]> git.sesse.net Git - nageru/blob - theme.cpp
Add support for FFmpeg inputs.
[nageru] / theme.cpp
1 #include "theme.h"
2
3 #include <assert.h>
4 #include <bmusb/bmusb.h>
5 #include <epoxy/gl.h>
6 #include <lauxlib.h>
7 #include <lua.hpp>
8 #include <movit/effect.h>
9 #include <movit/effect_chain.h>
10 #include <movit/image_format.h>
11 #include <movit/mix_effect.h>
12 #include <movit/multiply_effect.h>
13 #include <movit/overlay_effect.h>
14 #include <movit/padding_effect.h>
15 #include <movit/resample_effect.h>
16 #include <movit/resize_effect.h>
17 #include <movit/util.h>
18 #include <movit/white_balance_effect.h>
19 #include <movit/ycbcr.h>
20 #include <movit/ycbcr_input.h>
21 #include <stdio.h>
22 #include <stdlib.h>
23 #include <cstddef>
24 #include <memory>
25 #include <new>
26 #include <utility>
27
28 #include "defs.h"
29 #include "deinterlace_effect.h"
30 #include "ffmpeg_capture.h"
31 #include "flags.h"
32 #include "image_input.h"
33 #include "input.h"
34 #include "input_state.h"
35 #include "pbo_frame_allocator.h"
36
37 class Mixer;
38
39 namespace movit {
40 class ResourcePool;
41 }  // namespace movit
42
43 using namespace std;
44 using namespace movit;
45
46 extern Mixer *global_mixer;
47
48 namespace {
49
50 // Contains basically the same data as InputState, but does not hold on to
51 // a reference to the frames. This is important so that we can release them
52 // without having to wait for Lua's GC.
53 struct InputStateInfo {
54         InputStateInfo(const InputState& input_state);
55
56         unsigned last_width[MAX_VIDEO_CARDS], last_height[MAX_VIDEO_CARDS];
57         bool last_interlaced[MAX_VIDEO_CARDS], last_has_signal[MAX_VIDEO_CARDS], last_is_connected[MAX_VIDEO_CARDS];
58         unsigned last_frame_rate_nom[MAX_VIDEO_CARDS], last_frame_rate_den[MAX_VIDEO_CARDS];
59 };
60
61 InputStateInfo::InputStateInfo(const InputState &input_state)
62 {
63         for (unsigned signal_num = 0; signal_num < MAX_VIDEO_CARDS; ++signal_num) {
64                 BufferedFrame frame = input_state.buffered_frames[signal_num][0];
65                 if (frame.frame == nullptr) {
66                         last_width[signal_num] = last_height[signal_num] = 0;
67                         last_interlaced[signal_num] = false;
68                         last_has_signal[signal_num] = false;
69                         last_is_connected[signal_num] = false;
70                         continue;
71                 }
72                 const PBOFrameAllocator::Userdata *userdata = (const PBOFrameAllocator::Userdata *)frame.frame->userdata;
73                 last_width[signal_num] = userdata->last_width[frame.field_number];
74                 last_height[signal_num] = userdata->last_height[frame.field_number];
75                 last_interlaced[signal_num] = userdata->last_interlaced;
76                 last_has_signal[signal_num] = userdata->last_has_signal;
77                 last_is_connected[signal_num] = userdata->last_is_connected;
78                 last_frame_rate_nom[signal_num] = userdata->last_frame_rate_nom;
79                 last_frame_rate_den[signal_num] = userdata->last_frame_rate_den;
80         }
81 }
82
83 class LuaRefWithDeleter {
84 public:
85         LuaRefWithDeleter(mutex *m, lua_State *L, int ref) : m(m), L(L), ref(ref) {}
86         ~LuaRefWithDeleter() {
87                 unique_lock<mutex> lock(*m);
88                 luaL_unref(L, LUA_REGISTRYINDEX, ref);
89         }
90         int get() const { return ref; }
91
92 private:
93         LuaRefWithDeleter(const LuaRefWithDeleter &) = delete;
94
95         mutex *m;
96         lua_State *L;
97         int ref;
98 };
99
100 template<class T, class... Args>
101 int wrap_lua_object(lua_State* L, const char *class_name, Args&&... args)
102 {
103         // Construct the C++ object and put it on the stack.
104         void *mem = lua_newuserdata(L, sizeof(T));
105         new(mem) T(forward<Args>(args)...);
106
107         // Look up the metatable named <class_name>, and set it on the new object.
108         luaL_getmetatable(L, class_name);
109         lua_setmetatable(L, -2);
110
111         return 1;
112 }
113
114 // Like wrap_lua_object, but the object is not owned by Lua; ie. it's not freed
115 // by Lua GC. This is typically the case for Effects, which are owned by EffectChain
116 // and expected to be destructed by it. The object will be of type T** instead of T*
117 // when exposed to Lua.
118 //
119 // Note that we currently leak if you allocate an Effect in this way and never call
120 // add_effect. We should see if there's a way to e.g. set __gc on it at construction time
121 // and then release that once add_effect() takes ownership.
122 template<class T, class... Args>
123 int wrap_lua_object_nonowned(lua_State* L, const char *class_name, Args&&... args)
124 {
125         // Construct the pointer ot the C++ object and put it on the stack.
126         T **obj = (T **)lua_newuserdata(L, sizeof(T *));
127         *obj = new T(forward<Args>(args)...);
128
129         // Look up the metatable named <class_name>, and set it on the new object.
