libavdevice/lavfi.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2011 Stefano Sabatini
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 /**
  22  * @file
  23  * libavfilter virtual input device
  24  */
  25
  26 /* #define DEBUG */
  27
  28 #include <float.h>              /* DBL_MIN, DBL_MAX */
  29
  30 #include "libavutil/bprint.h"
  31 #include "libavutil/channel_layout.h"
  32 #include "libavutil/file.h"
  33 #include "libavutil/imgutils.h"
  34 #include "libavutil/internal.h"
  35 #include "libavutil/log.h"
  36 #include "libavutil/mem.h"
  37 #include "libavutil/opt.h"
  38 #include "libavutil/parseutils.h"
  39 #include "libavutil/pixdesc.h"
  40 #include "libavfilter/avfilter.h"
  41 #include "libavfilter/avfiltergraph.h"
  42 #include "libavfilter/buffersink.h"
  43 #include "libavformat/avio_internal.h"
  44 #include "libavformat/internal.h"
  45 #include "avdevice.h"
  46
  47 typedef struct {
  48     AVClass *class;          ///< class for private options
  49     char          *graph_str;
  50     char          *graph_filename;
  51     char          *dump_graph;
  52     AVFilterGraph *graph;
  53     AVFilterContext **sinks;
  54     int *sink_stream_map;
  55     int *sink_eof;
  56     int *stream_sink_map;
  57     int *sink_stream_subcc_map;
  58     AVFrame *decoded_frame;
  59     int nb_sinks;
  60     AVPacket subcc_packet;
  61 } LavfiContext;
  62
  63 static int *create_all_formats(int n)
  64 {
  65     int i, j, *fmts, count = 0;
  66
  67     for (i = 0; i < n; i++) {
  68         const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(i);
  69         if (!(desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_HWACCEL))
  70             count++;
  71     }
  72
  73     if (!(fmts = av_malloc((count+1) * sizeof(int))))
  74         return NULL;
  75     for (j = 0, i = 0; i < n; i++) {
  76         const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(i);
  77         if (!(desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_HWACCEL))
  78             fmts[j++] = i;
  79     }
  80     fmts[j] = -1;
  81     return fmts;
  82 }
  83
  84 av_cold static int lavfi_read_close(AVFormatContext *avctx)
  85 {
  86     LavfiContext *lavfi = avctx->priv_data;
  87
  88     av_freep(&lavfi->sink_stream_map);
  89     av_freep(&lavfi->sink_eof);
  90     av_freep(&lavfi->stream_sink_map);
  91     av_freep(&lavfi->sink_stream_subcc_map);
  92     av_freep(&lavfi->sinks);
  93     avfilter_graph_free(&lavfi->graph);
  94     av_frame_free(&lavfi->decoded_frame);
  95
  96     return 0;
  97 }
  98
  99 static int create_subcc_streams(AVFormatContext *avctx)
 100 {
 101     LavfiContext *lavfi = avctx->priv_data;
 102     AVStream *st;
 103     int stream_idx, sink_idx;
 104
 105     for (stream_idx = 0; stream_idx < lavfi->nb_sinks; stream_idx++) {
 106         sink_idx = lavfi->stream_sink_map[stream_idx];
 107         if (lavfi->sink_stream_subcc_map[sink_idx]) {
 108             lavfi->sink_stream_subcc_map[sink_idx] = avctx->nb_streams;
 109             if (!(st = avformat_new_stream(avctx, NULL)))
 110                 return AVERROR(ENOMEM);
 111             st->codecpar->codec_id = AV_CODEC_ID_EIA_608;
 112             st->codecpar->codec_type = AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE;
 113         } else {
 114             lavfi->sink_stream_subcc_map[sink_idx] = -1;
 115         }
 116     }
 117     return 0;
 118 }
 119
