doc/examples/transcode_aac.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2013-2022 Andreas Unterweger
   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 audio transcoding to MPEG/AAC API usage example
  23  * @example transcode_aac.c
  24  *
  25  * Convert an input audio file to AAC in an MP4 container. Formats other than
  26  * MP4 are supported based on the output file extension.
  27  * @author Andreas Unterweger (dustsigns@gmail.com)
  28  */
  29
  30 #include <stdio.h>
  31
  32 #include "libavformat/avformat.h"
  33 #include "libavformat/avio.h"
  34
  35 #include "libavcodec/avcodec.h"
  36
  37 #include "libavutil/audio_fifo.h"
  38 #include "libavutil/avassert.h"
  39 #include "libavutil/avstring.h"
  40 #include "libavutil/channel_layout.h"
  41 #include "libavutil/frame.h"
  42 #include "libavutil/opt.h"
  43
  44 #include "libswresample/swresample.h"
  45
  46 /* The output bit rate in bit/s */
  47 #define OUTPUT_BIT_RATE 96000
  48 /* The number of output channels */
  49 #define OUTPUT_CHANNELS 2
  50
  51 /**
  52  * Open an input file and the required decoder.
  53  * @param      filename             File to be opened
  54  * @param[out] input_format_context Format context of opened file
  55  * @param[out] input_codec_context  Codec context of opened file
  56  * @return Error code (0 if successful)
  57  */
  58 static int open_input_file(const char *filename,
  59                            AVFormatContext **input_format_context,
  60                            AVCodecContext **input_codec_context)
  61 {
  62     AVCodecContext *avctx;
  63     const AVCodec *input_codec;
  64     const AVStream *stream;
  65     int error;
  66
  67     /* Open the input file to read from it. */
  68     if ((error = avformat_open_input(input_format_context, filename, NULL,
  69                                      NULL)) < 0) {
  70         fprintf(stderr, "Could not open input file '%s' (error '%s')\n",
  71                 filename, av_err2str(error));
  72         *input_format_context = NULL;
  73         return error;
  74     }
  75
  76     /* Get information on the input file (number of streams etc.). */
  77     if ((error = avformat_find_stream_info(*input_format_context, NULL)) < 0) {
  78         fprintf(stderr, "Could not open find stream info (error '%s')\n",
  79                 av_err2str(error));
  80         avformat_close_input(input_format_context);
  81         return error;
  82     }
  83
  84     /* Make sure that there is only one stream in the input file. */
  85     if ((*input_format_context)->nb_streams != 1) {
  86         fprintf(stderr, "Expected one audio input stream, but found %d\n",
  87                 (*input_format_context)->nb_streams);
  88         avformat_close_input(input_format_context);
  89         return AVERROR_EXIT;
  90     }
  91
  92     stream = (*input_format_context)->streams[0];
  93
  94     /* Find a decoder for the audio stream. */
  95     if (!(input_codec = avcodec_find_decoder(stream->codecpar->codec_id))) {
  96         fprintf(stderr, "Could not find input codec\n");
  97         avformat_close_input(input_format_context);
  98         return AVERROR_EXIT;
  99     }
 100
 101     /* Allocate a new decoding context. */
 102     avctx = avcodec_alloc_context3(input_codec);
 103     if (!avctx) {
 104         fprintf(stderr, "Could not allocate a decoding context\n");
 105         avformat_close_input(input_format_context);
 106         return AVERROR(ENOMEM);
 107     }
 108
 109     /* Initialize the stream parameters with demuxer information. */
 110     error = avcodec_parameters_to_context(avctx, stream->codecpar);
 111     if (error < 0) {
 112         avformat_close_input(input_format_context);
 113         avcodec_free_context(&avctx);
 114         return error;
 115     }
 116
 117     /* Open the decoder for the audio stream to use it later. */
 118     if ((error = avcodec_open2(avctx, input_codec, NULL)) < 0) {
 119         fprintf(stderr, "Could not open input codec (error '%s')\n",
 120                 av_err2str(error));
 121         avcodec_free_context(&avctx);
 122         avformat_close_input(input_format_context);
 123         return error;
 124     }
 125
 126     /* Set the packet timebase for the decoder. */
 127     avctx->pkt_timebase = stream->time_base;
 128
 129     /* Save the decoder context for easier access later. */
 130     *input_codec_context = avctx;
 131
 132     return 0;
 133 }
 134
 135 /**
 136  * Open an output file and the required encoder.
