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 "libavresample/avresample.h"
  20 #include "libavutil/attributes.h"
  21 #include "libavutil/audio_fifo.h"
  22 #include "libavutil/common.h"
  23 #include "libavutil/mathematics.h"
  24 #include "libavutil/opt.h"
  25 #include "libavutil/samplefmt.h"
  26
  27 #include "audio.h"
  28 #include "avfilter.h"
  29 #include "internal.h"
  30
  31 typedef struct ASyncContext {
  32     const AVClass *class;
  33
  34     AVAudioResampleContext *avr;
  35     int64_t pts;            ///< timestamp in samples of the first sample in fifo
  36     int min_delta;          ///< pad/trim min threshold in samples
  37     int first_frame;        ///< 1 until filter_frame() has processed at least 1 frame with a pts != AV_NOPTS_VALUE
  38     int64_t first_pts;      ///< user-specified first expected pts, in samples
  39     int comp;               ///< current resample compensation
  40
  41     /* options */
  42     int resample;
  43     float min_delta_sec;
  44     int max_comp;
  45
  46     /* set by filter_frame() to signal an output frame to request_frame() */
  47     int got_output;
  48 } ASyncContext;
  49
  50 #define OFFSET(x) offsetof(ASyncContext, x)
  51 #define A AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM
  52 #define F AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  53 static const AVOption asyncts_options[] = {
  54     { "compensate", "Stretch/squeeze the data to make it match the timestamps", OFFSET(resample),      AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 0 },   0, 1,       A|F },
  55     { "min_delta",  "Minimum difference between timestamps and audio data "
  56                     "(in seconds) to trigger padding/trimmin the data.",        OFFSET(min_delta_sec), AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 0.1 }, 0, INT_MAX, A|F },
  57     { "max_comp",   "Maximum compensation in samples per second.",              OFFSET(max_comp),      AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 500 }, 0, INT_MAX, A|F },
  58     { "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 },
  59     { NULL },
  60 };
  61
  62 AVFILTER_DEFINE_CLASS(asyncts);
  63
  64 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
  65 {
  66     ASyncContext *s = ctx->priv;
  67
  68     s->pts         = AV_NOPTS_VALUE;
  69     s->first_frame = 1;
  70
  71     return 0;
  72 }
  73
  74 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
  75 {
  76     ASyncContext *s = ctx->priv;
  77
  78     if (s->avr) {
  79         avresample_close(s->avr);
  80         avresample_free(&s->avr);
  81     }
  82 }
  83
  84 static int config_props(AVFilterLink *link)
  85 {
  86     ASyncContext *s = link->src->priv;
  87     int ret;
  88
  89     s->min_delta = s->min_delta_sec * link->sample_rate;
  90     link->time_base = (AVRational){1, link->sample_rate};
  91
  92     s->avr = avresample_alloc_context();
  93     if (!s->avr)
  94         return AVERROR(ENOMEM);
  95
  96     av_opt_set_int(s->avr,  "in_channel_layout", link->channel_layout, 0);
  97     av_opt_set_int(s->avr, "out_channel_layout", link->channel_layout, 0);
  98     av_opt_set_int(s->avr,  "in_sample_fmt",     link->format,         0);
  99     av_opt_set_int(s->avr, "out_sample_fmt",     link->format,         0);
 100     av_opt_set_int(s->avr,  "in_sample_rate",    link->sample_rate,    0);
 101     av_opt_set_int(s->avr, "out_sample_rate",    link->sample_rate,    0);
 102
 103     if (s->resample)
 104         av_opt_set_int(s->avr, "force_resampling", 1, 0);
 105
 106     if ((ret = avresample_open(s->avr)) < 0)
 107         return ret;
 108
 109     return 0;
 110 }
 111
 112 /* get amount of data currently buffered, in samples */
 113 static int64_t get_delay(ASyncContext *s)
 114 {
 115     return avresample_available(s->avr) + avresample_get_delay(s->avr);
 116 }
 117
 118 static void handle_trimming(AVFilterContext *ctx)
