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

   1 // Kaeru (換える), a simple transcoder intended for use with Nageru.
   2
   3 #include "audio_encoder.h"
   4 #include "basic_stats.h"
   5 #include "defs.h"
   6 #include "flags.h"
   7 #include "ffmpeg_capture.h"
   8 #include "mixer.h"
   9 #include "mux.h"
  10 #include "quittable_sleeper.h"
  11 #include "timebase.h"
  12 #include "x264_encoder.h"
  13
  14 #include <assert.h>
  15 #include <fcntl.h>
  16 #include <signal.h>
  17 #include <unistd.h>
  18 #include <chrono>
  19 #include <string>
  20
  21 using namespace bmusb;
  22 using namespace movit;
  23 using namespace std;
  24 using namespace std::chrono;
  25 using namespace std::placeholders;
  26
  27 Mixer *global_mixer = nullptr;
  28 X264Encoder *global_x264_encoder = nullptr;
  29 int frame_num = 0;
  30 BasicStats *global_basic_stats = nullptr;
  31 QuittableSleeper should_quit;
  32 MuxMetrics stream_mux_metrics;
  33
  34 namespace {
  35
  36 int write_packet(void *opaque, uint8_t *buf, int buf_size, AVIODataMarkerType type, int64_t time)
  37 {
  38         static bool seen_sync_markers = false;
  39         static string stream_mux_header;
  40         HTTPD *httpd = (HTTPD *)opaque;
  41
  42         if (type == AVIO_DATA_MARKER_SYNC_POINT || type == AVIO_DATA_MARKER_BOUNDARY_POINT) {
  43                 seen_sync_markers = true;
  44         } else if (type == AVIO_DATA_MARKER_UNKNOWN && !seen_sync_markers) {
  45                 // We don't know if this is a keyframe or not (the muxer could
  46                 // avoid marking it), so we just have to make the best of it.
  47                 type = AVIO_DATA_MARKER_SYNC_POINT;
  48         }
  49
  50         if (type == AVIO_DATA_MARKER_HEADER) {
  51                 stream_mux_header.append((char *)buf, buf_size);
  52                 httpd->set_header(HTTPD::MAIN_STREAM, stream_mux_header);
  53         } else {
  54                 httpd->add_data(HTTPD::MAIN_STREAM, (char *)buf, buf_size, type == AVIO_DATA_MARKER_SYNC_POINT, time, AVRational{ AV_TIME_BASE, 1 });
  55         }
  56         return buf_size;
  57 }
  58
  59 }  // namespace
  60
  61 unique_ptr<Mux> create_mux(HTTPD *httpd, AVOutputFormat *oformat, X264Encoder *x264_encoder, AudioEncoder *audio_encoder)
  62 {
  63         AVFormatContext *avctx = avformat_alloc_context();
  64         avctx->oformat = oformat;
  65
  66         uint8_t *buf = (uint8_t *)av_malloc(MUX_BUFFER_SIZE);
  67         avctx->pb = avio_alloc_context(buf, MUX_BUFFER_SIZE, 1, httpd, nullptr, nullptr, nullptr);
  68         avctx->pb->write_data_type = &write_packet;
  69         avctx->pb->ignore_boundary_point = 1;
  70         avctx->flags = AVFMT_FLAG_CUSTOM_IO;
  71
  72         string video_extradata = x264_encoder->get_global_headers();
  73
  74         unique_ptr<Mux> mux;
  75         mux.reset(new Mux(avctx, global_flags.width, global_flags.height, Mux::CODEC_H264, video_extradata, audio_encoder->get_codec_parameters().get(), COARSE_TIMEBASE,
  76                 /*write_callback=*/nullptr, Mux::WRITE_FOREGROUND, { &stream_mux_metrics }));
  77         stream_mux_metrics.init({{ "destination", "http" }});
  78         return mux;
  79 }
  80
  81 void video_frame_callback(FFmpegCapture *video, X264Encoder *x264_encoder, AudioEncoder *audio_encoder,
  82                           int64_t video_pts, AVRational video_timebase,
  83                           int64_t audio_pts, AVRational audio_timebase,
  84                           uint16_t timecode,
  85                           FrameAllocator::Frame video_frame, size_t video_offset, VideoFormat video_format,
  86                           FrameAllocator::Frame audio_frame, size_t audio_offset, AudioFormat audio_format)
  87 {
  88         if (video_pts >= 0 && video_frame.len > 0) {
  89                 ReceivedTimestamps ts;
  90                 ts.ts.push_back(steady_clock::now());
  91
  92                 video_pts = av_rescale_q(video_pts, video_timebase, AVRational{ 1, TIMEBASE });
  93                 int64_t frame_duration = TIMEBASE * video_format.frame_rate_den / video_format.frame_rate_nom;
