git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavfilter/af_asyncts.c

   1 /*
   2  * This file is part of FFmpeg.
   3  *
   4  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   6  * License as published by the Free Software Foundation; either
   7  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
   8  *
   9  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  12  * Lesser General Public License for more details.
  13  *
  14  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  15  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  16  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  17  */
  18
  19 #include <stdint.h>
  20
  21 #include "libavresample/avresample.h"
  22 #include "libavutil/attributes.h"
  23 #include "libavutil/audio_fifo.h"
  24 #include "libavutil/common.h"
  25 #include "libavutil/mathematics.h"
  26 #include "libavutil/opt.h"
  27 #include "libavutil/samplefmt.h"
  28
  29 #include "audio.h"
  30 #include "avfilter.h"
  31 #include "internal.h"
  32
  33 typedef struct ASyncContext {
  34     const AVClass *class;
  35
  36     AVAudioResampleContext *avr;
  37     int64_t pts;            ///< timestamp in samples of the first sample in fifo
  38     int min_delta;          ///< pad/trim min threshold in samples
  39     int first_frame;        ///< 1 until filter_frame() has processed at least 1 frame with a pts != AV_NOPTS_VALUE
  40     int64_t first_pts;      ///< user-specified first expected pts, in samples
  41     int comp;               ///< current resample compensation
  42
  43     /* options */
  44     int resample;
  45     float min_delta_sec;
  46     int max_comp;
  47
  48     /* set by filter_frame() to signal an output frame to request_frame() */
  49     int got_output;
  50 } ASyncContext;
  51
  52 #define OFFSET(x) offsetof(ASyncContext, x)
  53 #define A AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM
  54 #define F AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  55 static const AVOption asyncts_options[] = {
  56     { "compensate", "Stretch/squeeze the data to make it match the timestamps", OFFSET(resample),      AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 0 },   0, 1,       A|F },
  57     { "min_delta",  "Minimum difference between timestamps and audio data "
  58                     "(in seconds) to trigger padding/trimmin the data.",        OFFSET(min_delta_sec), AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 0.1 }, 0, INT_MAX, A|F },
  59     { "max_comp",   "Maximum compensation in samples per second.",              OFFSET(max_comp),      AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 500 }, 0, INT_MAX, A|F },
  60     { "first_pts",  "Assume the first pts should be this value.",               OFFSET(first_pts),     AV_OPT_TYPE_INT64, { .i64 = AV_NOPTS_VALUE }, INT64_MIN, INT64_MAX, A|F },
  61     { NULL }
  62 };
  63
  64 AVFILTER_DEFINE_CLASS(asyncts);
  65
  66 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
  67 {
  68     ASyncContext *s = ctx->priv;
  69
  70     s->pts         = AV_NOPTS_VALUE;
  71     s->first_frame = 1;
  72
  73     return 0;
  74 }
  75
  76 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
  77 {
  78     ASyncContext *s = ctx->priv;
  79
  80     if (s->avr) {
  81         avresample_close(s->avr);
  82         avresample_free(&s->avr);
  83     }
  84 }
  85
  86 static int config_props(AVFilterLink *link)
  87 {
  88     ASyncContext *s = link->src->priv;
  89     int ret;
  90
  91     s->min_delta = s->min_delta_sec * link->sample_rate;
  92     link->time_base = (AVRational){1, link->sample_rate};
  93
  94     s->avr = avresample_alloc_context();
  95     if (!s->avr)
  96         return AVERROR(ENOMEM);
  97
  98     av_opt_set_int(s->avr,  "in_channel_layout", link->channel_layout, 0);
  99     av_opt_set_int(s->avr, "out_channel_layout", link->channel_layout, 0);
 100     av_opt_set_int(s->avr,  "in_sample_fmt",     link->format,         0);
 101     av_opt_set_int(s->avr, "out_sample_fmt",     link->format,         0);
 102     av_opt_set_int(s->avr,  "in_sample_rate",    link->sample_rate,    0);
