git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavformat/hlsenc.c

   1 /*
   2  * Apple HTTP Live Streaming segmenter
   3  * Copyright (c) 2012, Luca Barbato
   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 "config.h"
  23 #include <float.h>
  24 #include <stdint.h>
  25 #if HAVE_UNISTD_H
  26 #include <unistd.h>
  27 #endif
  28
  29 #include "libavutil/avassert.h"
  30 #include "libavutil/mathematics.h"
  31 #include "libavutil/parseutils.h"
  32 #include "libavutil/avstring.h"
  33 #include "libavutil/opt.h"
  34 #include "libavutil/log.h"
  35
  36 #include "avformat.h"
  37 #include "internal.h"
  38 #include "os_support.h"
  39
  40 typedef struct HLSSegment {
  41     char filename[1024];
  42     double duration; /* in seconds */
  43     int64_t pos;
  44     int64_t size;
  45
  46     struct HLSSegment *next;
  47 } HLSSegment;
  48
  49 typedef enum HLSFlags {
  50     // Generate a single media file and use byte ranges in the playlist.
  51     HLS_SINGLE_FILE = (1 << 0),
  52     HLS_DELETE_SEGMENTS = (1 << 1),
  53 } HLSFlags;
  54
  55 typedef struct HLSContext {
  56     const AVClass *class;  // Class for private options.
  57     unsigned number;
  58     int64_t sequence;
  59     int64_t start_sequence;
  60     AVOutputFormat *oformat;
  61
  62     AVFormatContext *avf;
  63
  64     float time;            // Set by a private option.
  65     int max_nb_segments;   // Set by a private option.
  66     int  wrap;             // Set by a private option.
  67     uint32_t flags;        // enum HLSFlags
  68     char *segment_filename;
  69
  70     int allowcache;
  71     int64_t recording_time;
  72     int has_video;
  73     int64_t start_pts;
  74     int64_t end_pts;
  75     double duration;      // last segment duration computed so far, in seconds
  76     int64_t start_pos;    // last segment starting position
  77     int64_t size;         // last segment size
  78     int nb_entries;
  79
  80     HLSSegment *segments;
  81     HLSSegment *last_segment;
  82     HLSSegment *old_segments;
  83
  84     char *basename;
  85     char *baseurl;
  86     char *format_options_str;
  87     AVDictionary *format_options;
  88 } HLSContext;
  89
  90 static int hls_delete_old_segments(HLSContext *hls) {
  91
  92     HLSSegment *segment, *previous_segment = NULL;
  93     float playlist_duration = 0.0f;
  94     int ret = 0, path_size;
  95     char *dirname = NULL, *p, *path;
  96
  97     segment = hls->segments;
  98     while (segment) {
  99         playlist_duration += segment->duration;
 100         segment = segment->next;
 101     }
 102
 103     segment = hls->old_segments;
 104     while (segment) {
 105         playlist_duration -= segment->duration;
 106         previous_segment = segment;
 107         segment = previous_segment->next;
 108         if (playlist_duration <= -previous_segment->duration) {
 109             previous_segment->next = NULL;
 110             break;
 111         }
 112     }
 113
 114     if (segment) {
 115         if (hls->segment_filename) {
 116             dirname = av_strdup(hls->segment_filename);
 117         } else {
 118             dirname = av_strdup(hls->avf->filename);
 119         }
 120         if (!dirname) {
 121             ret = AVERROR(ENOMEM);
 122             goto fail;
 123         }
 124         p = (char *)av_basename(dirname);
 125         *p = '\0';
 126     }
 127
 128     while (segment) {
 129         av_log(hls, AV_LOG_DEBUG, "deleting old segment %s\n",
 130                                   segment->filename);
 131         path_size = strlen(dirname) + strlen(segment->filename) + 1;
 132         path = av_malloc(path_size);
 133         if (!path) {
 134             ret = AVERROR(ENOMEM);
 135             goto fail;
