git.sesse.net Git - pkanalytics/blob - video_widget.cpp

   1 #define GL_GLEXT_PROTOTYPES
   2
   3 #include "video_widget.h"
   4
   5 #include <assert.h>
   6 #include <pthread.h>
   7 #include <stdint.h>
   8 #include <stdio.h>
   9 #include <stdlib.h>
  10 #include <string.h>
  11 #include <sys/stat.h>
  12 #include <unistd.h>
  13
  14 extern "C" {
  15 #include <libavcodec/avcodec.h>
  16 #include <libavformat/avformat.h>
  17 #include <libavutil/avutil.h>
  18 #include <libavutil/error.h>
  19 #include <libavutil/frame.h>
  20 #include <libavutil/imgutils.h>
  21 #include <libavutil/mem.h>
  22 #include <libavutil/pixfmt.h>
  23 #include <libavutil/opt.h>
  24 #include <libswscale/swscale.h>
  25 }
  26
  27 #include <chrono>
  28 #include <cstdint>
  29 #include <utility>
  30 #include <vector>
  31 #include <unordered_set>
  32
  33 #include <QOpenGLFunctions>
  34 #include <QWheelEvent>
  35
  36 using namespace std;
  37 using namespace std::chrono;
  38
  39 namespace {
  40
  41 bool is_full_range(const AVPixFmtDescriptor *desc)
  42 {
  43         // This is horrible, but there's no better way that I know of.
  44         return (strchr(desc->name, 'j') != nullptr);
  45 }
  46
  47 AVPixelFormat decide_dst_format(AVPixelFormat src_format)
  48 {
  49         // If this is a non-Y'CbCr format, just convert to 4:4:4 Y'CbCr
  50         // and be done with it. It's too strange to spend a lot of time on.
  51         // (Let's hope there's no alpha.)
  52         const AVPixFmtDescriptor *src_desc = av_pix_fmt_desc_get(src_format);
  53         if (src_desc == nullptr ||
  54             src_desc->nb_components != 3 ||
  55             (src_desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_RGB)) {
  56                 return AV_PIX_FMT_YUV444P;
  57         }
  58
  59         // The best for us would be Cb and Cr together if possible,
  60         // but FFmpeg doesn't support that except in the special case of
  61         // NV12, so we need to go to planar even for the case of NV12.
  62         // Thus, look for the closest (but no worse) 8-bit planar Y'CbCr format
  63         // that matches in color range. (This will also include the case of
  64         // the source format already being acceptable.)
  65         bool src_full_range = is_full_range(src_desc);
  66         const char *best_format = "yuv444p";
  67         unsigned best_score = numeric_limits<unsigned>::max();
  68         for (const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_next(nullptr);
  69              desc;
  70              desc = av_pix_fmt_desc_next(desc)) {
  71                 // Find planar Y'CbCr formats only.
  72                 if (desc->nb_components != 3) continue;
  73                 if (desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_RGB) continue;
  74                 if (!(desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_PLANAR)) continue;
  75                 if (desc->comp[0].plane != 0 ||
  76                     desc->comp[1].plane != 1 ||
  77                     desc->comp[2].plane != 2) continue;
  78
  79                 // 8-bit formats only.
  80                 if (desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_BE) continue;
  81                 if (desc->comp[0].depth != 8) continue;
  82
  83                 // Same or better chroma resolution only.
  84                 int chroma_w_diff = src_desc->log2_chroma_w - desc->log2_chroma_w;
  85                 int chroma_h_diff = src_desc->log2_chroma_h - desc->log2_chroma_h;
  86                 if (chroma_w_diff < 0 || chroma_h_diff < 0)
  87                         continue;
  88
  89                 // Matching full/limited range only.
  90                 if (is_full_range(desc) != src_full_range)
  91                         continue;
  92
  93                 // Pick something with as little excess chroma resolution as possible.
  94                 unsigned score = (1 << (chroma_w_diff)) << chroma_h_diff;
  95                 if (score < best_score) {
  96                         best_score = score;
  97                         best_format = desc->name;
  98                 }
  99         }
 100         return av_get_pix_fmt(best_format);
 101 }
 102
 103 }  // namespace
 104
 105 bool VideoWidget::process_queued_commands(AVFormatContext *format_ctx, AVCodecContext *video_codec_ctx, int video_stream_index, bool *seeked)
 106 {
 107         // Process any queued commands from other threads.
 108         vector<QueuedCommand> commands;
 109         {
 110                 lock_guard<mutex> lock(queue_mu);
 111                 swap(commands, command_queue);
 112         }
 113
 114         for (const QueuedCommand &cmd : commands) {
 115                 switch (cmd.command) {
 116                 case QueuedCommand::PAUSE:
 117                         paused = true;
 118                         break;
 119                 case QueuedCommand::RESUME:
 120                         paused = false;
 121                         pts_origin = last_pts;
 122                         start = next_frame_start = steady_clock::now();
 123                         break;
 124                 case QueuedCommand::SEEK:
 125                 case QueuedCommand::SEEK_ABSOLUTE:
 126                         // Dealt with below.
 127                         break;
 128                 }
 129         }
 130
 131         // Combine all seeks into one big one. (There are edge cases where this is probably
 132         // subtly wrong, but we'll live with it.)
