git.sesse.net Git - nageru/blob - ffmpeg_capture.cpp

   1 #include "ffmpeg_capture.h"
   2
   3 #include <assert.h>
   4 #include <pthread.h>
   5 #include <stdint.h>
   6 #include <stdio.h>
   7 #include <stdlib.h>
   8 #include <string.h>
   9 #include <sys/stat.h>
  10 #include <unistd.h>
  11
  12 extern "C" {
  13 #include <libavcodec/avcodec.h>
  14 #include <libavformat/avformat.h>
  15 #include <libavutil/avutil.h>
  16 #include <libavutil/error.h>
  17 #include <libavutil/frame.h>
  18 #include <libavutil/imgutils.h>
  19 #include <libavutil/mem.h>
  20 #include <libavutil/pixfmt.h>
  21 #include <libavutil/opt.h>
  22 #include <libswscale/swscale.h>
  23 }
  24
  25 #include <chrono>
  26 #include <cstdint>
  27 #include <utility>
  28 #include <vector>
  29
  30 #include "bmusb/bmusb.h"
  31 #include "ffmpeg_raii.h"
  32 #include "ffmpeg_util.h"
  33 #include "flags.h"
  34 #include "image_input.h"
  35 #include "ref_counted_frame.h"
  36 #include "timebase.h"
  37
  38 #define FRAME_SIZE (8 << 20)  // 8 MB.
  39
  40 using namespace std;
  41 using namespace std::chrono;
  42 using namespace bmusb;
  43 using namespace movit;
  44
  45 namespace {
  46
  47 steady_clock::time_point compute_frame_start(int64_t frame_pts, int64_t pts_origin, const AVRational &video_timebase, const steady_clock::time_point &origin, double rate)
  48 {
  49         const duration<double> pts((frame_pts - pts_origin) * double(video_timebase.num) / double(video_timebase.den));
  50         return origin + duration_cast<steady_clock::duration>(pts / rate);
  51 }
  52
  53 bool changed_since(const std::string &pathname, const timespec &ts)
  54 {
  55         if (ts.tv_sec < 0) {
  56                 return false;
  57         }
  58         struct stat buf;
  59         if (stat(pathname.c_str(), &buf) != 0) {
  60                 fprintf(stderr, "%s: Couldn't check for new version, leaving the old in place.\n", pathname.c_str());
  61                 return false;
  62         }
  63         return (buf.st_mtim.tv_sec != ts.tv_sec || buf.st_mtim.tv_nsec != ts.tv_nsec);
  64 }
  65
  66 bool is_full_range(const AVPixFmtDescriptor *desc)
  67 {
  68         // This is horrible, but there's no better way that I know of.
  69         return (strchr(desc->name, 'j') != nullptr);
  70 }
  71
  72 AVPixelFormat decide_dst_format(AVPixelFormat src_format, bmusb::PixelFormat dst_format_type)
  73 {
  74         if (dst_format_type == bmusb::PixelFormat_8BitBGRA) {
  75                 return AV_PIX_FMT_BGRA;
  76         }
  77         if (dst_format_type == FFmpegCapture::PixelFormat_NV12) {
  78                 return AV_PIX_FMT_NV12;
  79         }
  80
  81         assert(dst_format_type == bmusb::PixelFormat_8BitYCbCrPlanar);
  82
  83         // If this is a non-Y'CbCr format, just convert to 4:4:4 Y'CbCr
  84         // and be done with it. It's too strange to spend a lot of time on.
  85         // (Let's hope there's no alpha.)
  86         const AVPixFmtDescriptor *src_desc = av_pix_fmt_desc_get(src_format);
  87         if (src_desc == nullptr ||
  88             src_desc->nb_components != 3 ||
  89             (src_desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_RGB)) {
  90                 return AV_PIX_FMT_YUV444P;
  91         }
  92
  93         // The best for us would be Cb and Cr together if possible,
  94         // but FFmpeg doesn't support that except in the special case of
  95         // NV12, so we need to go to planar even for the case of NV12.
  96         // Thus, look for the closest (but no worse) 8-bit planar Y'CbCr format
  97         // that matches in color range. (This will also include the case of
  98         // the source format already being acceptable.)
  99         bool src_full_range = is_full_range(src_desc);
 100         const char *best_format = "yuv444p";
 101         unsigned best_score = numeric_limits<unsigned>::max();
 102         for (const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_next(nullptr);
 103              desc;
 104              desc = av_pix_fmt_desc_next(desc)) {
 105                 // Find planar Y'CbCr formats only.
