src/lib/ffmpeg_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/ffmpeg_decoder.cc
  21  *  @brief A decoder using FFmpeg to decode content.
  22  */
  23
  24 #include <stdexcept>
  25 #include <vector>
  26 #include <sstream>
  27 #include <iomanip>
  28 #include <iostream>
  29 #include <stdint.h>
  30 #include <boost/lexical_cast.hpp>
  31 extern "C" {
  32 #include <tiffio.h>
  33 #include <libavcodec/avcodec.h>
  34 #include <libavformat/avformat.h>
  35 #include <libswscale/swscale.h>
  36 #include <libpostproc/postprocess.h>
  37 }
  38 #include <sndfile.h>
  39 #include "film.h"
  40 #include "format.h"
  41 #include "transcoder.h"
  42 #include "job.h"
  43 #include "filter.h"
  44 #include "film_state.h"
  45 #include "options.h"
  46 #include "exceptions.h"
  47 #include "image.h"
  48 #include "util.h"
  49 #include "log.h"
  50 #include "ffmpeg_decoder.h"
  51 #include "subtitle.h"
  52
  53 using namespace std;
  54 using namespace boost;
  55
  56 FFmpegDecoder::FFmpegDecoder (boost::shared_ptr<const FilmState> s, boost::shared_ptr<const Options> o, Job* j, Log* l, bool minimal, bool ignore_length)
  57         : Decoder (s, o, j, l, minimal, ignore_length)
  58         , _format_context (0)
  59         , _video_stream (-1)
  60         , _audio_stream (-1)
  61         , _subtitle_stream (-1)
  62         , _frame (0)
  63         , _video_codec_context (0)
  64         , _video_codec (0)
  65         , _audio_codec_context (0)
  66         , _audio_codec (0)
  67         , _subtitle_codec_context (0)
  68         , _subtitle_codec (0)
  69 {
  70         setup_general ();
  71         setup_video ();
  72         setup_audio ();
  73         setup_subtitle ();
  74 }
  75
  76 FFmpegDecoder::~FFmpegDecoder ()
  77 {
  78         if (_audio_codec_context) {
  79                 avcodec_close (_audio_codec_context);
  80         }
  81
  82         if (_video_codec_context) {
  83                 avcodec_close (_video_codec_context);
  84         }
  85
  86         if (_subtitle_codec_context) {
  87                 avcodec_close (_subtitle_codec_context);
  88         }
  89
  90         av_free (_frame);
  91         avformat_close_input (&_format_context);
  92 }
  93
  94 void
  95 FFmpegDecoder::setup_general ()
  96 {
  97         int r;
  98
  99         av_register_all ();
 100
 101         if ((r = avformat_open_input (&_format_context, _fs->content_path().c_str(), 0, 0)) != 0) {
 102                 throw OpenFileError (_fs->content_path ());
 103         }
 104
 105         if (avformat_find_stream_info (_format_context, 0) < 0) {
 106                 throw DecodeError ("could not find stream information");
 107         }
 108
 109         for (uint32_t i = 0; i < _format_context->nb_streams; ++i) {
 110                 if (_format_context->streams[i]->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
 111                         _video_stream = i;
 112                 } else if (_format_context->streams[i]->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
 113                         _audio_stream = i;
 114                 } else if (_format_context->streams[i]->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE) {
 115                         _subtitle_stream = i;
 116                 }
 117         }
 118
 119         if (_video_stream < 0) {
 120                 throw DecodeError ("could not find video stream");
 121         }
 122
 123         _frame = avcodec_alloc_frame ();
 124         if (_frame == 0) {
 125                 throw DecodeError ("could not allocate frame");
 126         }
 127 }
 128
 129 void
 130 FFmpegDecoder::setup_video ()
 131 {
 132         _video_codec_context = _format_context->streams[_video_stream]->codec;
 133         _video_codec = avcodec_find_decoder (_video_codec_context->codec_id);
 134
 135         if (_video_codec == 0) {
 136                 throw DecodeError ("could not find video decoder");
 137         }
 138
 139         if (avcodec_open2 (_video_codec_context, _video_codec, 0) < 0) {
 140                 throw DecodeError ("could not open video decoder");
 141         }
 142 }
 143
 144 void
 145 FFmpegDecoder::setup_audio ()
 146 {
 147         if (_audio_stream < 0) {
 148                 return;
 149         }
 150
 151         _audio_codec_context = _format_context->streams[_audio_stream]->codec;
 152         _audio_codec = avcodec_find_decoder (_audio_codec_context->codec_id);
 153
 154         if (_audio_codec == 0) {
 155                 throw DecodeError ("could not find audio decoder");
 156         }
 157
 158         if (avcodec_open2 (_audio_codec_context, _audio_codec, 0) < 0) {
 159                 throw DecodeError ("could not open audio decoder");
 160         }
 161
 162         /* This is a hack; sometimes it seems that _audio_codec_context->channel_layout isn't set up,
 163            so bodge it here.  No idea why we should have to do this.