 133         int64_t base_pts = last_pts;
 134         int64_t relative_seek_ms = 0;
 135         int64_t relative_seek_frames = 0;
 136         for (const QueuedCommand &cmd : commands) {
 137                 if (cmd.command == QueuedCommand::SEEK) {
 138                         relative_seek_ms += cmd.relative_seek_ms;
 139                         relative_seek_frames += cmd.relative_seek_frames;
 140                 } else if (cmd.command == QueuedCommand::SEEK_ABSOLUTE) {
 141                         base_pts = cmd.seek_ms;
 142                         relative_seek_ms = 0;
 143                         relative_seek_frames = 0;
 144                 }
 145         }
 146         int64_t relative_seek_pts = av_rescale_q(relative_seek_ms, AVRational{ 1, 1000 }, video_timebase);
 147         if (relative_seek_ms != 0 && relative_seek_pts == 0) {
 148                 // Just to be sure rounding errors don't move us into nothingness.
 149                 relative_seek_pts = (relative_seek_ms > 0) ? 1 : -1;
 150         }
 151         int64_t goal_pts = base_pts + relative_seek_pts;
 152         if (goal_pts != last_pts || relative_seek_frames < 0) {
 153                 avcodec_flush_buffers(video_codec_ctx);
 154                 queued_frames.clear();
 155
 156                 // Seek to the last keyframe before this point.
 157                 int64_t seek_pts = goal_pts;
 158                 if (relative_seek_frames < 0) {
 159                         // If we're frame-skipping backwards, add 100 ms of slop for each frame
 160                         // so we're fairly certain we are able to see the ones we want.
 161                         seek_pts -= av_rescale_q(-relative_seek_frames, AVRational{ 1, 10 }, video_timebase);
 162                 }
 163                 av_seek_frame(format_ctx, video_stream_index, seek_pts, AVSEEK_FLAG_BACKWARD);
 164
 165                 // Decode frames until EOF, or until we see something past our seek point.
 166                 std::deque<AVFrameWithDeleter> queue;
 167                 for ( ;; ) {
 168                         bool error = false;
 169                         AVFrameWithDeleter frame = decode_frame(format_ctx, video_codec_ctx,
 170                                 pathname, video_stream_index, &error);
 171                         if (frame == nullptr || error) {
 172                                 break;
 173                         }
 174
 175                         int64_t frame_pts = frame->pts;
 176                         if (relative_seek_frames < 0) {
 177                                 // Buffer this frame; don't display it unless we know it's the Nth-latest.
 178                                 queue.push_back(std::move(frame));
 179                                 if (queue.size() > uint64_t(-relative_seek_frames) + 1) {
 180                                         queue.pop_front();
 181                                 }
 182                         }
 183                         if (frame_pts >= goal_pts) {
 184                                 if (relative_seek_frames > 0) {
 185                                         --relative_seek_frames;
 186                                 } else {
 187                                         if (relative_seek_frames < 0) {
 188                                                 // Hope we have the right amount.
 189                                                 // The rest will remain in the queue for when we play forward again.
 190                                                 frame = std::move(queue.front());
 191                                                 queue.pop_front();
 192                                                 queued_frames = std::move(queue);
 193                                         }
 194                                         current_frame.reset(new Frame(make_video_frame(frame.get())));
 195                                         update();
 196                                         store_pts(frame->pts);
 197                                         break;
 198                                 }
 199                         }
 200                 }
 201
 202                 // NOTE: We keep pause status as-is.
 203
 204                 pts_origin = last_pts;
 205                 start = next_frame_start = last_frame = steady_clock::now();
 206                 if (seeked) {
 207                         *seeked = true;
 208                 }
 209         } else if (relative_seek_frames > 0) {
 210                 // The base PTS is fine, we only need to skip a few frames forwards.
 211                 while (relative_seek_frames > 1) {
 212                         // Eat a frame (ignore errors).
 213                         bool error;
 214                         decode_frame(format_ctx, video_codec_ctx, pathname, video_stream_index, &error);
 215                         --relative_seek_frames;
 216                 }
 217
 218                 // Display the last one.
 219                 bool error;
 220                 AVFrameWithDeleter frame = decode_frame(format_ctx, video_codec_ctx,
 221                         pathname, video_stream_index, &error);
 222                 if (frame == nullptr || error) {
 223                         return true;
 224                 }
 225                 current_frame.reset(new Frame(make_video_frame(frame.get())));
 226                 update();
 227                 store_pts(frame->pts);
 228         }
 229         return false;
 230 }
 231
 232 VideoWidget::VideoWidget(QWidget *parent)
 233         : QOpenGLWidget(parent) {}
 234
 235 GLuint compile_shader(const string &shader_src, GLenum type)
 236 {
 237         GLuint obj = glCreateShader(type);
 238         const GLchar* source[] = { shader_src.data() };
 239         const GLint length[] = { (GLint)shader_src.size() };
 240         glShaderSource(obj, 1, source, length);
 241         glCompileShader(obj);
 242
 243         GLchar info_log[4096];
 244         GLsizei log_length = sizeof(info_log) - 1;
 245         glGetShaderInfoLog(obj, log_length, &log_length, info_log);
 246         info_log[log_length] = 0;
 247         if (strlen(info_log) > 0) {
 248                 fprintf(stderr, "Shader compile log: %s\n", info_log);
 249         }
 250
 251         GLint status;
 252         glGetShaderiv(obj, GL_COMPILE_STATUS, &status);
 253         if (status == GL_FALSE) {
 254                 // Add some line numbers to easier identify compile errors.