 136         }
 137         av_strlcpy(path, dirname, path_size);
 138         av_strlcat(path, segment->filename, path_size);
 139         if (unlink(path) < 0) {
 140             av_log(hls, AV_LOG_ERROR, "failed to delete old segment %s: %s\n",
 141                                      path, strerror(errno));
 142         }
 143         av_free(path);
 144         previous_segment = segment;
 145         segment = previous_segment->next;
 146         av_free(previous_segment);
 147     }
 148
 149 fail:
 150     av_free(dirname);
 151
 152     return ret;
 153 }
 154
 155 static int hls_mux_init(AVFormatContext *s)
 156 {
 157     HLSContext *hls = s->priv_data;
 158     AVFormatContext *oc;
 159     int i, ret;
 160
 161     ret = avformat_alloc_output_context2(&hls->avf, hls->oformat, NULL, NULL);
 162     if (ret < 0)
 163         return ret;
 164     oc = hls->avf;
 165
 166     oc->oformat            = hls->oformat;
 167     oc->interrupt_callback = s->interrupt_callback;
 168     oc->max_delay          = s->max_delay;
 169     av_dict_copy(&oc->metadata, s->metadata, 0);
 170
 171     for (i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
 172         AVStream *st;
 173         if (!(st = avformat_new_stream(oc, NULL)))
 174             return AVERROR(ENOMEM);
 175         avcodec_copy_context(st->codec, s->streams[i]->codec);
 176         st->sample_aspect_ratio = s->streams[i]->sample_aspect_ratio;
 177         st->time_base = s->streams[i]->time_base;
 178     }
 179     hls->start_pos = 0;
 180
 181     return 0;
 182 }
 183
 184 /* Create a new segment and append it to the segment list */
 185 static int hls_append_segment(HLSContext *hls, double duration, int64_t pos,
 186                               int64_t size)
 187 {
 188     HLSSegment *en = av_malloc(sizeof(*en));
 189     int ret;
 190
 191     if (!en)
 192         return AVERROR(ENOMEM);
 193
 194     av_strlcpy(en->filename, av_basename(hls->avf->filename), sizeof(en->filename));
 195
 196     en->duration = duration;
 197     en->pos      = pos;
 198     en->size     = size;
 199     en->next     = NULL;
 200
 201     if (!hls->segments)
 202         hls->segments = en;
 203     else
 204         hls->last_segment->next = en;
 205
 206     hls->last_segment = en;
 207
 208     if (hls->max_nb_segments && hls->nb_entries >= hls->max_nb_segments) {
 209         en = hls->segments;
 210         hls->segments = en->next;
 211         if (en && hls->flags & HLS_DELETE_SEGMENTS &&
 212                 !(hls->flags & HLS_SINGLE_FILE || hls->wrap)) {
 213             en->next = hls->old_segments;
 214             hls->old_segments = en;
 215             if ((ret = hls_delete_old_segments(hls)) < 0)
 216                 return ret;
 217         } else
 218             av_free(en);
 219     } else
 220         hls->nb_entries++;
 221
 222     hls->sequence++;
 223
 224     return 0;
 225 }
 226
 227 static void hls_free_segments(HLSSegment *p)
 228 {
 229     HLSSegment *en;
 230
 231     while(p) {
 232         en = p;
 233         p = p->next;
 234         av_free(en);
 235     }
 236 }
 237
 238 static int hls_window(AVFormatContext *s, int last)
 239 {
 240     HLSContext *hls = s->priv_data;
 241     HLSSegment *en;
 242     int target_duration = 0;
 243     int ret = 0;
 244     AVIOContext *out = NULL;
 245     int64_t sequence = FFMAX(hls->start_sequence, hls->sequence - hls->nb_entries);
 246     int version = hls->flags & HLS_SINGLE_FILE ? 4 : 3;
 247
 248     if ((ret = avio_open2(&out, s->filename, AVIO_FLAG_WRITE,
 249                           &s->interrupt_callback, NULL)) < 0)
 250         goto fail;
 251
 252     for (en = hls->segments; en; en = en->next) {
 253         if (target_duration < en->duration)
 254             target_duration = ceil(en->duration);