 119 {
 120     ASyncContext *s = ctx->priv;
 121
 122     if (s->pts < s->first_pts) {
 123         int delta = FFMIN(s->first_pts - s->pts, avresample_available(s->avr));
 124         av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "Trimming %d samples from start\n",
 125                delta);
 126         avresample_read(s->avr, NULL, delta);
 127         s->pts += delta;
 128     } else if (s->first_frame)
 129         s->pts = s->first_pts;
 130 }
 131
 132 static int request_frame(AVFilterLink *link)
 133 {
 134     AVFilterContext *ctx = link->src;
 135     ASyncContext      *s = ctx->priv;
 136     int ret = 0;
 137     int nb_samples;
 138
 139     s->got_output = 0;
 140     while (ret >= 0 && !s->got_output)
 141         ret = ff_request_frame(ctx->inputs[0]);
 142
 143     /* flush the fifo */
 144     if (ret == AVERROR_EOF) {
 145         if (s->first_pts != AV_NOPTS_VALUE)
 146             handle_trimming(ctx);
 147
 148         if (nb_samples = get_delay(s)) {
 149             AVFrame *buf = ff_get_audio_buffer(link, nb_samples);
 150             if (!buf)
 151                 return AVERROR(ENOMEM);
 152             ret = avresample_convert(s->avr, buf->extended_data,
 153                                      buf->linesize[0], nb_samples, NULL, 0, 0);
 154             if (ret <= 0) {
 155                 av_frame_free(&buf);
 156                 return (ret < 0) ? ret : AVERROR_EOF;
 157             }
 158
 159             buf->pts = s->pts;
 160             return ff_filter_frame(link, buf);
 161         }
 162     }
 163
 164     return ret;
 165 }
 166
 167 static int write_to_fifo(ASyncContext *s, AVFrame *buf)
 168 {
 169     int ret = avresample_convert(s->avr, NULL, 0, 0, buf->extended_data,
 170                                  buf->linesize[0], buf->nb_samples);
 171     av_frame_free(&buf);
 172     return ret;
 173 }
 174
 175 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *buf)
 176 {
 177     AVFilterContext  *ctx = inlink->dst;
 178     ASyncContext       *s = ctx->priv;
 179     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 180     int nb_channels = av_get_channel_layout_nb_channels(buf->channel_layout);
 181     int64_t pts = (buf->pts == AV_NOPTS_VALUE) ? buf->pts :
 182                   av_rescale_q(buf->pts, inlink->time_base, outlink->time_base);
 183     int out_size, ret;
 184     int64_t delta;
 185     int64_t new_pts;
 186
 187     /* buffer data until we get the next timestamp */
 188     if (s->pts == AV_NOPTS_VALUE || pts == AV_NOPTS_VALUE) {
 189         if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
 190             s->pts = pts - get_delay(s);
 191         }
 192         return write_to_fifo(s, buf);
 193     }
 194
 195     if (s->first_pts != AV_NOPTS_VALUE) {
 196         handle_trimming(ctx);
 197         if (!avresample_available(s->avr))
 198             return write_to_fifo(s, buf);
 199     }
 200
 201     /* when we have two timestamps, compute how many samples would we have
 202      * to add/remove to get proper sync between data and timestamps */
 203     delta    = pts - s->pts - get_delay(s);
 204     out_size = avresample_available(s->avr);
 205
 206     if (labs(delta) > s->min_delta ||
 207         (s->first_frame && delta && s->first_pts != AV_NOPTS_VALUE)) {
 208         av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "Discontinuity - %"PRId64" samples.\n", delta);
 209         out_size = av_clipl_int32((int64_t)out_size + delta);
 210     } else {
 211         if (s->resample) {
 212             // adjust the compensation if delta is non-zero
 213             int delay = get_delay(s);
 214             int comp = s->comp + av_clip(delta * inlink->sample_rate / delay,
 215                                          -s->max_comp, s->max_comp);
 216             if (comp != s->comp) {
 217                 av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "Compensating %d samples per second.\n", comp);
