src/lib/decoder.cc

   1 /*
   2     Copyright (C) 2012 Carl Hetherington <cth@carlh.net>
   3
   4     This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5     it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6     the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   7     (at your option) any later version.
   8
   9     This program is distributed in the hope that it will be useful,
  10     but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  12     GNU General Public License for more details.
  13
  14     You should have received a copy of the GNU General Public License
  15     along with this program; if not, write to the Free Software
  16     Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  17
  18 */
  19
  20 /** @file  src/decoder.cc
  21  *  @brief Parent class for decoders of content.
  22  */
  23
  24 #include <iostream>
  25 #include <stdint.h>
  26 #include <boost/lexical_cast.hpp>
  27 #include "film.h"
  28 #include "format.h"
  29 #include "job.h"
  30 #include "options.h"
  31 #include "exceptions.h"
  32 #include "image.h"
  33 #include "util.h"
  34 #include "log.h"
  35 #include "decoder.h"
  36 #include "delay_line.h"
  37 #include "subtitle.h"
  38 #include "filter_graph.h"
  39
  40 using std::string;
  41 using std::stringstream;
  42 using std::min;
  43 using std::pair;
  44 using std::list;
  45 using boost::shared_ptr;
  46
  47 /** @param f Film.
  48  *  @param o Options.
  49  *  @param j Job that we are running within, or 0
  50  *  @param minimal true to do the bare minimum of work; just run through the content.  Useful for acquiring
  51  *  accurate frame counts as quickly as possible.  This generates no video or audio output.
  52  */
  53 Decoder::Decoder (boost::shared_ptr<Film> f, boost::shared_ptr<const Options> o, Job* j)
  54         : _film (f)
  55         , _opt (o)
  56         , _job (j)
  57         , _video_frame (0)
  58         , _audio_frame (0)
  59         , _delay_line (0)
  60         , _delay_in_frames (0)
  61 {
  62
  63 }
  64
  65 Decoder::~Decoder ()
  66 {
  67         delete _delay_line;
  68 }
  69
  70 /** Start off a decode processing run.  This should only be called once on
  71  *  a given Decoder object.
  72  */
  73 void
  74 Decoder::process_begin ()
  75 {
  76         _delay_in_frames = _film->audio_delay() * audio_sample_rate() / 1000;
  77         _delay_line = new DelayLine (audio_channels(), _delay_in_frames);
  78 }
  79
  80 /** Finish off a decode processing run */
  81 void
  82 Decoder::process_end ()
  83 {
  84         if (_delay_in_frames < 0 && _opt->decode_audio && audio_channels()) {
  85                 shared_ptr<AudioBuffers> b (new AudioBuffers (audio_channels(), -_delay_in_frames));
  86                 b->make_silent ();
  87                 emit_audio (b);
  88         }
  89
  90         if (_opt->decode_audio && audio_channels()) {
  91
  92                 /* Ensure that our video and audio emissions are the same length */
  93
  94                 int64_t audio_short_by_frames = video_frames_to_audio_frames (_video_frame, audio_sample_rate(), frames_per_second()) - _audio_frame;
  95
  96                 _film->log()->log (
  97                         String::compose (
  98                                 "Decoder has emitted %1 video frames (which equals %2 audio frames) and %3 audio frames",
  99                                 _video_frame,
 100                                 video_frames_to_audio_frames (_video_frame, audio_sample_rate(), frames_per_second()),
 101                                 _audio_frame
 102                                 )
 103                         );
 104
 105                 if (audio_short_by_frames < 0) {
 106
 107                         _film->log()->log (String::compose ("Emitted %1 too many audio frames", -audio_short_by_frames));
 108
 109                         /* We have emitted more audio than video.  Emit enough black video frames so that we reverse this */
 110                         int const black_video_frames = ceil (-audio_short_by_frames * frames_per_second() / audio_sample_rate());
 111
 112                         _film->log()->log (String::compose ("Emitting %1 frames of black video", black_video_frames));
 113
 114                         shared_ptr<Image> black (new CompactImage (pixel_format(), native_size()));
 115                         black->make_black ();
 116                         for (int i = 0; i < black_video_frames; ++i) {
 117                                 emit_video (black, shared_ptr<Subtitle> ());
 118                         }
 119
 120                         /* Now recompute our check value */
 121                         audio_short_by_frames = video_frames_to_audio_frames (_video_frame, audio_sample_rate(), frames_per_second()) - _audio_frame;
 122                 }
 123
 124                 if (audio_short_by_frames > 0) {
 125                         _film->log()->log (String::compose ("Emitted %1 too few audio frames", audio_short_by_frames));
 126                         shared_ptr<AudioBuffers> b (new AudioBuffers (audio_channels(), audio_short_by_frames));
 127                         b->make_silent ();
 128                         emit_audio (b);
 129                 }
 130         }
 131 }
 132
 133 /** Start decoding */
 134 void
 135 Decoder::go ()
 136 {
 137         process_begin ();
 138
 139         if (_job && !_film->dcp_length()) {
 140                 _job->set_progress_unknown ();
 141         }
 142
 143         while (pass () == false) {
 144                 if (_job && _film->dcp_length()) {
 145                         _job->set_progress (float (_video_frame) / _film->length().get());
 146                 }
 147         }
 148
 149         process_end ();
 150 }
 151
 152 /** Called by subclasses to tell the world that some audio data is ready
 153  *  @param data Audio data, in Film::audio_sample_format.
 154  *  @param size Number of bytes of data.