 106                 if (desc->nb_components != 3) continue;
 107                 if (desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_RGB) continue;
 108                 if (!(desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_PLANAR)) continue;
 109                 if (desc->comp[0].plane != 0 ||
 110                     desc->comp[1].plane != 1 ||
 111                     desc->comp[2].plane != 2) continue;
 112
 113                 // 8-bit formats only.
 114                 if (desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_BE) continue;
 115                 if (desc->comp[0].depth != 8) continue;
 116
 117                 // Same or better chroma resolution only.
 118                 int chroma_w_diff = desc->log2_chroma_w - src_desc->log2_chroma_w;
 119                 int chroma_h_diff = desc->log2_chroma_h - src_desc->log2_chroma_h;
 120                 if (chroma_w_diff < 0 || chroma_h_diff < 0)
 121                         continue;
 122
 123                 // Matching full/limited range only.
 124                 if (is_full_range(desc) != src_full_range)
 125                         continue;
 126
 127                 // Pick something with as little excess chroma resolution as possible.
 128                 unsigned score = (1 << (chroma_w_diff)) << chroma_h_diff;
 129                 if (score < best_score) {
 130                         best_score = score;
 131                         best_format = desc->name;
 132                 }
 133         }
 134         return av_get_pix_fmt(best_format);
 135 }
 136
 137 YCbCrFormat decode_ycbcr_format(const AVPixFmtDescriptor *desc, const AVFrame *frame)
 138 {
 139         YCbCrFormat format;
 140         AVColorSpace colorspace = av_frame_get_colorspace(frame);
 141         switch (colorspace) {
 142         case AVCOL_SPC_BT709:
 143                 format.luma_coefficients = YCBCR_REC_709;
 144                 break;
 145         case AVCOL_SPC_BT470BG:
 146         case AVCOL_SPC_SMPTE170M:
 147         case AVCOL_SPC_SMPTE240M:
 148                 format.luma_coefficients = YCBCR_REC_601;
 149                 break;
 150         case AVCOL_SPC_BT2020_NCL:
 151                 format.luma_coefficients = YCBCR_REC_2020;
 152                 break;
 153         case AVCOL_SPC_UNSPECIFIED:
 154                 format.luma_coefficients = (frame->height >= 720 ? YCBCR_REC_709 : YCBCR_REC_601);
 155                 break;
 156         default:
 157                 fprintf(stderr, "Unknown Y'CbCr coefficient enum %d from FFmpeg; choosing Rec. 709.\n",
 158                         colorspace);
 159                 format.luma_coefficients = YCBCR_REC_709;
 160                 break;
 161         }
 162
 163         format.full_range = is_full_range(desc);
 164         format.num_levels = 1 << desc->comp[0].depth;
 165         format.chroma_subsampling_x = 1 << desc->log2_chroma_w;
 166         format.chroma_subsampling_y = 1 << desc->log2_chroma_h;
 167
 168         switch (frame->chroma_location) {
 169         case AVCHROMA_LOC_LEFT:
 170                 format.cb_x_position = 0.0;
 171                 format.cb_y_position = 0.5;
 172                 break;
 173         case AVCHROMA_LOC_CENTER:
 174                 format.cb_x_position = 0.5;
 175                 format.cb_y_position = 0.5;
 176                 break;
 177         case AVCHROMA_LOC_TOPLEFT:
 178                 format.cb_x_position = 0.0;
 179                 format.cb_y_position = 0.0;
 180                 break;
 181         case AVCHROMA_LOC_TOP:
 182                 format.cb_x_position = 0.5;
 183                 format.cb_y_position = 0.0;
 184                 break;
 185         case AVCHROMA_LOC_BOTTOMLEFT:
 186                 format.cb_x_position = 0.0;
 187                 format.cb_y_position = 1.0;
 188                 break;
 189         case AVCHROMA_LOC_BOTTOM:
 190                 format.cb_x_position = 0.5;
 191                 format.cb_y_position = 1.0;
 192                 break;
 193         default:
 194                 fprintf(stderr, "Unknown chroma location coefficient enum %d from FFmpeg; choosing Rec. 709.\n",
 195                         frame->chroma_location);
 196                 format.cb_x_position = 0.5;
 197                 format.cb_y_position = 0.5;
 198                 break;
 199         }
 200
 201         format.cr_x_position = format.cb_x_position;
 202         format.cr_y_position = format.cb_y_position;
 203         return format;
 204 }
 205
 206 }  // namespace
 207
 208 FFmpegCapture::FFmpegCapture(const string &filename, unsigned width, unsigned height)
 209         : filename(filename), width(width), height(height), video_timebase{1, 1}
 210 {
 211         // Not really used for anything.