130         luaL_getmetatable(L, class_name);
131         lua_setmetatable(L, -2);
132
133         return 1;
134 }
135
136 Theme *get_theme_updata(lua_State* L)
137 {       
138         luaL_checktype(L, lua_upvalueindex(1), LUA_TLIGHTUSERDATA);
139         return (Theme *)lua_touserdata(L, lua_upvalueindex(1));
140 }
141
142 Effect *get_effect(lua_State *L, int idx)
143 {
144         if (luaL_testudata(L, idx, "WhiteBalanceEffect") ||
145             luaL_testudata(L, idx, "ResampleEffect") ||
146             luaL_testudata(L, idx, "PaddingEffect") ||
147             luaL_testudata(L, idx, "IntegralPaddingEffect") ||
148             luaL_testudata(L, idx, "OverlayEffect") ||
149             luaL_testudata(L, idx, "ResizeEffect") ||
150             luaL_testudata(L, idx, "MultiplyEffect") ||
151             luaL_testudata(L, idx, "MixEffect") ||
152             luaL_testudata(L, idx, "ImageInput")) {
153                 return *(Effect **)lua_touserdata(L, idx);
154         }
155         luaL_error(L, "Error: Index #%d was not an Effect type\n", idx);
156         return nullptr;
157 }
158
159 InputStateInfo *get_input_state_info(lua_State *L, int idx)
160 {
161         if (luaL_testudata(L, idx, "InputStateInfo")) {
162                 return (InputStateInfo *)lua_touserdata(L, idx);
163         }
164         luaL_error(L, "Error: Index #%d was not InputStateInfo\n", idx);
165         return nullptr;
166 }
167
168 bool checkbool(lua_State* L, int idx)
169 {
170         luaL_checktype(L, idx, LUA_TBOOLEAN);
171         return lua_toboolean(L, idx);
172 }
173
174 string checkstdstring(lua_State *L, int index)
175 {
176         size_t len;
177         const char* cstr = lua_tolstring(L, index, &len);
178         return string(cstr, len);
179 }
180
181 int EffectChain_new(lua_State* L)
182 {
183         assert(lua_gettop(L) == 2);
184         Theme *theme = get_theme_updata(L);
185         int aspect_w = luaL_checknumber(L, 1);
186         int aspect_h = luaL_checknumber(L, 2);
187
188         return wrap_lua_object<EffectChain>(L, "EffectChain", aspect_w, aspect_h, theme->get_resource_pool());
189 }
190
191 int EffectChain_gc(lua_State* L)
192 {
193         assert(lua_gettop(L) == 1);
194         EffectChain *chain = (EffectChain *)luaL_checkudata(L, 1, "EffectChain");
195         chain->~EffectChain();
196         return 0;
197 }
198
199 int EffectChain_add_live_input(lua_State* L)
200 {
201         assert(lua_gettop(L) == 3);
202         Theme *theme = get_theme_updata(L);
203         EffectChain *chain = (EffectChain *)luaL_checkudata(L, 1, "EffectChain");
204         bool override_bounce = checkbool(L, 2);
205         bool deinterlace = checkbool(L, 3);
206         bmusb::PixelFormat pixel_format = global_flags.ten_bit_input ? bmusb::PixelFormat_10BitYCbCr : bmusb::PixelFormat_8BitYCbCr;
207
208         // Needs to be nonowned to match add_video_input (see below).
209         return wrap_lua_object_nonowned<LiveInputWrapper>(L, "LiveInputWrapper", theme, chain, pixel_format, override_bounce, deinterlace);
210 }
211
212 int EffectChain_add_video_input(lua_State* L)
213 {
214         assert(lua_gettop(L) == 3);
215         Theme *theme = get_theme_updata(L);
216         EffectChain *chain = (EffectChain *)luaL_checkudata(L, 1, "EffectChain");
217         FFmpegCapture **capture = (FFmpegCapture **)luaL_checkudata(L, 2, "VideoInput");
218         bool deinterlace = checkbool(L, 3);
219
220         // These need to be nonowned, so that the LiveInputWrapper still exists
221         // and can feed frames to the right EffectChain even if the Lua code
222         // doesn't care about the object anymore. (If we change this, we'd need
223         // to also unregister the signal connection on __gc.)
224         int ret = wrap_lua_object_nonowned<LiveInputWrapper>(
225                 L, "LiveInputWrapper", theme, chain, bmusb::PixelFormat_8BitRGBA,
226                 /*override_bounce=*/false, deinterlace);
227         if (ret == 1) {
228                 Theme *theme = get_theme_updata(L);
229                 LiveInputWrapper **live_input = (LiveInputWrapper **)lua_touserdata(L, -1);
230                 theme->register_signal_connection(*live_input, *capture);
231         }
232         return ret;
233 }
234
235 int EffectChain_add_effect(lua_State* L)
236 {
237         assert(lua_gettop(L) >= 2);
238         EffectChain *chain = (EffectChain *)luaL_checkudata(L, 1, "EffectChain");
239
240         // TODO: Better error reporting.
241         Effect *effect = get_effect(L, 2);
242         if (lua_gettop(L) == 2) {
243                 if (effect->num_inputs() == 0) {
244                         chain->add_input((Input *)effect);
245                 } else {
246                         chain->add_effect(effect);
247                 }
248         } else {
249                 vector<Effect *> inputs;
250                 for (int idx = 3; idx <= lua_gettop(L); ++idx) {
251                         if (luaL_testudata(L, idx, "LiveInputWrapper")) {
252                                 LiveInputWrapper **input = (LiveInputWrapper **)lua_touserdata(L, idx);
253                                 inputs.push_back((*input)->get_effect());
254                         } else {
255                                 inputs.push_back(get_effect(L, idx));
256                         }
257                 }
258                 chain->add_effect(effect, inputs);
259         }
260
261         lua_settop(L, 2);  // Return the effect itself.
262
263         // Make sure Lua doesn't garbage-collect it away.
264         lua_pushvalue(L, -1);
265         luaL_ref(L, LUA_REGISTRYINDEX);  // TODO: leak?
266
267         return 1;
268 }
269
270 int EffectChain_finalize(lua_State* L)
271 {
272         assert(lua_gettop(L) == 2);
273         EffectChain *chain = (EffectChain *)luaL_checkudata(L, 1, "EffectChain");
274         bool is_main_chain = checkbool(L, 2);
275
276         // Add outputs as needed.
277         // NOTE: If you change any details about the output format, you will need to
278         // also update what's given to the muxer (HTTPD::Mux constructor) and
279         // what's put in the H.264 stream (sps_rbsp()).
280         ImageFormat inout_format;
281         inout_format.color_space = COLORSPACE_REC_709;
282
283         // Output gamma is tricky. We should output Rec. 709 for TV, except that
284         // we expect to run with web players and others that don't really care and
285         // just output with no conversion. So that means we'll need to output sRGB,
286         // even though H.264 has no setting for that (we use “unspecified”).