 218                 if (avresample_set_compensation(s->avr, comp, inlink->sample_rate) == 0) {
 219                     s->comp = comp;
 220                 }
 221             }
 222         }
 223         // adjust PTS to avoid monotonicity errors with input PTS jitter
 224         pts -= delta;
 225         delta = 0;
 226     }
 227
 228     if (out_size > 0) {
 229         AVFrame *buf_out = ff_get_audio_buffer(outlink, out_size);
 230         if (!buf_out) {
 231             ret = AVERROR(ENOMEM);
 232             goto fail;
 233         }
 234
 235         if (s->first_frame && delta > 0) {
 236             int planar = av_sample_fmt_is_planar(buf_out->format);
 237             int planes = planar ?  nb_channels : 1;
 238             int block_size = av_get_bytes_per_sample(buf_out->format) *
 239                              (planar ? 1 : nb_channels);
 240
 241             int ch;
 242
 243             av_samples_set_silence(buf_out->extended_data, 0, delta,
 244                                    nb_channels, buf->format);
 245
 246             for (ch = 0; ch < planes; ch++)
 247                 buf_out->extended_data[ch] += delta * block_size;
 248
 249             avresample_read(s->avr, buf_out->extended_data, out_size);
 250
 251             for (ch = 0; ch < planes; ch++)
 252                 buf_out->extended_data[ch] -= delta * block_size;
 253         } else {
 254             avresample_read(s->avr, buf_out->extended_data, out_size);
 255
 256             if (delta > 0) {
 257                 av_samples_set_silence(buf_out->extended_data, out_size - delta,
 258                                        delta, nb_channels, buf->format);
 259             }
 260         }
 261         buf_out->pts = s->pts;
 262         ret = ff_filter_frame(outlink, buf_out);
 263         if (ret < 0)
 264             goto fail;
 265         s->got_output = 1;
 266     } else if (avresample_available(s->avr)) {
 267         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Non-monotonous timestamps, dropping "
 268                "whole buffer.\n");
 269     }
 270
 271     /* drain any remaining buffered data */
 272     avresample_read(s->avr, NULL, avresample_available(s->avr));
 273
 274     new_pts = pts - avresample_get_delay(s->avr);
 275     /* check for s->pts monotonicity */
 276     if (new_pts > s->pts) {
 277         s->pts = new_pts;
 278         ret = avresample_convert(s->avr, NULL, 0, 0, buf->extended_data,
 279                                  buf->linesize[0], buf->nb_samples);
 280     } else {
 281         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Non-monotonous timestamps, dropping "
 282                "whole buffer.\n");
 283         ret = 0;
 284     }
 285
 286     s->first_frame = 0;
 287 fail:
 288     av_frame_free(&buf);
 289
 290     return ret;
 291 }
 292
 293 static const AVFilterPad avfilter_af_asyncts_inputs[] = {
 294     {
 295         .name           = "default",
 296         .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 297         .filter_frame   = filter_frame
 298     },
 299     { NULL }
 300 };
 301
 302 static const AVFilterPad avfilter_af_asyncts_outputs[] = {
 303     {
 304         .name          = "default",
 305         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 306         .config_props  = config_props,
 307         .request_frame = request_frame
 308     },
 309     { NULL }
 310 };
 311
 312 AVFilter avfilter_af_asyncts = {
 313     .name        = "asyncts",
 314     .description = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sync audio data to timestamps"),
 315
 316     .init        = init,
 317     .uninit      = uninit,
 318
 319     .priv_size   = sizeof(ASyncContext),
 320     .priv_class  = &asyncts_class,
 321
 322     .inputs      = avfilter_af_asyncts_inputs,
 323     .outputs     = avfilter_af_asyncts_outputs,
 324 };