 120 av_cold static int lavfi_read_header(AVFormatContext *avctx)
 121 {
 122     LavfiContext *lavfi = avctx->priv_data;
 123     AVFilterInOut *input_links = NULL, *output_links = NULL, *inout;
 124     AVFilter *buffersink, *abuffersink;
 125     int *pix_fmts = create_all_formats(AV_PIX_FMT_NB);
 126     enum AVMediaType type;
 127     int ret = 0, i, n;
 128
 129 #define FAIL(ERR) { ret = ERR; goto end; }
 130
 131     if (!pix_fmts)
 132         FAIL(AVERROR(ENOMEM));
 133
 134     avfilter_register_all();
 135
 136     buffersink = avfilter_get_by_name("buffersink");
 137     abuffersink = avfilter_get_by_name("abuffersink");
 138
 139     if (lavfi->graph_filename && lavfi->graph_str) {
 140         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 141                "Only one of the graph or graph_file options must be specified\n");
 142         FAIL(AVERROR(EINVAL));
 143     }
 144
 145     if (lavfi->graph_filename) {
 146         AVBPrint graph_file_pb;
 147         AVIOContext *avio = NULL;
 148         AVDictionary *options = NULL;
 149         if (avctx->protocol_whitelist && (ret = av_dict_set(&options, "protocol_whitelist", avctx->protocol_whitelist, 0)) < 0)
 150             goto end;
 151         ret = avio_open2(&avio, lavfi->graph_filename, AVIO_FLAG_READ, &avctx->interrupt_callback, &options);
 152         av_dict_set(&options, "protocol_whitelist", NULL, 0);
 153         if (ret < 0)
 154             goto end;
 155         av_bprint_init(&graph_file_pb, 0, AV_BPRINT_SIZE_UNLIMITED);
 156         ret = avio_read_to_bprint(avio, &graph_file_pb, INT_MAX);
 157         avio_closep(&avio);
 158         av_bprint_chars(&graph_file_pb, '\0', 1);
 159         if (!ret && !av_bprint_is_complete(&graph_file_pb))
 160             ret = AVERROR(ENOMEM);
 161         if (ret) {
 162             av_bprint_finalize(&graph_file_pb, NULL);
 163             goto end;
 164         }
 165         if ((ret = av_bprint_finalize(&graph_file_pb, &lavfi->graph_str)))
 166             goto end;
 167     }
 168
 169     if (!lavfi->graph_str)
 170         lavfi->graph_str = av_strdup(avctx->filename);
 171
 172     /* parse the graph, create a stream for each open output */
 173     if (!(lavfi->graph = avfilter_graph_alloc()))
 174         FAIL(AVERROR(ENOMEM));
 175
 176     if ((ret = avfilter_graph_parse_ptr(lavfi->graph, lavfi->graph_str,
 177                                     &input_links, &output_links, avctx)) < 0)
 178         goto end;
 179
 180     if (input_links) {
 181         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 182                "Open inputs in the filtergraph are not acceptable\n");
 183         FAIL(AVERROR(EINVAL));
 184     }
 185
 186     /* count the outputs */
 187     for (n = 0, inout = output_links; inout; n++, inout = inout->next);
 188     lavfi->nb_sinks = n;
 189
 190     if (!(lavfi->sink_stream_map = av_malloc(sizeof(int) * n)))
 191         FAIL(AVERROR(ENOMEM));
 192     if (!(lavfi->sink_eof = av_mallocz(sizeof(int) * n)))
 193         FAIL(AVERROR(ENOMEM));
 194     if (!(lavfi->stream_sink_map = av_malloc(sizeof(int) * n)))
 195         FAIL(AVERROR(ENOMEM));
 196     if (!(lavfi->sink_stream_subcc_map = av_malloc(sizeof(int) * n)))
 197         FAIL(AVERROR(ENOMEM));
 198
 199     for (i = 0; i < n; i++)
 200         lavfi->stream_sink_map[i] = -1;
 201
 202     /* parse the output link names - they need to be of the form out0, out1, ...