287         inout_format.gamma_curve = GAMMA_sRGB;
288
289         if (is_main_chain) {
290                 YCbCrFormat output_ycbcr_format;
291                 // We actually output 4:2:0 and/or 4:2:2 in the end, but chroma subsampling
292                 // happens in a pass not run by Movit (see ChromaSubsampler::subsample_chroma()).
293                 output_ycbcr_format.chroma_subsampling_x = 1;
294                 output_ycbcr_format.chroma_subsampling_y = 1;
295
296                 // This will be overridden if HDMI/SDI output is in force.
297                 if (global_flags.ycbcr_rec709_coefficients) {
298                         output_ycbcr_format.luma_coefficients = YCBCR_REC_709;
299                 } else {
300                         output_ycbcr_format.luma_coefficients = YCBCR_REC_601;
301                 }
302
303                 output_ycbcr_format.full_range = false;
304                 output_ycbcr_format.num_levels = 1 << global_flags.x264_bit_depth;
305
306                 GLenum type = global_flags.x264_bit_depth > 8 ? GL_UNSIGNED_SHORT : GL_UNSIGNED_BYTE;
307
308                 chain->add_ycbcr_output(inout_format, OUTPUT_ALPHA_FORMAT_POSTMULTIPLIED, output_ycbcr_format, YCBCR_OUTPUT_SPLIT_Y_AND_CBCR, type);
309
310                 // If we're using zerocopy video encoding (so the destination
311                 // Y texture is owned by VA-API and will be unavailable for
312                 // display), add a copy, where we'll only be using the Y component.
313                 if (global_flags.use_zerocopy) {
314                         chain->add_ycbcr_output(inout_format, OUTPUT_ALPHA_FORMAT_POSTMULTIPLIED, output_ycbcr_format, YCBCR_OUTPUT_INTERLEAVED, type);  // Add a copy where we'll only be using the Y component.
315                 }
316                 chain->set_dither_bits(global_flags.x264_bit_depth > 8 ? 16 : 8);
317                 chain->set_output_origin(OUTPUT_ORIGIN_TOP_LEFT);
318         } else {
319                 chain->add_output(inout_format, OUTPUT_ALPHA_FORMAT_POSTMULTIPLIED);
320         }
321
322         chain->finalize();
323         return 0;
324 }
325
326 int LiveInputWrapper_connect_signal(lua_State* L)
327 {
328         assert(lua_gettop(L) == 2);
329         LiveInputWrapper **input = (LiveInputWrapper **)luaL_checkudata(L, 1, "LiveInputWrapper");
330         int signal_num = luaL_checknumber(L, 2);
331         (*input)->connect_signal(signal_num);
332         return 0;
333 }
334
335 int ImageInput_new(lua_State* L)
336 {
337         assert(lua_gettop(L) == 1);
338         string filename = checkstdstring(L, 1);
339         return wrap_lua_object_nonowned<ImageInput>(L, "ImageInput", filename);
340 }
341
342 int VideoInput_new(lua_State* L)
343 {
344         assert(lua_gettop(L) == 1);
345         string filename = checkstdstring(L, 1);
346         int ret = wrap_lua_object_nonowned<FFmpegCapture>(L, "VideoInput", filename, global_flags.width, global_flags.height);
347         if (ret == 1) {
348                 Theme *theme = get_theme_updata(L);
349                 FFmpegCapture **capture = (FFmpegCapture **)lua_touserdata(L, -1);
350                 theme->register_video_input(*capture);
351         }
352         return ret;
353 }
354
355 int WhiteBalanceEffect_new(lua_State* L)
356 {
357         assert(lua_gettop(L) == 0);
358         return wrap_lua_object_nonowned<WhiteBalanceEffect>(L, "WhiteBalanceEffect");
359 }
360
361 int ResampleEffect_new(lua_State* L)
362 {
363         assert(lua_gettop(L) == 0);
364         return wrap_lua_object_nonowned<ResampleEffect>(L, "ResampleEffect");
365 }
366
367 int PaddingEffect_new(lua_State* L)
368 {
369         assert(lua_gettop(L) == 0);
370         return wrap_lua_object_nonowned<PaddingEffect>(L, "PaddingEffect");
371 }
372
373 int IntegralPaddingEffect_new(lua_State* L)
374 {
375         assert(lua_gettop(L) == 0);
376         return wrap_lua_object_nonowned<IntegralPaddingEffect>(L, "IntegralPaddingEffect");
377 }
378
379 int OverlayEffect_new(lua_State* L)
380 {
381         assert(lua_gettop(L) == 0);
382         return wrap_lua_object_nonowned<OverlayEffect>(L, "OverlayEffect");
383 }
384
385 int ResizeEffect_new(lua_State* L)
386 {
387         assert(lua_gettop(L) == 0);
388         return wrap_lua_object_nonowned<ResizeEffect>(L, "ResizeEffect");
389 }
390
391 int MultiplyEffect_new(lua_State* L)
392 {
393         assert(lua_gettop(L) == 0);
394         return wrap_lua_object_nonowned<MultiplyEffect>(L, "MultiplyEffect");
395 }
396
397 int MixEffect_new(lua_State* L)
398 {
399         assert(lua_gettop(L) == 0);
400         return wrap_lua_object_nonowned<MixEffect>(L, "MixEffect");
401 }
402
403 int InputStateInfo_get_width(lua_State* L)
404 {
405         assert(lua_gettop(L) == 2);
406         InputStateInfo *input_state_info = get_input_state_info(L, 1);
407         Theme *theme = get_theme_updata(L);
408         int signal_num = theme->map_signal(luaL_checknumber(L, 2));
409         lua_pushnumber(L, input_state_info->last_width[signal_num]);
410         return 1;
411 }
412
413 int InputStateInfo_get_height(lua_State* L)
414 {
415         assert(lua_gettop(L) == 2);
416         InputStateInfo *input_state_info = get_input_state_info(L, 1);
417         Theme *theme = get_theme_updata(L);
418         int signal_num = theme->map_signal(luaL_checknumber(L, 2));
419         lua_pushnumber(L, input_state_info->last_height[signal_num]);
420         return 1;
421 }
422
423 int InputStateInfo_get_interlaced(lua_State* L)
424 {
425         assert(lua_gettop(L) == 2);