 137  * Also set some basic encoder parameters.
 138  * Some of these parameters are based on the input file's parameters.
 139  * @param      filename              File to be opened
 140  * @param      input_codec_context   Codec context of input file
 141  * @param[out] output_format_context Format context of output file
 142  * @param[out] output_codec_context  Codec context of output file
 143  * @return Error code (0 if successful)
 144  */
 145 static int open_output_file(const char *filename,
 146                             AVCodecContext *input_codec_context,
 147                             AVFormatContext **output_format_context,
 148                             AVCodecContext **output_codec_context)
 149 {
 150     AVCodecContext *avctx          = NULL;
 151     AVIOContext *output_io_context = NULL;
 152     AVStream *stream               = NULL;
 153     const AVCodec *output_codec    = NULL;
 154     int error;
 155
 156     /* Open the output file to write to it. */
 157     if ((error = avio_open(&output_io_context, filename,
 158                            AVIO_FLAG_WRITE)) < 0) {
 159         fprintf(stderr, "Could not open output file '%s' (error '%s')\n",
 160                 filename, av_err2str(error));
 161         return error;
 162     }
 163
 164     /* Create a new format context for the output container format. */
 165     if (!(*output_format_context = avformat_alloc_context())) {
 166         fprintf(stderr, "Could not allocate output format context\n");
 167         return AVERROR(ENOMEM);
 168     }
 169
 170     /* Associate the output file (pointer) with the container format context. */
 171     (*output_format_context)->pb = output_io_context;
 172
 173     /* Guess the desired container format based on the file extension. */
 174     if (!((*output_format_context)->oformat = av_guess_format(NULL, filename,
 175                                                               NULL))) {
 176         fprintf(stderr, "Could not find output file format\n");
 177         goto cleanup;
 178     }
 179
 180     if (!((*output_format_context)->url = av_strdup(filename))) {
 181         fprintf(stderr, "Could not allocate url.\n");
 182         error = AVERROR(ENOMEM);
 183         goto cleanup;
 184     }
 185
 186     /* Find the encoder to be used by its name. */
 187     if (!(output_codec = avcodec_find_encoder(AV_CODEC_ID_AAC))) {
 188         fprintf(stderr, "Could not find an AAC encoder.\n");
 189         goto cleanup;
 190     }
 191
 192     /* Create a new audio stream in the output file container. */
 193     if (!(stream = avformat_new_stream(*output_format_context, NULL))) {
 194         fprintf(stderr, "Could not create new stream\n");
 195         error = AVERROR(ENOMEM);
 196         goto cleanup;
 197     }
 198
 199     avctx = avcodec_alloc_context3(output_codec);
 200     if (!avctx) {
 201         fprintf(stderr, "Could not allocate an encoding context\n");
 202         error = AVERROR(ENOMEM);
 203         goto cleanup;
 204     }
 205
 206     /* Set the basic encoder parameters.
 207      * The input file's sample rate is used to avoid a sample rate conversion. */
 208     av_channel_layout_default(&avctx->ch_layout, OUTPUT_CHANNELS);
 209     avctx->sample_rate    = input_codec_context->sample_rate;
 210     avctx->sample_fmt     = output_codec->sample_fmts[0];
 211     avctx->bit_rate       = OUTPUT_BIT_RATE;
 212
 213     /* Set the sample rate for the container. */
 214     stream->time_base.den = input_codec_context->sample_rate;
 215     stream->time_base.num = 1;
 216
 217     /* Some container formats (like MP4) require global headers to be present.
