git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - doc/examples/muxing.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2003 Fabrice Bellard
   3  *
   4  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
   5  * of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
   6  * in the Software without restriction, including without limitation the rights
   7  * to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
   8  * copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
   9  * furnished to do so, subject to the following conditions:
  10  *
  11  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
  12  * all copies or substantial portions of the Software.
  13  *
  14  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  15  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  16  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
  17  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
  18  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
  19  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
  20  * THE SOFTWARE.
  21  */
  22
  23 /**
  24  * @file
  25  * libavformat API example.
  26  *
  27  * Output a media file in any supported libavformat format.
  28  * The default codecs are used.
  29  * @example doc/examples/muxing.c
  30  */
  31
  32 #include <stdlib.h>
  33 #include <stdio.h>
  34 #include <string.h>
  35 #include <math.h>
  36
  37 #include <libavutil/opt.h>
  38 #include <libavutil/mathematics.h>
  39 #include <libavformat/avformat.h>
  40 #include <libswscale/swscale.h>
  41 #include <libswresample/swresample.h>
  42
  43 /* 5 seconds stream duration */
  44 #define STREAM_DURATION   200.0
  45 #define STREAM_FRAME_RATE 25 /* 25 images/s */
  46 #define STREAM_NB_FRAMES  ((int)(STREAM_DURATION * STREAM_FRAME_RATE))
  47 #define STREAM_PIX_FMT    AV_PIX_FMT_YUV420P /* default pix_fmt */
  48
  49 static int sws_flags = SWS_BICUBIC;
  50
  51 /* Add an output stream. */
  52 static AVStream *add_stream(AVFormatContext *oc, AVCodec **codec,
  53                             enum AVCodecID codec_id)
  54 {
  55     AVCodecContext *c;
  56     AVStream *st;
  57
  58     /* find the encoder */
  59     *codec = avcodec_find_encoder(codec_id);
  60     if (!(*codec)) {
  61         fprintf(stderr, "Could not find encoder for '%s'\n",
  62                 avcodec_get_name(codec_id));
  63         exit(1);
  64     }
  65
  66     st = avformat_new_stream(oc, *codec);
  67     if (!st) {
  68         fprintf(stderr, "Could not allocate stream\n");
  69         exit(1);
  70     }
  71     st->id = oc->nb_streams-1;
  72     c = st->codec;
  73
  74     switch ((*codec)->type) {
  75     case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
  76         c->sample_fmt  = AV_SAMPLE_FMT_FLTP;
  77         c->bit_rate    = 64000;
  78         c->sample_rate = 44100;
  79         c->channels    = 2;
  80         break;
  81
  82     case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
  83         c->codec_id = codec_id;
  84
  85         c->bit_rate = 400000;
  86         /* Resolution must be a multiple of two. */
  87         c->width    = 352;
  88         c->height   = 288;
  89         /* timebase: This is the fundamental unit of time (in seconds) in terms
  90          * of which frame timestamps are represented. For fixed-fps content,
  91          * timebase should be 1/framerate and timestamp increments should be
  92          * identical to 1. */
  93         c->time_base.den = STREAM_FRAME_RATE;
  94         c->time_base.num = 1;
  95         c->gop_size      = 12; /* emit one intra frame every twelve frames at most */
  96         c->pix_fmt       = STREAM_PIX_FMT;
  97         if (c->codec_id == AV_CODEC_ID_MPEG2VIDEO) {
  98             /* just for testing, we also add B frames */
  99             c->max_b_frames = 2;
 100         }
 101         if (c->codec_id == AV_CODEC_ID_MPEG1VIDEO) {
 102             /* Needed to avoid using macroblocks in which some coeffs overflow.
