Merge commit '7751e4693dd10ec98c20fbd9887233b575034272'
[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  */
30
31 #include <stdlib.h>
32 #include <stdio.h>
33 #include <string.h>
34 #include <math.h>
35
36 #include <libavutil/mathematics.h>
37 #include <libavformat/avformat.h>
38 #include <libswscale/swscale.h>
39
40 /* 5 seconds stream duration */
41 #define STREAM_DURATION   200.0
42 #define STREAM_FRAME_RATE 25 /* 25 images/s */
43 #define STREAM_NB_FRAMES  ((int)(STREAM_DURATION * STREAM_FRAME_RATE))
44 #define STREAM_PIX_FMT    PIX_FMT_YUV420P /* default pix_fmt */
45
46 static int sws_flags = SWS_BICUBIC;
47
48 /**************************************************************/
49 /* audio output */
50
51 static float t, tincr, tincr2;
52 static int16_t *samples;
53 static int audio_input_frame_size;
54
55 /*
56  * add an audio output stream
57  */
58 static AVStream *add_audio_stream(AVFormatContext *oc, AVCodec **codec,
59                                   enum AVCodecID codec_id)
60 {
61     AVCodecContext *c;
62     AVStream *st;
63
64     /* find the audio encoder */
65     *codec = avcodec_find_encoder(codec_id);
66     if (!(*codec)) {
67         fprintf(stderr, "Could not find codec\n");
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 = 1;
77
78     c = st->codec;
79
80     /* put sample parameters */
81     c->sample_fmt  = AV_SAMPLE_FMT_S16;
82     c->bit_rate    = 64000;
83     c->sample_rate = 44100;
84     c->channels    = 2;
85
86     // some formats want stream headers to be separate
87     if (oc->oformat->flags & AVFMT_GLOBALHEADER)
88         c->flags |= CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
89
90     return st;
91 }
92
93 static void open_audio(AVFormatContext *oc, AVCodec *codec, AVStream *st)
94 {
95     AVCodecContext *c;
96
97     c = st->codec;
98
99     /* open it */
100     if (avcodec_open2(c, codec, NULL) < 0) {
101         fprintf(stderr, "could not open codec\n");
102         exit(1);
103     }
104
105     /* init signal generator */
106     t     = 0;
107     tincr = 2 * M_PI * 110.0 / c->sample_rate;
108     /* increment frequency by 110 Hz per second */
109     tincr2 = 2 * M_PI * 110.0 / c->sample_rate / c->sample_rate;
110
111     if (c->codec->capabilities & CODEC_CAP_VARIABLE_FRAME_SIZE)
112         audio_input_frame_size = 10000;
113     else
114         audio_input_frame_size = c->frame_size;
115     samples = av_malloc(audio_input_frame_size *
116                         av_get_bytes_per_sample(c->sample_fmt) *
117                         c->channels);
118 }
119
120 /* Prepare a 16 bit dummy audio frame of 'frame_size' samples and
121  * 'nb_channels' channels. */
122 static void get_audio_frame(int16_t *samples, int frame_size, int nb_channels)
123 {
124     int j, i, v;
125     int16_t *q;
126
127     q = samples;
128     for (j = 0; j < frame_size; j++) {
129         v = (int)(sin(t) * 10000);
130         for (i = 0; i < nb_channels; i++)
131             *q++ = v;
132         t     += tincr;
133         tincr += tincr2;
134     }
135 }
136
137 static void write_audio_frame(AVFormatContext *oc, AVStream *st)
138 {
139     AVCodecContext *c;
140     AVPacket pkt = { 0 }; // data and size must be 0;
141     AVFrame *frame = avcodec_alloc_frame();
142     int got_packet;
143
144     av_init_packet(&pkt);
145     c = st->codec;
146
147     get_audio_frame(samples, audio_input_frame_size, c->channels);
148     frame->nb_samples = audio_input_frame_size;
149     avcodec_fill_audio_frame(frame, c->channels, c->sample_fmt,
150                              (uint8_t *)samples,
151                              audio_input_frame_size *
152                              av_get_bytes_per_sample(c->sample_fmt) *
153                              c->channels, 1);
154
155     avcodec_encode_audio2(c, &pkt, frame, &got_packet);
156     if (!got_packet)
157         return;
158
159     pkt.stream_index = st->index;
160
161     /* Write the compressed frame to the media file. */
162     if (av_interleaved_write_frame(oc, &pkt) != 0) {
163         fprintf(stderr, "Error while writing audio frame\n");
164         exit(1);
165     }
166     avcodec_free_frame(&frame);
167 }
168
169 static void close_audio(AVFormatContext *oc, AVStream *st)
170 {
171     avcodec_close(st->codec);
172
173     av_free(samples);
174 }
175
176 /**************************************************************/
177 /* video output */
178
179 static AVFrame *frame;
180 static AVPicture src_picture, dst_picture;
181 static uint8_t *video_outbuf;
182 static int frame_count, video_outbuf_size;
183
184 /* Add a video output stream. */
185 static AVStream *add_video_stream(AVFormatContext *oc, AVCodec **codec,
186                                   enum AVCodecID codec_id)
187 {
188     AVCodecContext *c;
189     AVStream *st;
190
191     /* find the video encoder */
192     *codec = avcodec_find_encoder(codec_id);
193     if (!(*codec)) {
194         fprintf(stderr, "codec not found\n");
195         exit(1);
196     }
197
198     st = avformat_new_stream(oc, *codec);
199     if (!st) {
200         fprintf(stderr, "Could not alloc stream\n");
201         exit(1);
202     }
203
204     c = st->codec;
205
206     avcodec_get_context_defaults3(c, *codec);
207
208     c->codec_id = codec_id;
209
210     /* Put sample parameters. */
211     c->bit_rate = 400000;
212     /* Resolution must be a multiple of two. */
213     c->width    = 352;
214     c->height   = 288;
215     /* timebase: This is the fundamental unit of time (in seconds) in terms
216      * of which frame timestamps are represented. For fixed-fps content,
217      * timebase should be 1/framerate and timestamp increments should be
218      * identical to 1. */
219     c->time_base.den = STREAM_FRAME_RATE;
220     c->time_base.num = 1;
221     c->gop_size      = 12; /* emit one intra frame every twelve frames at most */
222     c->pix_fmt       = STREAM_PIX_FMT;
223     if (c->codec_id == AV_CODEC_ID_MPEG2VIDEO) {
224         /* just for testing, we also add B frames */
225         c->max_b_frames = 2;
226     }
227     if (c->codec_id == AV_CODEC_ID_MPEG1VIDEO) {
228         /* Needed to avoid using macroblocks in which some coeffs overflow.