 218      * Mark the encoder so that it behaves accordingly. */
 219     if ((*output_format_context)->oformat->flags & AVFMT_GLOBALHEADER)
 220         avctx->flags |= AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
 221
 222     /* Open the encoder for the audio stream to use it later. */
 223     if ((error = avcodec_open2(avctx, output_codec, NULL)) < 0) {
 224         fprintf(stderr, "Could not open output codec (error '%s')\n",
 225                 av_err2str(error));
 226         goto cleanup;
 227     }
 228
 229     error = avcodec_parameters_from_context(stream->codecpar, avctx);
 230     if (error < 0) {
 231         fprintf(stderr, "Could not initialize stream parameters\n");
 232         goto cleanup;
 233     }
 234
 235     /* Save the encoder context for easier access later. */
 236     *output_codec_context = avctx;
 237
 238     return 0;
 239
 240 cleanup:
 241     avcodec_free_context(&avctx);
 242     avio_closep(&(*output_format_context)->pb);
 243     avformat_free_context(*output_format_context);
 244     *output_format_context = NULL;
 245     return error < 0 ? error : AVERROR_EXIT;
 246 }
 247
 248 /**
 249  * Initialize one data packet for reading or writing.
 250  * @param[out] packet Packet to be initialized
 251  * @return Error code (0 if successful)
 252  */
 253 static int init_packet(AVPacket **packet)
 254 {
 255     if (!(*packet = av_packet_alloc())) {
 256         fprintf(stderr, "Could not allocate packet\n");
 257         return AVERROR(ENOMEM);
 258     }
 259     return 0;
 260 }
 261
 262 /**
 263  * Initialize one audio frame for reading from the input file.
 264  * @param[out] frame Frame to be initialized
 265  * @return Error code (0 if successful)
 266  */
 267 static int init_input_frame(AVFrame **frame)
 268 {
 269     if (!(*frame = av_frame_alloc())) {
 270         fprintf(stderr, "Could not allocate input frame\n");
 271         return AVERROR(ENOMEM);
 272     }
 273     return 0;
 274 }
 275
 276 /**
 277  * Initialize the audio resampler based on the input and output codec settings.
 278  * If the input and output sample formats differ, a conversion is required
 279  * libswresample takes care of this, but requires initialization.
 280  * @param      input_codec_context  Codec context of the input file
 281  * @param      output_codec_context Codec context of the output file
 282  * @param[out] resample_context     Resample context for the required conversion
 283  * @return Error code (0 if successful)
 284  */
 285 static int init_resampler(AVCodecContext *input_codec_context,
 286                           AVCodecContext *output_codec_context,
 287                           SwrContext **resample_context)
 288 {
 289         int error;
 290
 291         /*
 292          * Create a resampler context for the conversion.
 293          * Set the conversion parameters.
 294          */
 295         error = swr_alloc_set_opts2(resample_context,
 296                                              &output_codec_context->ch_layout,
 297                                               output_codec_context->sample_fmt,
 298                                               output_codec_context->sample_rate,
 299                                              &input_codec_context->ch_layout,
 300                                               input_codec_context->sample_fmt,
 301                                               input_codec_context->sample_rate,
 302                                               0, NULL);
 303         if (error < 0) {
 304             fprintf(stderr, "Could not allocate resample context\n");
 305             return error;
 306         }
 307         /*
 308         * Perform a sanity check so that the number of converted samples is
 309         * not greater than the number of samples to be converted.
 310         * If the sample rates differ, this case has to be handled differently
 311         */
 312         av_assert0(output_codec_context->sample_rate == input_codec_context->sample_rate);
 313
 314         /* Open the resampler with the specified parameters. */
 315         if ((error = swr_init(*resample_context)) < 0) {
 316             fprintf(stderr, "Could not open resample context\n");
 317             swr_free(resample_context);
 318             return error;
 319         }
 320     return 0;
 321 }
 322
 323 /**
 324  * Initialize a FIFO buffer for the audio samples to be encoded.
 325  * @param[out] fifo                 Sample buffer
 326  * @param      output_codec_context Codec context of the output file
 327  * @return Error code (0 if successful)
 328  */
 329 static int init_fifo(AVAudioFifo **fifo, AVCodecContext *output_codec_context)
 330 {
 331     /* Create the FIFO buffer based on the specified output sample format. */
 332     if (!(*fifo = av_audio_fifo_alloc(output_codec_context->sample_fmt,
 333                                       output_codec_context->ch_layout.nb_channels, 1))) {
 334         fprintf(stderr, "Could not allocate FIFO\n");
 335         return AVERROR(ENOMEM);
 336     }
 337     return 0;
 338 }
 339
 340 /**
 341  * Write the header of the output file container.