 103              * This does not happen with normal video, it just happens here as
 104              * the motion of the chroma plane does not match the luma plane. */
 105             c->mb_decision = 2;
 106         }
 107     break;
 108
 109     default:
 110         break;
 111     }
 112
 113     /* Some formats want stream headers to be separate. */
 114     if (oc->oformat->flags & AVFMT_GLOBALHEADER)
 115         c->flags |= CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
 116
 117     return st;
 118 }
 119
 120 /**************************************************************/
 121 /* audio output */
 122
 123 static float t, tincr, tincr2;
 124
 125 static uint8_t **src_samples_data;
 126 static int       src_samples_linesize;
 127 static int       src_nb_samples;
 128
 129 static int max_dst_nb_samples;
 130 uint8_t **dst_samples_data;
 131 int       dst_samples_linesize;
 132 int       dst_samples_size;
 133
 134 struct SwrContext *swr_ctx = NULL;
 135
 136 static void open_audio(AVFormatContext *oc, AVCodec *codec, AVStream *st)
 137 {
 138     AVCodecContext *c;
 139     int ret;
 140
 141     c = st->codec;
 142
 143     /* open it */
 144     ret = avcodec_open2(c, codec, NULL);
 145     if (ret < 0) {
 146         fprintf(stderr, "Could not open audio codec: %s\n", av_err2str(ret));
 147         exit(1);
 148     }
 149
 150     /* init signal generator */
 151     t     = 0;
 152     tincr = 2 * M_PI * 110.0 / c->sample_rate;
 153     /* increment frequency by 110 Hz per second */
 154     tincr2 = 2 * M_PI * 110.0 / c->sample_rate / c->sample_rate;
 155
 156     src_nb_samples = c->codec->capabilities & CODEC_CAP_VARIABLE_FRAME_SIZE ?
 157         10000 : c->frame_size;
 158
 159     ret = av_samples_alloc_array_and_samples(&src_samples_data, &src_samples_linesize, c->channels,
 160                                              src_nb_samples, c->sample_fmt, 0);
 161     if (ret < 0) {
 162         fprintf(stderr, "Could not allocate source samples\n");
 163         exit(1);
 164     }
 165
 166     /* create resampler context */
 167     if (c->sample_fmt != AV_SAMPLE_FMT_S16) {
 168         swr_ctx = swr_alloc();
 169         if (!swr_ctx) {
 170             fprintf(stderr, "Could not allocate resampler context\n");
 171             exit(1);
 172         }
 173
 174         /* set options */
 175         av_opt_set_int       (swr_ctx, "in_channel_count",   c->channels,       0);
 176         av_opt_set_int       (swr_ctx, "in_sample_rate",     c->sample_rate,    0);
 177         av_opt_set_sample_fmt(swr_ctx, "in_sample_fmt",      AV_SAMPLE_FMT_S16, 0);
 178         av_opt_set_int       (swr_ctx, "out_channel_count",  c->channels,       0);
 179         av_opt_set_int       (swr_ctx, "out_sample_rate",    c->sample_rate,    0);
 180         av_opt_set_sample_fmt(swr_ctx, "out_sample_fmt",     c->sample_fmt,     0);
 181
 182         /* initialize the resampling context */
 183         if ((ret = swr_init(swr_ctx)) < 0) {
 184             fprintf(stderr, "Failed to initialize the resampling context\n");
 185             exit(1);
 186         }
 187     }
 188
 189     /* compute the number of converted samples: buffering is avoided
 190      * ensuring that the output buffer will contain at least all the
 191      * converted input samples */
 192     max_dst_nb_samples = src_nb_samples;
 193     ret = av_samples_alloc_array_and_samples(&dst_samples_data, &dst_samples_linesize, c->channels,
 194                                              max_dst_nb_samples, c->sample_fmt, 0);
 195     if (ret < 0) {
 196         fprintf(stderr, "Could not allocate destination samples\n");
 197         exit(1);
 198     }
 199     dst_samples_size = av_samples_get_buffer_size(NULL, c->channels, max_dst_nb_samples,
 200                                                   c->sample_fmt, 0);
 201 }
 202
 203 /* Prepare a 16 bit dummy audio frame of 'frame_size' samples and
 204  * 'nb_channels' channels. */
 205 static void get_audio_frame(int16_t *samples, int frame_size, int nb_channels)
 206 {
 207     int j, i, v;
 208     int16_t *q;
 209
 210     q = samples;
 211     for (j = 0; j < frame_size; j++) {
 212         v = (int)(sin(t) * 10000);
 213         for (i = 0; i < nb_channels; i++)
 214             *q++ = v;
 215         t     += tincr;
 216         tincr += tincr2;
