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 }
  36
  37 #include "bmusb/bmusb.h"
  38 #include "ffmpeg_raii.h"
  39 #include "quittable_sleeper.h"
  40
  41 struct AVFormatContext;
  42 struct AVFrame;
  43 struct AVRational;
  44
  45 class FFmpegCapture : public bmusb::CaptureInterface
  46 {
  47 public:
  48         FFmpegCapture(const std::string &filename, unsigned width, unsigned height);
  49         ~FFmpegCapture();
  50
  51         void set_card_index(int card_index)
  52         {
  53                 this->card_index = card_index;
  54         }
  55
  56         int get_card_index() const
  57         {
  58                 return card_index;
  59         }
  60
  61         void rewind()
  62         {
  63                 std::lock_guard<std::mutex> lock(queue_mu);
  64                 command_queue.push_back(QueuedCommand { QueuedCommand::REWIND });
  65         }
  66
  67         void change_rate(double new_rate)
  68         {
  69                 std::lock_guard<std::mutex> lock(queue_mu);
  70                 command_queue.push_back(QueuedCommand { QueuedCommand::CHANGE_RATE, new_rate });
  71         }
  72
  73         // CaptureInterface.
  74         void set_video_frame_allocator(bmusb::FrameAllocator *allocator) override
  75         {
  76                 video_frame_allocator = allocator;
  77                 if (owned_video_frame_allocator.get() != allocator) {
  78                         owned_video_frame_allocator.reset();
  79                 }
  80         }
  81
  82         bmusb::FrameAllocator *get_video_frame_allocator() override
  83         {
  84                 return video_frame_allocator;
  85         }
  86
  87         // Does not take ownership.
  88         void set_audio_frame_allocator(bmusb::FrameAllocator *allocator) override
  89         {
  90                 audio_frame_allocator = allocator;
  91                 if (owned_audio_frame_allocator.get() != allocator) {
  92                         owned_audio_frame_allocator.reset();
  93                 }
  94         }
  95
  96         bmusb::FrameAllocator *get_audio_frame_allocator() override
  97         {
  98                 return audio_frame_allocator;
  99         }
 100
 101         void set_frame_callback(bmusb::frame_callback_t callback) override
 102         {
 103                 frame_callback = callback;
 104         }
 105
 106         // Used to get precise information about the Y'CbCr format used
 107         // for a given frame. Only valid to call during the frame callback,
 108         // and only when receiving a frame with pixel format PixelFormat_8BitYCbCrPlanar.
 109         movit::YCbCrFormat get_current_frame_ycbcr_format() const
 110         {
 111                 return current_frame_ycbcr_format;
 112         }
 113
 114         void set_dequeue_thread_callbacks(std::function<void()> init, std::function<void()> cleanup) override
 115         {
 116                 dequeue_init_callback = init;
 117                 dequeue_cleanup_callback = cleanup;
 118                 has_dequeue_callbacks = true;
 119         }
 120
 121         std::string get_description() const override
 122         {
 123                 return description;
 124         }
 125
 126         void configure_card() override;
 127         void start_bm_capture() override;
 128         void stop_dequeue_thread() override;
 129         bool get_disconnected() const override { return false; }  // We never unplug.
 130
 131         std::map<uint32_t, bmusb::VideoMode> get_available_video_modes() const;
 132         void set_video_mode(uint32_t video_mode_id) override {}  // Ignore.
 133         uint32_t get_current_video_mode() const override { return 0; }
 134
 135         std::set<bmusb::PixelFormat> get_available_pixel_formats() const override {
 136                 return std::set<bmusb::PixelFormat>{ bmusb::PixelFormat_8BitBGRA, bmusb::PixelFormat_8BitYCbCrPlanar };
 137         }
 138         void set_pixel_format(bmusb::PixelFormat pixel_format) override {
 139                 this->pixel_format = pixel_format;
 140         }
 141         bmusb::PixelFormat get_current_pixel_format() const override {
 142                 return pixel_format;
 143         }
 144
 145         std::map<uint32_t, std::string> get_available_video_inputs() const override {
 146                 return { { 0, "Auto" } }; }
 147         void set_video_input(uint32_t video_input_id) override {}  // Ignore.
 148         uint32_t get_current_video_input() const override { return 0; }
 149
 150         std::map<uint32_t, std::string> get_available_audio_inputs() const override {
 151                 return { { 0, "Embedded" } };
 152         }
 153         void set_audio_input(uint32_t audio_input_id) override {}  // Ignore.
 154         uint32_t get_current_audio_input() const override { return 0; }
 155
 156 private:
 157         void producer_thread_func();
 158         void send_disconnected_frame();
 159         bool play_video(const std::string &pathname);
 160         void internal_rewind();
 161
 162         // Returns true if there was an error.
 163         bool process_queued_commands(AVFormatContext *format_ctx, const std::string &pathname, timespec last_modified);
 164
 165         // Returns nullptr if no frame was decoded (e.g. EOF).
 166         AVFrameWithDeleter decode_frame(AVFormatContext *format_ctx, AVCodecContext *codec_ctx, const std::string &pathname, int video_stream_index, bool *error);
 167
 168         bmusb::VideoFormat construct_video_format(const AVFrame *frame, AVRational video_timebase);
 169         bmusb::FrameAllocator::Frame make_video_frame(const AVFrame *frame, const std::string &pathname, bool *error);
 170
 171         std::string description, filename;
 172         uint16_t timecode = 0;
 173         unsigned width, height;
 174         bmusb::PixelFormat pixel_format = bmusb::PixelFormat_8BitBGRA;
 175         movit::YCbCrFormat current_frame_ycbcr_format;
 176         bool running = false;
 177         int card_index = -1;
 178         double rate = 1.0;
 179
 180         bool has_dequeue_callbacks = false;
 181         std::function<void()> dequeue_init_callback = nullptr;
 182         std::function<void()> dequeue_cleanup_callback = nullptr;
 183
 184         bmusb::FrameAllocator *video_frame_allocator = nullptr;
 185         bmusb::FrameAllocator *audio_frame_allocator = nullptr;
 186         std::unique_ptr<bmusb::FrameAllocator> owned_video_frame_allocator;
 187         std::unique_ptr<bmusb::FrameAllocator> owned_audio_frame_allocator;
 188         bmusb::frame_callback_t frame_callback = nullptr;
 189
 190         SwsContextWithDeleter sws_ctx;
 191         int sws_last_width = -1, sws_last_height = -1, sws_last_src_format = -1;
 192         AVPixelFormat sws_dst_format = AVPixelFormat(-1);  // In practice, always initialized.
 193
 194         QuittableSleeper producer_thread_should_quit;
 195         std::thread producer_thread;
 196
 197         int64_t pts_origin, last_pts;
 198         std::chrono::steady_clock::time_point start, next_frame_start;
 199
 200         std::mutex queue_mu;
 201         struct QueuedCommand {
 202                 enum Command { REWIND, CHANGE_RATE } command;
 203                 double new_rate;  // For CHANGE_RATE.
 204         };
 205         std::vector<QueuedCommand> command_queue;  // Protected by <queue_mu>.
 206 };
 207
 208 #endif  // !defined(_FFMPEG_CAPTURE_H)