426         InputStateInfo *input_state_info = get_input_state_info(L, 1);
427         Theme *theme = get_theme_updata(L);
428         int signal_num = theme->map_signal(luaL_checknumber(L, 2));
429         lua_pushboolean(L, input_state_info->last_interlaced[signal_num]);
430         return 1;
431 }
432
433 int InputStateInfo_get_has_signal(lua_State* L)
434 {
435         assert(lua_gettop(L) == 2);
436         InputStateInfo *input_state_info = get_input_state_info(L, 1);
437         Theme *theme = get_theme_updata(L);
438         int signal_num = theme->map_signal(luaL_checknumber(L, 2));
439         lua_pushboolean(L, input_state_info->last_has_signal[signal_num]);
440         return 1;
441 }
442
443 int InputStateInfo_get_is_connected(lua_State* L)
444 {
445         assert(lua_gettop(L) == 2);
446         InputStateInfo *input_state_info = get_input_state_info(L, 1);
447         Theme *theme = get_theme_updata(L);
448         int signal_num = theme->map_signal(luaL_checknumber(L, 2));
449         lua_pushboolean(L, input_state_info->last_is_connected[signal_num]);
450         return 1;
451 }
452
453 int InputStateInfo_get_frame_rate_nom(lua_State* L)
454 {
455         assert(lua_gettop(L) == 2);
456         InputStateInfo *input_state_info = get_input_state_info(L, 1);
457         Theme *theme = get_theme_updata(L);
458         int signal_num = theme->map_signal(luaL_checknumber(L, 2));
459         lua_pushnumber(L, input_state_info->last_frame_rate_nom[signal_num]);
460         return 1;
461 }
462
463 int InputStateInfo_get_frame_rate_den(lua_State* L)
464 {
465         assert(lua_gettop(L) == 2);
466         InputStateInfo *input_state_info = get_input_state_info(L, 1);
467         Theme *theme = get_theme_updata(L);
468         int signal_num = theme->map_signal(luaL_checknumber(L, 2));
469         lua_pushnumber(L, input_state_info->last_frame_rate_den[signal_num]);
470         return 1;
471 }
472
473 int Effect_set_float(lua_State *L)
474 {
475         assert(lua_gettop(L) == 3);
476         Effect *effect = (Effect *)get_effect(L, 1);
477         string key = checkstdstring(L, 2);
478         float value = luaL_checknumber(L, 3);
479         if (!effect->set_float(key, value)) {
480                 luaL_error(L, "Effect refused set_float(\"%s\", %d) (invalid key?)", key.c_str(), int(value));
481         }
482         return 0;
483 }
484
485 int Effect_set_int(lua_State *L)
486 {
487         assert(lua_gettop(L) == 3);
488         Effect *effect = (Effect *)get_effect(L, 1);
489         string key = checkstdstring(L, 2);
490         float value = luaL_checknumber(L, 3);
491         if (!effect->set_int(key, value)) {
492                 luaL_error(L, "Effect refused set_int(\"%s\", %d) (invalid key?)", key.c_str(), int(value));
493         }
494         return 0;
495 }
496
497 int Effect_set_vec3(lua_State *L)
498 {
499         assert(lua_gettop(L) == 5);
500         Effect *effect = (Effect *)get_effect(L, 1);
501         string key = checkstdstring(L, 2);
502         float v[3];
503         v[0] = luaL_checknumber(L, 3);
504         v[1] = luaL_checknumber(L, 4);
505         v[2] = luaL_checknumber(L, 5);
506         if (!effect->set_vec3(key, v)) {
507                 luaL_error(L, "Effect refused set_vec3(\"%s\", %f, %f, %f) (invalid key?)", key.c_str(),
508                         v[0], v[1], v[2]);
509         }
510         return 0;
511 }
512
513 int Effect_set_vec4(lua_State *L)
514 {
515         assert(lua_gettop(L) == 6);
516         Effect *effect = (Effect *)get_effect(L, 1);
517         string key = checkstdstring(L, 2);
518         float v[4];
519         v[0] = luaL_checknumber(L, 3);
520         v[1] = luaL_checknumber(L, 4);
521         v[2] = luaL_checknumber(L, 5);
522         v[3] = luaL_checknumber(L, 6);
523         if (!effect->set_vec4(key, v)) {
524                 luaL_error(L, "Effect refused set_vec4(\"%s\", %f, %f, %f, %f) (invalid key?)", key.c_str(),
525                         v[0], v[1], v[2], v[3]);
526         }
527         return 0;
528 }
529
530 const luaL_Reg EffectChain_funcs[] = {
531         { "new", EffectChain_new },
532         { "__gc", EffectChain_gc },
533         { "add_live_input", EffectChain_add_live_input },
534         { "add_video_input", EffectChain_add_video_input },
535         { "add_effect", EffectChain_add_effect },
536         { "finalize", EffectChain_finalize },
537         { NULL, NULL }
538 };
539
540 const luaL_Reg LiveInputWrapper_funcs[] = {
541         { "connect_signal", LiveInputWrapper_connect_signal },
542         { NULL, NULL }
543 };
544
545 const luaL_Reg ImageInput_funcs[] = {
546         { "new", ImageInput_new },
547         { "set_float", Effect_set_float },
548         { "set_int", Effect_set_int },
549         { "set_vec3", Effect_set_vec3 },
550         { "set_vec4", Effect_set_vec4 },
551         { NULL, NULL }
552 };
553
554 const luaL_Reg VideoInput_funcs[] = {
555         { "new", VideoInput_new },
556         { NULL, NULL }
557 };
558
559 const luaL_Reg WhiteBalanceEffect_funcs[] = {
560         { "new", WhiteBalanceEffect_new },
561         { "set_float", Effect_set_float },
562         { "set_int", Effect_set_int },
563         { "set_vec3", Effect_set_vec3 },
564         { "set_vec4", Effect_set_vec4 },
565         { NULL, NULL }
566 };
567
568 const luaL_Reg ResampleEffect_funcs[] = {
569         { "new", ResampleEffect_new },
570         { "set_float", Effect_set_float },
571         { "set_int", Effect_set_int },
572         { "set_vec3", Effect_set_vec3 },
573         { "set_vec4", Effect_set_vec4 },
574         { NULL, NULL }
575 };
576
