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

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