 217     }
 218 }
 219
 220 static void write_audio_frame(AVFormatContext *oc, AVStream *st)
 221 {
 222     AVCodecContext *c;
 223     AVPacket pkt = { 0 }; // data and size must be 0;
 224     AVFrame *frame = av_frame_alloc();
 225     int got_packet, ret, dst_nb_samples;
 226
 227     av_init_packet(&pkt);
 228     c = st->codec;
 229
 230     get_audio_frame((int16_t *)src_samples_data[0], src_nb_samples, c->channels);
 231
 232     /* convert samples from native format to destination codec format, using the resampler */
 233     if (swr_ctx) {
 234         /* compute destination number of samples */
 235         dst_nb_samples = av_rescale_rnd(swr_get_delay(swr_ctx, c->sample_rate) + src_nb_samples,
 236                                         c->sample_rate, c->sample_rate, AV_ROUND_UP);
 237         if (dst_nb_samples > max_dst_nb_samples) {
 238             av_free(dst_samples_data[0]);
 239             ret = av_samples_alloc(dst_samples_data, &dst_samples_linesize, c->channels,
 240                                    dst_nb_samples, c->sample_fmt, 0);
 241             if (ret < 0)
 242                 exit(1);
 243             max_dst_nb_samples = dst_nb_samples;
 244             dst_samples_size = av_samples_get_buffer_size(NULL, c->channels, dst_nb_samples,
 245                                                           c->sample_fmt, 0);
 246         }
 247
 248         /* convert to destination format */
 249         ret = swr_convert(swr_ctx,
 250                           dst_samples_data, dst_nb_samples,
 251                           (const uint8_t **)src_samples_data, src_nb_samples);
 252         if (ret < 0) {
 253             fprintf(stderr, "Error while converting\n");
 254             exit(1);
 255         }
 256     } else {
 257         dst_samples_data[0] = src_samples_data[0];
 258         dst_nb_samples = src_nb_samples;
 259     }
 260
 261     frame->nb_samples = dst_nb_samples;
 262     avcodec_fill_audio_frame(frame, c->channels, c->sample_fmt,
 263                              dst_samples_data[0], dst_samples_size, 0);
 264
 265     ret = avcodec_encode_audio2(c, &pkt, frame, &got_packet);
 266     if (ret < 0) {
 267         fprintf(stderr, "Error encoding audio frame: %s\n", av_err2str(ret));
 268         exit(1);
 269     }
 270
 271     if (!got_packet)
 272         return;
 273
 274     pkt.stream_index = st->index;
 275
 276     /* Write the compressed frame to the media file. */
 277     ret = av_interleaved_write_frame(oc, &pkt);
 278     if (ret != 0) {
 279         fprintf(stderr, "Error while writing audio frame: %s\n",
 280                 av_err2str(ret));
 281         exit(1);
 282     }
 283     avcodec_free_frame(&frame);
 284 }
 285
 286 static void close_audio(AVFormatContext *oc, AVStream *st)
 287 {
 288     avcodec_close(st->codec);
 289     av_free(src_samples_data[0]);
 290     av_free(dst_samples_data[0]);
 291 }
 292
 293 /**************************************************************/
 294 /* video output */
 295
 296 static AVFrame *frame;
 297 static AVPicture src_picture, dst_picture;
 298 static int frame_count;
 299
 300 static void open_video(AVFormatContext *oc, AVCodec *codec, AVStream *st)
 301 {
 302     int ret;
 303     AVCodecContext *c = st->codec;
 304
 305     /* open the codec */
 306     ret = avcodec_open2(c, codec, NULL);
 307     if (ret < 0) {
 308         fprintf(stderr, "Could not open video codec: %s\n", av_err2str(ret));
 309         exit(1);
 310     }
 311
 312     /* allocate and init a re-usable frame */
 313     frame = av_frame_alloc();
 314     if (!frame) {
 315         fprintf(stderr, "Could not allocate video frame\n");
 316         exit(1);
 317     }
 318
 319     /* Allocate the encoded raw picture. */
 320     ret = avpicture_alloc(&dst_picture, c->pix_fmt, c->width, c->height);
 321     if (ret < 0) {
 322         fprintf(stderr, "Could not allocate picture: %s\n", av_err2str(ret));
 323         exit(1);
 324     }
 325
 326     /* If the output format is not YUV420P, then a temporary YUV420P
 327      * picture is needed too. It is then converted to the required
 328      * output format. */
 329     if (c->pix_fmt != AV_PIX_FMT_YUV420P) {
 330         ret = avpicture_alloc(&src_picture, AV_PIX_FMT_YUV420P, c->width, c->height);
 331         if (ret < 0) {
