git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavdevice/decklink_enc.cpp

   1 /*
   2  * Blackmagic DeckLink output
   3  * Copyright (c) 2013-2014 Ramiro Polla
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #include <atomic>
  23 using std::atomic;
  24
  25 #include <DeckLinkAPI.h>
  26
  27 #include <pthread.h>
  28 #include <semaphore.h>
  29
  30 extern "C" {
  31 #include "libavformat/avformat.h"
  32 #include "libavformat/internal.h"
  33 #include "libavutil/imgutils.h"
  34 }
  35
  36 #include "decklink_common.h"
  37 #include "decklink_enc.h"
  38
  39
  40 /* DeckLink callback class declaration */
  41 class decklink_frame : public IDeckLinkVideoFrame
  42 {
  43 public:
  44     decklink_frame(struct decklink_ctx *ctx, AVFrame *avframe) :
  45                    _ctx(ctx), _avframe(avframe),  _refs(1) { }
  46
  47     virtual long           STDMETHODCALLTYPE GetWidth      (void)          { return _avframe->width; }
  48     virtual long           STDMETHODCALLTYPE GetHeight     (void)          { return _avframe->height; }
  49     virtual long           STDMETHODCALLTYPE GetRowBytes   (void)          { return _avframe->linesize[0] < 0 ? -_avframe->linesize[0] : _avframe->linesize[0]; }
  50     virtual BMDPixelFormat STDMETHODCALLTYPE GetPixelFormat(void)          { return bmdFormat8BitYUV; }
  51     virtual BMDFrameFlags  STDMETHODCALLTYPE GetFlags      (void)          { return _avframe->linesize[0] < 0 ? bmdFrameFlagFlipVertical : bmdFrameFlagDefault; }
  52     virtual HRESULT        STDMETHODCALLTYPE GetBytes      (void **buffer)
  53     {
  54         if (_avframe->linesize[0] < 0)
  55             *buffer = (void *)(_avframe->data[0] + _avframe->linesize[0] * (_avframe->height - 1));
  56         else
  57             *buffer = (void *)(_avframe->data[0]);
  58         return S_OK;
  59     }
  60
  61     virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE GetTimecode     (BMDTimecodeFormat format, IDeckLinkTimecode **timecode) { return S_FALSE; }
  62     virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE GetAncillaryData(IDeckLinkVideoFrameAncillary **ancillary)               { return S_FALSE; }
  63
  64     virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE QueryInterface(REFIID iid, LPVOID *ppv) { return E_NOINTERFACE; }
  65     virtual ULONG   STDMETHODCALLTYPE AddRef(void)                            { return ++_refs; }
  66     virtual ULONG   STDMETHODCALLTYPE Release(void)
  67     {
  68         int ret = --_refs;
  69         if (!ret) {
  70             av_frame_free(&_avframe);
  71             delete this;
  72         }
  73         return ret;
  74     }
  75
  76     struct decklink_ctx *_ctx;
  77     AVFrame *_avframe;
  78
  79 private:
  80     std::atomic<int>  _refs;
  81 };
  82
  83 class decklink_output_callback : public IDeckLinkVideoOutputCallback
  84 {
  85 public:
  86     virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE ScheduledFrameCompleted(IDeckLinkVideoFrame *_frame, BMDOutputFrameCompletionResult result)
  87     {
  88         decklink_frame *frame = static_cast<decklink_frame *>(_frame);
  89         struct decklink_ctx *ctx = frame->_ctx;
  90         AVFrame *avframe = frame->_avframe;
  91
  92         av_frame_unref(avframe);
  93
  94         sem_post(&ctx->semaphore);
  95
  96         return S_OK;
  97     }
  98     virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE ScheduledPlaybackHasStopped(void)       { return S_OK; }
  99     virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE QueryInterface(REFIID iid, LPVOID *ppv) { return E_NOINTERFACE; }
 100     virtual ULONG   STDMETHODCALLTYPE AddRef(void)                            { return 1; }
 101     virtual ULONG   STDMETHODCALLTYPE Release(void)                           { return 1; }
 102 };
 103
 104 static int decklink_setup_video(AVFormatContext *avctx, AVStream *st)
 105 {
 106     struct decklink_cctx *cctx = (struct decklink_cctx *)avctx->priv_data;
 107     struct decklink_ctx *ctx = (struct decklink_ctx *)cctx->ctx;
 108     AVCodecParameters *c = st->codecpar;
 109
 110     if (ctx->video) {
 111         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only one video stream is supported!\n");
 112         return -1;
 113     }
 114
 115     if (c->format != AV_PIX_FMT_UYVY422) {
 116         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported pixel format!"
