Merge commit '9d3009c6c4b9b6734f07df7c88f6a42ded6cdf38'
[ffmpeg.git] / doc / examples / muxing.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003 Fabrice Bellard
3  *
4  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
5  * of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
6  * in the Software without restriction, including without limitation the rights
7  * to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
8  * copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
9  * furnished to do so, subject to the following conditions:
10  *
11  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
12  * all copies or substantial portions of the Software.
13  *
14  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
15  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
16  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
17  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
18  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
19  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
20  * THE SOFTWARE.
21  */
22
23 /**
24  * @file
25  * libavformat API example.
26  *
27  * Output a media file in any supported libavformat format.
28  * The default codecs are used.
29  * @example doc/examples/muxing.c
30  */
31
32 #include <stdlib.h>
33 #include <stdio.h>
34 #include <string.h>
35 #include <math.h>
36
37 #include <libavutil/mathematics.h>
38 #include <libavformat/avformat.h>
39 #include <libswscale/swscale.h>
40
41 /* 5 seconds stream duration */
42 #define STREAM_DURATION   200.0
43 #define STREAM_FRAME_RATE 25 /* 25 images/s */
44 #define STREAM_NB_FRAMES  ((int)(STREAM_DURATION * STREAM_FRAME_RATE))
45 #define STREAM_PIX_FMT    AV_PIX_FMT_YUV420P /* default pix_fmt */
46
47 static int sws_flags = SWS_BICUBIC;
48
49 /**************************************************************/
50 /* audio output */
51
52 static float t, tincr, tincr2;
53 static int16_t *samples;
54 static int audio_input_frame_size;
55
56 /* Add an output stream. */
57 static AVStream *add_stream(AVFormatContext *oc, AVCodec **codec,
58                             enum AVCodecID codec_id)
59 {
60     AVCodecContext *c;
61     AVStream *st;
62
63     /* find the encoder */
64     *codec = avcodec_find_encoder(codec_id);
65     if (!(*codec)) {
66         fprintf(stderr, "Could not find encoder for '%s'\n",
67                 avcodec_get_name(codec_id));
68         exit(1);
69     }
70
71     st = avformat_new_stream(oc, *codec);
72     if (!st) {
73         fprintf(stderr, "Could not allocate stream\n");
74         exit(1);
75     }
76     st->id = oc->nb_streams-1;
77     c = st->codec;
78
79     switch ((*codec)->type) {
80     case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
81         st->id = 1;
82         c->sample_fmt  = AV_SAMPLE_FMT_S16;
83         c->bit_rate    = 64000;
84         c->sample_rate = 44100;
85         c->channels    = 2;
86         break;
87
88     case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
89         c->codec_id = codec_id;
90
91         c->bit_rate = 400000;
92         /* Resolution must be a multiple of two. */
93         c->width    = 352;
94         c->height   = 288;
95         /* timebase: This is the fundamental unit of time (in seconds) in terms
96          * of which frame timestamps are represented. For fixed-fps content,
97          * timebase should be 1/framerate and timestamp increments should be
98          * identical to 1. */
99         c->time_base.den = STREAM_FRAME_RATE;
100         c->time_base.num = 1;
101         c->gop_size      = 12; /* emit one intra frame every twelve frames at most */
102         c->pix_fmt       = STREAM_PIX_FMT;
103         if (c->codec_id == AV_CODEC_ID_MPEG2VIDEO) {
104             /* just for testing, we also add B frames */
105             c->max_b_frames = 2;
106         }
107         if (c->codec_id == AV_CODEC_ID_MPEG1VIDEO) {
108             /* Needed to avoid using macroblocks in which some coeffs overflow.