 203      * create a mapping between them and the streams */
 204     for (i = 0, inout = output_links; inout; i++, inout = inout->next) {
 205         int stream_idx = 0, suffix = 0, use_subcc = 0;
 206         sscanf(inout->name, "out%n%d%n", &suffix, &stream_idx, &suffix);
 207         if (!suffix) {
 208             av_log(avctx,  AV_LOG_ERROR,
 209                    "Invalid outpad name '%s'\n", inout->name);
 210             FAIL(AVERROR(EINVAL));
 211         }
 212         if (inout->name[suffix]) {
 213             if (!strcmp(inout->name + suffix, "+subcc")) {
 214                 use_subcc = 1;
 215             } else {
 216                 av_log(avctx,  AV_LOG_ERROR,
 217                        "Invalid outpad suffix '%s'\n", inout->name);
 218                 FAIL(AVERROR(EINVAL));
 219             }
 220         }
 221
 222         if ((unsigned)stream_idx >= n) {
 223             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 224                    "Invalid index was specified in output '%s', "
 225                    "must be a non-negative value < %d\n",
 226                    inout->name, n);
 227             FAIL(AVERROR(EINVAL));
 228         }
 229
 230         if (lavfi->stream_sink_map[stream_idx] != -1) {
 231             av_log(avctx,  AV_LOG_ERROR,
 232                    "An output with stream index %d was already specified\n",
 233                    stream_idx);
 234             FAIL(AVERROR(EINVAL));
 235         }
 236         lavfi->sink_stream_map[i] = stream_idx;
 237         lavfi->stream_sink_map[stream_idx] = i;
 238         lavfi->sink_stream_subcc_map[i] = !!use_subcc;
 239     }
 240
 241     /* for each open output create a corresponding stream */
 242     for (i = 0, inout = output_links; inout; i++, inout = inout->next) {
 243         AVStream *st;
 244         if (!(st = avformat_new_stream(avctx, NULL)))
 245             FAIL(AVERROR(ENOMEM));
 246         st->id = i;
 247     }
 248
 249     /* create a sink for each output and connect them to the graph */
 250     lavfi->sinks = av_malloc_array(lavfi->nb_sinks, sizeof(AVFilterContext *));
 251     if (!lavfi->sinks)
 252         FAIL(AVERROR(ENOMEM));
 253
 254     for (i = 0, inout = output_links; inout; i++, inout = inout->next) {
 255         AVFilterContext *sink;
 256
 257         type = avfilter_pad_get_type(inout->filter_ctx->output_pads, inout->pad_idx);
 258
 259         if (type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO && ! buffersink ||
 260             type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO && ! abuffersink) {
 261                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Missing required buffersink filter, aborting.\n");
 262                 FAIL(AVERROR_FILTER_NOT_FOUND);
 263         }
 264
 265         if (type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
 266             ret = avfilter_graph_create_filter(&sink, buffersink,
 267                                                inout->name, NULL,
 268                                                NULL, lavfi->graph);
 269             if (ret >= 0)
 270                 ret = av_opt_set_int_list(sink, "pix_fmts", pix_fmts,  AV_PIX_FMT_NONE, AV_OPT_SEARCH_CHILDREN);
 271             if (ret < 0)
 272                 goto end;
 273         } else if (type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
 274             enum AVSampleFormat sample_fmts[] = { AV_SAMPLE_FMT_U8,
 275                                                   AV_SAMPLE_FMT_S16,
 276                                                   AV_SAMPLE_FMT_S32,
 277                                                   AV_SAMPLE_FMT_FLT,
 278                                                   AV_SAMPLE_FMT_DBL, -1 };
 279
 280             ret = avfilter_graph_create_filter(&sink, abuffersink,
 281                                                inout->name, NULL,
 282                                                NULL, lavfi->graph);
 283             if (ret >= 0)
 284                 ret = av_opt_set_int_list(sink, "sample_fmts", sample_fmts,  AV_SAMPLE_FMT_NONE, AV_OPT_SEARCH_CHILDREN);
 285             if (ret < 0)
 286                 goto end;
 287             ret = av_opt_set_int(sink, "all_channel_counts", 1,
 288                                  AV_OPT_SEARCH_CHILDREN);
 289             if (ret < 0)
 290                 goto end;
 291         } else {
 292             av_log(avctx,  AV_LOG_ERROR,
 293                    "Output '%s' is not a video or audio output, not yet supported\n", inout->name);
 294             FAIL(AVERROR(EINVAL));
 295         }
 296
 297         lavfi->sinks[i] = sink;
 298         if ((ret = avfilter_link(inout->filter_ctx, inout->pad_idx, sink, 0)) < 0)