 164         */
 165
 166         if (_audio_codec_context->channel_layout == 0) {
 167                 _audio_codec_context->channel_layout = av_get_default_channel_layout (audio_channels ());
 168         }
 169 }
 170
 171 void
 172 FFmpegDecoder::setup_subtitle ()
 173 {
 174         if (_subtitle_stream < 0) {
 175                 return;
 176         }
 177
 178         _subtitle_codec_context = _format_context->streams[_subtitle_stream]->codec;
 179         _subtitle_codec = avcodec_find_decoder (_subtitle_codec_context->codec_id);
 180
 181         if (_subtitle_codec == 0) {
 182                 throw DecodeError ("could not find subtitle decoder");
 183         }
 184
 185         if (avcodec_open2 (_subtitle_codec_context, _subtitle_codec, 0) < 0) {
 186                 throw DecodeError ("could not open subtitle decoder");
 187         }
 188 }
 189
 190
 191 bool
 192 FFmpegDecoder::do_pass ()
 193 {
 194         int r = av_read_frame (_format_context, &_packet);
 195         if (r < 0) {
 196                 if (r != AVERROR_EOF) {
 197                         throw DecodeError ("error on av_read_frame");
 198                 }
 199
 200                 /* Get any remaining frames */
 201
 202                 _packet.data = 0;
 203                 _packet.size = 0;
 204
 205                 int frame_finished;
 206
 207                 while (avcodec_decode_video2 (_video_codec_context, _frame, &frame_finished, &_packet) >= 0 && frame_finished) {
 208                         process_video (_frame);
 209                 }
 210
 211                 if (_audio_stream >= 0 && _opt->decode_audio) {
 212                         while (avcodec_decode_audio4 (_audio_codec_context, _frame, &frame_finished, &_packet) >= 0 && frame_finished) {
 213                                 int const data_size = av_samples_get_buffer_size (
 214                                         0, _audio_codec_context->channels, _frame->nb_samples, audio_sample_format (), 1
 215                                         );
 216
 217                                 assert (_audio_codec_context->channels == _fs->audio_channels);
 218                                 process_audio (_frame->data[0], data_size);
 219                         }
 220                 }
 221
 222                 return true;
 223         }
 224
 225         if (_packet.stream_index == _video_stream) {
 226
 227                 int frame_finished;
 228                 if (avcodec_decode_video2 (_video_codec_context, _frame, &frame_finished, &_packet) >= 0 && frame_finished) {
 229                         process_video (_frame);
 230                 }
 231
 232         } else if (_audio_stream >= 0 && _packet.stream_index == _audio_stream && _opt->decode_audio) {
 233
 234                 avcodec_get_frame_defaults (_frame);
 235
 236                 int frame_finished;
 237                 if (avcodec_decode_audio4 (_audio_codec_context, _frame, &frame_finished, &_packet) >= 0 && frame_finished) {
 238                         int const data_size = av_samples_get_buffer_size (
 239                                 0, _audio_codec_context->channels, _frame->nb_samples, audio_sample_format (), 1
 240                                 );
 241
 242                         assert (_audio_codec_context->channels == _fs->audio_channels);
 243                         process_audio (_frame->data[0], data_size);
 244                 }
 245
 246         } else if (_subtitle_stream >= 0 && _packet.stream_index == _subtitle_stream && _opt->decode_subtitles) {
 247
 248                 int got_subtitle;
 249                 AVSubtitle sub;
 250                 if (avcodec_decode_subtitle2 (_subtitle_codec_context, &sub, &got_subtitle, &_packet) && got_subtitle) {
 251                         process_subtitle (shared_ptr<TimedSubtitle> (new TimedSubtitle (sub)));
 252                         avsubtitle_free (&sub);
 253                 }
 254         }
 255
 256         av_free_packet (&_packet);
 257         return false;
 258 }
 259
 260 int
 261 FFmpegDecoder::length_in_frames () const
 262 {
 263         return (_format_context->duration / AV_TIME_BASE) * frames_per_second ();
 264 }
 265
 266 float
 267 FFmpegDecoder::frames_per_second () const
 268 {
 269         AVStream* s = _format_context->streams[_video_stream];
 270
 271         if (s->avg_frame_rate.num && s->avg_frame_rate.den) {
 272                 return av_q2d (s->avg_frame_rate);
 273         }
 274
 275         return av_q2d (s->r_frame_rate);
 276 }
 277
 278 int
 279 FFmpegDecoder::audio_channels () const
 280 {
 281         if (_audio_codec_context == 0) {
 282                 return 0;
 283         }
 284
 285         return _audio_codec_context->channels;
 286 }
 287
 288 int
 289 FFmpegDecoder::audio_sample_rate () const
 290 {
 291         if (_audio_codec_context == 0) {
 292                 return 0;
 293         }
 294
 295         return _audio_codec_context->sample_rate;
 296 }
 297
 298 AVSampleFormat
 299 FFmpegDecoder::audio_sample_format () const
 300 {
 301         if (_audio_codec_context == 0) {
 302                 return (AVSampleFormat) 0;
 303         }
 304
 305         return _audio_codec_context->sample_fmt;
 306 }
 307
 308 int64_t
 309 FFmpegDecoder::audio_channel_layout () const
 310 {
 311         if (_audio_codec_context == 0) {
 312                 return 0;
 313         }
 314
 315         return _audio_codec_context->channel_layout;
 316 }
 317
 318 Size
 319 FFmpegDecoder::native_size () const
 320 {
 321         return Size (_video_codec_context->width, _video_codec_context->height);
 322 }
 323
 324 PixelFormat
 325 FFmpegDecoder::pixel_format () const
 326 {
 327         return _video_codec_context->pix_fmt;
 328 }
 329
 330 int
 331 FFmpegDecoder::time_base_numerator () const
 332 {
 333         return _video_codec_context->time_base.num;
 334 }
 335
 336 int
 337 FFmpegDecoder::time_base_denominator () const
 338 {
 339         return _video_codec_context->time_base.den;
 340 }
 341
 342 int
 343 FFmpegDecoder::sample_aspect_ratio_numerator () const
 344 {
 345         return _video_codec_context->sample_aspect_ratio.num;
 346 }
 347
 348 int
 349 FFmpegDecoder::sample_aspect_ratio_denominator () const
 350 {
 351         return _video_codec_context->sample_aspect_ratio.den;
 352 }
 353
 354 bool
 355 FFmpegDecoder::has_subtitles () const
 356 {
 357         return (_subtitle_stream != -1);
 358 }