109              * This does not happen with normal video, it just happens here as
110              * the motion of the chroma plane does not match the luma plane. */
111             c->mb_decision = 2;
112         }
113     break;
114
115     default:
116         break;
117     }
118
119     /* Some formats want stream headers to be separate. */
120     if (oc->oformat->flags & AVFMT_GLOBALHEADER)
121         c->flags |= CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
122
123     return st;
124 }
125
126 /**************************************************************/
127 /* audio output */
128
129 static float t, tincr, tincr2;
130 static int16_t *samples;
131 static int audio_input_frame_size;
132
133 static void open_audio(AVFormatContext *oc, AVCodec *codec, AVStream *st)
134 {
135     AVCodecContext *c;
136     int ret;
137
138     c = st->codec;
139
140     /* open it */
141     ret = avcodec_open2(c, codec, NULL);
142     if (ret < 0) {
143         fprintf(stderr, "Could not open audio codec: %s\n", av_err2str(ret));
144         exit(1);
145     }
146
147     /* init signal generator */
148     t     = 0;
149     tincr = 2 * M_PI * 110.0 / c->sample_rate;
150     /* increment frequency by 110 Hz per second */
151     tincr2 = 2 * M_PI * 110.0 / c->sample_rate / c->sample_rate;
152
153     if (c->codec->capabilities & CODEC_CAP_VARIABLE_FRAME_SIZE)
154         audio_input_frame_size = 10000;
155     else
156         audio_input_frame_size = c->frame_size;
157     samples = av_malloc(audio_input_frame_size *
158                         av_get_bytes_per_sample(c->sample_fmt) *
159                         c->channels);
160     if (!samples) {
161         fprintf(stderr, "Could not allocate audio samples buffer\n");
162         exit(1);
163     }
164 }
165
166 /* Prepare a 16 bit dummy audio frame of 'frame_size' samples and
167  * 'nb_channels' channels. */
168 static void get_audio_frame(int16_t *samples, int frame_size, int nb_channels)
169 {
170     int j, i, v;
171     int16_t *q;
172
173     q = samples;
174     for (j = 0; j < frame_size; j++) {
175         v = (int)(sin(t) * 10000);
176         for (i = 0; i < nb_channels; i++)
177             *q++ = v;
178         t     += tincr;
179         tincr += tincr2;
180     }
181 }
182
183 static void write_audio_frame(AVFormatContext *oc, AVStream *st)
184 {
185     AVCodecContext *c;
186     AVPacket pkt = { 0 }; // data and size must be 0;
187     AVFrame *frame = avcodec_alloc_frame();
188     int got_packet, ret;
189
190     av_init_packet(&pkt);
191     c = st->codec;
192
193     get_audio_frame(samples, audio_input_frame_size, c->channels);
194     frame->nb_samples = audio_input_frame_size;
195     avcodec_fill_audio_frame(frame, c->channels, c->sample_fmt,
196                              (uint8_t *)samples,
197                              audio_input_frame_size *
198                              av_get_bytes_per_sample(c->sample_fmt) *
199                              c->channels, 1);
200
201     ret = avcodec_encode_audio2(c, &pkt, frame, &got_packet);
202     if (ret < 0) {
203         fprintf(stderr, "Error encoding audio frame: %s\n", av_err2str(ret));
204         exit(1);
205     }
206
207     if (!got_packet)
208         return;
209
210     pkt.stream_index = st->index;
211
212     /* Write the compressed frame to the media file. */
213     ret = av_interleaved_write_frame(oc, &pkt);
214     if (ret != 0) {
215         fprintf(stderr, "Error while writing audio frame: %s\n",
216                 av_err2str(ret));
217         exit(1);
218     }
219     avcodec_free_frame(&frame);
220 }
221
222 static void close_audio(AVFormatContext *oc, AVStream *st)
223 {
224     avcodec_close(st->codec);
225
226     av_free(samples);
227 }
228
229 /**************************************************************/
230 /* video output */
231
232 static AVFrame *frame;
233 static AVPicture src_picture, dst_picture;
234 static int frame_count;
235
236 static void open_video(AVFormatContext *oc, AVCodec *codec, AVStream *st)
237 {
238     int ret;
239     AVCodecContext *c = st->codec;
240
241     /* open the codec */
242     ret = avcodec_open2(c, codec, NULL);
243     if (ret < 0) {
244         fprintf(stderr, "Could not open video codec: %s\n", av_err2str(ret));
245         exit(1);
246     }
247
248     /* allocate and init a re-usable frame */
249     frame = avcodec_alloc_frame();
250     if (!frame) {
251         fprintf(stderr, "Could not allocate video frame\n");
252         exit(1);
253     }
254
255     /* Allocate the encoded raw picture. */