 342  * @param output_format_context Format context of the output file
 343  * @return Error code (0 if successful)
 344  */
 345 static int write_output_file_header(AVFormatContext *output_format_context)
 346 {
 347     int error;
 348     if ((error = avformat_write_header(output_format_context, NULL)) < 0) {
 349         fprintf(stderr, "Could not write output file header (error '%s')\n",
 350                 av_err2str(error));
 351         return error;
 352     }
 353     return 0;
 354 }
 355
 356 /**
 357  * Decode one audio frame from the input file.
 358  * @param      frame                Audio frame to be decoded
 359  * @param      input_format_context Format context of the input file
 360  * @param      input_codec_context  Codec context of the input file
 361  * @param[out] data_present         Indicates whether data has been decoded
 362  * @param[out] finished             Indicates whether the end of file has
 363  *                                  been reached and all data has been
 364  *                                  decoded. If this flag is false, there
 365  *                                  is more data to be decoded, i.e., this
 366  *                                  function has to be called again.
 367  * @return Error code (0 if successful)
 368  */
 369 static int decode_audio_frame(AVFrame *frame,
 370                               AVFormatContext *input_format_context,
 371                               AVCodecContext *input_codec_context,
 372                               int *data_present, int *finished)
 373 {
 374     /* Packet used for temporary storage. */
 375     AVPacket *input_packet;
 376     int error;
 377
 378     error = init_packet(&input_packet);
 379     if (error < 0)
 380         return error;
 381
 382     *data_present = 0;
 383     *finished = 0;
 384     /* Read one audio frame from the input file into a temporary packet. */
 385     if ((error = av_read_frame(input_format_context, input_packet)) < 0) {
 386         /* If we are at the end of the file, flush the decoder below. */
 387         if (error == AVERROR_EOF)
 388             *finished = 1;
 389         else {
 390             fprintf(stderr, "Could not read frame (error '%s')\n",
 391                     av_err2str(error));
 392             goto cleanup;
 393         }
 394     }
 395
 396     /* Send the audio frame stored in the temporary packet to the decoder.
 397      * The input audio stream decoder is used to do this. */
 398     if ((error = avcodec_send_packet(input_codec_context, input_packet)) < 0) {
 399         fprintf(stderr, "Could not send packet for decoding (error '%s')\n",
 400                 av_err2str(error));
 401         goto cleanup;
 402     }
 403
 404     /* Receive one frame from the decoder. */
 405     error = avcodec_receive_frame(input_codec_context, frame);
 406     /* If the decoder asks for more data to be able to decode a frame,
 407      * return indicating that no data is present. */
 408     if (error == AVERROR(EAGAIN)) {
 409         error = 0;
 410         goto cleanup;
 411     /* If the end of the input file is reached, stop decoding. */
 412     } else if (error == AVERROR_EOF) {
 413         *finished = 1;
 414         error = 0;
 415         goto cleanup;
 416     } else if (error < 0) {
 417         fprintf(stderr, "Could not decode frame (error '%s')\n",
 418                 av_err2str(error));
 419         goto cleanup;
 420     /* Default case: Return decoded data. */
 421     } else {
 422         *data_present = 1;
 423         goto cleanup;
 424     }
 425
 426 cleanup:
 427     av_packet_free(&input_packet);
 428     return error;
 429 }
 430
 431 /**
 432  * Initialize a temporary storage for the specified number of audio samples.
 433  * The conversion requires temporary storage due to the different format.
 434  * The number of audio samples to be allocated is specified in frame_size.
 435  * @param[out] converted_input_samples Array of converted samples. The
 436  *                                     dimensions are reference, channel
 437  *                                     (for multi-channel audio), sample.
 438  * @param      output_codec_context    Codec context of the output file
 439  * @param      frame_size              Number of samples to be converted in
 440  *                                     each round
 441  * @return Error code (0 if successful)
 442  */
 443 static int init_converted_samples(uint8_t ***converted_input_samples,
 444                                   AVCodecContext *output_codec_context,
 445                                   int frame_size)
 446 {
 447     int error;
 448
 449     /* Allocate as many pointers as there are audio channels.
 450      * Each pointer will point to the audio samples of the corresponding
 451      * channels (although it may be NULL for interleaved formats).