 103     av_opt_set_int(s->avr, "out_sample_rate",    link->sample_rate,    0);
 104
 105     if (s->resample)
 106         av_opt_set_int(s->avr, "force_resampling", 1, 0);
 107
 108     if ((ret = avresample_open(s->avr)) < 0)
 109         return ret;
 110
 111     return 0;
 112 }
 113
 114 /* get amount of data currently buffered, in samples */
 115 static int64_t get_delay(ASyncContext *s)
 116 {
 117     return avresample_available(s->avr) + avresample_get_delay(s->avr);
 118 }
 119
 120 static void handle_trimming(AVFilterContext *ctx)
 121 {
 122     ASyncContext *s = ctx->priv;
 123
 124     if (s->pts < s->first_pts) {
 125         int delta = FFMIN(s->first_pts - s->pts, avresample_available(s->avr));
 126         av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "Trimming %d samples from start\n",
 127                delta);
 128         avresample_read(s->avr, NULL, delta);
 129         s->pts += delta;
 130     } else if (s->first_frame)
 131         s->pts = s->first_pts;
 132 }
 133
 134 static int request_frame(AVFilterLink *link)
 135 {
 136     AVFilterContext *ctx = link->src;
 137     ASyncContext      *s = ctx->priv;
 138     int ret = 0;
 139     int nb_samples;
 140
 141     s->got_output = 0;
 142     while (ret >= 0 && !s->got_output)
 143         ret = ff_request_frame(ctx->inputs[0]);
 144
 145     /* flush the fifo */
 146     if (ret == AVERROR_EOF) {
 147         if (s->first_pts != AV_NOPTS_VALUE)
 148             handle_trimming(ctx);
 149
 150         if (nb_samples = get_delay(s)) {
 151             AVFrame *buf = ff_get_audio_buffer(link, nb_samples);
 152             if (!buf)
 153                 return AVERROR(ENOMEM);
 154             ret = avresample_convert(s->avr, buf->extended_data,
 155                                      buf->linesize[0], nb_samples, NULL, 0, 0);
 156             if (ret <= 0) {
 157                 av_frame_free(&buf);
 158                 return (ret < 0) ? ret : AVERROR_EOF;
 159             }
 160
 161             buf->pts = s->pts;
 162             return ff_filter_frame(link, buf);
 163         }
 164     }
 165
 166     return ret;
 167 }
 168
 169 static int write_to_fifo(ASyncContext *s, AVFrame *buf)
 170 {
 171     int ret = avresample_convert(s->avr, NULL, 0, 0, buf->extended_data,
 172                                  buf->linesize[0], buf->nb_samples);
 173     av_frame_free(&buf);
 174     return ret;
 175 }
 176
 177 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *buf)
 178 {
 179     AVFilterContext  *ctx = inlink->dst;
 180     ASyncContext       *s = ctx->priv;
 181     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 182     int nb_channels = av_get_channel_layout_nb_channels(buf->channel_layout);
 183     int64_t pts = (buf->pts == AV_NOPTS_VALUE) ? buf->pts :
 184                   av_rescale_q(buf->pts, inlink->time_base, outlink->time_base);
 185     int out_size, ret;
 186     int64_t delta;
 187     int64_t new_pts;
 188
 189     /* buffer data until we get the next timestamp */
 190     if (s->pts == AV_NOPTS_VALUE || pts == AV_NOPTS_VALUE) {
 191         if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
 192             s->pts = pts - get_delay(s);
 193         }
 194         return write_to_fifo(s, buf);
 195     }
 196
 197     if (s->first_pts != AV_NOPTS_VALUE) {
 198         handle_trimming(ctx);
 199         if (!avresample_available(s->avr))
 200             return write_to_fifo(s, buf);
 201     }
 202
 203     /* when we have two timestamps, compute how many samples would we have
 204      * to add/remove to get proper sync between data and timestamps */
 205     delta    = pts - s->pts - get_delay(s);
 206     out_size = avresample_available(s->avr);
 207
 208     if (labs(delta) > s->min_delta ||
 209         (s->first_frame && delta && s->first_pts != AV_NOPTS_VALUE)) {
 210         av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "Discontinuity - %"PRId64" samples.\n", delta);
 211         out_size = av_clipl_int32((int64_t)out_size + delta);
 212     } else {
 213         if (s->resample) {
 214             // adjust the compensation if delta is non-zero
 215             int delay = get_delay(s);
