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/avstring.h"
  27 #include "libavutil/channel_layout.h"
  28 #include "libavutil/opt.h"
  29 #include "avfilter.h"
  30 #include "filters.h"
  31 #include "formats.h"
  32 #include "internal.h"
  33 #include "video.h"
  34 #include "audio.h"
  35
  36 #define TYPE_ALL 2
  37
  38 typedef struct ConcatContext {
  39     const AVClass *class;
  40     unsigned nb_streams[TYPE_ALL]; /**< number of out streams of each type */
  41     unsigned nb_segments;
  42     unsigned cur_idx; /**< index of the first input of current segment */
  43     int64_t delta_ts; /**< timestamp to add to produce output timestamps */
  44     unsigned nb_in_active; /**< number of active inputs in current segment */
  45     unsigned unsafe;
  46     struct concat_in {
  47         int64_t pts;
  48         int64_t nb_frames;
  49         unsigned eof;
  50     } *in;
  51 } ConcatContext;
  52
  53 #define OFFSET(x) offsetof(ConcatContext, x)
  54 #define A AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM
  55 #define F AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  56 #define V AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  57
  58 static const AVOption concat_options[] = {
  59     { "n", "specify the number of segments", OFFSET(nb_segments),
  60       AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 2 }, 1, INT_MAX, V|A|F},
  61     { "v", "specify the number of video streams",
  62       OFFSET(nb_streams[AVMEDIA_TYPE_VIDEO]),
  63       AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 1 }, 0, INT_MAX, V|F },
  64     { "a", "specify the number of audio streams",
  65       OFFSET(nb_streams[AVMEDIA_TYPE_AUDIO]),
  66       AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, INT_MAX, A|F},
  67     { "unsafe", "enable unsafe mode",
  68       OFFSET(unsafe),
  69       AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, V|A|F},
  70     { NULL }
  71 };
  72
  73 AVFILTER_DEFINE_CLASS(concat);
  74
  75 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  76 {
  77     ConcatContext *cat = ctx->priv;
  78     unsigned type, nb_str, idx0 = 0, idx, str, seg;
  79     AVFilterFormats *formats, *rates = NULL;
  80     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
  81     int ret;
  82
  83     for (type = 0; type < TYPE_ALL; type++) {
  84         nb_str = cat->nb_streams[type];
  85         for (str = 0; str < nb_str; str++) {
  86             idx = idx0;
  87
  88             /* Set the output formats */
  89             formats = ff_all_formats(type);
  90             if ((ret = ff_formats_ref(formats, &ctx->outputs[idx]->incfg.formats)) < 0)
  91                 return ret;
  92
  93             if (type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
  94                 rates = ff_all_samplerates();
  95                 if ((ret = ff_formats_ref(rates, &ctx->outputs[idx]->incfg.samplerates)) < 0)
  96                     return ret;
  97                 layouts = ff_all_channel_layouts();
  98                 if ((ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->outputs[idx]->incfg.channel_layouts)) < 0)
  99                     return ret;
 100             }
 101
 102             /* Set the same formats for each corresponding input */
 103             for (seg = 0; seg < cat->nb_segments; seg++) {
 104                 if ((ret = ff_formats_ref(formats, &ctx->inputs[idx]->outcfg.formats)) < 0)
 105                     return ret;
 106                 if (type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
 107                     if ((ret = ff_formats_ref(rates, &ctx->inputs[idx]->outcfg.samplerates)) < 0 ||
 108                         (ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->inputs[idx]->outcfg.channel_layouts)) < 0)
 109                         return ret;
 110                 }
 111                 idx += ctx->nb_outputs;
 112             }
 113
 114             idx0++;
 115         }
 116     }
 117     return 0;
 118 }
 119
 120 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 121 {
 122     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 123     ConcatContext *cat   = ctx->priv;
 124     unsigned out_no = FF_OUTLINK_IDX(outlink);
 125     unsigned in_no  = out_no, seg;
 126     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[in_no];
 127
 128     /* enhancement: find a common one */
 129     outlink->time_base           = AV_TIME_BASE_Q;
 130     outlink->w                   = inlink->w;