577 const luaL_Reg PaddingEffect_funcs[] = {
578         { "new", PaddingEffect_new },
579         { "set_float", Effect_set_float },
580         { "set_int", Effect_set_int },
581         { "set_vec3", Effect_set_vec3 },
582         { "set_vec4", Effect_set_vec4 },
583         { NULL, NULL }
584 };
585
586 const luaL_Reg IntegralPaddingEffect_funcs[] = {
587         { "new", IntegralPaddingEffect_new },
588         { "set_float", Effect_set_float },
589         { "set_int", Effect_set_int },
590         { "set_vec3", Effect_set_vec3 },
591         { "set_vec4", Effect_set_vec4 },
592         { NULL, NULL }
593 };
594
595 const luaL_Reg OverlayEffect_funcs[] = {
596         { "new", OverlayEffect_new },
597         { "set_float", Effect_set_float },
598         { "set_int", Effect_set_int },
599         { "set_vec3", Effect_set_vec3 },
600         { "set_vec4", Effect_set_vec4 },
601         { NULL, NULL }
602 };
603
604 const luaL_Reg ResizeEffect_funcs[] = {
605         { "new", ResizeEffect_new },
606         { "set_float", Effect_set_float },
607         { "set_int", Effect_set_int },
608         { "set_vec3", Effect_set_vec3 },
609         { "set_vec4", Effect_set_vec4 },
610         { NULL, NULL }
611 };
612
613 const luaL_Reg MultiplyEffect_funcs[] = {
614         { "new", MultiplyEffect_new },
615         { "set_float", Effect_set_float },
616         { "set_int", Effect_set_int },
617         { "set_vec3", Effect_set_vec3 },
618         { "set_vec4", Effect_set_vec4 },
619         { NULL, NULL }
620 };
621
622 const luaL_Reg MixEffect_funcs[] = {
623         { "new", MixEffect_new },
624         { "set_float", Effect_set_float },
625         { "set_int", Effect_set_int },
626         { "set_vec3", Effect_set_vec3 },
627         { "set_vec4", Effect_set_vec4 },
628         { NULL, NULL }
629 };
630
631 const luaL_Reg InputStateInfo_funcs[] = {
632         { "get_width", InputStateInfo_get_width },
633         { "get_height", InputStateInfo_get_height },
634         { "get_interlaced", InputStateInfo_get_interlaced },
635         { "get_has_signal", InputStateInfo_get_has_signal },
636         { "get_is_connected", InputStateInfo_get_is_connected },
637         { "get_frame_rate_nom", InputStateInfo_get_frame_rate_nom },
638         { "get_frame_rate_den", InputStateInfo_get_frame_rate_den },
639         { NULL, NULL }
640 };
641
642 }  // namespace
643
644 LiveInputWrapper::LiveInputWrapper(Theme *theme, EffectChain *chain, bmusb::PixelFormat pixel_format, bool override_bounce, bool deinterlace)
645         : theme(theme),
646           pixel_format(pixel_format),
647           deinterlace(deinterlace)
648 {
649         ImageFormat inout_format;
650         inout_format.color_space = COLORSPACE_sRGB;
651
652         // Gamma curve depends on the input signal, and we don't really get any
653         // indications. A camera would be expected to do Rec. 709, but
654         // I haven't checked if any do in practice. However, computers _do_ output
655         // in sRGB gamma (ie., they don't convert from sRGB to Rec. 709), and
656         // I wouldn't really be surprised if most non-professional cameras do, too.
657         // So we pick sRGB as the least evil here.
658         inout_format.gamma_curve = GAMMA_sRGB;
659
660         unsigned num_inputs;
661         if (deinterlace) {
662                 deinterlace_effect = new movit::DeinterlaceEffect();
663
664                 // As per the comments in deinterlace_effect.h, we turn this off.
665                 // The most likely interlaced input for us is either a camera
666                 // (where it's fine to turn it off) or a laptop (where it _should_
667                 // be turned off).
668                 CHECK(deinterlace_effect->set_int("enable_spatial_interlacing_check", 0));
669
670                 num_inputs = deinterlace_effect->num_inputs();
671                 assert(num_inputs == FRAME_HISTORY_LENGTH);
672         } else {
673                 num_inputs = 1;
674         }
675
676         if (pixel_format == bmusb::PixelFormat_8BitRGBA) {
677                 for (unsigned i = 0; i < num_inputs; ++i) {
678                         if (global_flags.can_disable_srgb_decoder) {
679                                 rgba_inputs.push_back(new sRGBSwitchingFlatInput(inout_format, FORMAT_RGBA_POSTMULTIPLIED_ALPHA, GL_UNSIGNED_BYTE, global_flags.width, global_flags.height));
680                         } else {
681                                 rgba_inputs.push_back(new NonsRGBCapableFlatInput(inout_format, FORMAT_RGBA_POSTMULTIPLIED_ALPHA, GL_UNSIGNED_BYTE, global_flags.width, global_flags.height));
682                         }
683                         chain->add_input(rgba_inputs.back());
684                 }
685
686                 if (deinterlace) {
687                         vector<Effect *> reverse_inputs(rgba_inputs.rbegin(), rgba_inputs.rend());
688                         chain->add_effect(deinterlace_effect, reverse_inputs);
689                 }
690         } else {
691                 assert(pixel_format == bmusb::PixelFormat_8BitYCbCr || pixel_format == bmusb::PixelFormat_10BitYCbCr);
692                 // The Blackmagic driver docs claim that the device outputs Y'CbCr
693                 // according to Rec. 601, but practical testing indicates it definitely
694                 // is Rec. 709 (at least up to errors attributable to rounding errors).
695                 // Perhaps 601 was only to indicate the subsampling positions, not the
696                 // colorspace itself? Tested with a Lenovo X1 gen 3 as input.