 255                 string src_with_lines = "/*   1 */ ";
 256                 size_t lineno = 1;
 257                 for (char ch : shader_src) {
 258                         src_with_lines.push_back(ch);
 259                         if (ch == '\n') {
 260                                 char buf[32];
 261                                 snprintf(buf, sizeof(buf), "/* %3zu */ ", ++lineno);
 262                                 src_with_lines += buf;
 263                         }
 264                 }
 265
 266                 fprintf(stderr, "Failed to compile shader:\n%s\n", src_with_lines.c_str());
 267                 exit(1);
 268         }
 269
 270         return obj;
 271 }
 272
 273 void VideoWidget::initializeGL()
 274 {
 275         glDisable(GL_BLEND);
 276         glDisable(GL_DEPTH_TEST);
 277         glDepthMask(GL_FALSE);
 278         glCreateTextures(GL_TEXTURE_2D, 3, tex);
 279
 280         ycbcr_vertex_shader = compile_shader(R"(
 281 #version 460 core
 282
 283 layout(location = 0) in vec2 position;
 284 layout(location = 1) in vec2 texcoord;
 285 out vec2 tc;
 286
 287 void main()
 288 {
 289         // The result of glOrtho(0.0, 1.0, 0.0, 1.0, 0.0, 1.0) is:
 290         //
 291         //   2.000  0.000  0.000 -1.000
 292         //   0.000  2.000  0.000 -1.000
 293         //   0.000  0.000 -2.000 -1.000
 294         //   0.000  0.000  0.000  1.000
 295         gl_Position = vec4(2.0 * position.x - 1.0, 2.0 * position.y - 1.0, -1.0, 1.0);
 296         tc = texcoord;
 297         tc.y = 1.0f - tc.y;
 298 }
 299 )", GL_VERTEX_SHADER);
 300         ycbcr_fragment_shader = compile_shader(R"(
 301 #version 460 core
 302
 303 layout(location = 0) uniform sampler2D tex_y;
 304 layout(location = 1) uniform sampler2D tex_cb;
 305 layout(location = 2) uniform sampler2D tex_cr;
 306 layout(location = 3) uniform vec2 cbcr_offset;
 307
 308 in vec2 tc;
 309 out vec4 FragColor;
 310
 311 // Computed statically by Movit, for limited-range BT.709.
 312 // (We don't check whether the input could be BT.601 or BT.2020 currently, or full-range)
 313 const mat3 inv_ycbcr_matrix = mat3(
 314         1.16438f, 1.16438f, 1.16438f,
 315         0.0f, -0.21325f, 2.11240f,
 316         1.79274f, -0.53291f, 0.0f
 317 );
 318
 319 void main()
 320 {
 321         if (tc.x < 0.0 || tc.x > 1.0 || tc.y < 0.0 || tc.y > 1.0) {
 322                 FragColor.rgba = vec4(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
 323                 return;
 324         }
 325
 326         vec3 ycbcr;
 327         ycbcr.r = texture(tex_y, tc).r;
 328         ycbcr.g = texture(tex_cb, tc + cbcr_offset).r;
 329         ycbcr.b = texture(tex_cr, tc + cbcr_offset).r;
 330         ycbcr -= vec3(16.0f / 255.0f, 128.0f / 255.0f, 128.0f / 255.0f);
 331         FragColor.rgb = inv_ycbcr_matrix * ycbcr;
 332         FragColor.a = 1.0f;
 333 }
 334 )", GL_FRAGMENT_SHADER);
 335         ycbcr_program = glCreateProgram();
 336         glAttachShader(ycbcr_program, ycbcr_vertex_shader);
 337         glAttachShader(ycbcr_program, ycbcr_fragment_shader);
 338         glLinkProgram(ycbcr_program);
 339
 340         GLint success;
 341         glGetProgramiv(ycbcr_program, GL_LINK_STATUS, &success);
 342         if (success == GL_FALSE) {
 343                 GLchar error_log[1024] = {0};
 344                 glGetProgramInfoLog(ycbcr_program, 1024, nullptr, error_log);
 345                 fprintf(stderr, "Error linking program: %s\n", error_log);
 346                 exit(1);
 347         }
 348
 349         glCreateSamplers(1, &bilinear_sampler);
 350         glSamplerParameteri(bilinear_sampler, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST);
 351         glSamplerParameteri(bilinear_sampler, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
 352         glSamplerParameteri(bilinear_sampler, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
 353         glSamplerParameteri(bilinear_sampler, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
 354 }
 355
 356 void VideoWidget::resizeGL(int w, int h)
 357 {
 358         glViewport(0, 0, w, h);
 359         display_aspect = double(w) / h;
 360 }
 361
 362 int num_levels(GLuint width, GLuint height)
 363 {
 364         int levels = 1;
 365         while (width > 1 || height > 1) {
 366                 width = max(width / 2, 1u);
 367                 height = max(height / 2, 1u);
 368                 ++levels;
 369         }
 370         return levels;
 371 }
 372
 373 void VideoWidget::paintGL()
 374 {
 375         std::shared_ptr<Frame> frame = current_frame;
 376         if (frame == nullptr) {
 377                 glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
 378                 return;
 379         }
 380
 381         glUseProgram(ycbcr_program);
 382         if (frame->width != last_width || frame->height != last_height) {
 383                 glTextureStorage2D(tex[0], num_levels(frame->width, frame->height), GL_R8, frame->width, frame->height);
 384         }
 385         if (frame->chroma_width != last_chroma_width || frame->chroma_height != last_chroma_height) {
 386                 for (GLuint num : { tex[1], tex[2] }) {
 387                         glTextureStorage2D(num, num_levels(frame->chroma_width, frame->chroma_height), GL_R8, frame->chroma_width, frame->chroma_height);