 299             goto end;
 300     }
 301
 302     /* configure the graph */
 303     if ((ret = avfilter_graph_config(lavfi->graph, avctx)) < 0)
 304         goto end;
 305
 306     if (lavfi->dump_graph) {
 307         char *dump = avfilter_graph_dump(lavfi->graph, lavfi->dump_graph);
 308         fputs(dump, stderr);
 309         fflush(stderr);
 310         av_free(dump);
 311     }
 312
 313     /* fill each stream with the information in the corresponding sink */
 314     for (i = 0; i < lavfi->nb_sinks; i++) {
 315         AVFilterContext *sink = lavfi->sinks[lavfi->stream_sink_map[i]];
 316         AVRational time_base = av_buffersink_get_time_base(sink);
 317         AVStream *st = avctx->streams[i];
 318         st->codecpar->codec_type = av_buffersink_get_type(sink);
 319         avpriv_set_pts_info(st, 64, time_base.num, time_base.den);
 320         if (av_buffersink_get_type(sink) == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
 321             st->codecpar->codec_id   = AV_CODEC_ID_RAWVIDEO;
 322             st->codecpar->format     = av_buffersink_get_format(sink);
 323             st->codecpar->width      = av_buffersink_get_w(sink);
 324             st->codecpar->height     = av_buffersink_get_h(sink);
 325             st       ->sample_aspect_ratio =
 326             st->codecpar->sample_aspect_ratio = av_buffersink_get_sample_aspect_ratio(sink);
 327             avctx->probesize = FFMAX(avctx->probesize,
 328                                      av_buffersink_get_w(sink) * av_buffersink_get_h(sink) *
 329                                      av_get_padded_bits_per_pixel(av_pix_fmt_desc_get(av_buffersink_get_format(sink))) *
 330                                      30);
 331         } else if (av_buffersink_get_type(sink) == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
 332             st->codecpar->codec_id    = av_get_pcm_codec(av_buffersink_get_format(sink), -1);
 333             st->codecpar->channels    = av_buffersink_get_channels(sink);
 334             st->codecpar->format      = av_buffersink_get_format(sink);
 335             st->codecpar->sample_rate = av_buffersink_get_sample_rate(sink);
 336             st->codecpar->channel_layout = av_buffersink_get_channel_layout(sink);
 337             if (st->codecpar->codec_id == AV_CODEC_ID_NONE)
 338                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 339                        "Could not find PCM codec for sample format %s.\n",
 340                        av_get_sample_fmt_name(av_buffersink_get_format(sink)));
 341         }
 342     }
 343
 344     if ((ret = create_subcc_streams(avctx)) < 0)
 345         goto end;
 346
 347     if (!(lavfi->decoded_frame = av_frame_alloc()))
 348         FAIL(AVERROR(ENOMEM));
 349
 350 end:
 351     av_free(pix_fmts);
 352     avfilter_inout_free(&input_links);
 353     avfilter_inout_free(&output_links);
 354     if (ret < 0)
 355         lavfi_read_close(avctx);
 356     return ret;
 357 }
 358
 359 static int create_subcc_packet(AVFormatContext *avctx, AVFrame *frame,
 360                                int sink_idx)
 361 {
 362     LavfiContext *lavfi = avctx->priv_data;
 363     AVFrameSideData *sd;
 364     int stream_idx, i, ret;
 365
 366     if ((stream_idx = lavfi->sink_stream_subcc_map[sink_idx]) < 0)
 367         return 0;
 368     for (i = 0; i < frame->nb_side_data; i++)
 369         if (frame->side_data[i]->type == AV_FRAME_DATA_A53_CC)
 370             break;
 371     if (i >= frame->nb_side_data)
 372         return 0;
 373     sd = frame->side_data[i];
 374     if ((ret = av_new_packet(&lavfi->subcc_packet, sd->size)) < 0)
 375         return ret;
 376     memcpy(lavfi->subcc_packet.data, sd->data, sd->size);
 377     lavfi->subcc_packet.stream_index = stream_idx;
 378     lavfi->subcc_packet.pts = frame->pts;
 379     lavfi->subcc_packet.pos = frame->pkt_pos;
 380     return 0;
 381 }
 382
 383 static int lavfi_read_packet(AVFormatContext *avctx, AVPacket *pkt)
 384 {
 385     LavfiContext *lavfi = avctx->priv_data;
 386     double min_pts = DBL_MAX;
 387     int stream_idx, min_pts_sink_idx = 0;
 388     AVFrame *frame = lavfi->decoded_frame;
 389     AVDictionary *frame_metadata;
 390     int ret, i;
 391     int size = 0;
 392
 393     if (lavfi->subcc_packet.size) {
 394         *pkt = lavfi->subcc_packet;
 395         av_init_packet(&lavfi->subcc_packet);
 396         lavfi->subcc_packet.size = 0;
 397         lavfi->subcc_packet.data = NULL;
 398         return pkt->size;
 399     }
 400
 401     /* iterate through all the graph sinks. Select the sink with the
 402      * minimum PTS */
 403     for (i = 0; i < lavfi->nb_sinks; i++) {