 332             fprintf(stderr, "Could not allocate temporary picture: %s\n",
 333                     av_err2str(ret));
 334             exit(1);
 335         }
 336     }
 337
 338     /* copy data and linesize picture pointers to frame */
 339     *((AVPicture *)frame) = dst_picture;
 340 }
 341
 342 /* Prepare a dummy image. */
 343 static void fill_yuv_image(AVPicture *pict, int frame_index,
 344                            int width, int height)
 345 {
 346     int x, y, i;
 347
 348     i = frame_index;
 349
 350     /* Y */
 351     for (y = 0; y < height; y++)
 352         for (x = 0; x < width; x++)
 353             pict->data[0][y * pict->linesize[0] + x] = x + y + i * 3;
 354
 355     /* Cb and Cr */
 356     for (y = 0; y < height / 2; y++) {
 357         for (x = 0; x < width / 2; x++) {
 358             pict->data[1][y * pict->linesize[1] + x] = 128 + y + i * 2;
 359             pict->data[2][y * pict->linesize[2] + x] = 64 + x + i * 5;
 360         }
 361     }
 362 }
 363
 364 static void write_video_frame(AVFormatContext *oc, AVStream *st)
 365 {
 366     int ret;
 367     static struct SwsContext *sws_ctx;
 368     AVCodecContext *c = st->codec;
 369
 370     if (frame_count >= STREAM_NB_FRAMES) {
 371         /* No more frames to compress. The codec has a latency of a few
 372          * frames if using B-frames, so we get the last frames by
 373          * passing the same picture again. */
 374     } else {
 375         if (c->pix_fmt != AV_PIX_FMT_YUV420P) {
 376             /* as we only generate a YUV420P picture, we must convert it
 377              * to the codec pixel format if needed */
 378             if (!sws_ctx) {
 379                 sws_ctx = sws_getContext(c->width, c->height, AV_PIX_FMT_YUV420P,
 380                                          c->width, c->height, c->pix_fmt,
 381                                          sws_flags, NULL, NULL, NULL);
 382                 if (!sws_ctx) {
 383                     fprintf(stderr,
 384                             "Could not initialize the conversion context\n");
 385                     exit(1);
 386                 }
 387             }
 388             fill_yuv_image(&src_picture, frame_count, c->width, c->height);
 389             sws_scale(sws_ctx,
 390                       (const uint8_t * const *)src_picture.data, src_picture.linesize,
 391                       0, c->height, dst_picture.data, dst_picture.linesize);
 392         } else {
 393             fill_yuv_image(&dst_picture, frame_count, c->width, c->height);
 394         }
 395     }
 396
 397     if (oc->oformat->flags & AVFMT_RAWPICTURE) {
 398         /* Raw video case - directly store the picture in the packet */
 399         AVPacket pkt;
 400         av_init_packet(&pkt);
 401
 402         pkt.flags        |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 403         pkt.stream_index  = st->index;
 404         pkt.data          = dst_picture.data[0];
 405         pkt.size          = sizeof(AVPicture);
 406
 407         ret = av_interleaved_write_frame(oc, &pkt);
 408     } else {
 409         AVPacket pkt = { 0 };
 410         int got_packet;
 411         av_init_packet(&pkt);
 412
 413         /* encode the image */
 414         ret = avcodec_encode_video2(c, &pkt, frame, &got_packet);
 415         if (ret < 0) {
 416             fprintf(stderr, "Error encoding video frame: %s\n", av_err2str(ret));
 417             exit(1);
 418         }
 419         /* If size is zero, it means the image was buffered. */
 420
 421         if (!ret && got_packet && pkt.size) {
 422             pkt.stream_index = st->index;
 423
 424             /* Write the compressed frame to the media file. */
 425             ret = av_interleaved_write_frame(oc, &pkt);
 426         } else {
 427             ret = 0;
 428         }
 429     }
 430     if (ret != 0) {
 431         fprintf(stderr, "Error while writing video frame: %s\n", av_err2str(ret));
 432         exit(1);
 433     }
 434     frame_count++;
 435 }
 436
 437 static void close_video(AVFormatContext *oc, AVStream *st)
 438 {
 439     avcodec_close(st->codec);
 440     av_free(src_picture.data[0]);
 441     av_free(dst_picture.data[0]);
 442     av_free(frame);
 443 }
 444
 445 /**************************************************************/
 446 /* media file output */
 447
 448 int main(int argc, char **argv)