697                 YCbCrFormat input_ycbcr_format;
698                 input_ycbcr_format.chroma_subsampling_x = (pixel_format == bmusb::PixelFormat_10BitYCbCr) ? 1 : 2;
699                 input_ycbcr_format.chroma_subsampling_y = 1;
700                 input_ycbcr_format.num_levels = (pixel_format == bmusb::PixelFormat_10BitYCbCr) ? 1024 : 256;
701                 input_ycbcr_format.cb_x_position = 0.0;
702                 input_ycbcr_format.cr_x_position = 0.0;
703                 input_ycbcr_format.cb_y_position = 0.5;
704                 input_ycbcr_format.cr_y_position = 0.5;
705                 input_ycbcr_format.luma_coefficients = YCBCR_REC_709;
706                 input_ycbcr_format.full_range = false;
707
708                 for (unsigned i = 0; i < num_inputs; ++i) {
709                         // When using 10-bit input, we're converting to interleaved through v210Converter.
710                         YCbCrInputSplitting splitting = (pixel_format == bmusb::PixelFormat_10BitYCbCr) ? YCBCR_INPUT_INTERLEAVED : YCBCR_INPUT_SPLIT_Y_AND_CBCR;
711                         if (override_bounce) {
712                                 ycbcr_inputs.push_back(new NonBouncingYCbCrInput(inout_format, input_ycbcr_format, global_flags.width, global_flags.height, splitting));
713                         } else {
714                                 ycbcr_inputs.push_back(new YCbCrInput(inout_format, input_ycbcr_format, global_flags.width, global_flags.height, splitting));
715                         }
716                         chain->add_input(ycbcr_inputs.back());
717                 }
718
719                 if (deinterlace) {
720                         vector<Effect *> reverse_inputs(ycbcr_inputs.rbegin(), ycbcr_inputs.rend());
721                         chain->add_effect(deinterlace_effect, reverse_inputs);
722                 }
723         }
724 }
725
726 void LiveInputWrapper::connect_signal(int signal_num)
727 {
728         if (global_mixer == nullptr) {
729                 // No data yet.
730                 return;
731         }
732
733         signal_num = theme->map_signal(signal_num);
734         connect_signal_raw(signal_num);
735 }
736
737 void LiveInputWrapper::connect_signal_raw(int signal_num)
738 {
739         BufferedFrame first_frame = theme->input_state->buffered_frames[signal_num][0];
740         if (first_frame.frame == nullptr) {
741                 // No data yet.
742                 return;
743         }
744         unsigned width, height;
745         {
746                 const PBOFrameAllocator::Userdata *userdata = (const PBOFrameAllocator::Userdata *)first_frame.frame->userdata;
747                 width = userdata->last_width[first_frame.field_number];
748                 height = userdata->last_height[first_frame.field_number];
749         }
750
751         BufferedFrame last_good_frame = first_frame;
752         for (unsigned i = 0; i < max(ycbcr_inputs.size(), rgba_inputs.size()); ++i) {
753                 BufferedFrame frame = theme->input_state->buffered_frames[signal_num][i];
754                 if (frame.frame == nullptr) {
755                         // Not enough data; reuse last frame (well, field).
756                         // This is suboptimal, but we have nothing better.
757                         frame = last_good_frame;
758                 }
759                 const PBOFrameAllocator::Userdata *userdata = (const PBOFrameAllocator::Userdata *)frame.frame->userdata;
760
761                 unsigned this_width = userdata->last_width[frame.field_number];
762                 unsigned this_height = userdata->last_height[frame.field_number];
763                 if (this_width != width || this_height != height) {
764                         // Resolution changed; reuse last frame/field.
765                         frame = last_good_frame;
766                         userdata = (const PBOFrameAllocator::Userdata *)frame.frame->userdata;
767                 }
768
769                 assert(userdata->pixel_format == pixel_format);
770                 switch (pixel_format) {
771                 case bmusb::PixelFormat_8BitYCbCr:
772                         ycbcr_inputs[i]->set_texture_num(0, userdata->tex_y[frame.field_number]);
773                         ycbcr_inputs[i]->set_texture_num(1, userdata->tex_cbcr[frame.field_number]);
774                         ycbcr_inputs[i]->set_width(this_width);
775                         ycbcr_inputs[i]->set_height(this_height);
776                         break;
777                 case bmusb::PixelFormat_10BitYCbCr:
778                         ycbcr_inputs[i]->set_texture_num(0, userdata->tex_444[frame.field_number]);
779                         ycbcr_inputs[i]->set_width(this_width);
780                         ycbcr_inputs[i]->set_height(this_height);
781                         break;
782                 case bmusb::PixelFormat_8BitRGBA:
783                         rgba_inputs[i]->set_texture_num(userdata->tex_rgba[frame.field_number]);
784                         rgba_inputs[i]->set_width(this_width);
785                         rgba_inputs[i]->set_height(this_height);
786                         break;
787                 default:
788                         assert(false);
789                 }
790
791                 last_good_frame = frame;
792         }
793
794         if (deinterlace) {
795                 BufferedFrame frame = theme->input_state->buffered_frames[signal_num][0];
796                 CHECK(deinterlace_effect->set_int("current_field_position", frame.field_number));
797         }
798 }
799
800 namespace {
801
802 int call_num_channels(lua_State *L)
803 {
804         lua_getglobal(L, "num_channels");
805
806         if (lua_pcall(L, 0, 1, 0) != 0) {
807                 fprintf(stderr, "error running function `num_channels': %s\n", lua_tostring(L, -1));
808                 exit(1);
809         }
810
811         int num_channels = luaL_checknumber(L, 1);
812         lua_pop(L, 1);
813         assert(lua_gettop(L) == 0);
814         return num_channels;
815 }
816
817 }  // namespace
818
819 Theme::Theme(const string &filename, const vector<string> &search_dirs, ResourcePool *resource_pool, unsigned num_cards)
820         : resource_pool(resource_pool), num_cards(num_cards), signal_to_card_mapping(global_flags.default_stream_mapping)
821 {
822         L = luaL_newstate();
823         luaL_openlibs(L);
824
825         register_class("EffectChain", EffectChain_funcs); 
826         register_class("LiveInputWrapper", LiveInputWrapper_funcs); 
827         register_class("ImageInput", ImageInput_funcs);
828         register_class("VideoInput", VideoInput_funcs);
829         register_class("WhiteBalanceEffect", WhiteBalanceEffect_funcs);
830         register_class("ResampleEffect", ResampleEffect_funcs);
831         register_class("PaddingEffect", PaddingEffect_funcs);
832         register_class("IntegralPaddingEffect", IntegralPaddingEffect_funcs);
833         register_class("OverlayEffect", OverlayEffect_funcs);
834         register_class("ResizeEffect", ResizeEffect_funcs);
835         register_class("MultiplyEffect", MultiplyEffect_funcs);
836         register_class("MixEffect", MixEffect_funcs);
837         register_class("InputStateInfo", InputStateInfo_funcs);
838
839         // Run script. Search through all directories until we find a file that will load
840         // (as in, does not return LUA_ERRFILE); then run it. We store load errors
841         // from all the attempts, and show them once we know we can't find any of them.
