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 extern "C" {
  28 #include <libavfilter/avfiltergraph.h>
  29 #include <libavfilter/buffersrc.h>
  30 #if (LIBAVFILTER_VERSION_MAJOR == 2 && LIBAVFILTER_VERSION_MINOR >= 53 && LIBAVFILTER_VERSION_MINOR <= 77) || LIBAVFILTER_VERSION_MAJOR == 3
  31 #include <libavfilter/avcodec.h>
  32 #include <libavfilter/buffersink.h>
  33 #elif LIBAVFILTER_VERSION_MAJOR == 2 && LIBAVFILTER_VERSION_MINOR == 15
  34 #include <libavfilter/vsrc_buffer.h>
  35 #endif
  36 #include <libavformat/avio.h>
  37 }
  38 #include "film.h"
  39 #include "format.h"
  40 #include "job.h"
  41 #include "film_state.h"
  42 #include "options.h"
  43 #include "exceptions.h"
  44 #include "image.h"
  45 #include "util.h"
  46 #include "log.h"
  47 #include "decoder.h"
  48 #include "filter.h"
  49 #include "delay_line.h"
  50 #include "ffmpeg_compatibility.h"
  51
  52 using namespace std;
  53 using namespace boost;
  54
  55 /** @param s FilmState of the Film.
  56  *  @param o Options.
  57  *  @param j Job that we are running within, or 0
  58  *  @param l Log to use.
  59  *  @param minimal true to do the bare minimum of work; just run through the content.  Useful for acquiring
  60  *  accurate frame counts as quickly as possible.  This generates no video or audio output.
  61  *  @param ignore_length Ignore the content's claimed length when computing progress.
  62  */
  63 Decoder::Decoder (boost::shared_ptr<const FilmState> s, boost::shared_ptr<const Options> o, Job* j, Log* l, bool minimal, bool ignore_length)
  64         : _fs (s)
  65         , _opt (o)
  66         , _job (j)
  67         , _log (l)
  68         , _minimal (minimal)
  69         , _ignore_length (ignore_length)
  70         , _video_frame (0)
  71         , _buffer_src_context (0)
  72         , _buffer_sink_context (0)
  73         , _have_setup_video_filters (false)
  74         , _delay_line (0)
  75         , _delay_in_bytes (0)
  76         , _audio_frames_processed (0)
  77 {
  78         if (_opt->decode_video_frequency != 0 && _fs->length == 0) {
  79                 throw DecodeError ("cannot do a partial decode if length == 0");
  80         }
  81 }
  82
  83 Decoder::~Decoder ()
  84 {
  85         delete _delay_line;
  86 }
  87
  88 /** Start off a decode processing run */
  89 void
  90 Decoder::process_begin ()
  91 {
  92         _delay_in_bytes = _fs->audio_delay * _fs->audio_sample_rate * _fs->audio_channels * _fs->bytes_per_sample() / 1000;
  93         delete _delay_line;
  94         _delay_line = new DelayLine (_delay_in_bytes);
  95
  96         _audio_frames_processed = 0;
  97 }
  98
  99 /** Finish off a decode processing run */
 100 void
 101 Decoder::process_end ()
 102 {
 103         if (_delay_in_bytes < 0) {
 104                 uint8_t remainder[-_delay_in_bytes];
 105                 _delay_line->get_remaining (remainder);
 106                 _audio_frames_processed += _delay_in_bytes / (_fs->audio_channels * _fs->bytes_per_sample());
 107                 Audio (remainder, _delay_in_bytes);
 108         }
 109
 110         /* If we cut the decode off, the audio may be short; push some silence
 111            in to get it to the right length.
 112         */
 113
 114         int64_t const audio_short_by_frames =
 115                 ((int64_t) decoding_frames() * _fs->target_sample_rate() / _fs->frames_per_second)
 116                 - _audio_frames_processed;
 117
 118         if (audio_short_by_frames >= 0) {
 119
 120                 stringstream s;
 121                 s << "Adding " << audio_short_by_frames << " frames of silence to the end.";
 122                 _log->log (s.str ());
 123
 124                 int64_t bytes = audio_short_by_frames * _fs->audio_channels * _fs->bytes_per_sample();
 125
 126                 int64_t const silence_size = 64 * 1024;
 127                 uint8_t silence[silence_size];
 128                 memset (silence, 0, silence_size);
 129
 130                 while (bytes) {
 131                         int64_t const t = min (bytes, silence_size);
 132                         Audio (silence, t);
 133                         bytes -= t;
 134                 }
 135         }
 136 }
 137
 138 /** Start decoding */
 139 void
 140 Decoder::go ()
 141 {
 142         process_begin ();
 143
 144         if (_job && _ignore_length) {
 145                 _job->set_progress_unknown ();
 146         }
 147
 148         while (pass () == false) {
 149                 if (_job && !_ignore_length) {
 150                         _job->set_progress (float (_video_frame) / decoding_frames ());
 151                 }
 152         }
 153
 154         process_end ();
 155 }
 156
 157 /** @return Number of frames that we will be decoding */
 158 int
 159 Decoder::decoding_frames () const
 160 {
 161         if (_opt->num_frames > 0) {
 162                 return _opt->num_frames;
 163         }
 164
 165         return _fs->length;
 166 }
 167
 168 /** Run one pass.  This may or may not generate any actual video / audio data;
 169  *  some decoders may require several passes to generate a single frame.
