libavfilter/avf_concat.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2012 Nicolas George
   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.
  14  * See the GNU Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
  17  * along with FFmpeg; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  18  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 /**
  22  * @file
  23  * concat audio-video filter
  24  */
  25
  26 #include "libavutil/avassert.h"
  27 #include "libavutil/avstring.h"
  28 #include "libavutil/channel_layout.h"
  29 #include "libavutil/opt.h"
  30 #include "avfilter.h"
  31 #define FF_BUFQUEUE_SIZE 256
  32 #include "bufferqueue.h"
  33 #include "internal.h"
  34 #include "video.h"
  35 #include "audio.h"
  36
  37 #define TYPE_ALL 2
  38
  39 typedef struct {
  40     const AVClass *class;
  41     unsigned nb_streams[TYPE_ALL]; /**< number of out streams of each type */
  42     unsigned nb_segments;
  43     unsigned cur_idx; /**< index of the first input of current segment */
  44     int64_t delta_ts; /**< timestamp to add to produce output timestamps */
  45     unsigned nb_in_active; /**< number of active inputs in current segment */
  46     unsigned unsafe;
  47     struct concat_in {
  48         int64_t pts;
  49         int64_t nb_frames;
  50         unsigned eof;
  51         struct FFBufQueue queue;
  52     } *in;
  53 } ConcatContext;
  54
  55 #define OFFSET(x) offsetof(ConcatContext, x)
  56 #define A AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM
  57 #define F AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  58 #define V AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  59
  60 static const AVOption concat_options[] = {
  61     { "n", "specify the number of segments", OFFSET(nb_segments),
  62       AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 2 }, 1, INT_MAX, V|A|F},
  63     { "v", "specify the number of video streams",
  64       OFFSET(nb_streams[AVMEDIA_TYPE_VIDEO]),
  65       AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 1 }, 0, INT_MAX, V|F },
  66     { "a", "specify the number of audio streams",
  67       OFFSET(nb_streams[AVMEDIA_TYPE_AUDIO]),
  68       AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, INT_MAX, A|F},
  69     { "unsafe", "enable unsafe mode",
  70       OFFSET(unsafe),
  71       AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, V|A|F},
  72     { NULL }
  73 };
  74
  75 AVFILTER_DEFINE_CLASS(concat);
  76
  77 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  78 {
  79     ConcatContext *cat = ctx->priv;
  80     unsigned type, nb_str, idx0 = 0, idx, str, seg;
  81     AVFilterFormats *formats, *rates = NULL;
  82     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
  83     int ret;
  84
  85     for (type = 0; type < TYPE_ALL; type++) {
  86         nb_str = cat->nb_streams[type];
  87         for (str = 0; str < nb_str; str++) {
  88             idx = idx0;
  89
  90             /* Set the output formats */
  91             formats = ff_all_formats(type);
  92             if ((ret = ff_formats_ref(formats, &ctx->outputs[idx]->in_formats)) < 0)
  93                 return ret;
  94
  95             if (type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
  96                 rates = ff_all_samplerates();
  97                 if ((ret = ff_formats_ref(rates, &ctx->outputs[idx]->in_samplerates)) < 0)
  98                     return ret;
  99                 layouts = ff_all_channel_layouts();
 100                 if ((ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->outputs[idx]->in_channel_layouts)) < 0)
 101                     return ret;
 102             }
 103
 104             /* Set the same formats for each corresponding input */
 105             for (seg = 0; seg < cat->nb_segments; seg++) {
 106                 if ((ret = ff_formats_ref(formats, &ctx->inputs[idx]->out_formats)) < 0)
 107                     return ret;
 108                 if (type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
 109                     if ((ret = ff_formats_ref(rates, &ctx->inputs[idx]->out_samplerates)) < 0 ||
 110                         (ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->inputs[idx]->out_channel_layouts)) < 0)