 212         description = "Video: " + filename;
 213
 214         avformat_network_init();  // In case someone wants this.
 215 }
 216
 217 FFmpegCapture::~FFmpegCapture()
 218 {
 219         if (has_dequeue_callbacks) {
 220                 dequeue_cleanup_callback();
 221         }
 222         avresample_free(&resampler);
 223 }
 224
 225 void FFmpegCapture::configure_card()
 226 {
 227         if (video_frame_allocator == nullptr) {
 228                 owned_video_frame_allocator.reset(new MallocFrameAllocator(FRAME_SIZE, NUM_QUEUED_VIDEO_FRAMES));
 229                 set_video_frame_allocator(owned_video_frame_allocator.get());
 230         }
 231         if (audio_frame_allocator == nullptr) {
 232                 // Audio can come out in pretty large chunks, so increase from the default 1 MB.
 233                 owned_audio_frame_allocator.reset(new MallocFrameAllocator(1 << 20, NUM_QUEUED_AUDIO_FRAMES));
 234                 set_audio_frame_allocator(owned_audio_frame_allocator.get());
 235         }
 236 }
 237
 238 void FFmpegCapture::start_bm_capture()
 239 {
 240         if (running) {
 241                 return;
 242         }
 243         running = true;
 244         producer_thread_should_quit.unquit();
 245         producer_thread = thread(&FFmpegCapture::producer_thread_func, this);
 246 }
 247
 248 void FFmpegCapture::stop_dequeue_thread()
 249 {
 250         if (!running) {
 251                 return;
 252         }
 253         running = false;
 254         producer_thread_should_quit.quit();
 255         producer_thread.join();
 256 }
 257
 258 std::map<uint32_t, VideoMode> FFmpegCapture::get_available_video_modes() const
 259 {
 260         // Note: This will never really be shown in the UI.
 261         VideoMode mode;
 262
 263         char buf[256];
 264         snprintf(buf, sizeof(buf), "%ux%u", width, height);
 265         mode.name = buf;
 266
 267         mode.autodetect = false;
 268         mode.width = width;
 269         mode.height = height;
 270         mode.frame_rate_num = 60;
 271         mode.frame_rate_den = 1;
 272         mode.interlaced = false;
 273
 274         return {{ 0, mode }};
 275 }
 276
 277 void FFmpegCapture::producer_thread_func()
 278 {
 279         char thread_name[16];
 280         snprintf(thread_name, sizeof(thread_name), "FFmpeg_C_%d", card_index);
 281         pthread_setname_np(pthread_self(), thread_name);
 282
 283         while (!producer_thread_should_quit.should_quit()) {
 284                 string pathname = search_for_file(filename);
 285                 if (filename.empty()) {
 286                         fprintf(stderr, "%s not found, sleeping one second and trying again...\n", filename.c_str());
 287                         send_disconnected_frame();
 288                         producer_thread_should_quit.sleep_for(seconds(1));
 289                         continue;
 290                 }
 291                 if (!play_video(pathname)) {
 292                         // Error.
 293                         fprintf(stderr, "Error when playing %s, sleeping one second and trying again...\n", pathname.c_str());
 294                         send_disconnected_frame();
 295                         producer_thread_should_quit.sleep_for(seconds(1));
 296                         continue;
 297                 }
 298
 299                 // Probably just EOF, will exit the loop above on next test.
 300         }
 301
 302         if (has_dequeue_callbacks) {
 303                 dequeue_cleanup_callback();
 304                 has_dequeue_callbacks = false;
 305         }
 306 }
 307
 308 void FFmpegCapture::send_disconnected_frame()
 309 {
 310         // Send an empty frame to signal that we have no signal anymore.
 311         FrameAllocator::Frame video_frame = video_frame_allocator->alloc_frame();
 312         if (video_frame.data) {
 313                 VideoFormat video_format;
 314                 video_format.width = width;
 315                 video_format.height = height;
 316                 video_format.stride = width * 4;
 317                 video_format.frame_rate_nom = 60;
 318                 video_format.frame_rate_den = 1;
 319                 video_format.is_connected = false;
 320
 321                 video_frame.len = width * height * 4;
 322                 memset(video_frame.data, 0, video_frame.len);
 323
 324                 frame_callback(-1, AVRational{1, TIMEBASE}, -1, AVRational{1, TIMEBASE}, timecode++,
 325                         video_frame, /*video_offset=*/0, video_format,
 326                         FrameAllocator::Frame(), /*audio_offset=*/0, AudioFormat());
 327         }
 328 }
 329
 330 bool FFmpegCapture::play_video(const string &pathname)
 331 {
 332         // Note: Call before open, not after; otherwise, there's a race.