256     ret = avpicture_alloc(&dst_picture, c->pix_fmt, c->width, c->height);
257     if (ret < 0) {
258         fprintf(stderr, "Could not allocate picture: %s\n", av_err2str(ret));
259         exit(1);
260     }
261
262     /* If the output format is not YUV420P, then a temporary YUV420P
263      * picture is needed too. It is then converted to the required
264      * output format. */
265     if (c->pix_fmt != AV_PIX_FMT_YUV420P) {
266         ret = avpicture_alloc(&src_picture, AV_PIX_FMT_YUV420P, c->width, c->height);
267         if (ret < 0) {
268             fprintf(stderr, "Could not allocate temporary picture: %s\n",
269                     av_err2str(ret));
270             exit(1);
271         }
272     }
273
274     /* copy data and linesize picture pointers to frame */
275     *((AVPicture *)frame) = dst_picture;
276 }
277
278 /* Prepare a dummy image. */
279 static void fill_yuv_image(AVPicture *pict, int frame_index,
280                            int width, int height)
281 {
282     int x, y, i;
283
284     i = frame_index;
285
286     /* Y */
287     for (y = 0; y < height; y++)
288         for (x = 0; x < width; x++)
289             pict->data[0][y * pict->linesize[0] + x] = x + y + i * 3;
290
291     /* Cb and Cr */
292     for (y = 0; y < height / 2; y++) {
293         for (x = 0; x < width / 2; x++) {
294             pict->data[1][y * pict->linesize[1] + x] = 128 + y + i * 2;
295             pict->data[2][y * pict->linesize[2] + x] = 64 + x + i * 5;
296         }
297     }
298 }
299
300 static void write_video_frame(AVFormatContext *oc, AVStream *st)
301 {
302     int ret;
303     static struct SwsContext *sws_ctx;
304     AVCodecContext *c = st->codec;
305
306     if (frame_count >= STREAM_NB_FRAMES) {
307         /* No more frames to compress. The codec has a latency of a few
308          * frames if using B-frames, so we get the last frames by
309          * passing the same picture again. */
310     } else {
311         if (c->pix_fmt != AV_PIX_FMT_YUV420P) {
312             /* as we only generate a YUV420P picture, we must convert it
313              * to the codec pixel format if needed */
314             if (!sws_ctx) {
315                 sws_ctx = sws_getContext(c->width, c->height, AV_PIX_FMT_YUV420P,
316                                          c->width, c->height, c->pix_fmt,
317                                          sws_flags, NULL, NULL, NULL);
318                 if (!sws_ctx) {
319                     fprintf(stderr,
320                             "Could not initialize the conversion context\n");
321                     exit(1);
322                 }
323             }
324             fill_yuv_image(&src_picture, frame_count, c->width, c->height);
325             sws_scale(sws_ctx,
326                       (const uint8_t * const *)src_picture.data, src_picture.linesize,
327                       0, c->height, dst_picture.data, dst_picture.linesize);
328         } else {
329             fill_yuv_image(&dst_picture, frame_count, c->width, c->height);
330         }
331     }
332
333     if (oc->oformat->flags & AVFMT_RAWPICTURE) {
334         /* Raw video case - directly store the picture in the packet */
335         AVPacket pkt;
336         av_init_packet(&pkt);
337
338         pkt.flags        |= AV_PKT_FLAG_KEY;
339         pkt.stream_index  = st->index;
340         pkt.data          = dst_picture.data[0];
341         pkt.size          = sizeof(AVPicture);
342
343         ret = av_interleaved_write_frame(oc, &pkt);
344     } else {
345         AVPacket pkt = { 0 };
346         int got_packet;
347         av_init_packet(&pkt);
348
349         /* encode the image */
350         ret = avcodec_encode_video2(c, &pkt, frame, &got_packet);
351         if (ret < 0) {
352             fprintf(stderr, "Error encoding video frame: %s\n", av_err2str(ret));
353             exit(1);
354         }
355         /* If size is zero, it means the image was buffered. */
356
357         if (!ret && got_packet && pkt.size) {
358             pkt.stream_index = st->index;
359
360             /* Write the compressed frame to the media file. */
361             ret = av_interleaved_write_frame(oc, &pkt);
362         } else {
363             ret = 0;
364         }
365     }
366     if (ret != 0) {
367         fprintf(stderr, "Error while writing video frame: %s\n", av_err2str(ret));
368         exit(1);
369     }
370     frame_count++;
371 }
372
373 static void close_video(AVFormatContext *oc, AVStream *st)
374 {
375     avcodec_close(st->codec);
376     av_free(src_picture.data[0]);
377     av_free(dst_picture.data[0]);
