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 #define F AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  52 static const AVOption asyncts_options[] = {
  53     { "compensate", "Stretch/squeeze the data to make it match the timestamps", OFFSET(resample),      AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 0 },   0, 1,       A|F },
  54     { "min_delta",  "Minimum difference between timestamps and audio data "
  55                     "(in seconds) to trigger padding/trimmin the data.",        OFFSET(min_delta_sec), AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 0.1 }, 0, INT_MAX, A|F },
  56     { "max_comp",   "Maximum compensation in samples per second.",              OFFSET(max_comp),      AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 500 }, 0, INT_MAX, A|F },
  57     { "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 },
  58     { NULL },
  59 };
  60
  61 AVFILTER_DEFINE_CLASS(asyncts);
  62
  63 static int init(AVFilterContext *ctx, const char *args)
  64 {
  65     ASyncContext *s = ctx->priv;
  66     int ret;
  67
  68     s->class = &asyncts_class;
  69     av_opt_set_defaults(s);
  70
  71     if ((ret = av_set_options_string(s, args, "=", ":")) < 0)
  72         return ret;
  73     av_opt_free(s);
  74
  75     s->pts         = AV_NOPTS_VALUE;
  76     s->first_frame = 1;
  77
  78     return 0;
  79 }
  80
  81 static void uninit(AVFilterContext *ctx)
  82 {
  83     ASyncContext *s = ctx->priv;
  84
  85     if (s->avr) {
  86         avresample_close(s->avr);
  87         avresample_free(&s->avr);
  88     }
  89 }
  90
  91 static int config_props(AVFilterLink *link)
  92 {
  93     ASyncContext *s = link->src->priv;
  94     int ret;
  95
  96     s->min_delta = s->min_delta_sec * link->sample_rate;
  97     link->time_base = (AVRational){1, link->sample_rate};
  98
  99     s->avr = avresample_alloc_context();
 100     if (!s->avr)
 101         return AVERROR(ENOMEM);
 102
 103     av_opt_set_int(s->avr,  "in_channel_layout", link->channel_layout, 0);
 104     av_opt_set_int(s->avr, "out_channel_layout", link->channel_layout, 0);
 105     av_opt_set_int(s->avr,  "in_sample_fmt",     link->format,         0);
 106     av_opt_set_int(s->avr, "out_sample_fmt",     link->format,         0);
 107     av_opt_set_int(s->avr,  "in_sample_rate",    link->sample_rate,    0);
 108     av_opt_set_int(s->avr, "out_sample_rate",    link->sample_rate,    0);
 109
 110     if (s->resample)
 111         av_opt_set_int(s->avr, "force_resampling", 1, 0);
 112
 113     if ((ret = avresample_open(s->avr)) < 0)
 114         return ret;
 115
 116     return 0;
 117 }
 118
 119 /* get amount of data currently buffered, in samples */
 120 static int64_t get_delay(ASyncContext *s)
 121 {
 122     return avresample_available(s->avr) + avresample_get_delay(s->avr);
 123 }
 124
 125 static void handle_trimming(AVFilterContext *ctx)
 126 {
 127     ASyncContext *s = ctx->priv;
 128
 129     if (s->pts < s->first_pts) {
 130         int delta = FFMIN(s->first_pts - s->pts, avresample_available(s->avr));
 131         av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "Trimming %d samples from start\n",
 132                delta);
 133         avresample_read(s->avr, NULL, delta);
 134         s->pts += delta;
 135     } else if (s->first_frame)
 136         s->pts = s->first_pts;
 137 }
 138
 139 static int request_frame(AVFilterLink *link)
 140 {
 141     AVFilterContext *ctx = link->src;
 142     ASyncContext      *s = ctx->priv;
 143     int ret = 0;
 144     int nb_samples;
 145
 146     s->got_output = 0;
 147     while (ret >= 0 && !s->got_output)
 148         ret = ff_request_frame(ctx->inputs[0]);
 149
 150     /* flush the fifo */
 151     if (ret == AVERROR_EOF) {
 152         if (s->first_pts != AV_NOPTS_VALUE)
 153             handle_trimming(ctx);
 154
 155         if (nb_samples = get_delay(s)) {
 156             AVFrame *buf = ff_get_audio_buffer(link, nb_samples);
 157             if (!buf)
 158                 return AVERROR(ENOMEM);
 159             ret = avresample_convert(s->avr, buf->extended_data,