 333         // (There is now, too, but it tips the correct way. We could use fstat()
 334         // if we had the file descriptor.)
 335         timespec last_modified;
 336         struct stat buf;
 337         if (stat(pathname.c_str(), &buf) != 0) {
 338                 // Probably some sort of protocol, so can't stat.
 339                 last_modified.tv_sec = -1;
 340         } else {
 341                 last_modified = buf.st_mtim;
 342         }
 343
 344         auto format_ctx = avformat_open_input_unique(pathname.c_str(), nullptr, nullptr);
 345         if (format_ctx == nullptr) {
 346                 fprintf(stderr, "%s: Error opening file\n", pathname.c_str());
 347                 return false;
 348         }
 349
 350         if (avformat_find_stream_info(format_ctx.get(), nullptr) < 0) {
 351                 fprintf(stderr, "%s: Error finding stream info\n", pathname.c_str());
 352                 return false;
 353         }
 354
 355         int video_stream_index = find_stream_index(format_ctx.get(), AVMEDIA_TYPE_VIDEO);
 356         if (video_stream_index == -1) {
 357                 fprintf(stderr, "%s: No video stream found\n", pathname.c_str());
 358                 return false;
 359         }
 360
 361         int audio_stream_index = find_stream_index(format_ctx.get(), AVMEDIA_TYPE_AUDIO);
 362
 363         // Open video decoder.
 364         const AVCodecParameters *video_codecpar = format_ctx->streams[video_stream_index]->codecpar;
 365         AVCodec *video_codec = avcodec_find_decoder(video_codecpar->codec_id);
 366         video_timebase = format_ctx->streams[video_stream_index]->time_base;
 367         AVCodecContextWithDeleter video_codec_ctx = avcodec_alloc_context3_unique(nullptr);
 368         if (avcodec_parameters_to_context(video_codec_ctx.get(), video_codecpar) < 0) {
 369                 fprintf(stderr, "%s: Cannot fill video codec parameters\n", pathname.c_str());
 370                 return false;
 371         }
 372         if (video_codec == nullptr) {
 373                 fprintf(stderr, "%s: Cannot find video decoder\n", pathname.c_str());
 374                 return false;
 375         }
 376         if (avcodec_open2(video_codec_ctx.get(), video_codec, nullptr) < 0) {
 377                 fprintf(stderr, "%s: Cannot open video decoder\n", pathname.c_str());
 378                 return false;
 379         }
 380         unique_ptr<AVCodecContext, decltype(avcodec_close)*> video_codec_ctx_cleanup(
 381                 video_codec_ctx.get(), avcodec_close);
 382
 383         // Open audio decoder, if we have audio.
 384         AVCodecContextWithDeleter audio_codec_ctx = avcodec_alloc_context3_unique(nullptr);
 385         if (audio_stream_index != -1) {
 386                 const AVCodecParameters *audio_codecpar = format_ctx->streams[audio_stream_index]->codecpar;
 387                 audio_timebase = format_ctx->streams[audio_stream_index]->time_base;
 388                 if (avcodec_parameters_to_context(audio_codec_ctx.get(), audio_codecpar) < 0) {
 389                         fprintf(stderr, "%s: Cannot fill audio codec parameters\n", pathname.c_str());
 390                         return false;
 391                 }
 392                 AVCodec *audio_codec = avcodec_find_decoder(audio_codecpar->codec_id);
 393                 if (audio_codec == nullptr) {
 394                         fprintf(stderr, "%s: Cannot find audio decoder\n", pathname.c_str());
 395                         return false;
 396                 }
 397                 if (avcodec_open2(audio_codec_ctx.get(), audio_codec, nullptr) < 0) {
 398                         fprintf(stderr, "%s: Cannot open audio decoder\n", pathname.c_str());
 399                         return false;
 400                 }
 401         }
 402         unique_ptr<AVCodecContext, decltype(avcodec_close)*> audio_codec_ctx_cleanup(
 403                 audio_codec_ctx.get(), avcodec_close);
 404
 405         internal_rewind();
 406
 407         // Main loop.