 404         AVRational tb = av_buffersink_get_time_base(lavfi->sinks[i]);
 405         double d;
 406         int ret;
 407
 408         if (lavfi->sink_eof[i])
 409             continue;
 410
 411         ret = av_buffersink_get_frame_flags(lavfi->sinks[i], frame,
 412                                             AV_BUFFERSINK_FLAG_PEEK);
 413         if (ret == AVERROR_EOF) {
 414             ff_dlog(avctx, "EOF sink_idx:%d\n", i);
 415             lavfi->sink_eof[i] = 1;
 416             continue;
 417         } else if (ret < 0)
 418             return ret;
 419         d = av_rescale_q_rnd(frame->pts, tb, AV_TIME_BASE_Q, AV_ROUND_NEAR_INF|AV_ROUND_PASS_MINMAX);
 420         ff_dlog(avctx, "sink_idx:%d time:%f\n", i, d);
 421         av_frame_unref(frame);
 422
 423         if (d < min_pts) {
 424             min_pts = d;
 425             min_pts_sink_idx = i;
 426         }
 427     }
 428     if (min_pts == DBL_MAX)
 429         return AVERROR_EOF;
 430
 431     ff_dlog(avctx, "min_pts_sink_idx:%i\n", min_pts_sink_idx);
 432
 433     av_buffersink_get_frame_flags(lavfi->sinks[min_pts_sink_idx], frame, 0);
 434     stream_idx = lavfi->sink_stream_map[min_pts_sink_idx];
 435
 436     if (frame->width /* FIXME best way of testing a video */) {
 437         size = av_image_get_buffer_size(frame->format, frame->width, frame->height, 1);
 438         if ((ret = av_new_packet(pkt, size)) < 0)
 439             return ret;
 440
 441         av_image_copy_to_buffer(pkt->data, size, (const uint8_t **)frame->data, frame->linesize,
 442                                 frame->format, frame->width, frame->height, 1);
 443     } else if (frame->channels /* FIXME test audio */) {
 444         size = frame->nb_samples * av_get_bytes_per_sample(frame->format) *
 445                                    frame->channels;
 446         if ((ret = av_new_packet(pkt, size)) < 0)
 447             return ret;
 448         memcpy(pkt->data, frame->data[0], size);
 449     }
 450
 451     frame_metadata = frame->metadata;
 452     if (frame_metadata) {
 453         uint8_t *metadata;
 454         AVDictionaryEntry *e = NULL;
 455         AVBPrint meta_buf;
 456
 457         av_bprint_init(&meta_buf, 0, AV_BPRINT_SIZE_UNLIMITED);
 458         while ((e = av_dict_get(frame_metadata, "", e, AV_DICT_IGNORE_SUFFIX))) {
 459             av_bprintf(&meta_buf, "%s", e->key);
 460             av_bprint_chars(&meta_buf, '\0', 1);
 461             av_bprintf(&meta_buf, "%s", e->value);
 462             av_bprint_chars(&meta_buf, '\0', 1);
 463         }
 464         if (!av_bprint_is_complete(&meta_buf) ||
 465             !(metadata = av_packet_new_side_data(pkt, AV_PKT_DATA_STRINGS_METADATA,
 466                                                  meta_buf.len))) {
 467             av_bprint_finalize(&meta_buf, NULL);
 468             return AVERROR(ENOMEM);
 469         }
 470         memcpy(metadata, meta_buf.str, meta_buf.len);
 471         av_bprint_finalize(&meta_buf, NULL);
 472     }
 473
 474     if ((ret = create_subcc_packet(avctx, frame, min_pts_sink_idx)) < 0) {
 475         av_frame_unref(frame);
 476         av_packet_unref(pkt);
 477         return ret;
 478     }
 479
 480     pkt->stream_index = stream_idx;
 481     pkt->pts = frame->pts;
 482     pkt->pos = frame->pkt_pos;
 483     pkt->size = size;
 484     av_frame_unref(frame);
 485     return size;
 486 }
 487
 488 #define OFFSET(x) offsetof(LavfiContext, x)
 489
 490 #define DEC AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM
 491
 492 static const AVOption options[] = {
 493     { "graph",     "set libavfilter graph", OFFSET(graph_str),  AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL}, 0, 0, DEC },
 494     { "graph_file","set libavfilter graph filename", OFFSET(graph_filename), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL}, 0, 0, DEC},
 495     { "dumpgraph", "dump graph to stderr",  OFFSET(dump_graph), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL}, 0, 0, DEC },
 496     { NULL },
 497 };
 498
 499 static const AVClass lavfi_class = {
 500     .class_name = "lavfi indev",
 501     .item_name  = av_default_item_name,
 502     .option     = options,
 503     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 504     .category   = AV_CLASS_CATEGORY_DEVICE_INPUT,
 505 };
 506
 507 AVInputFormat ff_lavfi_demuxer = {
 508     .name           = "lavfi",
 509     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Libavfilter virtual input device"),
 510     .priv_data_size = sizeof(LavfiContext),
 511     .read_header    = lavfi_read_header,
 512     .read_packet    = lavfi_read_packet,
 513     .read_close     = lavfi_read_close,
 514     .flags          = AVFMT_NOFILE,
 515     .priv_class     = &lavfi_class,
 516 };