)));
 244         _frame->add_metadata (el);
 245 }
 246
 247 Eyes
 248 DCPVideo::eyes () const
 249 {
 250         return _frame->eyes ();
 251 }
 252
 253 /** @return true if this DCPVideo is definitely the same as another;
 254  *  (apart from the frame index), false if it is probably not.
 255  */
 256 bool
 257 DCPVideo::same (shared_ptr<const DCPVideo> other) const
 258 {
 259         if (_frames_per_second != other->_frames_per_second ||
 260             _j2k_bandwidth != other->_j2k_bandwidth ||
 261             _resolution != other->_resolution) {
 262                 return false;
 263         }
 264
 265         return _frame->same (other->_frame);
 266 }