 131     outlink->h                   = inlink->h;
 132     outlink->sample_aspect_ratio = inlink->sample_aspect_ratio;
 133     outlink->format              = inlink->format;
 134     outlink->frame_rate          = inlink->frame_rate;
 135
 136     for (seg = 1; seg < cat->nb_segments; seg++) {
 137         inlink = ctx->inputs[in_no + seg * ctx->nb_outputs];
 138         if (outlink->frame_rate.num != inlink->frame_rate.num ||
 139             outlink->frame_rate.den != inlink->frame_rate.den) {
 140             av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE,
 141                     "Video inputs have different frame rates, output will be VFR\n");
 142             outlink->frame_rate = av_make_q(1, 0);
 143             break;
 144         }
 145     }
 146
 147     for (seg = 1; seg < cat->nb_segments; seg++) {
 148         inlink = ctx->inputs[in_no + seg * ctx->nb_outputs];
 149         if (!outlink->sample_aspect_ratio.num)
 150             outlink->sample_aspect_ratio = inlink->sample_aspect_ratio;
 151         /* possible enhancement: unsafe mode, do not check */
 152         if (outlink->w                       != inlink->w                       ||
 153             outlink->h                       != inlink->h                       ||
 154             outlink->sample_aspect_ratio.num != inlink->sample_aspect_ratio.num &&
 155                                                 inlink->sample_aspect_ratio.num ||
 156             outlink->sample_aspect_ratio.den != inlink->sample_aspect_ratio.den) {
 157             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Input link %s parameters "
 158                    "(size %dx%d, SAR %d:%d) do not match the corresponding "
 159                    "output link %s parameters (%dx%d, SAR %d:%d)\n",
 160                    ctx->input_pads[in_no].name, inlink->w, inlink->h,
 161                    inlink->sample_aspect_ratio.num,
 162                    inlink->sample_aspect_ratio.den,
 163                    ctx->input_pads[out_no].name, outlink->w, outlink->h,
 164                    outlink->sample_aspect_ratio.num,
 165                    outlink->sample_aspect_ratio.den);
 166             if (!cat->unsafe)
 167                 return AVERROR(EINVAL);
 168         }
 169     }
 170
 171     return 0;
 172 }
 173
 174 static int push_frame(AVFilterContext *ctx, unsigned in_no, AVFrame *buf)
 175 {
 176     ConcatContext *cat = ctx->priv;
 177     unsigned out_no = in_no % ctx->nb_outputs;
 178     AVFilterLink * inlink = ctx-> inputs[ in_no];
 179     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[out_no];
 180     struct concat_in *in = &cat->in[in_no];
 181
 182     buf->pts = av_rescale_q(buf->pts, inlink->time_base, outlink->time_base);
 183     buf->duration = av_rescale_q(buf->duration, inlink->time_base, outlink->time_base);
 184     in->pts = buf->pts;
 185     in->nb_frames++;
 186     /* add duration to input PTS */
 187     if (inlink->sample_rate)
 188         /* use number of audio samples */
 189         in->pts += av_rescale_q(buf->nb_samples,
 190                                 av_make_q(1, inlink->sample_rate),
 191                                 outlink->time_base);
 192     else if (in->nb_frames >= 2)
 193         /* use mean duration */
 194         in->pts = av_rescale(in->pts, in->nb_frames, in->nb_frames - 1);
 195
 196     buf->pts += cat->delta_ts;
 197     return ff_filter_frame(outlink, buf);
 198 }
 199
 200 static AVFrame *get_video_buffer(AVFilterLink *inlink, int w, int h)
 201 {
 202     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 203     unsigned in_no = FF_INLINK_IDX(inlink);
 204     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[in_no % ctx->nb_outputs];
 205
 206     return ff_get_video_buffer(outlink, w, h);
 207 }
 208
 209 static AVFrame *get_audio_buffer(AVFilterLink *inlink, int nb_samples)
 210 {
 211     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 212     unsigned in_no = FF_INLINK_IDX(inlink);
 213     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[in_no % ctx->nb_outputs];
 214
 215     return ff_get_audio_buffer(outlink, nb_samples);
 216 }
 217
 218 static void close_input(AVFilterContext *ctx, unsigned in_no)
 219 {
 220     ConcatContext *cat = ctx->priv;
 221
 222     cat->in[in_no].eof = 1;
 223     cat->nb_in_active--;
 224     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "EOF on %s, %d streams left in segment.\n",
 225            ctx->input_pads[in_no].name, cat->nb_in_active);