 388                 }
 389         }
 390
 391         glTextureSubImage2D(tex[0], 0, 0, 0, frame->width, frame->height, GL_RED, GL_UNSIGNED_BYTE, frame->data.get());
 392         glGenerateTextureMipmap(tex[0]);
 393
 394         glTextureSubImage2D(tex[1], 0, 0, 0, frame->chroma_width, frame->chroma_height, GL_RED, GL_UNSIGNED_BYTE, frame->data.get() + frame->width * frame->height);
 395         glGenerateTextureMipmap(tex[1]);
 396
 397         glTextureSubImage2D(tex[2], 0, 0, 0, frame->chroma_width, frame->chroma_height, GL_RED, GL_UNSIGNED_BYTE, frame->data.get() + frame->width * frame->height + frame->chroma_width * frame->chroma_height);
 398         glGenerateTextureMipmap(tex[2]);
 399
 400         glBindTextureUnit(0, tex[0]);
 401         glBindTextureUnit(1, tex[1]);
 402         glBindTextureUnit(2, tex[2]);
 403         glBindSampler(0, bilinear_sampler);
 404         glBindSampler(1, bilinear_sampler);
 405         glBindSampler(2, bilinear_sampler);
 406         glProgramUniform1i(ycbcr_program, 0, 0);
 407         glProgramUniform1i(ycbcr_program, 1, 1);
 408         glProgramUniform1i(ycbcr_program, 2, 2);
 409         glProgramUniform2f(ycbcr_program, 3, cbcr_offset[0], -cbcr_offset[1]);
 410
 411         float tx1 = 0.0f;
 412         float tx2 = 1.0f;
 413         float ty1 = 0.0f;
 414         float ty2 = 1.0f;
 415
 416         double video_aspect = double(frame->width) / frame->height;
 417         if (display_aspect > video_aspect) {
 418                 double extra_width = frame->height * display_aspect - frame->width;
 419                 tx1 = -0.5 * extra_width / frame->width;
 420                 tx2 = 1.0 + 0.5 * extra_width / frame->width;
 421         } else if (display_aspect < video_aspect) {
 422                 double extra_height = frame->width / display_aspect - frame->height;
 423                 ty1 = -0.5 * extra_height / frame->height;
 424                 ty2 = 1.0 + 0.5 * extra_height / frame->height;
 425         }
 426
 427         glBegin(GL_QUADS);
 428
 429         // (0,0)
 430         glVertexAttrib2f(1, tx1, ty1);
 431         glVertex2f(zoom_matrix[2 * 3 + 0], zoom_matrix[2 * 3 + 1]);
 432
 433         // (0,1)
 434         glVertexAttrib2f(1, tx1, ty2);
 435         glVertex2f(zoom_matrix[1 * 3 + 0] + zoom_matrix[2 * 3 + 0], zoom_matrix[1 * 3 + 1] + zoom_matrix[2 * 3 + 1]);
 436
 437         // (1,1)
 438         glVertexAttrib2f(1, tx2, ty2);
 439         glVertex2f(zoom_matrix[0 * 3 + 0] + zoom_matrix[1 * 3 + 0] + zoom_matrix[2 * 3 + 0],
 440                    zoom_matrix[1 * 3 + 0] + zoom_matrix[1 * 3 + 1] + zoom_matrix[2 * 3 + 1]);
 441
 442         // (1,0)
 443         glVertexAttrib2f(1, tx2, ty1);
 444         glVertex2f(zoom_matrix[0 * 3 + 0] + zoom_matrix[2 * 3 + 0],
 445                    zoom_matrix[1 * 3 + 0] + zoom_matrix[2 * 3 + 1]);
 446
 447         glEnd();
 448 }
 449
 450 void matmul3x3(const double a[9], const double b[9], double res[9])
 451 {
 452         for (int i = 0; i < 3; ++i) {
 453                 for (int j = 0; j < 3; ++j) {
 454                         double sum = 0.0;
 455                         for (int k = 0; k < 3; ++k) {
 456                                 sum += a[i * 3 + k] * b[k * 3 + j];
 457                         }
 458                         res[i * 3 + j] = sum;
 459                 }
 460         }
 461 }
 462
 463 void VideoWidget::wheelEvent(QWheelEvent *event)
 464 {
 465         int delta = event->angleDelta().y();
 466         if (delta == 0) {
 467                 return;
 468         }
 469         double x = event->position().x() / width();
 470         double y = 1.0 - event->position().y() / height();
 471         double zoom = delta > 0 ? pow(1.01, delta) : pow(1/1.01, -delta);
 472
 473         const double inv_translation_matrix[9] = {
 474                 1.0, 0.0, 0.0,
 475                 0.0, 1.0, 0.0,
 476                 -x, -y, 1.0
 477         };
 478         const double scale_matrix[9] = {
 479                 zoom, 0.0, 0.0,
 480                 0.0, zoom, 0.0,
 481                 0.0, 0.0, 1.0
 482         };
 483         const double translation_matrix[9] = {
 484                 1.0, 0.0, 0.0,
 485                 0.0, 1.0, 0.0,
 486                 x, y, 1.0
 487         };
 488         double tmp1[9], tmp2[9];
 489         matmul3x3(zoom_matrix, inv_translation_matrix, tmp1);
 490         matmul3x3(tmp1, scale_matrix, tmp2);
 491         matmul3x3(tmp2, translation_matrix, zoom_matrix);
 492
 493         fixup_zoom_matrix();
 494 }
 495
 496 // Normalize the matrix so that we never get skew or similar,
 497 // and also never can zoom or pan too far out.
 498 void VideoWidget::fixup_zoom_matrix()
 499 {
 500         // Correct for any numerical errors (we know the matrix must be orthogonal
 501         // and have zero rotation).
 502         zoom_matrix[4] = zoom_matrix[0];
 503         zoom_matrix[1] = zoom_matrix[2] = zoom_matrix[3] = zoom_matrix[5] = 0.0;
 504         zoom_matrix[8] = 1.0;
 505
 506         // We can't zoom further out than 1:1. (Perhaps it would be nice to
 507         // reuse the last zoom-in point to do this, but the center will have to do
 508         // for now.)