 117                " Only AV_PIX_FMT_UYVY422 is supported.\n");
 118         return -1;
 119     }
 120     if (ff_decklink_set_format(avctx, c->width, c->height,
 121                             st->time_base.num, st->time_base.den, c->field_order)) {
 122         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported video size, framerate or field order!"
 123                " Check available formats with -list_formats 1.\n");
 124         return -1;
 125     }
 126     if (ctx->dlo->EnableVideoOutput(ctx->bmd_mode,
 127                                     bmdVideoOutputFlagDefault) != S_OK) {
 128         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not enable video output!\n");
 129         return -1;
 130     }
 131
 132     /* Set callback. */
 133     ctx->output_callback = new decklink_output_callback();
 134     ctx->dlo->SetScheduledFrameCompletionCallback(ctx->output_callback);
 135
 136     /* Start video semaphore. */
 137     ctx->frames_preroll = st->time_base.den * ctx->preroll;
 138     if (st->time_base.den > 1000)
 139         ctx->frames_preroll /= 1000;
 140
 141     /* Buffer twice as many frames as the preroll. */
 142     ctx->frames_buffer = ctx->frames_preroll * 2;
 143     ctx->frames_buffer = FFMIN(ctx->frames_buffer, 60);
 144     sem_init(&ctx->semaphore, 0, ctx->frames_buffer);
 145
 146     /* The device expects the framerate to be fixed. */
 147     avpriv_set_pts_info(st, 64, st->time_base.num, st->time_base.den);
 148
 149     ctx->video = 1;
 150
 151     return 0;
 152 }
 153
 154 static int decklink_setup_audio(AVFormatContext *avctx, AVStream *st)
 155 {
 156     struct decklink_cctx *cctx = (struct decklink_cctx *)avctx->priv_data;
 157     struct decklink_ctx *ctx = (struct decklink_ctx *)cctx->ctx;
 158     AVCodecParameters *c = st->codecpar;
 159
 160     if (ctx->audio) {
 161         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only one audio stream is supported!\n");
 162         return -1;
 163     }
 164     if (c->sample_rate != 48000) {
 165         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported sample rate!"
 166                " Only 48kHz is supported.\n");
 167         return -1;
 168     }
 169     if (c->channels != 2 && c->channels != 8) {
 170         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported number of channels!"