 111                         return ret;
 112                 }
 113                 idx += ctx->nb_outputs;
 114             }
 115
 116             idx0++;
 117         }
 118     }
 119     return 0;
 120 }
 121
 122 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 123 {
 124     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 125     ConcatContext *cat   = ctx->priv;
 126     unsigned out_no = FF_OUTLINK_IDX(outlink);
 127     unsigned in_no  = out_no, seg;
 128     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[in_no];
 129
 130     /* enhancement: find a common one */
 131     outlink->time_base           = AV_TIME_BASE_Q;
 132     outlink->w                   = inlink->w;
 133     outlink->h                   = inlink->h;
 134     outlink->sample_aspect_ratio = inlink->sample_aspect_ratio;
 135     outlink->format              = inlink->format;
 136     for (seg = 1; seg < cat->nb_segments; seg++) {
 137         inlink = ctx->inputs[in_no += ctx->nb_outputs];
 138         if (!outlink->sample_aspect_ratio.num)
 139             outlink->sample_aspect_ratio = inlink->sample_aspect_ratio;
 140         /* possible enhancement: unsafe mode, do not check */
 141         if (outlink->w                       != inlink->w                       ||
 142             outlink->h                       != inlink->h                       ||
 143             outlink->sample_aspect_ratio.num != inlink->sample_aspect_ratio.num &&
 144                                                 inlink->sample_aspect_ratio.num ||
 145             outlink->sample_aspect_ratio.den != inlink->sample_aspect_ratio.den) {
 146             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Input link %s parameters "
 147                    "(size %dx%d, SAR %d:%d) do not match the corresponding "
 148                    "output link %s parameters (%dx%d, SAR %d:%d)\n",
 149                    ctx->input_pads[in_no].name, inlink->w, inlink->h,
 150                    inlink->sample_aspect_ratio.num,
 151                    inlink->sample_aspect_ratio.den,
 152                    ctx->input_pads[out_no].name, outlink->w, outlink->h,
 153                    outlink->sample_aspect_ratio.num,
 154                    outlink->sample_aspect_ratio.den);
 155             if (!cat->unsafe)
 156                 return AVERROR(EINVAL);
 157         }
 158     }
 159
 160     return 0;
 161 }
 162
 163 static int push_frame(AVFilterContext *ctx, unsigned in_no, AVFrame *buf)
 164 {
 165     ConcatContext *cat = ctx->priv;
 166     unsigned out_no = in_no % ctx->nb_outputs;
 167     AVFilterLink * inlink = ctx-> inputs[ in_no];
 168     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[out_no];
 169     struct concat_in *in = &cat->in[in_no];
 170
 171     buf->pts = av_rescale_q(buf->pts, inlink->time_base, outlink->time_base);
 172     in->pts = buf->pts;
 173     in->nb_frames++;
 174     /* add duration to input PTS */
 175     if (inlink->sample_rate)
 176         /* use number of audio samples */
 177         in->pts += av_rescale_q(buf->nb_samples,
 178                                 av_make_q(1, inlink->sample_rate),
 179                                 outlink->time_base);
 180     else if (in->nb_frames >= 2)
 181         /* use mean duration */
 182         in->pts = av_rescale(in->pts, in->nb_frames, in->nb_frames - 1);
 183
 184     buf->pts += cat->delta_ts;
 185     return ff_filter_frame(outlink, buf);
 186 }
 187
 188 static int process_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *buf)
 189 {
 190     AVFilterContext *ctx  = inlink->dst;
 191     ConcatContext *cat    = ctx->priv;
 192     unsigned in_no = FF_INLINK_IDX(inlink);
 193
 194     if (in_no < cat->cur_idx) {
 195         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Frame after EOF on input %s\n",
 196                ctx->input_pads[in_no].name);
 197         av_frame_free(&buf);
 198     } else if (in_no >= cat->cur_idx + ctx->nb_outputs) {
 199         ff_bufqueue_add(ctx, &cat->in[in_no].queue, buf);
 200     } else {
 201         return push_frame(ctx, in_no, buf);
 202     }
 203     return 0;
 204 }
 205