842         lua_settop(L, 0);
843         vector<string> errors;
844         bool success = false;
845         for (size_t i = 0; i < search_dirs.size(); ++i) {
846                 string path = search_dirs[i] + "/" + filename;
847                 int err = luaL_loadfile(L, path.c_str());
848                 if (err == 0) {
849                         // Success; actually call the code.
850                         if (lua_pcall(L, 0, LUA_MULTRET, 0)) {
851                                 fprintf(stderr, "Error when running %s: %s\n", path.c_str(), lua_tostring(L, -1));
852                                 exit(1);
853                         }
854                         success = true;
855                         break;
856                 }
857                 errors.push_back(lua_tostring(L, -1));
858                 lua_pop(L, 1);
859                 if (err != LUA_ERRFILE) {
860                         // The file actually loaded, but failed to parse somehow. Abort; don't try the next one.
861                         break;
862                 }
863         }
864
865         if (!success) {
866                 for (const string &error : errors) {
867                         fprintf(stderr, "%s\n", error.c_str());
868                 }
869                 exit(1);
870         }
871         assert(lua_gettop(L) == 0);
872
873         // Ask it for the number of channels.
874         num_channels = call_num_channels(L);
875 }
876
877 Theme::~Theme()
878 {
879         lua_close(L);
880 }
881
882 void Theme::register_class(const char *class_name, const luaL_Reg *funcs)
883 {
884         assert(lua_gettop(L) == 0);
885         luaL_newmetatable(L, class_name);  // mt = {}
886         lua_pushlightuserdata(L, this);
887         luaL_setfuncs(L, funcs, 1);        // for (name,f in funcs) { mt[name] = f, with upvalue {theme} }
888         lua_pushvalue(L, -1);
889         lua_setfield(L, -2, "__index");    // mt.__index = mt
890         lua_setglobal(L, class_name);      // ClassName = mt
891         assert(lua_gettop(L) == 0);
892 }
893
894 Theme::Chain Theme::get_chain(unsigned num, float t, unsigned width, unsigned height, InputState input_state) 
895 {
896         Chain chain;
897
898         unique_lock<mutex> lock(m);
899         assert(lua_gettop(L) == 0);
900         lua_getglobal(L, "get_chain");  /* function to be called */
901         lua_pushnumber(L, num);
902         lua_pushnumber(L, t);
903         lua_pushnumber(L, width);
904         lua_pushnumber(L, height);
905         wrap_lua_object<InputStateInfo>(L, "InputStateInfo", input_state);
906
907         if (lua_pcall(L, 5, 2, 0) != 0) {
908                 fprintf(stderr, "error running function `get_chain': %s\n", lua_tostring(L, -1));
909                 exit(1);
910         }
911
912         chain.chain = (EffectChain *)luaL_testudata(L, -2, "EffectChain");
913         if (chain.chain == nullptr) {
914                 fprintf(stderr, "get_chain() for chain number %d did not return an EffectChain\n",
915                         num);
916                 exit(1);
917         }
918         if (!lua_isfunction(L, -1)) {
919                 fprintf(stderr, "Argument #-1 should be a function\n");
920                 exit(1);
921         }
922         lua_pushvalue(L, -1);
923         shared_ptr<LuaRefWithDeleter> funcref(new LuaRefWithDeleter(&m, L, luaL_ref(L, LUA_REGISTRYINDEX)));
924         lua_pop(L, 2);
925         assert(lua_gettop(L) == 0);
926
927         chain.setup_chain = [this, funcref, input_state]{
928                 unique_lock<mutex> lock(m);
929
930                 this->input_state = &input_state;
931
932                 // Set up state, including connecting signals.
933                 lua_rawgeti(L, LUA_REGISTRYINDEX, funcref->get());
934                 if (lua_pcall(L, 0, 0, 0) != 0) {
935                         fprintf(stderr, "error running chain setup callback: %s\n", lua_tostring(L, -1));
936                         exit(1);
937                 }
938                 assert(lua_gettop(L) == 0);
939         };
940
941         // TODO: Can we do better, e.g. by running setup_chain() and seeing what it references?
942         // Actually, setup_chain does maybe hold all the references we need now anyway?