 170  *  @return true if we have finished processing all data; otherwise false.
 171  */
 172 bool
 173 Decoder::pass ()
 174 {
 175         if (!_have_setup_video_filters) {
 176                 setup_video_filters ();
 177                 _have_setup_video_filters = true;
 178         }
 179
 180         if (_opt->num_frames != 0 && _video_frame >= _opt->num_frames) {
 181                 return true;
 182         }
 183
 184         return do_pass ();
 185 }
 186
 187 /** Called by subclasses to tell the world that some audio data is ready
 188  *  @param data Interleaved audio data, in FilmState::audio_sample_format.
 189  *  @param size Number of bytes of data.
 190  */
 191 void
 192 Decoder::process_audio (uint8_t* data, int size)
 193 {
 194         /* Samples per channel */
 195         int const samples = size / _fs->bytes_per_sample();
 196
 197         /* Maybe apply gain */
 198         if (_fs->audio_gain != 0) {
 199                 float const linear_gain = pow (10, _fs->audio_gain / 20);
 200                 uint8_t* p = data;
 201                 switch (_fs->audio_sample_format) {
 202                 case AV_SAMPLE_FMT_S16:
 203                         for (int i = 0; i < samples; ++i) {
 204                                 /* XXX: assumes little-endian; also we should probably be dithering here */
 205
 206                                 /* unsigned sample */
 207                                 int const ou = p[0] | (p[1] << 8);
 208
 209                                 /* signed sample */
 210                                 int const os = ou >= 0x8000 ? (- 0x10000 + ou) : ou;
 211
 212                                 /* signed sample with altered gain */
 213                                 int const gs = int (os * linear_gain);
 214
 215                                 /* unsigned sample with altered gain */
 216                                 int const gu = gs > 0 ? gs : (0x10000 + gs);
 217
 218                                 /* write it back */
 219                                 p[0] = gu & 0xff;
 220                                 p[1] = (gu & 0xff00) >> 8;
 221                                 p += 2;
 222                         }
 223                         break;
 224                 default:
 225                         assert (false);
 226                 }
 227         }
 228
 229         /* Update the number of audio frames we've pushed to the encoder */
 230         _audio_frames_processed += size / (_fs->audio_channels * _fs->bytes_per_sample ());
 231
 232         /* Push into the delay line and then tell the world what we've got */
 233         int available = _delay_line->feed (data, size);
 234         Audio (data, available);
 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         if (_minimal) {
 245                 ++_video_frame;
 246                 return;
 247         }
 248
 249         /* Use FilmState::length here as our one may be wrong */
 250
 251         int gap = 0;
 252         if (_opt->decode_video_frequency != 0) {
 253                 gap = _fs->length / _opt->decode_video_frequency;
 254         }
 255
 256         if (_opt->decode_video_frequency != 0 && gap != 0 && (_video_frame % gap) != 0) {
 257                 ++_video_frame;
 258                 return;
 259         }
 260
 261 #if LIBAVFILTER_VERSION_MAJOR == 2 && LIBAVFILTER_VERSION_MINOR >= 53 && LIBAVFILTER_VERSION_MINOR <= 61
 262
 263         if (av_vsrc_buffer_add_frame (_buffer_src_context, frame, 0) < 0) {
 264                 throw DecodeError ("could not push buffer into filter chain.");
 265         }
 266
 267 #elif LIBAVFILTER_VERSION_MAJOR == 2 && LIBAVFILTER_VERSION_MINOR == 15
 268
 269         AVRational par;
 270         par.num = sample_aspect_ratio_numerator ();
 271         par.den = sample_aspect_ratio_denominator ();
 272
 273         if (av_vsrc_buffer_add_frame (_buffer_src_context, frame, 0, par) < 0) {
 274                 throw DecodeError ("could not push buffer into filter chain.");
 275         }
 276
 277 #else
 278
 279         if (av_buffersrc_write_frame (_buffer_src_context, frame) < 0) {
 280                 throw DecodeError ("could not push buffer into filter chain.");
 281         }
 282
 283 #endif
 284
 285 #if LIBAVFILTER_VERSION_MAJOR == 2 && LIBAVFILTER_VERSION_MINOR >= 15 && LIBAVFILTER_VERSION_MINOR <= 61
 286         while (avfilter_poll_frame (_buffer_sink_context->inputs[0])) {
 287 #else
 288         while (av_buffersink_read (_buffer_sink_context, 0)) {
 289 #endif
 290
 291 #if LIBAVFILTER_VERSION_MAJOR == 2 && LIBAVFILTER_VERSION_MINOR >= 15
 292
 293                 int r = avfilter_request_frame (_buffer_sink_context->inputs[0]);
 294                 if (r < 0) {
 295                         throw DecodeError ("could not request filtered frame");
 296                 }
 297
 298                 AVFilterBufferRef* filter_buffer = _buffer_sink_context->inputs[0]->cur_buf;
 299
 300 #else
 301
 302                 AVFilterBufferRef* filter_buffer;
 303                 if (av_buffersink_get_buffer_ref (_buffer_sink_context, &filter_buffer, 0) < 0) {
 304                         filter_buffer = 0;
 305                 }
 306
 307 #endif
 308
 309                 if (filter_buffer) {
 310                         /* This takes ownership of filter_buffer */
 311                         shared_ptr<Image> image (new FilterBufferImage ((PixelFormat) frame->format, filter_buffer));
 312
 313                         if (_opt->black_after > 0 && _video_frame > _opt->black_after) {
 314                                 image->make_black ();
 315                         }
 316
 317                         TIMING ("Decoder emits %1", _video_frame);
 318                         Video (image, _video_frame);
 319                         ++_video_frame;
 320                 }
 321         }
 322 }
 323
 324
 325 /** Set up a video filtering chain to include cropping and any filters that are specified
 326  *  by the Film.