 408         while (!producer_thread_should_quit.should_quit()) {
 409                 if (process_queued_commands(format_ctx.get(), pathname, last_modified, /*rewound=*/nullptr)) {
 410                         return true;
 411                 }
 412                 UniqueFrame audio_frame = audio_frame_allocator->alloc_frame();
 413                 AudioFormat audio_format;
 414
 415                 int64_t audio_pts;
 416                 bool error;
 417                 AVFrameWithDeleter frame = decode_frame(format_ctx.get(), video_codec_ctx.get(), audio_codec_ctx.get(),
 418                         pathname, video_stream_index, audio_stream_index, audio_frame.get(), &audio_format, &audio_pts, &error);
 419                 if (error) {
 420                         return false;
 421                 }
 422                 if (frame == nullptr) {
 423                         // EOF. Loop back to the start if we can.
 424                         if (av_seek_frame(format_ctx.get(), /*stream_index=*/-1, /*timestamp=*/0, /*flags=*/0) < 0) {
 425                                 fprintf(stderr, "%s: Rewind failed, not looping.\n", pathname.c_str());
 426                                 return true;
 427                         }
 428                         if (video_codec_ctx != nullptr) {
 429                                 avcodec_flush_buffers(video_codec_ctx.get());
 430                         }
 431                         if (audio_codec_ctx != nullptr) {
 432                                 avcodec_flush_buffers(audio_codec_ctx.get());
 433                         }
 434                         // If the file has changed since last time, return to get it reloaded.
 435                         // Note that depending on how you move the file into place, you might
 436                         // end up corrupting the one you're already playing, so this path
 437                         // might not trigger.
 438                         if (changed_since(pathname, last_modified)) {
 439                                 return true;
 440                         }
 441                         internal_rewind();
 442                         continue;
 443                 }
 444
 445                 VideoFormat video_format = construct_video_format(frame.get(), video_timebase);
 446                 UniqueFrame video_frame = make_video_frame(frame.get(), pathname, &error);
 447                 if (error) {
 448                         return false;
 449                 }
 450
 451                 for ( ;; ) {
 452                         if (last_pts == 0 && pts_origin == 0) {
 453                                 pts_origin = frame->pts;
 454                         }
 455                         next_frame_start = compute_frame_start(frame->pts, pts_origin, video_timebase, start, rate);
 456                         video_frame->received_timestamp = next_frame_start;
 457                         bool finished_wakeup = producer_thread_should_quit.sleep_until(next_frame_start);
 458                         if (finished_wakeup) {
 459                                 if (audio_frame->len > 0) {
 460                                         assert(audio_pts != -1);
 461                                 }
 462                                 frame_callback(frame->pts, video_timebase, audio_pts, audio_timebase, timecode++,
 463                                         video_frame.get_and_release(), 0, video_format,
 464                                         audio_frame.get_and_release(), 0, audio_format);
 465                                 break;
 466                         } else {
 467                                 if (producer_thread_should_quit.should_quit()) break;
 468
 469                                 bool rewound = false;
 470                                 if (process_queued_commands(format_ctx.get(), pathname, last_modified, &rewound)) {
 471                                         return true;
 472                                 }
 473                                 // If we just rewound, drop this frame on the floor and be done.
 474                                 if (rewound) {
 475                                         break;
 476                                 }
 477                                 // OK, we didn't, so probably a rate change. Recalculate next_frame_start,
 478                                 // but if it's now in the past, we'll reset the origin, so that we don't
 479                                 // generate a huge backlog of frames that we need to run through quickly.
 480                                 next_frame_start = compute_frame_start(frame->pts, pts_origin, video_timebase, start, rate);
 481                                 steady_clock::time_point now = steady_clock::now();
 482                                 if (next_frame_start < now) {
 483                                         pts_origin = frame->pts;
 484                                         start = next_frame_start = now;
 485                                 }
 486                         }
 487                 }
 488                 last_pts = frame->pts;
 489         }
 490         return true;
 491 }
 492
 493 void FFmpegCapture::internal_rewind()
 494 {
 495         pts_origin = last_pts = 0;
 496         start = next_frame_start = steady_clock::now();
 497 }
 498
 499 bool FFmpegCapture::process_queued_commands(AVFormatContext *format_ctx, const std::string &pathname, timespec last_modified, bool *rewound)
 500 {
 501         // Process any queued commands from other threads.