 255     }
 256
 257     avio_printf(out, "#EXTM3U\n");
 258     avio_printf(out, "#EXT-X-VERSION:%d\n", version);
 259     if (hls->allowcache == 0 || hls->allowcache == 1) {
 260         avio_printf(out, "#EXT-X-ALLOW-CACHE:%s\n", hls->allowcache == 0 ? "NO" : "YES");
 261     }
 262     avio_printf(out, "#EXT-X-TARGETDURATION:%d\n", target_duration);
 263     avio_printf(out, "#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:%"PRId64"\n", sequence);
 264
 265     av_log(s, AV_LOG_VERBOSE, "EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:%"PRId64"\n",
 266            sequence);
 267
 268     for (en = hls->segments; en; en = en->next) {
 269         avio_printf(out, "#EXTINF:%f,\n", en->duration);
 270         if (hls->flags & HLS_SINGLE_FILE)
 271              avio_printf(out, "#EXT-X-BYTERANGE:%"PRIi64"@%"PRIi64"\n",
 272                          en->size, en->pos);
 273         if (hls->baseurl)
 274             avio_printf(out, "%s", hls->baseurl);
 275         avio_printf(out, "%s\n", en->filename);
 276     }
 277
 278     if (last)
 279         avio_printf(out, "#EXT-X-ENDLIST\n");
 280
 281 fail:
 282     avio_closep(&out);
 283     return ret;
 284 }
 285
 286 static int hls_start(AVFormatContext *s)
 287 {
 288     HLSContext *c = s->priv_data;
 289     AVFormatContext *oc = c->avf;
 290     int err = 0;
 291
 292     if (c->flags & HLS_SINGLE_FILE)
 293         av_strlcpy(oc->filename, c->basename,
 294                    sizeof(oc->filename));
 295     else
 296         if (av_get_frame_filename(oc->filename, sizeof(oc->filename),
 297                                   c->basename, c->wrap ? c->sequence % c->wrap : c->sequence) < 0) {
 298             av_log(oc, AV_LOG_ERROR, "Invalid segment filename template '%s'\n", c->basename);
 299             return AVERROR(EINVAL);
 300         }
 301     c->number++;
 302
 303     if ((err = avio_open2(&oc->pb, oc->filename, AVIO_FLAG_WRITE,
 304                           &s->interrupt_callback, NULL)) < 0)
 305         return err;
 306
 307     if (oc->oformat->priv_class && oc->priv_data)
 308         av_opt_set(oc->priv_data, "mpegts_flags", "resend_headers", 0);
 309
 310     return 0;
 311 }
 312
 313 static int hls_write_header(AVFormatContext *s)
 314 {
 315     HLSContext *hls = s->priv_data;
 316     int ret, i;
 317     char *p;
 318     const char *pattern = "%d.ts";
 319     AVDictionary *options = NULL;
 320     int basename_size;
 321
 322     hls->sequence       = hls->start_sequence;
 323     hls->recording_time = hls->time * AV_TIME_BASE;
 324     hls->start_pts      = AV_NOPTS_VALUE;
 325
 326     if (hls->format_options_str) {
 327         ret = av_dict_parse_string(&hls->format_options, hls->format_options_str, "=", ":", 0);
 328         if (ret < 0) {
 329             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Could not parse format options list '%s'\n", hls->format_options_str);
 330             goto fail;
 331         }
 332     }
 333
 334     for (i = 0; i < s->nb_streams; i++)
 335         hls->has_video +=
 336             s->streams[i]->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
 337
 338     if (hls->has_video > 1)
 339         av_log(s, AV_LOG_WARNING,
 340                "More than a single video stream present, "
 341                "expect issues decoding it.\n");
 342
 343     hls->oformat = av_guess_format("mpegts", NULL, NULL);
 344
 345     if (!hls->oformat) {
 346         ret = AVERROR_MUXER_NOT_FOUND;
 347         goto fail;
 348     }
 349
 350     if (hls->segment_filename) {
 351         hls->basename = av_strdup(hls->segment_filename);
 352         if (!hls->basename) {
 353             ret = AVERROR(ENOMEM);
 354             goto fail;
 355         }
 356     } else {