 216             int comp = s->comp + av_clip(delta * inlink->sample_rate / delay,
 217                                          -s->max_comp, s->max_comp);
 218             if (comp != s->comp) {
 219                 av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "Compensating %d samples per second.\n", comp);
 220                 if (avresample_set_compensation(s->avr, comp, inlink->sample_rate) == 0) {
 221                     s->comp = comp;
 222                 }
 223             }
 224         }
 225         // adjust PTS to avoid monotonicity errors with input PTS jitter
 226         pts -= delta;
 227         delta = 0;
 228     }
 229
 230     if (out_size > 0) {
 231         AVFrame *buf_out = ff_get_audio_buffer(outlink, out_size);
 232         if (!buf_out) {
 233             ret = AVERROR(ENOMEM);
 234             goto fail;
 235         }
 236
 237         if (s->first_frame && delta > 0) {
 238             int planar = av_sample_fmt_is_planar(buf_out->format);
 239             int planes = planar ?  nb_channels : 1;
 240             int block_size = av_get_bytes_per_sample(buf_out->format) *
 241                              (planar ? 1 : nb_channels);
 242
 243             int ch;
 244
 245             av_samples_set_silence(buf_out->extended_data, 0, delta,
 246                                    nb_channels, buf->format);
 247
 248             for (ch = 0; ch < planes; ch++)
 249                 buf_out->extended_data[ch] += delta * block_size;
 250
 251             avresample_read(s->avr, buf_out->extended_data, out_size);
 252
 253             for (ch = 0; ch < planes; ch++)
 254                 buf_out->extended_data[ch] -= delta * block_size;
 255         } else {
 256             avresample_read(s->avr, buf_out->extended_data, out_size);
 257
 258             if (delta > 0) {
 259                 av_samples_set_silence(buf_out->extended_data, out_size - delta,
 260                                        delta, nb_channels, buf->format);
 261             }
 262         }
 263         buf_out->pts = s->pts;
 264         ret = ff_filter_frame(outlink, buf_out);
 265         if (ret < 0)
 266             goto fail;
 267         s->got_output = 1;
 268     } else if (avresample_available(s->avr)) {
 269         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Non-monotonous timestamps, dropping "
 270                "whole buffer.\n");
 271     }
 272
 273     /* drain any remaining buffered data */
 274     avresample_read(s->avr, NULL, avresample_available(s->avr));
 275
 276     new_pts = pts - avresample_get_delay(s->avr);
 277     /* check for s->pts monotonicity */
 278     if (new_pts > s->pts) {
 279         s->pts = new_pts;
 280         ret = avresample_convert(s->avr, NULL, 0, 0, buf->extended_data,
 281                                  buf->linesize[0], buf->nb_samples);
 282     } else {
 283         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Non-monotonous timestamps, dropping "
 284                "whole buffer.\n");
 285         ret = 0;
 286     }
 287
 288     s->first_frame = 0;
 289 fail:
 290     av_frame_free(&buf);
 291
 292     return ret;
 293 }
 294
 295 static const AVFilterPad avfilter_af_asyncts_inputs[] = {
 296     {
 297         .name          = "default",
 298         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 299         .filter_frame  = filter_frame
 300     },
 301     { NULL }
 302 };
 303
 304 static const AVFilterPad avfilter_af_asyncts_outputs[] = {
 305     {
 306         .name          = "default",
 307         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 308         .config_props  = config_props,
 309         .request_frame = request_frame
 310     },
 311     { NULL }
 312 };
 313
 314 AVFilter ff_af_asyncts = {
 315     .name        = "asyncts",
 316     .description = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sync audio data to timestamps"),
 317     .init        = init,
 318     .uninit      = uninit,
 319     .priv_size   = sizeof(ASyncContext),
 320     .priv_class  = &asyncts_class,
 321     .inputs      = avfilter_af_asyncts_inputs,
 322     .outputs     = avfilter_af_asyncts_outputs,
 323 };