 206 static AVFrame *get_video_buffer(AVFilterLink *inlink, int w, int h)
 207 {
 208     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 209     unsigned in_no = FF_INLINK_IDX(inlink);
 210     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[in_no % ctx->nb_outputs];
 211
 212     return ff_get_video_buffer(outlink, w, h);
 213 }
 214
 215 static AVFrame *get_audio_buffer(AVFilterLink *inlink, int nb_samples)
 216 {
 217     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 218     unsigned in_no = FF_INLINK_IDX(inlink);
 219     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[in_no % ctx->nb_outputs];
 220
 221     return ff_get_audio_buffer(outlink, nb_samples);
 222 }
 223
 224 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *buf)
 225 {
 226     return process_frame(inlink, buf);
 227 }
 228
 229 static void close_input(AVFilterContext *ctx, unsigned in_no)
 230 {
 231     ConcatContext *cat = ctx->priv;
 232
 233     cat->in[in_no].eof = 1;
 234     cat->nb_in_active--;
 235     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "EOF on %s, %d streams left in segment.\n",
 236            ctx->input_pads[in_no].name, cat->nb_in_active);
 237 }
 238
 239 static void find_next_delta_ts(AVFilterContext *ctx, int64_t *seg_delta)
 240 {
 241     ConcatContext *cat = ctx->priv;
 242     unsigned i = cat->cur_idx;
 243     unsigned imax = i + ctx->nb_outputs;
 244     int64_t pts;
 245
 246     pts = cat->in[i++].pts;
 247     for (; i < imax; i++)
 248         pts = FFMAX(pts, cat->in[i].pts);
 249     cat->delta_ts += pts;
 250     *seg_delta = pts;
 251 }
 252
 253 static int send_silence(AVFilterContext *ctx, unsigned in_no, unsigned out_no,
 254                         int64_t seg_delta)
 255 {
 256     ConcatContext *cat = ctx->priv;
 257     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[out_no];
 258     int64_t base_pts = cat->in[in_no].pts + cat->delta_ts - seg_delta;
 259     int64_t nb_samples, sent = 0;
 260     int frame_nb_samples, ret;
 261     AVRational rate_tb = { 1, ctx->inputs[in_no]->sample_rate };
 262     AVFrame *buf;
 263
 264     if (!rate_tb.den)
 265         return AVERROR_BUG;
 266     nb_samples = av_rescale_q(seg_delta - cat->in[in_no].pts,
 267                               outlink->time_base, rate_tb);
 268     frame_nb_samples = FFMAX(9600, rate_tb.den / 5); /* arbitrary */
 269     while (nb_samples) {
 270         frame_nb_samples = FFMIN(frame_nb_samples, nb_samples);
 271         buf = ff_get_audio_buffer(outlink, frame_nb_samples);
 272         if (!buf)
 273             return AVERROR(ENOMEM);
 274         av_samples_set_silence(buf->extended_data, 0, frame_nb_samples,
 275                                outlink->channels, outlink->format);
 276         buf->pts = base_pts + av_rescale_q(sent, rate_tb, outlink->time_base);
 277         ret = ff_filter_frame(outlink, buf);
 278         if (ret < 0)
 279             return ret;
 280         sent       += frame_nb_samples;
 281         nb_samples -= frame_nb_samples;
 282     }
 283     return 0;
 284 }
 285
 286 static int flush_segment(AVFilterContext *ctx)
 287 {
 288     int ret;
 289     ConcatContext *cat = ctx->priv;
 290     unsigned str, str_max;
 291     int64_t seg_delta;
 292
 293     find_next_delta_ts(ctx, &seg_delta);
 294     cat->cur_idx += ctx->nb_outputs;
 295     cat->nb_in_active = ctx->nb_outputs;
 296     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "Segment finished at pts=%"PRId64"\n",
 297            cat->delta_ts);
 298
 299     if (cat->cur_idx < ctx->nb_inputs) {
 300         /* pad audio streams with silence */
 301         str = cat->nb_streams[AVMEDIA_TYPE_VIDEO];
 302         str_max = str + cat->nb_streams[AVMEDIA_TYPE_AUDIO];
 303         for (; str < str_max; str++) {
 304             ret = send_silence(ctx, cat->cur_idx - ctx->nb_outputs + str, str,
 305                                seg_delta);
 306             if (ret < 0)
 307                 return ret;
 308         }
 309         /* flush queued buffers */
 310         /* possible enhancement: flush in PTS order */
 311         str_max = cat->cur_idx + ctx->nb_outputs;
 312         for (str = cat->cur_idx; str < str_max; str++) {
 313             while (cat->in[str].queue.available) {