 357         if (hls->flags & HLS_SINGLE_FILE)
 358             pattern = ".ts";
 359
 360         basename_size = strlen(s->filename) + strlen(pattern) + 1;
 361         hls->basename = av_malloc(basename_size);
 362         if (!hls->basename) {
 363             ret = AVERROR(ENOMEM);
 364             goto fail;
 365         }
 366
 367         av_strlcpy(hls->basename, s->filename, basename_size);
 368
 369         p = strrchr(hls->basename, '.');
 370         if (p)
 371             *p = '\0';
 372         av_strlcat(hls->basename, pattern, basename_size);
 373     }
 374
 375     if ((ret = hls_mux_init(s)) < 0)
 376         goto fail;
 377
 378     if ((ret = hls_start(s)) < 0)
 379         goto fail;
 380
 381     av_dict_copy(&options, hls->format_options, 0);
 382     ret = avformat_write_header(hls->avf, &options);
 383     if (av_dict_count(options)) {
 384         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Some of provided format options in '%s' are not recognized\n", hls->format_options_str);
 385         ret = AVERROR(EINVAL);
 386         goto fail;
 387     }
 388     av_assert0(s->nb_streams == hls->avf->nb_streams);
 389     for (i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
 390         AVStream *inner_st  = hls->avf->streams[i];
 391         AVStream *outer_st = s->streams[i];
 392         avpriv_set_pts_info(outer_st, inner_st->pts_wrap_bits, inner_st->time_base.num, inner_st->time_base.den);
 393     }
 394 fail:
 395
 396     av_dict_free(&options);
 397     if (ret < 0) {
 398         av_freep(&hls->basename);
 399         if (hls->avf)
 400             avformat_free_context(hls->avf);
 401     }
 402     return ret;
 403 }
 404
 405 static int hls_write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 406 {
 407     HLSContext *hls = s->priv_data;
 408     AVFormatContext *oc = hls->avf;
 409     AVStream *st = s->streams[pkt->stream_index];
 410     int64_t end_pts = hls->recording_time * hls->number;
 411     int is_ref_pkt = 1;
 412     int ret, can_split = 1;
 413
 414     if (hls->start_pts == AV_NOPTS_VALUE) {
 415         hls->start_pts = pkt->pts;
 416         hls->end_pts   = pkt->pts;
 417     }
 418
 419     if (hls->has_video) {
 420         can_split = st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO &&
 421                     pkt->flags & AV_PKT_FLAG_KEY;
 422         is_ref_pkt = st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
 423     }
 424     if (pkt->pts == AV_NOPTS_VALUE)
 425         is_ref_pkt = can_split = 0;
 426
 427     if (is_ref_pkt)
 428         hls->duration = (double)(pkt->pts - hls->end_pts)
 429                                    * st->time_base.num / st->time_base.den;
 430
 431     if (can_split && av_compare_ts(pkt->pts - hls->start_pts, st->time_base,
 432                                    end_pts, AV_TIME_BASE_Q) >= 0) {
 433         int64_t new_start_pos;
 434         av_write_frame(oc, NULL); /* Flush any buffered data */
 435
 436         new_start_pos = avio_tell(hls->avf->pb);
 437         hls->size = new_start_pos - hls->start_pos;
 438         ret = hls_append_segment(hls, hls->duration, hls->start_pos, hls->size);
 439         hls->start_pos = new_start_pos;
 440         if (ret < 0)
 441             return ret;
 442
 443         hls->end_pts = pkt->pts;
 444         hls->duration = 0;
 445
 446         if (hls->flags & HLS_SINGLE_FILE) {
 447             if (hls->avf->oformat->priv_class && hls->avf->priv_data)
 448                 av_opt_set(hls->avf->priv_data, "mpegts_flags", "resend_headers", 0);
 449             hls->number++;
 450         } else {
 451             avio_closep(&oc->pb);
 452
 453             ret = hls_start(s);
 454         }
 455
 456         if (ret < 0)
 457             return ret;
 458
 459         oc = hls->avf;