  94                 x264_encoder->add_frame(video_pts, frame_duration, video->get_current_frame_ycbcr_format().luma_coefficients, video_frame.data + video_offset, ts);
  95                 global_basic_stats->update(frame_num++, /*dropped_frames=*/0);
  96         }
  97         if (audio_frame.len > 0) {
  98                 // FFmpegCapture takes care of this for us.
  99                 assert(audio_format.num_channels == 2);
 100                 assert(audio_format.sample_rate == OUTPUT_FREQUENCY);
 101
 102                 // TODO: Reduce some duplication against AudioMixer here.
 103                 size_t num_samples = audio_frame.len / (audio_format.bits_per_sample / 8);
 104                 vector<float> float_samples;
 105                 float_samples.resize(num_samples);
 106                 if (audio_format.bits_per_sample == 16) {
 107                         const int16_t *src = (const int16_t *)audio_frame.data;
 108                         float *dst = &float_samples[0];
 109                         for (size_t i = 0; i < num_samples; ++i) {
 110                                 *dst++ = le16toh(*src++) * (1.0f / 32768.0f);
 111                         }
 112                 } else if (audio_format.bits_per_sample == 32) {
 113                         const int32_t *src = (const int32_t *)audio_frame.data;
 114                         float *dst = &float_samples[0];
 115                         for (size_t i = 0; i < num_samples; ++i) {
 116                                 *dst++ = le32toh(*src++) * (1.0f / 2147483648.0f);
 117                         }
 118                 } else {
 119                         assert(false);
 120                 }
 121                 audio_pts = av_rescale_q(audio_pts, audio_timebase, AVRational{ 1, TIMEBASE });
 122                 audio_encoder->encode_audio(float_samples, audio_pts);
 123         }
 124
 125         if (video_frame.owner) {
 126                 video_frame.owner->release_frame(video_frame);
 127         }
 128         if (audio_frame.owner) {
 129                 audio_frame.owner->release_frame(audio_frame);
 130         }
 131 }
 132
 133 void audio_frame_callback(Mux *mux, const AVPacket *pkt, AVRational timebase)
 134 {
 135         mux->add_packet(*pkt, pkt->pts, pkt->dts == AV_NOPTS_VALUE ? pkt->pts : pkt->dts, timebase, /*stream_index=*/1);
 136 }
 137
 138 void adjust_bitrate(int signal)
 139 {
 140         int new_bitrate = global_flags.x264_bitrate;
 141         if (signal == SIGUSR1) {
 142                 new_bitrate += 100;
 143                 if (new_bitrate > 100000) {
 144                         fprintf(stderr, "Ignoring SIGUSR1, can't increase bitrate below 100000 kbit/sec (currently at %d kbit/sec)\n",
 145                                 global_flags.x264_bitrate);
 146                 } else {
 147                         fprintf(stderr, "Increasing bitrate to %d kbit/sec due to SIGUSR1.\n", new_bitrate);
 148                         global_flags.x264_bitrate = new_bitrate;
 149                         global_x264_encoder->change_bitrate(new_bitrate);
 150                 }
 151         } else if (signal == SIGUSR2) {
 152                 new_bitrate -= 100;
 153                 if (new_bitrate < 100) {
 154                         fprintf(stderr, "Ignoring SIGUSR2, can't decrease bitrate below 100 kbit/sec (currently at %d kbit/sec)\n",
 155                                 global_flags.x264_bitrate);
 156                 } else {
 157                         fprintf(stderr, "Decreasing bitrate to %d kbit/sec due to SIGUSR2.\n", new_bitrate);
 158                         global_flags.x264_bitrate = new_bitrate;
 159                         global_x264_encoder->change_bitrate(new_bitrate);
 160                 }
 161         }
 162 }
 163
 164 void request_quit(int signal)
 165 {
 166         should_quit.quit();
 167 }
 168
 169 int main(int argc, char *argv[])
 170 {
 171         parse_flags(PROGRAM_KAERU, argc, argv);
 172         if (optind + 1 != argc) {
 173                 usage(PROGRAM_KAERU);
 174                 exit(1);
 175         }
 176         global_flags.num_cards = 1;  // For latency metrics.