943         for (unsigned card_index = 0; card_index < num_cards; ++card_index) {
944                 for (unsigned frame_num = 0; frame_num < FRAME_HISTORY_LENGTH; ++frame_num) {
945                         chain.input_frames.push_back(input_state.buffered_frames[card_index][frame_num].frame);
946                 }
947         }
948
949         return chain;
950 }
951
952 string Theme::get_channel_name(unsigned channel)
953 {
954         unique_lock<mutex> lock(m);
955         lua_getglobal(L, "channel_name");
956         lua_pushnumber(L, channel);
957         if (lua_pcall(L, 1, 1, 0) != 0) {
958                 fprintf(stderr, "error running function `channel_name': %s\n", lua_tostring(L, -1));
959                 exit(1);
960         }
961         const char *ret = lua_tostring(L, -1);
962         if (ret == nullptr) {
963                 fprintf(stderr, "function `channel_name' returned nil for channel %d\n", channel);
964                 exit(1);
965         }
966
967         string retstr = ret;
968         lua_pop(L, 1);
969         assert(lua_gettop(L) == 0);
970         return retstr;
971 }
972
973 int Theme::get_channel_signal(unsigned channel)
974 {
975         unique_lock<mutex> lock(m);
976         lua_getglobal(L, "channel_signal");
977         lua_pushnumber(L, channel);
978         if (lua_pcall(L, 1, 1, 0) != 0) {
979                 fprintf(stderr, "error running function `channel_signal': %s\n", lua_tostring(L, -1));
980                 exit(1);
981         }
982
983         int ret = luaL_checknumber(L, 1);
984         lua_pop(L, 1);
985         assert(lua_gettop(L) == 0);
986         return ret;
987 }
988
989 std::string Theme::get_channel_color(unsigned channel)
990 {
991         unique_lock<mutex> lock(m);
992         lua_getglobal(L, "channel_color");
993         lua_pushnumber(L, channel);
994         if (lua_pcall(L, 1, 1, 0) != 0) {
995                 fprintf(stderr, "error running function `channel_color': %s\n", lua_tostring(L, -1));
996                 exit(1);
997         }
998
999         const char *ret = lua_tostring(L, -1);
1000         if (ret == nullptr) {
1001                 fprintf(stderr, "function `channel_color' returned nil for channel %d\n", channel);
1002                 exit(1);
1003         }
1004
1005         string retstr = ret;
1006         lua_pop(L, 1);
1007         assert(lua_gettop(L) == 0);
1008         return retstr;
1009 }
1010
1011 bool Theme::get_supports_set_wb(unsigned channel)
1012 {
1013         unique_lock<mutex> lock(m);
1014         lua_getglobal(L, "supports_set_wb");
1015         lua_pushnumber(L, channel);
1016         if (lua_pcall(L, 1, 1, 0) != 0) {
1017                 fprintf(stderr, "error running function `supports_set_wb': %s\n", lua_tostring(L, -1));
1018                 exit(1);
1019         }
1020
1021         bool ret = checkbool(L, -1);
1022         lua_pop(L, 1);
1023         assert(lua_gettop(L) == 0);
1024         return ret;
1025 }
1026
1027 void Theme::set_wb(unsigned channel, double r, double g, double b)
1028 {
1029         unique_lock<mutex> lock(m);
1030         lua_getglobal(L, "set_wb");
1031         lua_pushnumber(L, channel);
1032         lua_pushnumber(L, r);
1033         lua_pushnumber(L, g);
1034         lua_pushnumber(L, b);
1035         if (lua_pcall(L, 4, 0, 0) != 0) {
1036                 fprintf(stderr, "error running function `set_wb': %s\n", lua_tostring(L, -1));
1037                 exit(1);
1038         }
1039
1040         assert(lua_gettop(L) == 0);
1041 }
1042
1043 vector<string> Theme::get_transition_names(float t)
1044 {
1045         unique_lock<mutex> lock(m);
1046         lua_getglobal(L, "get_transitions");
1047         lua_pushnumber(L, t);
1048         if (lua_pcall(L, 1, 1, 0) != 0) {
1049                 fprintf(stderr, "error running function `get_transitions': %s\n", lua_tostring(L, -1));
1050                 exit(1);
1051         }
1052
1053         vector<string> ret;
1054         lua_pushnil(L);
1055         while (lua_next(L, -2) != 0) {
1056                 ret.push_back(lua_tostring(L, -1));
1057                 lua_pop(L, 1);
1058         }
1059         lua_pop(L, 1);
1060         assert(lua_gettop(L) == 0);
1061         return ret;
1062 }       
1063
1064 int Theme::map_signal(int signal_num)
1065 {
1066         unique_lock<mutex> lock(map_m);
1067         if (signal_to_card_mapping.count(signal_num)) {
1068                 return signal_to_card_mapping[signal_num];
1069         }
1070
1071         int card_index;
1072         if (global_flags.output_card != -1 && num_cards > 1) {
1073                 // Try to exclude the output card from the default card_index.
1074                 card_index = signal_num % (num_cards - 1);
1075                 if (card_index >= global_flags.output_card) {
1076                          ++card_index;
1077                 }
1078                 if (signal_num >= int(num_cards - 1)) {
1079                         fprintf(stderr, "WARNING: Theme asked for input %d, but we only have %u input card(s) (card %d is busy with output).\n",
1080                                 signal_num, num_cards - 1, global_flags.output_card);
1081                         fprintf(stderr, "Mapping to card %d instead.\n", card_index);
1082                 }
1083         } else {
1084                 card_index = signal_num % num_cards;
1085                 if (signal_num >= int(num_cards)) {
1086                         fprintf(stderr, "WARNING: Theme asked for input %d, but we only have %u card(s).\n", signal_num, num_cards);
1087                         fprintf(stderr, "Mapping to card %d instead.\n", card_index);
1088                 }
1089         }
1090         signal_to_card_mapping[signal_num] = card_index;
1091         return card_index;
1092 }
1093
1094 void Theme::set_signal_mapping(int signal_num, int card_num)
1095 {
1096         unique_lock<mutex> lock(map_m);
1097         assert(card_num < int(num_cards));
1098         signal_to_card_mapping[signal_num] = card_num;
1099 }
1100
1101 void Theme::transition_clicked(int transition_num, float t)
1102 {
1103         unique_lock<mutex> lock(m);
1104         lua_getglobal(L, "transition_clicked");
1105         lua_pushnumber(L, transition_num);
1106         lua_pushnumber(L, t);
1107
1108         if (lua_pcall(L, 2, 0, 0) != 0) {
1109                 fprintf(stderr, "error running function `transition_clicked': %s\n", lua_tostring(L, -1));
1110                 exit(1);
1111         }
1112         assert(lua_gettop(L) == 0);
1113 }
1114
1115 void Theme::channel_clicked(int preview_num)
1116 {
1117         unique_lock<mutex> lock(m);
1118         lua_getglobal(L, "channel_clicked");
1119         lua_pushnumber(L, preview_num);
1120
1121         if (lua_pcall(L, 1, 0, 0) != 0) {
1122                 fprintf(stderr, "error running function `channel_clicked': %s\n", lua_tostring(L, -1));
1123                 exit(1);
1124         }
1125         assert(lua_gettop(L) == 0);
1126 }