378     av_free(frame);
379 }
380
381 /**************************************************************/
382 /* media file output */
383
384 int main(int argc, char **argv)
385 {
386     const char *filename;
387     AVOutputFormat *fmt;
388     AVFormatContext *oc;
389     AVStream *audio_st, *video_st;
390     AVCodec *audio_codec, *video_codec;
391     double audio_pts, video_pts;
392     int ret;
393
394     /* Initialize libavcodec, and register all codecs and formats. */
395     av_register_all();
396
397     if (argc != 2) {
398         printf("usage: %s output_file\n"
399                "API example program to output a media file with libavformat.\n"
400                "This program generates a synthetic audio and video stream, encodes and\n"
401                "muxes them into a file named output_file.\n"
402                "The output format is automatically guessed according to the file extension.\n"
403                "Raw images can also be output by using '%%d' in the filename.\n"
404                "\n", argv[0]);
405         return 1;
406     }
407
408     filename = argv[1];
409
410     /* allocate the output media context */
411     avformat_alloc_output_context2(&oc, NULL, NULL, filename);
412     if (!oc) {
413         printf("Could not deduce output format from file extension: using MPEG.\n");
414         avformat_alloc_output_context2(&oc, NULL, "mpeg", filename);
415     }
416     if (!oc) {
417         return 1;
418     }
419     fmt = oc->oformat;
420
421     /* Add the audio and video streams using the default format codecs
422      * and initialize the codecs. */
423     video_st = NULL;
424     audio_st = NULL;
425
426     if (fmt->video_codec != AV_CODEC_ID_NONE) {
427         video_st = add_stream(oc, &video_codec, fmt->video_codec);
428     }
429     if (fmt->audio_codec != AV_CODEC_ID_NONE) {
430         audio_st = add_stream(oc, &audio_codec, fmt->audio_codec);
431     }
432
433     /* Now that all the parameters are set, we can open the audio and
434      * video codecs and allocate the necessary encode buffers. */
435     if (video_st)
436         open_video(oc, video_codec, video_st);
437     if (audio_st)
438         open_audio(oc, audio_codec, audio_st);
439
440     av_dump_format(oc, 0, filename, 1);
441
442     /* open the output file, if needed */
443     if (!(fmt->flags & AVFMT_NOFILE)) {
444         ret = avio_open(&oc->pb, filename, AVIO_FLAG_WRITE);
445         if (ret < 0) {
446             fprintf(stderr, "Could not open '%s': %s\n", filename,
447                     av_err2str(ret));
448             return 1;
449         }
450     }
451
452     /* Write the stream header, if any. */
453     ret = avformat_write_header(oc, NULL);
454     if (ret < 0) {
455         fprintf(stderr, "Error occurred when opening output file: %s\n",
456                 av_err2str(ret));
457         return 1;
458     }
459
460     if (frame)
461         frame->pts = 0;
462     for (;;) {
463         /* Compute current audio and video time. */
464         if (audio_st)
465             audio_pts = (double)audio_st->pts.val * audio_st->time_base.num / audio_st->time_base.den;
466         else
467             audio_pts = 0.0;
468
469         if (video_st)
470             video_pts = (double)video_st->pts.val * video_st->time_base.num /
471                         video_st->time_base.den;
472         else
473             video_pts = 0.0;
474
475         if ((!audio_st || audio_pts >= STREAM_DURATION) &&
476             (!video_st || video_pts >= STREAM_DURATION))
477             break;
478
479         /* write interleaved audio and video frames */
480         if (!video_st || (video_st && audio_st && audio_pts < video_pts)) {
481             write_audio_frame(oc, audio_st);
482         } else {
483             write_video_frame(oc, video_st);
484             frame->pts += av_rescale_q(1, video_st->codec->time_base, video_st->time_base);
485         }
486     }
487
488     /* Write the trailer, if any. The trailer must be written before you
489      * close the CodecContexts open when you wrote the header; otherwise
490      * av_write_trailer() may try to use memory that was freed on
491      * av_codec_close(). */
492     av_write_trailer(oc);
493
494     /* Close each codec. */
495     if (video_st)
496         close_video(oc, video_st);
497     if (audio_st)
498         close_audio(oc, audio_st);
499
500     if (!(fmt->flags & AVFMT_NOFILE))
501         /* Close the output file. */
502         avio_close(oc->pb);
503
504     /* free the stream */
505     avformat_free_context(oc);
506
507     return 0;
508 }