 509         if (zoom_matrix[0] < 1.0) {
 510                 const double zoom = 1.0 / zoom_matrix[0];
 511                 const double inv_translation_matrix[9] = {
 512                         1.0, 0.0, 0.0,
 513                         0.0, 1.0, 0.0,
 514                         -0.5, -0.5, 1.0
 515                 };
 516                 const double scale_matrix[9] = {
 517                         zoom, 0.0, 0.0,
 518                         0.0, zoom, 0.0,
 519                         0.0, 0.0, 1.0
 520                 };
 521                 const double translation_matrix[9] = {
 522                         1.0, 0.0, 0.0,
 523                         0.0, 1.0, 0.0,
 524                         0.5, 0.5, 1.0
 525                 };
 526                 double tmp1[9], tmp2[9];
 527                 matmul3x3(zoom_matrix, inv_translation_matrix, tmp1);
 528                 matmul3x3(tmp1, scale_matrix, tmp2);
 529                 matmul3x3(tmp2, translation_matrix, zoom_matrix);
 530         }
 531
 532         // Looking at the points we'll draw with glVertex2f(), make sure none of them are
 533         // inside the square (which would generally mean we've panned ourselves out-of-bounds).
 534         // We simply adjust the translation, which is possible because we fixed scaling above.
 535         zoom_matrix[6] = min(zoom_matrix[6], 0.0);  // Left side (x=0).
 536         zoom_matrix[7] = min(zoom_matrix[7], 0.0);  // Bottom side (y=0).
 537         zoom_matrix[6] = std::max(zoom_matrix[6], 1.0 - zoom_matrix[0]);  // Right side (x=1).
 538         zoom_matrix[7] = std::max(zoom_matrix[7], 1.0 - zoom_matrix[4]);  // Top side (y=1).
 539 }
 540
 541 void VideoWidget::open(const string &filename)
 542 {
 543         stop();
 544         internal_rewind();
 545         pathname = filename;
 546         play();
 547 }
 548
 549 void VideoWidget::play()
 550 {
 551         if (running) {
 552                 std::lock_guard<std::mutex> lock(queue_mu);
 553                 command_queue.push_back(QueuedCommand { QueuedCommand::RESUME });
 554                 producer_thread_should_quit.wakeup();
 555                 return;
 556         }
 557         running = true;
 558         producer_thread_should_quit.unquit();
 559         producer_thread = std::thread(&VideoWidget::producer_thread_func, this);
 560 }
 561
 562 void VideoWidget::pause()
 563 {
 564         if (!running) {
 565                 return;
 566         }
 567         std::lock_guard<std::mutex> lock(queue_mu);
 568         command_queue.push_back(QueuedCommand { QueuedCommand::PAUSE });
 569         producer_thread_should_quit.wakeup();
 570 }
 571
 572 void VideoWidget::seek(int64_t relative_seek_ms)
 573 {
 574         if (!running) {
 575                 return;
 576         }
 577         std::lock_guard<std::mutex> lock(queue_mu);
 578         command_queue.push_back(QueuedCommand { QueuedCommand::SEEK, relative_seek_ms, 0, 0 });
 579         producer_thread_should_quit.wakeup();
 580 }
 581
 582 void VideoWidget::seek_frames(int64_t relative_seek_frames)
 583 {
 584         if (!running) {
 585                 return;
 586         }
 587         std::lock_guard<std::mutex> lock(queue_mu);
 588         command_queue.push_back(QueuedCommand { QueuedCommand::SEEK, 0, relative_seek_frames, 0 });
 589         producer_thread_should_quit.wakeup();
 590 }
 591
 592 void VideoWidget::seek_absolute(int64_t position_ms)
 593 {
 594         if (!running) {
 595                 return;
 596         }
 597         std::lock_guard<std::mutex> lock(queue_mu);
 598         command_queue.push_back(QueuedCommand { QueuedCommand::SEEK_ABSOLUTE, 0, 0, position_ms });
 599         producer_thread_should_quit.wakeup();
 600 }
 601
 602 void VideoWidget::stop()
 603 {
 604         if (!running) {
 605                 return;
 606         }
 607         running = false;
 608         producer_thread_should_quit.quit();
 609         producer_thread.join();
 610 }
 611
 612 void VideoWidget::producer_thread_func()
 613 {
 614         if (!producer_thread_should_quit.should_quit()) {
 615                 if (!play_video(pathname)) {
 616                         // TODO: Send the error back to the UI somehow.
 617                 }
 618         }
 619 }
 620
 621 void VideoWidget::internal_rewind()
 622 {
 623         pts_origin = last_pts = 0;
 624         last_position = 0;
 625         start = next_frame_start = steady_clock::now();
 626 }
 627
 628 template<AVHWDeviceType type>
 629 AVPixelFormat get_hw_format(AVCodecContext *ctx, const AVPixelFormat *fmt)
 630 {
 631         bool found_config_of_right_type = false;
 632         for (int i = 0;; ++i) {  // Termination condition inside loop.
 633                 const AVCodecHWConfig *config = avcodec_get_hw_config(ctx->codec, i);
 634                 if (config == nullptr) {  // End of list.
 635                         break;
 636                 }
 637                 if (!(config->methods & AV_CODEC_HW_CONFIG_METHOD_HW_DEVICE_CTX) ||
 638                     config->device_type != type) {
 639                         // Not interesting for us.
 640                         continue;
 641                 }
 642
 643                 // We have a config of the right type, but does it actually support
 644                 // the pixel format we want? (Seemingly, FFmpeg's way of signaling errors
 645                 // is to just replace the pixel format with a software-decoded one,
 646                 // such as yuv420p.)