 502         vector<QueuedCommand> commands;
 503         {
 504                 lock_guard<mutex> lock(queue_mu);
 505                 swap(commands, command_queue);
 506         }
 507         for (const QueuedCommand &cmd : commands) {
 508                 switch (cmd.command) {
 509                 case QueuedCommand::REWIND:
 510                         if (av_seek_frame(format_ctx, /*stream_index=*/-1, /*timestamp=*/0, /*flags=*/0) < 0) {
 511                                 fprintf(stderr, "%s: Rewind failed, stopping play.\n", pathname.c_str());
 512                         }
 513                         // If the file has changed since last time, return to get it reloaded.
 514                         // Note that depending on how you move the file into place, you might
 515                         // end up corrupting the one you're already playing, so this path
 516                         // might not trigger.
 517                         if (changed_since(pathname, last_modified)) {
 518                                 return true;
 519                         }
 520                         internal_rewind();
 521                         if (rewound != nullptr) {
 522                                 *rewound = true;
 523                         }
 524                         break;
 525
 526                 case QueuedCommand::CHANGE_RATE:
 527                         // Change the origin to the last played frame.
 528                         start = compute_frame_start(last_pts, pts_origin, video_timebase, start, rate);
 529                         pts_origin = last_pts;
 530                         rate = cmd.new_rate;
 531                         break;
 532                 }
 533         }
 534         return false;
 535 }
 536
 537 namespace {
 538
 539 }  // namespace
 540
 541 AVFrameWithDeleter FFmpegCapture::decode_frame(AVFormatContext *format_ctx, AVCodecContext *video_codec_ctx, AVCodecContext *audio_codec_ctx,
 542         const std::string &pathname, int video_stream_index, int audio_stream_index,
 543         FrameAllocator::Frame *audio_frame, AudioFormat *audio_format, int64_t *audio_pts, bool *error)
 544 {
 545         *error = false;
 546
 547         // Read packets until we have a frame or there are none left.
 548         bool frame_finished = false;
 549         AVFrameWithDeleter audio_avframe = av_frame_alloc_unique();
 550         AVFrameWithDeleter video_avframe = av_frame_alloc_unique();
 551         bool eof = false;
 552         *audio_pts = -1;
 553         do {
 554                 AVPacket pkt;
 555                 unique_ptr<AVPacket, decltype(av_packet_unref)*> pkt_cleanup(
 556                         &pkt, av_packet_unref);
 557                 av_init_packet(&pkt);
 558                 pkt.data = nullptr;
 559                 pkt.size = 0;
 560                 if (av_read_frame(format_ctx, &pkt) == 0) {
 561                         if (pkt.stream_index == audio_stream_index && audio_callback != nullptr) {
 562                                 audio_callback(&pkt, format_ctx->streams[audio_stream_index]->time_base);
 563                         }
 564                         if (pkt.stream_index == video_stream_index) {
 565                                 if (avcodec_send_packet(video_codec_ctx, &pkt) < 0) {
 566                                         fprintf(stderr, "%s: Cannot send packet to video codec.\n", pathname.c_str());
 567                                         *error = true;
 568                                         return AVFrameWithDeleter(nullptr);
 569                                 }
 570                         } else if (pkt.stream_index == audio_stream_index) {
 571                                 if (*audio_pts == -1) {
 572                                         *audio_pts = pkt.pts;
 573                                 }
 574                                 if (avcodec_send_packet(audio_codec_ctx, &pkt) < 0) {
 575                                         fprintf(stderr, "%s: Cannot send packet to audio codec.\n", pathname.c_str());
 576                                         *error = true;
 577                                         return AVFrameWithDeleter(nullptr);
 578                                 }
 579                         }
 580                 } else {
 581                         eof = true;  // Or error, but ignore that for the time being.
 582                 }
 583
 584                 // Decode audio, if any.
 585                 if (*audio_pts != -1) {
 586                         for ( ;; ) {
 587                                 int err = avcodec_receive_frame(audio_codec_ctx, audio_avframe.get());
 588                                 if (err == 0) {
 589                                         convert_audio(audio_avframe.get(), audio_frame, audio_format);
 590                                 } else if (err == AVERROR(EAGAIN)) {
 591                                         break;
 592                                 } else {
 593                                         fprintf(stderr, "%s: Cannot receive frame from audio codec.\n", pathname.c_str());
 594                                         *error = true;
 595                                         return AVFrameWithDeleter(nullptr);
 596                                 }
 597                         }
 598                 }
 599
 600                 // Decode video, if we have a frame.