 449 {
 450     const char *filename;
 451     AVOutputFormat *fmt;
 452     AVFormatContext *oc;
 453     AVStream *audio_st, *video_st;
 454     AVCodec *audio_codec, *video_codec;
 455     double audio_time, video_time;
 456     int ret;
 457
 458     /* Initialize libavcodec, and register all codecs and formats. */
 459     av_register_all();
 460
 461     if (argc != 2) {
 462         printf("usage: %s output_file\n"
 463                "API example program to output a media file with libavformat.\n"
 464                "This program generates a synthetic audio and video stream, encodes and\n"
 465                "muxes them into a file named output_file.\n"
 466                "The output format is automatically guessed according to the file extension.\n"
 467                "Raw images can also be output by using '%%d' in the filename.\n"
 468                "\n", argv[0]);
 469         return 1;
 470     }
 471
 472     filename = argv[1];
 473
 474     /* allocate the output media context */
 475     avformat_alloc_output_context2(&oc, NULL, NULL, filename);
 476     if (!oc) {
 477         printf("Could not deduce output format from file extension: using MPEG.\n");
 478         avformat_alloc_output_context2(&oc, NULL, "mpeg", filename);
 479     }
 480     if (!oc) {
 481         return 1;
 482     }
 483     fmt = oc->oformat;
 484
 485     /* Add the audio and video streams using the default format codecs
 486      * and initialize the codecs. */
 487     video_st = NULL;
 488     audio_st = NULL;
 489
 490     if (fmt->video_codec != AV_CODEC_ID_NONE) {
 491         video_st = add_stream(oc, &video_codec, fmt->video_codec);
 492     }
 493     if (fmt->audio_codec != AV_CODEC_ID_NONE) {
 494         audio_st = add_stream(oc, &audio_codec, fmt->audio_codec);
 495     }
 496
 497     /* Now that all the parameters are set, we can open the audio and
 498      * video codecs and allocate the necessary encode buffers. */
 499     if (video_st)
 500         open_video(oc, video_codec, video_st);
 501     if (audio_st)
 502         open_audio(oc, audio_codec, audio_st);
 503
 504     av_dump_format(oc, 0, filename, 1);
 505
 506     /* open the output file, if needed */
 507     if (!(fmt->flags & AVFMT_NOFILE)) {
 508         ret = avio_open(&oc->pb, filename, AVIO_FLAG_WRITE);
 509         if (ret < 0) {
 510             fprintf(stderr, "Could not open '%s': %s\n", filename,
 511                     av_err2str(ret));
 512             return 1;
 513         }
 514     }
 515
 516     /* Write the stream header, if any. */
 517     ret = avformat_write_header(oc, NULL);
 518     if (ret < 0) {
 519         fprintf(stderr, "Error occurred when opening output file: %s\n",
 520                 av_err2str(ret));
 521         return 1;
 522     }
 523
 524     if (frame)
 525         frame->pts = 0;
 526     for (;;) {
 527         /* Compute current audio and video time. */
 528         audio_time = audio_st ? audio_st->pts.val * av_q2d(audio_st->time_base) : 0.0;
 529         video_time = video_st ? video_st->pts.val * av_q2d(video_st->time_base) : 0.0;
 530
 531         if ((!audio_st || audio_time >= STREAM_DURATION) &&
 532             (!video_st || video_time >= STREAM_DURATION))
 533             break;
 534
 535         /* write interleaved audio and video frames */
 536         if (!video_st || (video_st && audio_st && audio_time < video_time)) {
 537             write_audio_frame(oc, audio_st);
 538         } else {
 539             write_video_frame(oc, video_st);
 540             frame->pts += av_rescale_q(1, video_st->codec->time_base, video_st->time_base);
 541         }
 542     }
 543
 544     /* Write the trailer, if any. The trailer must be written before you
 545      * close the CodecContexts open when you wrote the header; otherwise
 546      * av_write_trailer() may try to use memory that was freed on
 547      * av_codec_close(). */
 548     av_write_trailer(oc);
 549
 550     /* Close each codec. */
 551     if (video_st)
 552         close_video(oc, video_st);
 553     if (audio_st)
 554         close_audio(oc, audio_st);
 555
 556     if (!(fmt->flags & AVFMT_NOFILE))
 557         /* Close the output file. */
 558         avio_close(oc->pb);
 559
 560     /* free the stream */
 561     avformat_free_context(oc);
 562
 563     return 0;
 564 }