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

   1 #ifndef _FFMPEG_CAPTURE_H
   2 #define _FFMPEG_CAPTURE_H 1
   3
   4 // FFmpegCapture looks much like a capture card, but the frames it spits out
   5 // come from a video in real time, looping. Because it decodes the video using
   6 // FFmpeg (thus the name), this means it can handle a very wide array of video
   7 // formats, and also things like network streaming and V4L capture, but it is
   8 // also significantly less integrated and optimized than the regular capture
   9 // cards. In particular, the frames are always scaled and converted to 8-bit
  10 // RGBA on the CPU before being sent on to the GPU.
  11 //
  12 // Since we don't really know much about the video when building the chains,
  13 // there are some limitations. In particular, frames are always assumed to be
  14 // sRGB even if the video container says something else. We could probably
  15 // try to load the video on startup and pick out the parameters at that point,
  16 // but it would require some more plumbing, and it would also fail if the file
  17 // changes parameters midway, which is allowed in some formats.
  18 //
  19 // There is currently no audio support.
  20
  21 #include <assert.h>
  22 #include <stdint.h>
  23 #include <functional>
  24 #include <map>
  25 #include <memory>
  26 #include <mutex>
  27 #include <set>
  28 #include <string>
  29 #include <thread>
  30
  31 #include <movit/ycbcr.h>
  32
  33 extern "C" {
  34 #include <libavutil/pixfmt.h>
  35 #include <libavutil/rational.h>
  36 }
  37
  38 #include "bmusb/bmusb.h"
  39 #include "ffmpeg_raii.h"
  40 #include "quittable_sleeper.h"
  41
  42 struct AVFormatContext;
  43 struct AVFrame;
  44 struct AVRational;
  45
  46 class FFmpegCapture : public bmusb::CaptureInterface
  47 {
  48 public:
  49         FFmpegCapture(const std::string &filename, unsigned width, unsigned height);
  50         ~FFmpegCapture();
  51
  52         void set_card_index(int card_index)
  53         {
  54                 this->card_index = card_index;
  55         }
  56
  57         int get_card_index() const
  58         {
  59                 return card_index;
  60         }
  61
  62         void rewind()
  63         {
  64                 std::lock_guard<std::mutex> lock(queue_mu);
  65                 command_queue.push_back(QueuedCommand { QueuedCommand::REWIND });
  66                 producer_thread_should_quit.wakeup();
  67         }
  68
  69         void change_rate(double new_rate)
  70         {
  71                 std::lock_guard<std::mutex> lock(queue_mu);
  72                 command_queue.push_back(QueuedCommand { QueuedCommand::CHANGE_RATE, new_rate });
  73                 producer_thread_should_quit.wakeup();
  74         }
  75
  76         // CaptureInterface.
  77         void set_video_frame_allocator(bmusb::FrameAllocator *allocator) override
  78         {
  79                 video_frame_allocator = allocator;
  80                 if (owned_video_frame_allocator.get() != allocator) {
  81                         owned_video_frame_allocator.reset();
  82                 }
  83         }
  84
  85         bmusb::FrameAllocator *get_video_frame_allocator() override
  86         {
  87                 return video_frame_allocator;
  88         }
  89
  90         // Does not take ownership.
  91         void set_audio_frame_allocator(bmusb::FrameAllocator *allocator) override
  92         {
  93                 audio_frame_allocator = allocator;
  94                 if (owned_audio_frame_allocator.get() != allocator) {
  95                         owned_audio_frame_allocator.reset();
  96                 }
  97         }
  98
  99         bmusb::FrameAllocator *get_audio_frame_allocator() override
 100         {
 101                 return audio_frame_allocator;
 102         }
 103
 104         void set_frame_callback(bmusb::frame_callback_t callback) override
 105         {
 106                 frame_callback = callback;
 107         }
 108
 109         // Used to get precise information about the Y'CbCr format used
 110         // for a given frame. Only valid to call during the frame callback,
 111         // and only when receiving a frame with pixel format PixelFormat_8BitYCbCrPlanar.
 112         movit::YCbCrFormat get_current_frame_ycbcr_format() const
 113         {
 114                 return current_frame_ycbcr_format;
 115         }
 116
 117         void set_dequeue_thread_callbacks(std::function<void()> init, std::function<void()> cleanup) override
 118         {
 119                 dequeue_init_callback = init;
 120                 dequeue_cleanup_callback = cleanup;
 121                 has_dequeue_callbacks = true;
 122         }
 123
 124         std::string get_description() const override
 125         {
 126                 return description;
 127         }
 128
 129         void configure_card() override;
 130         void start_bm_capture() override;
 131         void stop_dequeue_thread() override;
 132         bool get_disconnected() const override { return false; }  // We never unplug.