 160                                      buf->linesize[0], nb_samples, NULL, 0, 0);
 161             if (ret <= 0) {
 162                 av_frame_free(&buf);
 163                 return (ret < 0) ? ret : AVERROR_EOF;
 164             }
 165
 166             buf->pts = s->pts;
 167             return ff_filter_frame(link, buf);
 168         }
 169     }
 170
 171     return ret;
 172 }
 173
 174 static int write_to_fifo(ASyncContext *s, AVFrame *buf)
 175 {
 176     int ret = avresample_convert(s->avr, NULL, 0, 0, buf->extended_data,
 177                                  buf->linesize[0], buf->nb_samples);
 178     av_frame_free(&buf);
 179     return ret;
 180 }
 181
 182 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *buf)
 183 {
 184     AVFilterContext  *ctx = inlink->dst;
 185     ASyncContext       *s = ctx->priv;
 186     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 187     int nb_channels = av_get_channel_layout_nb_channels(buf->channel_layout);
 188     int64_t pts = (buf->pts == AV_NOPTS_VALUE) ? buf->pts :
 189                   av_rescale_q(buf->pts, inlink->time_base, outlink->time_base);
 190     int out_size, ret;
 191     int64_t delta;
 192     int64_t new_pts;
 193
 194     /* buffer data until we get the next timestamp */
 195     if (s->pts == AV_NOPTS_VALUE || pts == AV_NOPTS_VALUE) {
 196         if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
 197             s->pts = pts - get_delay(s);
 198         }
 199         return write_to_fifo(s, buf);
 200     }
 201
 202     if (s->first_pts != AV_NOPTS_VALUE) {
 203         handle_trimming(ctx);
 204         if (!avresample_available(s->avr))
 205             return write_to_fifo(s, buf);
 206     }
 207
 208     /* when we have two timestamps, compute how many samples would we have
 209      * to add/remove to get proper sync between data and timestamps */
 210     delta    = pts - s->pts - get_delay(s);
 211     out_size = avresample_available(s->avr);
 212
 213     if (labs(delta) > s->min_delta ||
 214         (s->first_frame && delta && s->first_pts != AV_NOPTS_VALUE)) {
 215         av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "Discontinuity - %"PRId64" samples.\n", delta);
 216         out_size = av_clipl_int32((int64_t)out_size + delta);
 217     } else {
 218         if (s->resample) {
 219             // adjust the compensation if delta is non-zero
 220             int delay = get_delay(s);
 221             int comp = s->comp + av_clip(delta * inlink->sample_rate / delay,
 222                                          -s->max_comp, s->max_comp);
 223             if (comp != s->comp) {
 224                 av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "Compensating %d samples per second.\n", comp);
 225                 if (avresample_set_compensation(s->avr, comp, inlink->sample_rate) == 0) {
 226                     s->comp = comp;
 227                 }
 228             }
 229         }
 230         // adjust PTS to avoid monotonicity errors with input PTS jitter
 231         pts -= delta;
 232         delta = 0;
 233     }
 234
 235     if (out_size > 0) {
 236         AVFrame *buf_out = ff_get_audio_buffer(outlink, out_size);
 237         if (!buf_out) {
 238             ret = AVERROR(ENOMEM);
 239             goto fail;
 240         }
 241
 242         if (s->first_frame && delta > 0) {
 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 < nb_channels; ch++)
 249                 buf_out->extended_data[ch] += delta;
 250
 251             avresample_read(s->avr, buf_out->extended_data, out_size);
 252
 253             for (ch = 0; ch < nb_channels; ch++)
 254                 buf_out->extended_data[ch] -= delta;
 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 avfilter_af_asyncts = {
 315     .name        = "asyncts",
 316     .description = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sync audio data to timestamps"),
 317
 318     .init        = init,
 319     .uninit      = uninit,
 320
 321     .priv_size   = sizeof(ASyncContext),
 322
 323     .inputs      = avfilter_af_asyncts_inputs,
 324     .outputs     = avfilter_af_asyncts_outputs,
 325     .priv_class = &asyncts_class,
 326 };