 327  */
 328 void
 329 Decoder::setup_video_filters ()
 330 {
 331         stringstream fs;
 332         Size size_after_crop;
 333
 334         if (_opt->apply_crop) {
 335                 size_after_crop = _fs->cropped_size (native_size ());
 336                 fs << crop_string (Position (_fs->crop.left, _fs->crop.top), size_after_crop);
 337         } else {
 338                 size_after_crop = native_size ();
 339                 fs << crop_string (Position (0, 0), size_after_crop);
 340         }
 341
 342         string filters = Filter::ffmpeg_strings (_fs->filters).first;
 343         if (!filters.empty ()) {
 344                 filters += ",";
 345         }
 346
 347         filters += fs.str ();
 348
 349         avfilter_register_all ();
 350
 351         AVFilterGraph* graph = avfilter_graph_alloc();
 352         if (graph == 0) {
 353                 throw DecodeError ("Could not create filter graph.");
 354         }
 355
 356         AVFilter* buffer_src = avfilter_get_by_name("buffer");
 357         if (buffer_src == 0) {
 358                 throw DecodeError ("Could not find buffer src filter");
 359         }
 360
 361         AVFilter* buffer_sink = get_sink ();
 362
 363         stringstream a;
 364         a << native_size().width << ":"
 365           << native_size().height << ":"
 366           << pixel_format() << ":"
 367           << time_base_numerator() << ":"
 368           << time_base_denominator() << ":"
 369           << sample_aspect_ratio_numerator() << ":"
 370           << sample_aspect_ratio_denominator();
 371
 372         int r;
 373
 374         if ((r = avfilter_graph_create_filter (&_buffer_src_context, buffer_src, "in", a.str().c_str(), 0, graph)) < 0) {
 375                 throw DecodeError ("could not create buffer source");
 376         }
 377
 378         AVBufferSinkParams* sink_params = av_buffersink_params_alloc ();
 379         PixelFormat* pixel_fmts = new PixelFormat[2];
 380         pixel_fmts[0] = pixel_format ();
 381         pixel_fmts[1] = PIX_FMT_NONE;
 382         sink_params->pixel_fmts = pixel_fmts;
 383
 384         if (avfilter_graph_create_filter (&_buffer_sink_context, buffer_sink, "out", 0, sink_params, graph) < 0) {
 385                 throw DecodeError ("could not create buffer sink.");
 386         }
 387
 388         AVFilterInOut* outputs = avfilter_inout_alloc ();
 389         outputs->name = av_strdup("in");
 390         outputs->filter_ctx = _buffer_src_context;
 391         outputs->pad_idx = 0;
 392         outputs->next = 0;
 393
 394         AVFilterInOut* inputs = avfilter_inout_alloc ();
 395         inputs->name = av_strdup("out");
 396         inputs->filter_ctx = _buffer_sink_context;
 397         inputs->pad_idx = 0;
 398         inputs->next = 0;
 399
 400         _log->log ("Using filter chain `" + filters + "'");
 401
 402 #if LIBAVFILTER_VERSION_MAJOR == 2 && LIBAVFILTER_VERSION_MINOR == 15
 403         if (avfilter_graph_parse (graph, filters.c_str(), inputs, outputs, 0) < 0) {
 404                 throw DecodeError ("could not set up filter graph.");
 405         }
 406 #else
 407         if (avfilter_graph_parse (graph, filters.c_str(), &inputs, &outputs, 0) < 0) {
 408                 throw DecodeError ("could not set up filter graph.");
 409         }
 410 #endif
 411
 412         if (avfilter_graph_config (graph, 0) < 0) {
 413                 throw DecodeError ("could not configure filter graph.");
 414         }
 415
 416         /* XXX: leaking `inputs' / `outputs' ? */
 417 }
 418