 133
 134         std::map<uint32_t, bmusb::VideoMode> get_available_video_modes() const;
 135         void set_video_mode(uint32_t video_mode_id) override {}  // Ignore.
 136         uint32_t get_current_video_mode() const override { return 0; }
 137
 138         std::set<bmusb::PixelFormat> get_available_pixel_formats() const override {
 139                 return std::set<bmusb::PixelFormat>{ bmusb::PixelFormat_8BitBGRA, bmusb::PixelFormat_8BitYCbCrPlanar };
 140         }
 141         void set_pixel_format(bmusb::PixelFormat pixel_format) override {
 142                 this->pixel_format = pixel_format;
 143         }
 144         bmusb::PixelFormat get_current_pixel_format() const override {
 145                 return pixel_format;
 146         }
 147
 148         std::map<uint32_t, std::string> get_available_video_inputs() const override {
 149                 return { { 0, "Auto" } }; }
 150         void set_video_input(uint32_t video_input_id) override {}  // Ignore.
 151         uint32_t get_current_video_input() const override { return 0; }
 152
 153         std::map<uint32_t, std::string> get_available_audio_inputs() const override {
 154                 return { { 0, "Embedded" } };
 155         }
 156         void set_audio_input(uint32_t audio_input_id) override {}  // Ignore.
 157         uint32_t get_current_audio_input() const override { return 0; }
 158
 159 private:
 160         void producer_thread_func();
 161         void send_disconnected_frame();
 162         bool play_video(const std::string &pathname);
 163         void internal_rewind();
 164
 165         // Returns true if there was an error.
 166         bool process_queued_commands(AVFormatContext *format_ctx, const std::string &pathname, timespec last_modified, bool *rewound);
 167
 168         // Returns nullptr if no frame was decoded (e.g. EOF).
 169         AVFrameWithDeleter decode_frame(AVFormatContext *format_ctx, AVCodecContext *codec_ctx, const std::string &pathname, int video_stream_index, bool *error);
 170
 171         bmusb::VideoFormat construct_video_format(const AVFrame *frame, AVRational video_timebase);
 172         bmusb::FrameAllocator::Frame make_video_frame(const AVFrame *frame, const std::string &pathname, bool *error);
 173
 174         std::string description, filename;
 175         uint16_t timecode = 0;
 176         unsigned width, height;
 177         bmusb::PixelFormat pixel_format = bmusb::PixelFormat_8BitBGRA;
 178         movit::YCbCrFormat current_frame_ycbcr_format;
 179         bool running = false;
 180         int card_index = -1;
 181         double rate = 1.0;
 182
 183         bool has_dequeue_callbacks = false;
 184         std::function<void()> dequeue_init_callback = nullptr;
 185         std::function<void()> dequeue_cleanup_callback = nullptr;
 186
 187         bmusb::FrameAllocator *video_frame_allocator = nullptr;
 188         bmusb::FrameAllocator *audio_frame_allocator = nullptr;
 189         std::unique_ptr<bmusb::FrameAllocator> owned_video_frame_allocator;
 190         std::unique_ptr<bmusb::FrameAllocator> owned_audio_frame_allocator;
 191         bmusb::frame_callback_t frame_callback = nullptr;
 192
 193         SwsContextWithDeleter sws_ctx;
 194         int sws_last_width = -1, sws_last_height = -1, sws_last_src_format = -1;
 195         AVPixelFormat sws_dst_format = AVPixelFormat(-1);  // In practice, always initialized.
 196         AVRational video_timebase;
 197
 198         QuittableSleeper producer_thread_should_quit;
 199         std::thread producer_thread;
 200
 201         int64_t pts_origin, last_pts;
 202         std::chrono::steady_clock::time_point start, next_frame_start;
 203
 204         std::mutex queue_mu;
 205         struct QueuedCommand {
 206                 enum Command { REWIND, CHANGE_RATE } command;
 207                 double new_rate;  // For CHANGE_RATE.
 208         };
 209         std::vector<QueuedCommand> command_queue;  // Protected by <queue_mu>.
 210 };
 211
 212 #endif  // !defined(_FFMPEG_CAPTURE_H)