 647                 found_config_of_right_type = true;
 648                 for (const AVPixelFormat *fmt_ptr = fmt; *fmt_ptr != -1; ++fmt_ptr) {
 649                         if (config->pix_fmt == *fmt_ptr) {
 650                                 fprintf(stderr, "Initialized '%s' hardware decoding for codec '%s'.\n",
 651                                         av_hwdevice_get_type_name(type), ctx->codec->name);
 652                                 if (ctx->profile == FF_PROFILE_H264_BASELINE) {
 653                                         fprintf(stderr, "WARNING: Stream claims to be H.264 Baseline, which is generally poorly supported in hardware decoders.\n");
 654                                         fprintf(stderr, "         Consider encoding it as Constrained Baseline, Main or High instead.\n");
 655                                         fprintf(stderr, "         Decoding might fail and fall back to software.\n");
 656                                 }
 657                                 return config->pix_fmt;
 658                         }
 659                 }
 660                 fprintf(stderr, "Decoder '%s' supports only these pixel formats:", ctx->codec->name);
 661                 unordered_set<AVPixelFormat> seen;
 662                 for (const AVPixelFormat *fmt_ptr = fmt; *fmt_ptr != -1; ++fmt_ptr) {
 663                         if (!seen.count(*fmt_ptr)) {
 664                                 fprintf(stderr, " %s", av_get_pix_fmt_name(*fmt_ptr));
 665                                 seen.insert(*fmt_ptr);
 666                         }
 667                 }
 668                 fprintf(stderr, " (wanted %s for hardware acceleration)\n", av_get_pix_fmt_name(config->pix_fmt));
 669
 670         }
 671
 672         if (!found_config_of_right_type) {
 673                 fprintf(stderr, "Decoder '%s' does not support device type '%s'.\n", ctx->codec->name, av_hwdevice_get_type_name(type));
 674         }
 675
 676         // We found no VA-API formats, so take the first software format.
 677         for (const AVPixelFormat *fmt_ptr = fmt; *fmt_ptr != -1; ++fmt_ptr) {
 678                 if ((av_pix_fmt_desc_get(*fmt_ptr)->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_HWACCEL) == 0) {
 679                         fprintf(stderr, "Falling back to software format %s.\n", av_get_pix_fmt_name(*fmt_ptr));
 680                         return *fmt_ptr;
 681                 }
 682         }
 683
 684         // Fallback: Just return anything. (Should never really happen.)
 685         return fmt[0];
 686 }
 687
 688 AVFrameWithDeleter VideoWidget::decode_frame(AVFormatContext *format_ctx, AVCodecContext *video_codec_ctx,
 689         const std::string &pathname, int video_stream_index,
 690         bool *error)
 691 {
 692         *error = false;
 693
 694         if (!queued_frames.empty()) {
 695                 AVFrameWithDeleter frame = std::move(queued_frames.front());
 696                 queued_frames.pop_front();
 697                 return frame;
 698         }
 699
 700         // Read packets until we have a frame or there are none left.
 701         bool frame_finished = false;
 702         AVFrameWithDeleter video_avframe = av_frame_alloc_unique();
 703         bool eof = false;
 704         do {
 705                 AVPacket pkt;
 706                 unique_ptr<AVPacket, decltype(av_packet_unref)*> pkt_cleanup(
 707                         &pkt, av_packet_unref);
 708                 av_init_packet(&pkt);
 709                 pkt.data = nullptr;
 710                 pkt.size = 0;
 711                 if (av_read_frame(format_ctx, &pkt) == 0) {
 712                         if (pkt.stream_index == video_stream_index) {
 713                                 if (avcodec_send_packet(video_codec_ctx, &pkt) < 0) {
 714                                         fprintf(stderr, "%s: Cannot send packet to video codec.\n", pathname.c_str());
 715                                         *error = true;
 716                                         return AVFrameWithDeleter(nullptr);
 717                                 }
 718                         }
 719                 } else {
 720                         eof = true;  // Or error, but ignore that for the time being.
 721                 }
 722
 723                 // Decode video, if we have a frame.
 724                 int err = avcodec_receive_frame(video_codec_ctx, video_avframe.get());
 725                 if (err == 0) {
 726                         frame_finished = true;
 727                         break;
 728                 } else if (err != AVERROR(EAGAIN)) {
 729                         fprintf(stderr, "%s: Cannot receive frame from video codec.\n", pathname.c_str());
 730                         *error = true;
 731                         return AVFrameWithDeleter(nullptr);
 732                 }
 733         } while (!eof);
 734
 735         if (frame_finished)
 736                 return video_avframe;
 737         else
 738                 return AVFrameWithDeleter(nullptr);
 739 }
 740
 741 int find_stream_index(AVFormatContext *ctx, AVMediaType media_type)
 742 {
 743         for (unsigned i = 0; i < ctx->nb_streams; ++i) {
 744                 if (ctx->streams[i]->codecpar->codec_type == media_type) {
 745                         return i;
 746                 }
 747         }
 748         return -1;
 749 }
 750
 751 steady_clock::time_point compute_frame_start(int64_t frame_pts, int64_t pts_origin, const AVRational &video_timebase, const steady_clock::time_point &origin, double rate)
 752 {
 753         const duration<double> pts((frame_pts - pts_origin) * double(video_timebase.num) / double(video_timebase.den));
 754         return origin + duration_cast<steady_clock::duration>(pts / rate);
 755 }
 756
 757 bool VideoWidget::play_video(const string &pathname)
 758 {
 759         queued_frames.clear();
 760         AVFormatContextWithCloser format_ctx = avformat_open_input_unique(pathname.c_str(), /*fmt=*/nullptr,
 761                 /*options=*/nullptr);
 762         if (format_ctx == nullptr) {
 763                 fprintf(stderr, "%s: Error opening file\n", pathname.c_str());
 764                 return false;
 765         }
 766
 767         if (avformat_find_stream_info(format_ctx.get(), nullptr) < 0) {
 768                 fprintf(stderr, "%s: Error finding stream info\n", pathname.c_str());
 769                 return false;
 770         }
 771
 772         int video_stream_index = find_stream_index(format_ctx.get(), AVMEDIA_TYPE_VIDEO);
 773         if (video_stream_index == -1) {
 774                 fprintf(stderr, "%s: No video stream found\n", pathname.c_str());
 775                 return false;
 776         }
 777
 778         // Open video decoder.