 226 }
 227
 228 static void find_next_delta_ts(AVFilterContext *ctx, int64_t *seg_delta)
 229 {
 230     ConcatContext *cat = ctx->priv;
 231     unsigned i = cat->cur_idx;
 232     unsigned imax = i + ctx->nb_outputs;
 233     int64_t pts;
 234
 235     pts = cat->in[i++].pts;
 236     for (; i < imax; i++)
 237         pts = FFMAX(pts, cat->in[i].pts);
 238     cat->delta_ts += pts;
 239     *seg_delta = pts;
 240 }
 241
 242 static int send_silence(AVFilterContext *ctx, unsigned in_no, unsigned out_no,
 243                         int64_t seg_delta)
 244 {
 245     ConcatContext *cat = ctx->priv;
 246     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[out_no];
 247     int64_t base_pts = cat->in[in_no].pts + cat->delta_ts - seg_delta;
 248     int64_t nb_samples, sent = 0;
 249     int frame_nb_samples, ret;
 250     AVRational rate_tb = { 1, ctx->inputs[in_no]->sample_rate };
 251     AVFrame *buf;
 252
 253     if (!rate_tb.den)
 254         return AVERROR_BUG;
 255     if (cat->in[in_no].pts < INT64_MIN + seg_delta)
 256         return AVERROR_INVALIDDATA;
 257     if (seg_delta < cat->in[in_no].pts)
 258         return AVERROR_INVALIDDATA;
 259     nb_samples = av_rescale_q(seg_delta - cat->in[in_no].pts,
 260                               outlink->time_base, rate_tb);
 261     frame_nb_samples = FFMAX(9600, rate_tb.den / 5); /* arbitrary */
 262     while (nb_samples) {
 263         frame_nb_samples = FFMIN(frame_nb_samples, nb_samples);
 264         buf = ff_get_audio_buffer(outlink, frame_nb_samples);
 265         if (!buf)
 266             return AVERROR(ENOMEM);
 267         av_samples_set_silence(buf->extended_data, 0, frame_nb_samples,
 268                                outlink->ch_layout.nb_channels, outlink->format);
 269         buf->pts = base_pts + av_rescale_q(sent, rate_tb, outlink->time_base);
 270         ret = ff_filter_frame(outlink, buf);
 271         if (ret < 0)
 272             return ret;
 273         sent       += frame_nb_samples;
 274         nb_samples -= frame_nb_samples;
 275     }
 276     return 0;
 277 }
 278
 279 static int flush_segment(AVFilterContext *ctx)
 280 {
 281     int ret;
 282     ConcatContext *cat = ctx->priv;
 283     unsigned str, str_max;
 284     int64_t seg_delta;
 285
 286     find_next_delta_ts(ctx, &seg_delta);
 287     cat->cur_idx += ctx->nb_outputs;
 288     cat->nb_in_active = ctx->nb_outputs;
 289     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "Segment finished at pts=%"PRId64"\n",
 290            cat->delta_ts);
 291
 292     if (cat->cur_idx < ctx->nb_inputs) {
 293         /* pad audio streams with silence */
 294         str = cat->nb_streams[AVMEDIA_TYPE_VIDEO];
 295         str_max = str + cat->nb_streams[AVMEDIA_TYPE_AUDIO];
 296         for (; str < str_max; str++) {
 297             ret = send_silence(ctx, cat->cur_idx - ctx->nb_outputs + str, str,
 298                                seg_delta);
 299             if (ret < 0)
 300                 return ret;
 301         }
 302     }
 303     return 0;
 304 }
 305
 306 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 307 {
 308     ConcatContext *cat = ctx->priv;
 309     unsigned seg, type, str;
 310     int ret;
 311
 312     /* create input pads */
 313     for (seg = 0; seg < cat->nb_segments; seg++) {
 314         for (type = 0; type < TYPE_ALL; type++) {
 315             for (str = 0; str < cat->nb_streams[type]; str++) {
 316                 AVFilterPad pad = {
 317                     .type             = type,
 318                 };
 319                 if (type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO)
 320                     pad.get_buffer.video = get_video_buffer;
 321                 else
 322                     pad.get_buffer.audio = get_audio_buffer;
 323                 pad.name = av_asprintf("in%d:%c%d", seg, "va"[type], str);
 324                 if ((ret = ff_append_inpad_free_name(ctx, &pad)) < 0)
 325                     return ret;
 326             }
 327         }
 328     }
 329     /* create output pads */
 330     for (type = 0; type < TYPE_ALL; type++) {
 331         for (str = 0; str < cat->nb_streams[type]; str++) {
 332             AVFilterPad pad = {
 333                 .type          = type,
 334                 .config_props  = config_output,
 335             };
 336             pad.name = av_asprintf("out:%c%d", "va"[type], str);
 337             if ((ret = ff_append_outpad_free_name(ctx, &pad)) < 0)