 171                " Only stereo and 7.1 are supported.\n");
 172         return -1;
 173     }
 174     if (ctx->dlo->EnableAudioOutput(bmdAudioSampleRate48kHz,
 175                                     bmdAudioSampleType16bitInteger,
 176                                     c->channels,
 177                                     bmdAudioOutputStreamTimestamped) != S_OK) {
 178         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not enable audio output!\n");
 179         return -1;
 180     }
 181     if (ctx->dlo->BeginAudioPreroll() != S_OK) {
 182         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not begin audio preroll!\n");
 183         return -1;
 184     }
 185
 186     /* The device expects the sample rate to be fixed. */
 187     avpriv_set_pts_info(st, 64, 1, c->sample_rate);
 188     ctx->channels = c->channels;
 189
 190     ctx->audio = 1;
 191
 192     return 0;
 193 }
 194
 195 av_cold int ff_decklink_write_trailer(AVFormatContext *avctx)
 196 {
 197     struct decklink_cctx *cctx = (struct decklink_cctx *)avctx->priv_data;
 198     struct decklink_ctx *ctx = (struct decklink_ctx *)cctx->ctx;
 199
 200     if (ctx->playback_started) {
 201         BMDTimeValue actual;
 202         ctx->dlo->StopScheduledPlayback(ctx->last_pts * ctx->bmd_tb_num,
 203                                         &actual, ctx->bmd_tb_den);
 204         ctx->dlo->DisableVideoOutput();
 205         if (ctx->audio)
 206             ctx->dlo->DisableAudioOutput();
 207     }
 208
 209     ff_decklink_cleanup(avctx);
 210
 211     if (ctx->output_callback)
 212         delete ctx->output_callback;
 213
 214     sem_destroy(&ctx->semaphore);
 215
 216     av_freep(&cctx->ctx);
 217
 218     return 0;
 219 }
 220
 221 static int decklink_write_video_packet(AVFormatContext *avctx, AVPacket *pkt)
 222 {
 223     struct decklink_cctx *cctx = (struct decklink_cctx *)avctx->priv_data;
 224     struct decklink_ctx *ctx = (struct decklink_ctx *)cctx->ctx;
 225     AVFrame *avframe, *tmp = (AVFrame *)pkt->data;
 226     decklink_frame *frame;
 227     buffercount_type buffered;
 228     HRESULT hr;
 229
 230     if (tmp->format != AV_PIX_FMT_UYVY422 ||
 231         tmp->width  != ctx->bmd_width ||
 232         tmp->height != ctx->bmd_height) {
 233         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Got a frame with invalid pixel format or dimension.\n");
 234         return AVERROR(EINVAL);
 235     }
 236     avframe = av_frame_clone(tmp);
 237     if (!avframe) {
 238         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not clone video frame.\n");
 239         return AVERROR(EIO);
 240     }
 241
 242     frame = new decklink_frame(ctx, avframe);
 243     if (!frame) {
 244         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not create new frame.\n");
 245         av_frame_free(&avframe);
 246         return AVERROR(EIO);
 247     }
 248
 249     /* Always keep at most one second of frames buffered. */
 250     sem_wait(&ctx->semaphore);
 251
 252     /* Schedule frame for playback. */
 253     hr = ctx->dlo->ScheduleVideoFrame((struct IDeckLinkVideoFrame *) frame,
 254                                       pkt->pts * ctx->bmd_tb_num,
 255                                       ctx->bmd_tb_num, ctx->bmd_tb_den);
 256     /* Pass ownership to DeckLink, or release on failure */
 257     frame->Release();
 258     if (hr != S_OK) {
 259         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not schedule video frame."
 260                 " error %08x.\n", (uint32_t) hr);
 261         return AVERROR(EIO);
 262     }
 263
 264     ctx->dlo->GetBufferedVideoFrameCount(&buffered);
 265     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Buffered video frames: %d.\n", (int) buffered);
 266     if (pkt->pts > 2 && buffered <= 2)
 267         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "There are not enough buffered video frames."
 268                " Video may misbehave!\n");
 269
 270     /* Preroll video frames. */
 271     if (!ctx->playback_started && pkt->pts > ctx->frames_preroll) {
 272         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Ending audio preroll.\n");
 273         if (ctx->audio && ctx->dlo->EndAudioPreroll() != S_OK) {
 274             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not end audio preroll!\n");
 275             return AVERROR(EIO);
 276         }
 277         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Starting scheduled playback.\n");
 278         if (ctx->dlo->StartScheduledPlayback(0, ctx->bmd_tb_den, 1.0) != S_OK) {
 279             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not start scheduled playback!\n");
 280             return AVERROR(EIO);
 281         }
 282         ctx->playback_started = 1;
 283     }
 284
 285     return 0;
 286 }
 287
 288 static int decklink_write_audio_packet(AVFormatContext *avctx, AVPacket *pkt)
 289 {
 290     struct decklink_cctx *cctx = (struct decklink_cctx *)avctx->priv_data;
 291     struct decklink_ctx *ctx = (struct decklink_ctx *)cctx->ctx;
 292     int sample_count = pkt->size / (ctx->channels << 1);
 293     buffercount_type buffered;
 294
 295     ctx->dlo->GetBufferedAudioSampleFrameCount(&buffered);
 296     if (pkt->pts > 1 && !buffered)
 297         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "There's no buffered audio."