 452      * Allocate memory for the samples of all channels in one consecutive
 453      * block for convenience. */
 454     if ((error = av_samples_alloc_array_and_samples(converted_input_samples, NULL,
 455                                   output_codec_context->ch_layout.nb_channels,
 456                                   frame_size,
 457                                   output_codec_context->sample_fmt, 0)) < 0) {
 458         fprintf(stderr,
 459                 "Could not allocate converted input samples (error '%s')\n",
 460                 av_err2str(error));
 461         return error;
 462     }
 463     return 0;
 464 }
 465
 466 /**
 467  * Convert the input audio samples into the output sample format.
 468  * The conversion happens on a per-frame basis, the size of which is
 469  * specified by frame_size.
 470  * @param      input_data       Samples to be decoded. The dimensions are
 471  *                              channel (for multi-channel audio), sample.
 472  * @param[out] converted_data   Converted samples. The dimensions are channel
 473  *                              (for multi-channel audio), sample.
 474  * @param      frame_size       Number of samples to be converted
 475  * @param      resample_context Resample context for the conversion
 476  * @return Error code (0 if successful)
 477  */
 478 static int convert_samples(const uint8_t **input_data,
 479                            uint8_t **converted_data, const int frame_size,
 480                            SwrContext *resample_context)
 481 {
 482     int error;
 483
 484     /* Convert the samples using the resampler. */
 485     if ((error = swr_convert(resample_context,
 486                              converted_data, frame_size,
 487                              input_data    , frame_size)) < 0) {
 488         fprintf(stderr, "Could not convert input samples (error '%s')\n",
 489                 av_err2str(error));
 490         return error;
 491     }
 492
 493     return 0;
 494 }
 495
 496 /**
 497  * Add converted input audio samples to the FIFO buffer for later processing.
 498  * @param fifo                    Buffer to add the samples to
 499  * @param converted_input_samples Samples to be added. The dimensions are channel
 500  *                                (for multi-channel audio), sample.
 501  * @param frame_size              Number of samples to be converted
 502  * @return Error code (0 if successful)
 503  */
 504 static int add_samples_to_fifo(AVAudioFifo *fifo,
 505                                uint8_t **converted_input_samples,
 506                                const int frame_size)
 507 {
 508     int error;
 509
 510     /* Make the FIFO as large as it needs to be to hold both,
 511      * the old and the new samples. */
 512     if ((error = av_audio_fifo_realloc(fifo, av_audio_fifo_size(fifo) + frame_size)) < 0) {
 513         fprintf(stderr, "Could not reallocate FIFO\n");
 514         return error;
 515     }
 516
 517     /* Store the new samples in the FIFO buffer. */
 518     if (av_audio_fifo_write(fifo, (void **)converted_input_samples,
 519                             frame_size) < frame_size) {
 520         fprintf(stderr, "Could not write data to FIFO\n");
 521         return AVERROR_EXIT;
 522     }
 523     return 0;
 524 }
 525
 526 /**
 527  * Read one audio frame from the input file, decode, convert and store
 528  * it in the FIFO buffer.
 529  * @param      fifo                 Buffer used for temporary storage
 530  * @param      input_format_context Format context of the input file
 531  * @param      input_codec_context  Codec context of the input file
 532  * @param      output_codec_context Codec context of the output file
 533  * @param      resampler_context    Resample context for the conversion
 534  * @param[out] finished             Indicates whether the end of file has
 535  *                                  been reached and all data has been
 536  *                                  decoded. If this flag is false,
 537  *                                  there is more data to be decoded,
 538  *                                  i.e., this function has to be called
 539  *                                  again.
 540  * @return Error code (0 if successful)
 541  */
 542 static int read_decode_convert_and_store(AVAudioFifo *fifo,
 543                                          AVFormatContext *input_format_context,
 544                                          AVCodecContext *input_codec_context,
 545                                          AVCodecContext *output_codec_context,
 546                                          SwrContext *resampler_context,
 547                                          int *finished)
 548 {
 549     /* Temporary storage of the input samples of the frame read from the file. */
 550     AVFrame *input_frame = NULL;
 551     /* Temporary storage for the converted input samples. */
 552     uint8_t **converted_input_samples = NULL;
 553     int data_present;
 554     int ret = AVERROR_EXIT;
 555
 556     /* Initialize temporary storage for one input frame. */
 557     if (init_input_frame(&input_frame))
 558         goto cleanup;
 559     /* Decode one frame worth of audio samples. */
 560     if (decode_audio_frame(input_frame, input_format_context,
 561                            input_codec_context, &data_present, finished))
 562         goto cleanup;
 563     /* If we are at the end of the file and there are no more samples
 564      * in the decoder which are delayed, we are actually finished.