 779         const AVCodecParameters *video_codecpar = format_ctx->streams[video_stream_index]->codecpar;
 780         const AVCodec *video_codec = avcodec_find_decoder(video_codecpar->codec_id);
 781
 782         video_timebase = format_ctx->streams[video_stream_index]->time_base;
 783         AVCodecContextWithDeleter video_codec_ctx = avcodec_alloc_context3_unique(nullptr);
 784         if (avcodec_parameters_to_context(video_codec_ctx.get(), video_codecpar) < 0) {
 785                 fprintf(stderr, "%s: Cannot fill video codec parameters\n", pathname.c_str());
 786                 return false;
 787         }
 788         if (video_codec == nullptr) {
 789                 fprintf(stderr, "%s: Cannot find video decoder\n", pathname.c_str());
 790                 return false;
 791         }
 792
 793         // Seemingly, it's not too easy to make something that just initializes
 794         // “whatever goes”, so we don't get CUDA or VULKAN or whatever here
 795         // without enumerating through several different types.
 796         // VA-API and VDPAU will do for now. We prioritize VDPAU for the
 797         // simple reason that there's a VA-API-via-VDPAU emulation for NVidia
 798         // cards that seems to work, but just hangs when trying to transfer the frame.
 799         //
 800         // Note that we don't actually check codec support beforehand,
 801         // so if you have a low-end VDPAU device but a high-end VA-API device,
 802         // you lose out on the extra codec support from the latter.
 803         AVBufferRef *hw_device_ctx = nullptr;
 804         if (av_hwdevice_ctx_create(&hw_device_ctx, AV_HWDEVICE_TYPE_VDPAU, nullptr, nullptr, 0) >= 0) {
 805                 video_codec_ctx->hw_device_ctx = av_buffer_ref(hw_device_ctx);
 806                 video_codec_ctx->get_format = get_hw_format<AV_HWDEVICE_TYPE_VDPAU>;
 807         } else if (av_hwdevice_ctx_create(&hw_device_ctx, AV_HWDEVICE_TYPE_VAAPI, nullptr, nullptr, 0) >= 0) {
 808                 video_codec_ctx->hw_device_ctx = av_buffer_ref(hw_device_ctx);
 809                 video_codec_ctx->get_format = get_hw_format<AV_HWDEVICE_TYPE_VAAPI>;
 810         } else {
 811                 fprintf(stderr, "Failed to initialize VA-API or VDPAU for FFmpeg acceleration. Decoding video in software.\n");
 812         }
 813
 814         if (avcodec_open2(video_codec_ctx.get(), video_codec, nullptr) < 0) {
 815                 fprintf(stderr, "%s: Cannot open video decoder\n", pathname.c_str());
 816                 return false;
 817         }
 818         unique_ptr<AVCodecContext, decltype(avcodec_close)*> video_codec_ctx_cleanup(
 819                 video_codec_ctx.get(), avcodec_close);
 820
 821         internal_rewind();
 822
 823         // Main loop.
 824         int consecutive_errors = 0;
 825         double rate = 1.0;
 826         while (!producer_thread_should_quit.should_quit()) {
 827                 if (process_queued_commands(format_ctx.get(), video_codec_ctx.get(), video_stream_index, /*seeked=*/nullptr)) {
 828                         return true;
 829                 }
 830                 if (paused) {
 831                         producer_thread_should_quit.sleep_for(hours(1));
 832                         continue;
 833                 }
 834
 835                 bool error;
 836                 AVFrameWithDeleter frame = decode_frame(format_ctx.get(), video_codec_ctx.get(),
 837                         pathname, video_stream_index, &error);
 838                 if (error) {
 839                         if (++consecutive_errors >= 100) {
 840                                 fprintf(stderr, "More than 100 consecutive video frames, aborting playback.\n");
 841                                 return false;
 842                         } else {
 843                                 continue;
 844                         }
 845                 } else {
 846                         consecutive_errors = 0;
 847                 }
 848                 if (frame == nullptr) {
 849                         // EOF.
 850                         return false;
 851                 }
 852
 853                 // Sleep until it's time to present this frame.
 854                 for ( ;; ) {
 855                         if (last_pts == 0 && pts_origin == 0) {
 856                                 pts_origin = frame->pts;
 857                         }
 858                         steady_clock::time_point now = steady_clock::now();
 859                         next_frame_start = compute_frame_start(frame->pts, pts_origin, video_timebase, start, rate);
 860
 861                         if (duration<double>(now - next_frame_start).count() >= 0.1) {
 862                                 // If we don't have enough CPU to keep up, or if we have a live stream
 863                                 // where the initial origin was somehow wrong, we could be behind indefinitely.