 601                 int err = avcodec_receive_frame(video_codec_ctx, video_avframe.get());
 602                 if (err == 0) {
 603                         frame_finished = true;
 604                         break;
 605                 } else if (err != AVERROR(EAGAIN)) {
 606                         fprintf(stderr, "%s: Cannot receive frame from video codec.\n", pathname.c_str());
 607                         *error = true;
 608                         return AVFrameWithDeleter(nullptr);
 609                 }
 610         } while (!eof);
 611
 612         if (frame_finished)
 613                 return video_avframe;
 614         else
 615                 return AVFrameWithDeleter(nullptr);
 616 }
 617
 618 void FFmpegCapture::convert_audio(const AVFrame *audio_avframe, FrameAllocator::Frame *audio_frame, AudioFormat *audio_format)
 619 {
 620         // Decide on a format. If there already is one in this audio frame,
 621         // we're pretty much forced to use it. If not, we try to find an exact match.
 622         // If that still doesn't work, we default to 32-bit signed chunked
 623         // (float would be nice, but there's really no way to signal that yet).
 624         AVSampleFormat dst_format;
 625         if (audio_format->bits_per_sample == 0) {
 626                 switch (audio_avframe->format) {
 627                 case AV_SAMPLE_FMT_S16:
 628                 case AV_SAMPLE_FMT_S16P:
 629                         audio_format->bits_per_sample = 16;
 630                         dst_format = AV_SAMPLE_FMT_S16;
 631                         break;
 632                 case AV_SAMPLE_FMT_S32:
 633                 case AV_SAMPLE_FMT_S32P:
 634                 default:
 635                         audio_format->bits_per_sample = 32;
 636                         dst_format = AV_SAMPLE_FMT_S32;
 637                         break;
 638                 }
 639         } else if (audio_format->bits_per_sample == 16) {
 640                 dst_format = AV_SAMPLE_FMT_S16;
 641         } else if (audio_format->bits_per_sample == 32) {
 642                 dst_format = AV_SAMPLE_FMT_S32;
 643         } else {
 644                 assert(false);
 645         }
 646         audio_format->num_channels = 2;
 647
 648         int64_t channel_layout = audio_avframe->channel_layout;
 649         if (channel_layout == 0) {
 650                 channel_layout = av_get_default_channel_layout(audio_avframe->channels);
 651         }
 652
 653         if (resampler == nullptr ||
 654             audio_avframe->format != last_src_format ||
 655             dst_format != last_dst_format ||
 656             channel_layout != last_channel_layout ||
 657             av_frame_get_sample_rate(audio_avframe) != last_sample_rate) {
 658                 avresample_free(&resampler);
 659                 resampler = avresample_alloc_context();
 660                 if (resampler == nullptr) {
 661                         fprintf(stderr, "Allocating resampler failed.\n");
 662                         exit(1);
 663                 }
 664
 665                 av_opt_set_int(resampler, "in_channel_layout",  channel_layout,                             0);
 666                 av_opt_set_int(resampler, "out_channel_layout", AV_CH_LAYOUT_STEREO,                        0);
 667                 av_opt_set_int(resampler, "in_sample_rate",     av_frame_get_sample_rate(audio_avframe),    0);
 668                 av_opt_set_int(resampler, "out_sample_rate",    OUTPUT_FREQUENCY,                           0);
 669                 av_opt_set_int(resampler, "in_sample_fmt",      audio_avframe->format,                      0);
 670                 av_opt_set_int(resampler, "out_sample_fmt",     dst_format,                                 0);
 671
 672                 if (avresample_open(resampler) < 0) {
 673                         fprintf(stderr, "Could not open resample context.\n");
 674                         exit(1);
 675                 }
 676
 677                 last_src_format = AVSampleFormat(audio_avframe->format);
 678                 last_dst_format = dst_format;
 679                 last_channel_layout = channel_layout;
 680                 last_sample_rate = av_frame_get_sample_rate(audio_avframe);
 681         }
 682
 683         size_t bytes_per_sample = (audio_format->bits_per_sample / 8) * 2;
 684         size_t num_samples_room = (audio_frame->size - audio_frame->len) / bytes_per_sample;
 685
 686         uint8_t *data = audio_frame->data + audio_frame->len;
 687         int out_samples = avresample_convert(resampler, &data, 0, num_samples_room,
 688                 const_cast<uint8_t **>(audio_avframe->data), audio_avframe->linesize[0], audio_avframe->nb_samples);
 689         if (out_samples < 0) {
 690                 fprintf(stderr, "Audio conversion failed.\n");
 691                 exit(1);
 692         }
 693
 694         audio_frame->len += out_samples * bytes_per_sample;
 695 }
 696
 697 VideoFormat FFmpegCapture::construct_video_format(const AVFrame *frame, AVRational video_timebase)
 698 {
 699         VideoFormat video_format;
 700         video_format.width = width;
 701         video_format.height = height;
 702         if (pixel_format == bmusb::PixelFormat_8BitBGRA) {
 703                 video_format.stride = width * 4;
 704         } else if (pixel_format == FFmpegCapture::PixelFormat_NV12) {
 705                 video_format.stride = width;
 706         } else {
 707                 assert(pixel_format == bmusb::PixelFormat_8BitYCbCrPlanar);
 708                 video_format.stride = width;
 709         }
 710         video_format.frame_rate_nom = video_timebase.den;
 711         video_format.frame_rate_den = av_frame_get_pkt_duration(frame) * video_timebase.num;
 712         if (video_format.frame_rate_nom == 0 || video_format.frame_rate_den == 0) {
 713                 // Invalid frame rate.