 565      * This must not be treated as an error. */
 566     if (*finished) {
 567         ret = 0;
 568         goto cleanup;
 569     }
 570     /* If there is decoded data, convert and store it. */
 571     if (data_present) {
 572         /* Initialize the temporary storage for the converted input samples. */
 573         if (init_converted_samples(&converted_input_samples, output_codec_context,
 574                                    input_frame->nb_samples))
 575             goto cleanup;
 576
 577         /* Convert the input samples to the desired output sample format.
 578          * This requires a temporary storage provided by converted_input_samples. */
 579         if (convert_samples((const uint8_t**)input_frame->extended_data, converted_input_samples,
 580                             input_frame->nb_samples, resampler_context))
 581             goto cleanup;
 582
 583         /* Add the converted input samples to the FIFO buffer for later processing. */
 584         if (add_samples_to_fifo(fifo, converted_input_samples,
 585                                 input_frame->nb_samples))
 586             goto cleanup;
 587         ret = 0;
 588     }
 589     ret = 0;
 590
 591 cleanup:
 592     if (converted_input_samples)
 593         av_freep(&converted_input_samples[0]);
 594     av_freep(&converted_input_samples);
 595     av_frame_free(&input_frame);
 596
 597     return ret;
 598 }
 599
 600 /**
 601  * Initialize one input frame for writing to the output file.
 602  * The frame will be exactly frame_size samples large.
 603  * @param[out] frame                Frame to be initialized
 604  * @param      output_codec_context Codec context of the output file
 605  * @param      frame_size           Size of the frame
 606  * @return Error code (0 if successful)
 607  */
 608 static int init_output_frame(AVFrame **frame,
 609                              AVCodecContext *output_codec_context,
 610                              int frame_size)
 611 {
 612     int error;
 613
 614     /* Create a new frame to store the audio samples. */
 615     if (!(*frame = av_frame_alloc())) {
 616         fprintf(stderr, "Could not allocate output frame\n");
 617         return AVERROR_EXIT;
 618     }
 619
 620     /* Set the frame's parameters, especially its size and format.
 621      * av_frame_get_buffer needs this to allocate memory for the
 622      * audio samples of the frame.
 623      * Default channel layouts based on the number of channels
 624      * are assumed for simplicity. */
 625     (*frame)->nb_samples     = frame_size;
 626     av_channel_layout_copy(&(*frame)->ch_layout, &output_codec_context->ch_layout);
 627     (*frame)->format         = output_codec_context->sample_fmt;
 628     (*frame)->sample_rate    = output_codec_context->sample_rate;
 629
 630     /* Allocate the samples of the created frame. This call will make
 631      * sure that the audio frame can hold as many samples as specified. */
 632     if ((error = av_frame_get_buffer(*frame, 0)) < 0) {
 633         fprintf(stderr, "Could not allocate output frame samples (error '%s')\n",
 634                 av_err2str(error));
 635         av_frame_free(frame);
 636         return error;
 637     }
 638
 639     return 0;
 640 }
 641
 642 /* Global timestamp for the audio frames. */
 643 static int64_t pts = 0;
 644
 645 /**
 646  * Encode one frame worth of audio to the output file.
 647  * @param      frame                 Samples to be encoded
 648  * @param      output_format_context Format context of the output file
 649  * @param      output_codec_context  Codec context of the output file
 650  * @param[out] data_present          Indicates whether data has been
 651  *                                   encoded
 652  * @return Error code (0 if successful)
 653  */
 654 static int encode_audio_frame(AVFrame *frame,
 655                               AVFormatContext *output_format_context,
 656                               AVCodecContext *output_codec_context,
 657                               int *data_present)
 658 {
 659     /* Packet used for temporary storage. */
 660     AVPacket *output_packet;
 661     int error;
 662
 663     error = init_packet(&output_packet);
 664     if (error < 0)
 665         return error;
 666
 667     /* Set a timestamp based on the sample rate for the container. */
 668     if (frame) {
 669         frame->pts = pts;
 670         pts += frame->nb_samples;
 671     }
 672
 673     *data_present = 0;
 674     /* Send the audio frame stored in the temporary packet to the encoder.