 155  */
 156 void
 157 Decoder::process_audio (uint8_t* data, int size)
 158 {
 159         /* XXX: could this be removed? */
 160         if (size == 0) {
 161                 return;
 162         }
 163
 164         assert (_film->audio_channels());
 165         assert (bytes_per_audio_sample());
 166
 167         /* Deinterleave and convert to float */
 168
 169         assert ((size % (bytes_per_audio_sample() * audio_channels())) == 0);
 170
 171         int const total_samples = size / bytes_per_audio_sample();
 172         int const frames = total_samples / _film->audio_channels();
 173         shared_ptr<AudioBuffers> audio (new AudioBuffers (audio_channels(), frames));
 174
 175         switch (audio_sample_format()) {
 176         case AV_SAMPLE_FMT_S16:
 177         {
 178                 int16_t* p = (int16_t *) data;
 179                 int sample = 0;
 180                 int channel = 0;
 181                 for (int i = 0; i < total_samples; ++i) {
 182                         audio->data(channel)[sample] = float(*p++) / (1 << 15);
 183
 184                         ++channel;
 185                         if (channel == _film->audio_channels()) {
 186                                 channel = 0;
 187                                 ++sample;
 188                         }
 189                 }
 190         }
 191         break;
 192
 193         case AV_SAMPLE_FMT_S32:
 194         {
 195                 int32_t* p = (int32_t *) data;
 196                 int sample = 0;
 197                 int channel = 0;
 198                 for (int i = 0; i < total_samples; ++i) {
 199                         audio->data(channel)[sample] = float(*p++) / (1 << 31);
 200
 201                         ++channel;
 202                         if (channel == _film->audio_channels()) {
 203                                 channel = 0;
 204                                 ++sample;
 205                         }
 206                 }
 207         }
 208
 209         case AV_SAMPLE_FMT_FLTP:
 210         {
 211                 float* p = reinterpret_cast<float*> (data);
 212                 for (int i = 0; i < _film->audio_channels(); ++i) {
 213                         memcpy (audio->data(i), p, frames * sizeof(float));
 214                         p += frames;
 215                 }
 216         }
 217         break;
 218
 219         default:
 220                 assert (false);
 221         }
 222
 223         /* Maybe apply gain */
 224         if (_film->audio_gain() != 0) {
 225                 float const linear_gain = pow (10, _film->audio_gain() / 20);
 226                 for (int i = 0; i < _film->audio_channels(); ++i) {
 227                         for (int j = 0; j < frames; ++j) {
 228                                 audio->data(i)[j] *= linear_gain;
 229                         }
 230                 }
 231         }
 232
 233         _delay_line->feed (audio);
 234         emit_audio (audio);
 235 }
 236
 237 /** Called by subclasses to tell the world that some video data is ready.
 238  *  We do some post-processing / filtering then emit it for listeners.
 239  *  @param frame to decode; caller manages memory.
 240  */
 241 void
 242 Decoder::process_video (AVFrame* frame)
 243 {
 244         shared_ptr<FilterGraph> graph;
 245
 246         list<shared_ptr<FilterGraph> >::iterator i = _filter_graphs.begin();
 247         while (i != _filter_graphs.end() && !(*i)->can_process (Size (frame->width, frame->height), (AVPixelFormat) frame->format)) {
 248                 ++i;
 249         }
 250
 251         if (i == _filter_graphs.end ()) {
 252                 graph.reset (new FilterGraph (_film, this, _opt->apply_crop, Size (frame->width, frame->height), (AVPixelFormat) frame->format));
 253                 _filter_graphs.push_back (graph);
 254                 _film->log()->log (String::compose ("New graph for %1x%2, pixel format %3", frame->width, frame->height, frame->format));
 255         } else {
 256                 graph = *i;
 257         }
 258
 259         list<shared_ptr<Image> > images = graph->process (frame);
 260
 261         for (list<shared_ptr<Image> >::iterator i = images.begin(); i != images.end(); ++i) {
 262                 shared_ptr<Subtitle> sub;
 263                 if (_timed_subtitle && _timed_subtitle->displayed_at (double (video_frame()) / _film->frames_per_second())) {
 264                         sub = _timed_subtitle->subtitle ();
 265                 }
 266
 267                 emit_video (*i, sub);
 268         }
 269 }
 270
 271 void
 272 Decoder::repeat_last_video ()
 273 {
 274         if (!_last_image) {
 275                 _last_image.reset (new CompactImage (pixel_format(), native_size()));
 276                 _last_image->make_black ();
 277         }
 278
 279         emit_video (_last_image, _last_subtitle);
 280 }
 281
 282 void
 283 Decoder::emit_video (shared_ptr<Image> image, shared_ptr<Subtitle> sub)
 284 {
 285         TIMING ("Decoder emits %1", _video_frame);
 286         Video (image, _video_frame, sub);
 287         ++_video_frame;
 288
 289         _last_image = image;
 290         _last_subtitle = sub;
 291 }
 292
 293 void
 294 Decoder::emit_audio (shared_ptr<AudioBuffers> audio)
 295 {
 296         Audio (audio, _audio_frame);
 297         _audio_frame += audio->frames ();
 298 }
 299
 300 void
 301 Decoder::process_subtitle (shared_ptr<TimedSubtitle> s)
 302 {
 303         _timed_subtitle = s;
 304
 305         if (_timed_subtitle && _opt->apply_crop) {
 306                 Position const p = _timed_subtitle->subtitle()->position ();
 307                 _timed_subtitle->subtitle()->set_position (Position (p.x - _film->crop().left, p.y - _film->crop().top));
 308         }
 309 }
 310
 311 int
 312 Decoder::bytes_per_audio_sample () const
 313 {
 314         return av_get_bytes_per_sample (audio_sample_format ());
 315 }