 714                 video_format.frame_rate_nom = 60;
 715                 video_format.frame_rate_den = 1;
 716         }
 717         video_format.has_signal = true;
 718         video_format.is_connected = true;
 719         return video_format;
 720 }
 721
 722 UniqueFrame FFmpegCapture::make_video_frame(const AVFrame *frame, const string &pathname, bool *error)
 723 {
 724         *error = false;
 725
 726         UniqueFrame video_frame(video_frame_allocator->alloc_frame());
 727         if (video_frame->data == nullptr) {
 728                 return video_frame;
 729         }
 730
 731         if (sws_ctx == nullptr ||
 732             sws_last_width != frame->width ||
 733             sws_last_height != frame->height ||
 734             sws_last_src_format != frame->format) {
 735                 sws_dst_format = decide_dst_format(AVPixelFormat(frame->format), pixel_format);
 736                 sws_ctx.reset(
 737                         sws_getContext(frame->width, frame->height, AVPixelFormat(frame->format),
 738                                 width, height, sws_dst_format,
 739                                 SWS_BICUBIC, nullptr, nullptr, nullptr));
 740                 sws_last_width = frame->width;
 741                 sws_last_height = frame->height;
 742                 sws_last_src_format = frame->format;
 743         }
 744         if (sws_ctx == nullptr) {
 745                 fprintf(stderr, "%s: Could not create scaler context\n", pathname.c_str());
 746                 *error = true;
 747                 return video_frame;
 748         }
 749
 750         uint8_t *pic_data[4] = { nullptr, nullptr, nullptr, nullptr };
 751         int linesizes[4] = { 0, 0, 0, 0 };
 752         if (pixel_format == bmusb::PixelFormat_8BitBGRA) {
 753                 pic_data[0] = video_frame->data;
 754                 linesizes[0] = width * 4;
 755                 video_frame->len = (width * 4) * height;
 756         } else if (pixel_format == PixelFormat_NV12) {
 757                 pic_data[0] = video_frame->data;
 758                 linesizes[0] = width;
 759
 760                 pic_data[1] = pic_data[0] + width * height;
 761                 linesizes[1] = width;
 762
 763                 video_frame->len = (width * 2) * height;
 764
 765                 const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(sws_dst_format);
 766                 current_frame_ycbcr_format = decode_ycbcr_format(desc, frame);
 767         } else {
 768                 assert(pixel_format == bmusb::PixelFormat_8BitYCbCrPlanar);
 769                 const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(sws_dst_format);
 770
 771                 int chroma_width = AV_CEIL_RSHIFT(int(width), desc->log2_chroma_w);
 772                 int chroma_height = AV_CEIL_RSHIFT(int(height), desc->log2_chroma_h);
 773
 774                 pic_data[0] = video_frame->data;
 775                 linesizes[0] = width;
 776
 777                 pic_data[1] = pic_data[0] + width * height;
 778                 linesizes[1] = chroma_width;
 779
 780                 pic_data[2] = pic_data[1] + chroma_width * chroma_height;
 781                 linesizes[2] = chroma_width;
 782
 783                 video_frame->len = width * height + 2 * chroma_width * chroma_height;
 784
 785                 current_frame_ycbcr_format = decode_ycbcr_format(desc, frame);
 786         }
 787         sws_scale(sws_ctx.get(), frame->data, frame->linesize, 0, frame->height, pic_data, linesizes);
 788
 789         return video_frame;
 790 }