 177
 178 #if LIBAVFORMAT_VERSION_INT < AV_VERSION_INT(58, 9, 100)
 179         av_register_all();
 180 #endif
 181         avformat_network_init();
 182
 183         HTTPD httpd;
 184
 185         AVOutputFormat *oformat = av_guess_format(global_flags.stream_mux_name.c_str(), nullptr, nullptr);
 186         assert(oformat != nullptr);
 187
 188         unique_ptr<AudioEncoder> audio_encoder;
 189         if (global_flags.stream_audio_codec_name.empty()) {
 190                 audio_encoder.reset(new AudioEncoder(AUDIO_OUTPUT_CODEC_NAME, DEFAULT_AUDIO_OUTPUT_BIT_RATE, oformat));
 191         } else {
 192                 audio_encoder.reset(new AudioEncoder(global_flags.stream_audio_codec_name, global_flags.stream_audio_codec_bitrate, oformat));
 193         }
 194
 195         unique_ptr<X264Encoder> x264_encoder(new X264Encoder(oformat));
 196         unique_ptr<Mux> http_mux = create_mux(&httpd, oformat, x264_encoder.get(), audio_encoder.get());
 197         if (global_flags.transcode_audio) {
 198                 audio_encoder->add_mux(http_mux.get());
 199         }
 200         x264_encoder->add_mux(http_mux.get());
 201         global_x264_encoder = x264_encoder.get();
 202
 203         FFmpegCapture video(argv[optind], global_flags.width, global_flags.height);
 204         video.set_pixel_format(FFmpegCapture::PixelFormat_NV12);
 205         video.set_frame_callback(bind(video_frame_callback, &video, x264_encoder.get(), audio_encoder.get(), _1, _2, _3, _4, _5, _6, _7, _8, _9, _10, _11));
 206         if (!global_flags.transcode_audio) {
 207                 video.set_audio_callback(bind(audio_frame_callback, http_mux.get(), _1, _2));
 208         }
 209         video.configure_card();
 210         video.start_bm_capture();
 211         video.change_rate(2.0);  // Be sure never to really fall behind, but also don't dump huge amounts of stuff onto x264.
 212
 213         BasicStats basic_stats(/*verbose=*/false, /*use_opengl=*/false);
 214         global_basic_stats = &basic_stats;
 215         httpd.start(global_flags.http_port);
 216
 217         signal(SIGUSR1, adjust_bitrate);
 218         signal(SIGUSR2, adjust_bitrate);
 219         signal(SIGINT, request_quit);
 220
 221         while (!should_quit.should_quit()) {
 222                 should_quit.sleep_for(hours(1000));
 223         }
 224
 225         video.stop_dequeue_thread();
 226         // Stop the x264 encoder before killing the mux it's writing to.
 227         x264_encoder.reset();
 228         return 0;
 229 }