 675      * The output audio stream encoder is used to do this. */
 676     error = avcodec_send_frame(output_codec_context, frame);
 677     /* Check for errors, but proceed with fetching encoded samples if the
 678      *  encoder signals that it has nothing more to encode. */
 679     if (error < 0 && error != AVERROR_EOF) {
 680       fprintf(stderr, "Could not send packet for encoding (error '%s')\n",
 681               av_err2str(error));
 682       goto cleanup;
 683     }
 684
 685     /* Receive one encoded frame from the encoder. */
 686     error = avcodec_receive_packet(output_codec_context, output_packet);
 687     /* If the encoder asks for more data to be able to provide an
 688      * encoded frame, return indicating that no data is present. */
 689     if (error == AVERROR(EAGAIN)) {
 690         error = 0;
 691         goto cleanup;
 692     /* If the last frame has been encoded, stop encoding. */
 693     } else if (error == AVERROR_EOF) {
 694         error = 0;
 695         goto cleanup;
 696     } else if (error < 0) {
 697         fprintf(stderr, "Could not encode frame (error '%s')\n",
 698                 av_err2str(error));
 699         goto cleanup;
 700     /* Default case: Return encoded data. */
 701     } else {
 702         *data_present = 1;
 703     }
 704
 705     /* Write one audio frame from the temporary packet to the output file. */
 706     if (*data_present &&
 707         (error = av_write_frame(output_format_context, output_packet)) < 0) {
 708         fprintf(stderr, "Could not write frame (error '%s')\n",
 709                 av_err2str(error));
 710         goto cleanup;
 711     }
 712
 713 cleanup:
 714     av_packet_free(&output_packet);
 715     return error;
 716 }
 717
 718 /**
 719  * Load one audio frame from the FIFO buffer, encode and write it to the
 720  * output file.
 721  * @param fifo                  Buffer used for temporary storage
 722  * @param output_format_context Format context of the output file
 723  * @param output_codec_context  Codec context of the output file
 724  * @return Error code (0 if successful)
 725  */
 726 static int load_encode_and_write(AVAudioFifo *fifo,
 727                                  AVFormatContext *output_format_context,
 728                                  AVCodecContext *output_codec_context)
 729 {
 730     /* Temporary storage of the output samples of the frame written to the file. */
 731     AVFrame *output_frame;
 732     /* Use the maximum number of possible samples per frame.
 733      * If there is less than the maximum possible frame size in the FIFO
 734      * buffer use this number. Otherwise, use the maximum possible frame size. */
 735     const int frame_size = FFMIN(av_audio_fifo_size(fifo),
 736                                  output_codec_context->frame_size);
 737     int data_written;
 738
 739     /* Initialize temporary storage for one output frame. */
 740     if (init_output_frame(&output_frame, output_codec_context, frame_size))
 741         return AVERROR_EXIT;
 742
 743     /* Read as many samples from the FIFO buffer as required to fill the frame.
 744      * The samples are stored in the frame temporarily. */
 745     if (av_audio_fifo_read(fifo, (void **)output_frame->data, frame_size) < frame_size) {
 746         fprintf(stderr, "Could not read data from FIFO\n");
 747         av_frame_free(&output_frame);
 748         return AVERROR_EXIT;
 749     }
 750
 751     /* Encode one frame worth of audio samples. */
 752     if (encode_audio_frame(output_frame, output_format_context,
 753                            output_codec_context, &data_written)) {
 754         av_frame_free(&output_frame);
 755         return AVERROR_EXIT;
 756     }
 757     av_frame_free(&output_frame);
 758     return 0;
 759 }
 760
 761 /**
 762  * Write the trailer of the output file container.