 864                                 fprintf(stderr, "%s: Playback %.0f ms behind, resetting time scale\n",
 865                                         pathname.c_str(),
 866                                         1e3 * duration<double>(now - next_frame_start).count());
 867                                 pts_origin = frame->pts;
 868                                 start = next_frame_start = now;
 869                         }
 870                         bool finished_wakeup;
 871                         finished_wakeup = producer_thread_should_quit.sleep_until(next_frame_start);
 872                         if (finished_wakeup) {
 873                                 current_frame.reset(new Frame(make_video_frame(frame.get())));
 874                                 last_frame = steady_clock::now();
 875                                 update();
 876                                 break;
 877                         } else {
 878                                 if (producer_thread_should_quit.should_quit()) break;
 879
 880                                 bool seeked = false;
 881                                 if (process_queued_commands(format_ctx.get(), video_codec_ctx.get(), video_stream_index, &seeked)) {
 882                                         return true;
 883                                 }
 884
 885                                 if (paused) {
 886                                         // Just paused, so present the frame immediately and then go into deep sleep.
 887                                         current_frame.reset(new Frame(make_video_frame(frame.get())));
 888                                         last_frame = steady_clock::now();
 889                                         update();
 890                                         break;
 891                                 }
 892
 893                                 // If we just seeked, drop this frame on the floor and be done.
 894                                 if (seeked) {
 895                                         break;
 896                                 }
 897                         }
 898                 }
 899                 store_pts(frame->pts);
 900         }
 901         return true;
 902 }
 903
 904 void VideoWidget::store_pts(int64_t pts)
 905 {
 906         last_pts = pts;
 907         last_position = lrint(pts * double(video_timebase.num) / double(video_timebase.den) * 1000);
 908         emit position_changed(last_position);
 909 }
 910
 911 // Taken from Movit (see the comment there for explanation)
 912 float compute_chroma_offset(float pos, unsigned subsampling_factor, unsigned resolution)
 913 {
 914         float local_chroma_pos = (0.5 + pos * (subsampling_factor - 1)) / subsampling_factor;
 915         if (fabs(local_chroma_pos - 0.5) < 1e-10) {
 916                 // x + (-0) can be optimized away freely, as opposed to x + 0.
 917                 return -0.0;
 918         } else {
 919                 return (0.5 - local_chroma_pos) / resolution;
 920         }
 921 }
 922
 923 VideoWidget::Frame VideoWidget::make_video_frame(const AVFrame *frame)
 924 {
 925         Frame video_frame;
 926         AVFrameWithDeleter sw_frame;
 927
 928         if (frame->format == AV_PIX_FMT_VAAPI ||
 929             frame->format == AV_PIX_FMT_VDPAU) {
 930                 // Get the frame down to the CPU. (TODO: See if we can keep it
 931                 // on the GPU all the way, since it will be going up again later.
 932                 // However, this only works if the OpenGL GPU is the same one.)
 933                 sw_frame = av_frame_alloc_unique();
 934                 int err = av_hwframe_transfer_data(sw_frame.get(), frame, 0);
 935                 if (err != 0) {
 936                         fprintf(stderr, "%s: Cannot transfer hardware video frame to software.\n", pathname.c_str());
 937                 } else {
 938                         sw_frame->pts = frame->pts;
 939                         sw_frame->pkt_duration = frame->pkt_duration;
 940                         frame = sw_frame.get();
 941                 }
 942         }
 943
 944         if (sws_ctx == nullptr ||
 945             sws_last_width != frame->width ||
 946             sws_last_height != frame->height ||
 947             sws_last_src_format != frame->format) {
 948                 sws_dst_format = decide_dst_format(AVPixelFormat(frame->format));
 949                 sws_ctx.reset(
 950                         sws_getContext(frame->width, frame->height, AVPixelFormat(frame->format),
 951                                 frame->width, frame->height, sws_dst_format,
 952                                 SWS_BICUBIC, nullptr, nullptr, nullptr));
 953                 sws_last_width = frame->width;
 954                 sws_last_height = frame->height;
 955                 sws_last_src_format = frame->format;
 956         }
 957         if (sws_ctx == nullptr) {
 958                 fprintf(stderr, "Could not create scaler context\n");
 959                 abort();
 960         }
 961
 962         uint8_t *pic_data[4] = { nullptr, nullptr, nullptr, nullptr };
 963         int linesizes[4] = { 0, 0, 0, 0 };
 964         const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(sws_dst_format);
 965
 966         video_frame.width = frame->width;
 967         video_frame.height = frame->height;
 968         video_frame.chroma_width = AV_CEIL_RSHIFT(int(frame->width), desc->log2_chroma_w);
 969         video_frame.chroma_height = AV_CEIL_RSHIFT(int(frame->height), desc->log2_chroma_h);
 970
 971         // We always assume left chroma placement for now.
 972         cbcr_offset[0] = compute_chroma_offset(0.0f, 1 << desc->log2_chroma_w, video_frame.chroma_width);
 973         cbcr_offset[1] = compute_chroma_offset(0.5f, 1 << desc->log2_chroma_h, video_frame.chroma_height);
 974
 975         size_t len = frame->width * frame->height + 2 * video_frame.chroma_width * video_frame.chroma_height;
 976         video_frame.data.reset(new uint8_t[len]);
 977
 978         pic_data[0] = video_frame.data.get();
 979         linesizes[0] = frame->width;
 980
 981         pic_data[1] = pic_data[0] + frame->width * frame->height;
 982         linesizes[1] = video_frame.chroma_width;
 983
 984         pic_data[2] = pic_data[1] + video_frame.chroma_width * video_frame.chroma_height;
 985         linesizes[2] = video_frame.chroma_width;
 986
 987         sws_scale(sws_ctx.get(), frame->data, frame->linesize, 0, frame->height, pic_data, linesizes);
 988
 989         return video_frame;
 990 }
 991