 460
 461         if ((ret = hls_window(s, 0)) < 0)
 462             return ret;
 463     }
 464
 465     ret = ff_write_chained(oc, pkt->stream_index, pkt, s, 0);
 466
 467     return ret;
 468 }
 469
 470 static int hls_write_trailer(struct AVFormatContext *s)
 471 {
 472     HLSContext *hls = s->priv_data;
 473     AVFormatContext *oc = hls->avf;
 474
 475     av_write_trailer(oc);
 476     if (oc->pb) {
 477         hls->size = avio_tell(hls->avf->pb) - hls->start_pos;
 478         avio_closep(&oc->pb);
 479         hls_append_segment(hls, hls->duration, hls->start_pos, hls->size);
 480     }
 481     av_freep(&hls->basename);
 482     avformat_free_context(oc);
 483     hls->avf = NULL;
 484     hls_window(s, 1);
 485
 486     hls_free_segments(hls->segments);
 487     hls_free_segments(hls->old_segments);
 488     return 0;
 489 }
 490
 491 #define OFFSET(x) offsetof(HLSContext, x)
 492 #define E AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
 493 static const AVOption options[] = {
 494     {"start_number",  "set first number in the sequence",        OFFSET(start_sequence),AV_OPT_TYPE_INT64,  {.i64 = 0},     0, INT64_MAX, E},
 495     {"hls_time",      "set segment length in seconds",           OFFSET(time),    AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl = 2},     0, FLT_MAX, E},
 496     {"hls_list_size", "set maximum number of playlist entries",  OFFSET(max_nb_segments),    AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 5},     0, INT_MAX, E},
 497     {"hls_ts_options","set hls mpegts list of options for the container format used for hls", OFFSET(format_options_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,    E},
 498     {"hls_wrap",      "set number after which the index wraps",  OFFSET(wrap),    AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0},     0, INT_MAX, E},
 499     {"hls_allow_cache", "explicitly set whether the client MAY (1) or MUST NOT (0) cache media segments", OFFSET(allowcache), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = -1}, INT_MIN, INT_MAX, E},
 500     {"hls_base_url",  "url to prepend to each playlist entry",   OFFSET(baseurl), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       E},
 501     {"hls_segment_filename", "filename template for segment files", OFFSET(segment_filename),   AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},            0,       0,         E},
 502     {"hls_flags",     "set flags affecting HLS playlist and media file generation", OFFSET(flags), AV_OPT_TYPE_FLAGS, {.i64 = 0 }, 0, UINT_MAX, E, "flags"},
 503     {"single_file",   "generate a single media file indexed with byte ranges", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = HLS_SINGLE_FILE }, 0, UINT_MAX,   E, "flags"},
 504     {"delete_segments", "delete segment files that are no longer part of the playlist", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = HLS_DELETE_SEGMENTS }, 0, UINT_MAX,   E, "flags"},
 505
 506     { NULL },
 507 };
 508
 509 static const AVClass hls_class = {
 510     .class_name = "hls muxer",
 511     .item_name  = av_default_item_name,
 512     .option     = options,
 513     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 514 };
 515
 516
 517 AVOutputFormat ff_hls_muxer = {
 518     .name           = "hls",
 519     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apple HTTP Live Streaming"),
 520     .extensions     = "m3u8",
 521     .priv_data_size = sizeof(HLSContext),
 522     .audio_codec    = AV_CODEC_ID_AAC,
 523     .video_codec    = AV_CODEC_ID_H264,
 524     .flags          = AVFMT_NOFILE | AVFMT_ALLOW_FLUSH,
 525     .write_header   = hls_write_header,
 526     .write_packet   = hls_write_packet,
 527     .write_trailer  = hls_write_trailer,
 528     .priv_class     = &hls_class,
 529 };