 763  * @param output_format_context Format context of the output file
 764  * @return Error code (0 if successful)
 765  */
 766 static int write_output_file_trailer(AVFormatContext *output_format_context)
 767 {
 768     int error;
 769     if ((error = av_write_trailer(output_format_context)) < 0) {
 770         fprintf(stderr, "Could not write output file trailer (error '%s')\n",
 771                 av_err2str(error));
 772         return error;
 773     }
 774     return 0;
 775 }
 776
 777 int main(int argc, char **argv)
 778 {
 779     AVFormatContext *input_format_context = NULL, *output_format_context = NULL;
 780     AVCodecContext *input_codec_context = NULL, *output_codec_context = NULL;
 781     SwrContext *resample_context = NULL;
 782     AVAudioFifo *fifo = NULL;
 783     int ret = AVERROR_EXIT;
 784
 785     if (argc != 3) {
 786         fprintf(stderr, "Usage: %s <input file> <output file>\n", argv[0]);
 787         exit(1);
 788     }
 789
 790     /* Open the input file for reading. */
 791     if (open_input_file(argv[1], &input_format_context,
 792                         &input_codec_context))
 793         goto cleanup;
 794     /* Open the output file for writing. */
 795     if (open_output_file(argv[2], input_codec_context,
 796                          &output_format_context, &output_codec_context))
 797         goto cleanup;
 798     /* Initialize the resampler to be able to convert audio sample formats. */
 799     if (init_resampler(input_codec_context, output_codec_context,
 800                        &resample_context))
 801         goto cleanup;
 802     /* Initialize the FIFO buffer to store audio samples to be encoded. */
 803     if (init_fifo(&fifo, output_codec_context))
 804         goto cleanup;
 805     /* Write the header of the output file container. */
 806     if (write_output_file_header(output_format_context))
 807         goto cleanup;
 808
 809     /* Loop as long as we have input samples to read or output samples
 810      * to write; abort as soon as we have neither. */
 811     while (1) {
 812         /* Use the encoder's desired frame size for processing. */
 813         const int output_frame_size = output_codec_context->frame_size;
 814         int finished                = 0;
 815
 816         /* Make sure that there is one frame worth of samples in the FIFO
 817          * buffer so that the encoder can do its work.
 818          * Since the decoder's and the encoder's frame size may differ, we
 819          * need to FIFO buffer to store as many frames worth of input samples
 820          * that they make up at least one frame worth of output samples. */
 821         while (av_audio_fifo_size(fifo) < output_frame_size) {
 822             /* Decode one frame worth of audio samples, convert it to the
 823              * output sample format and put it into the FIFO buffer. */
 824             if (read_decode_convert_and_store(fifo, input_format_context,
 825                                               input_codec_context,
 826                                               output_codec_context,
 827                                               resample_context, &finished))
 828                 goto cleanup;
 829
 830             /* If we are at the end of the input file, we continue
 831              * encoding the remaining audio samples to the output file. */
 832             if (finished)
 833                 break;
 834         }
 835
 836         /* If we have enough samples for the encoder, we encode them.
 837          * At the end of the file, we pass the remaining samples to
 838          * the encoder. */
 839         while (av_audio_fifo_size(fifo) >= output_frame_size ||
 840                (finished && av_audio_fifo_size(fifo) > 0))
 841             /* Take one frame worth of audio samples from the FIFO buffer,
 842              * encode it and write it to the output file. */
 843             if (load_encode_and_write(fifo, output_format_context,
 844                                       output_codec_context))
 845                 goto cleanup;
 846
 847         /* If we are at the end of the input file and have encoded
 848          * all remaining samples, we can exit this loop and finish. */
 849         if (finished) {
 850             int data_written;
 851             /* Flush the encoder as it may have delayed frames. */
 852             do {
 853                 if (encode_audio_frame(NULL, output_format_context,
 854                                        output_codec_context, &data_written))
 855                     goto cleanup;
 856             } while (data_written);
 857             break;
 858         }
 859     }
 860
 861     /* Write the trailer of the output file container. */
 862     if (write_output_file_trailer(output_format_context))
 863         goto cleanup;
 864     ret = 0;
 865
 866 cleanup:
 867     if (fifo)
 868         av_audio_fifo_free(fifo);
 869     swr_free(&resample_context);
 870     if (output_codec_context)
 871         avcodec_free_context(&output_codec_context);
 872     if (output_format_context) {
 873         avio_closep(&output_format_context->pb);
 874         avformat_free_context(output_format_context);
 875     }
 876     if (input_codec_context)
 877         avcodec_free_context(&input_codec_context);
 878     if (input_format_context)
 879         avformat_close_input(&input_format_context);
 880
 881     return ret;
 882 }