 314                 ret = push_frame(ctx, str, ff_bufqueue_get(&cat->in[str].queue));
 315                 if (ret < 0)
 316                     return ret;
 317             }
 318         }
 319     }
 320     return 0;
 321 }
 322
 323 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
 324 {
 325     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 326     ConcatContext *cat   = ctx->priv;
 327     unsigned out_no = FF_OUTLINK_IDX(outlink);
 328     unsigned in_no  = out_no + cat->cur_idx;
 329     unsigned str, str_max;
 330     int ret;
 331
 332     while (1) {
 333         if (in_no >= ctx->nb_inputs)
 334             return AVERROR_EOF;
 335         if (!cat->in[in_no].eof) {
 336             ret = ff_request_frame(ctx->inputs[in_no]);
 337             if (ret != AVERROR_EOF)
 338                 return ret;
 339             close_input(ctx, in_no);
 340         }
 341         /* cycle on all inputs to finish the segment */
 342         /* possible enhancement: request in PTS order */
 343         str_max = cat->cur_idx + ctx->nb_outputs - 1;
 344         for (str = cat->cur_idx; cat->nb_in_active;
 345              str = str == str_max ? cat->cur_idx : str + 1) {
 346             if (cat->in[str].eof)
 347                 continue;
 348             ret = ff_request_frame(ctx->inputs[str]);
 349             if (ret != AVERROR_EOF)
 350                 return ret;
 351             close_input(ctx, str);
 352         }
 353         ret = flush_segment(ctx);
 354         if (ret < 0)
 355             return ret;
 356         in_no += ctx->nb_outputs;
 357     }
 358 }
 359
 360 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 361 {
 362     ConcatContext *cat = ctx->priv;
 363     unsigned seg, type, str;
 364
 365     /* create input pads */
 366     for (seg = 0; seg < cat->nb_segments; seg++) {
 367         for (type = 0; type < TYPE_ALL; type++) {
 368             for (str = 0; str < cat->nb_streams[type]; str++) {
 369                 AVFilterPad pad = {
 370                     .type             = type,
 371                     .get_video_buffer = get_video_buffer,
 372                     .get_audio_buffer = get_audio_buffer,
 373                     .filter_frame     = filter_frame,
 374                 };
 375                 pad.name = av_asprintf("in%d:%c%d", seg, "va"[type], str);
 376                 ff_insert_inpad(ctx, ctx->nb_inputs, &pad);
 377             }
 378         }
 379     }
 380     /* create output pads */
 381     for (type = 0; type < TYPE_ALL; type++) {
 382         for (str = 0; str < cat->nb_streams[type]; str++) {
 383             AVFilterPad pad = {
 384                 .type          = type,
 385                 .config_props  = config_output,
 386                 .request_frame = request_frame,
 387             };
 388             pad.name = av_asprintf("out:%c%d", "va"[type], str);
 389             ff_insert_outpad(ctx, ctx->nb_outputs, &pad);
 390         }
 391     }
 392
 393     cat->in = av_calloc(ctx->nb_inputs, sizeof(*cat->in));
 394     if (!cat->in)
 395         return AVERROR(ENOMEM);
 396     cat->nb_in_active = ctx->nb_outputs;
 397     return 0;
 398 }
 399
 400 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 401 {
 402     ConcatContext *cat = ctx->priv;
 403     unsigned i;
 404
 405     for (i = 0; i < ctx->nb_inputs; i++) {
 406         av_freep(&ctx->input_pads[i].name);
 407         ff_bufqueue_discard_all(&cat->in[i].queue);
 408     }
 409     for (i = 0; i < ctx->nb_outputs; i++)
 410         av_freep(&ctx->output_pads[i].name);
 411     av_freep(&cat->in);
 412 }
 413
 414 AVFilter ff_avf_concat = {
 415     .name          = "concat",
 416     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Concatenate audio and video streams."),
 417     .init          = init,
 418     .uninit        = uninit,
 419     .query_formats = query_formats,
 420     .priv_size     = sizeof(ConcatContext),
 421     .inputs        = NULL,
 422     .outputs       = NULL,
 423     .priv_class    = &concat_class,
 424     .flags         = AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS | AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_OUTPUTS,
 425 };