 338                 return ret;
 339         }
 340     }
 341
 342     cat->in = av_calloc(ctx->nb_inputs, sizeof(*cat->in));
 343     if (!cat->in)
 344         return AVERROR(ENOMEM);
 345     cat->nb_in_active = ctx->nb_outputs;
 346     return 0;
 347 }
 348
 349 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 350 {
 351     ConcatContext *cat = ctx->priv;
 352
 353     av_freep(&cat->in);
 354 }
 355
 356 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 357 {
 358     ConcatContext *cat = ctx->priv;
 359     AVFrame *frame;
 360     unsigned i, j;
 361     int ret, status;
 362     int64_t pts;
 363
 364     /* Forward status back */
 365     for (i = 0; i < ctx->nb_outputs; i++) {
 366         status = ff_outlink_get_status(ctx->outputs[i]);
 367         if (!status)
 368             continue;
 369         for (j = i; j < ctx->nb_inputs; j += ctx->nb_outputs) {
 370             if (!cat->in[j].eof) {
 371                 cat->in[j].eof = 1;
 372                 ff_inlink_set_status(ctx->inputs[j], status);
 373                 return 0;
 374             }
 375         }
 376
 377     }
 378
 379     /* Forward available frames */
 380     if (cat->cur_idx < ctx->nb_inputs) {
 381         for (i = 0; i < ctx->nb_outputs; i++) {
 382             ret = ff_inlink_consume_frame(ctx->inputs[cat->cur_idx + i], &frame);
 383             if (ret < 0)
 384                 return ret;
 385             if (ret) {
 386                 ff_filter_set_ready(ctx, 10);
 387                 return push_frame(ctx, cat->cur_idx + i, frame);
 388             }
 389         }
 390     }
 391
 392     /* Forward status change */
 393     if (cat->cur_idx < ctx->nb_inputs) {
 394         for (i = 0; i < ctx->nb_outputs; i++) {
 395             AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[cat->cur_idx + i];
 396
 397             ret = ff_inlink_acknowledge_status(inlink, &status, &pts);
 398             /* TODO use pts */
 399             if (ret > 0) {
 400                 close_input(ctx, cat->cur_idx + i);
 401                 if (cat->cur_idx + ctx->nb_outputs >= ctx->nb_inputs) {
 402                     int64_t eof_pts = cat->delta_ts;
 403
 404                     eof_pts += av_rescale_q(pts, inlink->time_base, ctx->outputs[i]->time_base);
 405                     ff_outlink_set_status(ctx->outputs[i], status, eof_pts);
 406                 }
 407                 if (!cat->nb_in_active) {
 408                     ret = flush_segment(ctx);
 409                     if (ret < 0)
 410                         return ret;
 411                 }
 412                 ff_filter_set_ready(ctx, 10);
 413                 return 0;
 414             }
 415         }
 416     }
 417
 418     ret = FFERROR_NOT_READY;
 419     for (i = 0; i < ctx->nb_outputs; i++) {
 420         if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[i])) {
 421             if (cat->in[cat->cur_idx + i].eof) {
 422                 for (j = 0; j < ctx->nb_outputs; j++)
 423                     if (!cat->in[cat->cur_idx + j].eof)
 424                         ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[cat->cur_idx + j]);
 425                 return 0;
 426             } else {
 427                 ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[cat->cur_idx + i]);
 428                 ret = 0;
 429             }
 430         }
 431     }
 432
 433     return ret;
 434 }
 435
 436 static int process_command(AVFilterContext *ctx, const char *cmd, const char *args,
 437                            char *res, int res_len, int flags)
 438 {
 439     int ret = AVERROR(ENOSYS);
 440
 441     if (!strcmp(cmd, "next")) {
 442         av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "Command received: next\n");
 443         return flush_segment(ctx);
 444     }
 445
 446     return ret;
 447 }
 448
 449 const AVFilter ff_avf_concat = {
 450     .name          = "concat",
 451     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Concatenate audio and video streams."),
 452     .init          = init,
 453     .uninit        = uninit,
 454     .activate      = activate,
 455     .priv_size     = sizeof(ConcatContext),
 456     .inputs        = NULL,
 457     .outputs       = NULL,
 458     .priv_class    = &concat_class,
 459     .flags         = AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS | AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_OUTPUTS,
 460     FILTER_QUERY_FUNC(query_formats),
 461     .process_command = process_command,
 462 };