 298                " Audio will misbehave!\n");
 299
 300     if (ctx->dlo->ScheduleAudioSamples(pkt->data, sample_count, pkt->pts,
 301                                        bmdAudioSampleRate48kHz, NULL) != S_OK) {
 302         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not schedule audio samples.\n");
 303         return AVERROR(EIO);
 304     }
 305
 306     return 0;
 307 }
 308
 309 extern "C" {
 310
 311 av_cold int ff_decklink_write_header(AVFormatContext *avctx)
 312 {
 313     struct decklink_cctx *cctx = (struct decklink_cctx *)avctx->priv_data;
 314     struct decklink_ctx *ctx;
 315     unsigned int n;
 316     int ret;
 317
 318     ctx = (struct decklink_ctx *) av_mallocz(sizeof(struct decklink_ctx));
 319     if (!ctx)
 320         return AVERROR(ENOMEM);
 321     ctx->list_devices = cctx->list_devices;
 322     ctx->list_formats = cctx->list_formats;
 323     ctx->preroll      = cctx->preroll;
 324     cctx->ctx = ctx;
 325
 326     /* List available devices. */
 327     if (ctx->list_devices) {
 328         ff_decklink_list_devices(avctx);
 329         return AVERROR_EXIT;
 330     }
 331
 332     ret = ff_decklink_init_device(avctx, avctx->filename);
 333     if (ret < 0)
 334         return ret;
 335
 336     /* Get output device. */
 337     if (ctx->dl->QueryInterface(IID_IDeckLinkOutput, (void **) &ctx->dlo) != S_OK) {
 338         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not open output device from '%s'\n",
 339                avctx->filename);
 340         ret = AVERROR(EIO);
 341         goto error;
 342     }
 343
 344     /* List supported formats. */
 345     if (ctx->list_formats) {
 346         ff_decklink_list_formats(avctx);
 347         ret = AVERROR_EXIT;
 348         goto error;
 349     }
 350
 351     /* Setup streams. */
 352     ret = AVERROR(EIO);
 353     for (n = 0; n < avctx->nb_streams; n++) {
 354         AVStream *st = avctx->streams[n];
 355         AVCodecParameters *c = st->codecpar;
 356         if        (c->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
 357             if (decklink_setup_audio(avctx, st))
 358                 goto error;
 359         } else if (c->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
 360             if (decklink_setup_video(avctx, st))
 361                 goto error;
 362         } else {
 363             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported stream type.\n");
 364             goto error;
 365         }
 366     }
 367
 368     return 0;
 369
 370 error:
 371     ff_decklink_cleanup(avctx);
 372     return ret;
 373 }
 374
 375 int ff_decklink_write_packet(AVFormatContext *avctx, AVPacket *pkt)
 376 {
 377     struct decklink_cctx *cctx = (struct decklink_cctx *)avctx->priv_data;
 378     struct decklink_ctx *ctx = (struct decklink_ctx *)cctx->ctx;
 379     AVStream *st = avctx->streams[pkt->stream_index];
 380
 381     ctx->last_pts = FFMAX(ctx->last_pts, pkt->pts);
 382
 383     if      (st->codecpar->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO)
 384         return decklink_write_video_packet(avctx, pkt);
 385     else if (st->codecpar->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO)
 386         return decklink_write_audio_packet(avctx, pkt);
 387
 388     return AVERROR(EIO);
 389 }
 390
 391 } /* extern "C" */