229          * This does not happen with normal video, it just happens here as
230          * the motion of the chroma plane does not match the luma plane. */
231         c->mb_decision = 2;
232     }
233     /* Some formats want stream headers to be separate. */
234     if (oc->oformat->flags & AVFMT_GLOBALHEADER)
235         c->flags |= CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
236
237     return st;
238 }
239
240 static void open_video(AVFormatContext *oc, AVCodec *codec, AVStream *st)
241 {
242     int ret;
243     AVCodecContext *c = st->codec;
244
245     /* open the codec */
246     if (avcodec_open2(c, codec, NULL) < 0) {
247         fprintf(stderr, "Could not open codec\n");
248         exit(1);
249     }
250
251     video_outbuf = NULL;
252     if (!(oc->oformat->flags & AVFMT_RAWPICTURE)) {
253         /* Allocate output buffer. */
254         /* XXX: API change will be done. */
255         /* Buffers passed into lav* can be allocated any way you prefer,
256          * as long as they're aligned enough for the architecture, and
257          * they're freed appropriately (such as using av_free for buffers
258          * allocated with av_malloc). */
259         video_outbuf_size = 200000;
260         video_outbuf      = av_malloc(video_outbuf_size);
261     }
262
263     /* allocate and init a re-usable frame */
264     frame = avcodec_alloc_frame();
265     if (!frame) {
266         fprintf(stderr, "Could not allocate video frame\n");
267         exit(1);
268     }
269
270     /* Allocate the encoded raw picture. */
271     ret = avpicture_alloc(&dst_picture, c->pix_fmt, c->width, c->height);
272     if (ret < 0) {
273         fprintf(stderr, "Could not allocate picture\n");
274         exit(1);
275     }
276
277     /* If the output format is not YUV420P, then a temporary YUV420P
278      * picture is needed too. It is then converted to the required
279      * output format. */
280     if (c->pix_fmt != PIX_FMT_YUV420P) {
281         ret = avpicture_alloc(&src_picture, PIX_FMT_YUV420P, c->width, c->height);
282         if (ret < 0) {
283             fprintf(stderr, "Could not allocate temporary picture\n");
284             exit(1);
285         }
286     }
287
288     /* copy data and linesize picture pointers to frame */
289     *((AVPicture *)frame) = dst_picture;
290 }
291
292 /* Prepare a dummy image. */
293 static void fill_yuv_image(AVPicture *pict, int frame_index,
294                            int width, int height)
295 {
296     int x, y, i;
297
298     i = frame_index;
299
300     /* Y */
301     for (y = 0; y < height; y++)
302         for (x = 0; x < width; x++)
303             pict->data[0][y * pict->linesize[0] + x] = x + y + i * 3;
304
305     /* Cb and Cr */
306     for (y = 0; y < height / 2; y++) {
307         for (x = 0; x < width / 2; x++) {
308             pict->data[1][y * pict->linesize[1] + x] = 128 + y + i * 2;
309             pict->data[2][y * pict->linesize[2] + x] = 64 + x + i * 5;
310         }
311     }
312 }
313
314 static void write_video_frame(AVFormatContext *oc, AVStream *st)
315 {
316     int ret;
317     static struct SwsContext *sws_ctx;
318     AVCodecContext *c = st->codec;
319
320     if (frame_count >= STREAM_NB_FRAMES) {
321         /* No more frames to compress. The codec has a latency of a few
322          * frames if using B-frames, so we get the last frames by
323          * passing the same picture again. */
324     } else {
325         if (c->pix_fmt != PIX_FMT_YUV420P) {
326             /* as we only generate a YUV420P picture, we must convert it
327              * to the codec pixel format if needed */
328             if (!sws_ctx) {
329                 sws_ctx = sws_getContext(c->width, c->height, PIX_FMT_YUV420P,
330                                          c->width, c->height, c->pix_fmt,
331                                          sws_flags, NULL, NULL, NULL);
332                 if (!sws_ctx) {
333                     fprintf(stderr,
334                             "Could not initialize the conversion context\n");
335                     exit(1);
336                 }
337             }
338             fill_yuv_image(&src_picture, frame_count, c->width, c->height);
339             sws_scale(sws_ctx,
340                       (const uint8_t * const *)src_picture.data, src_picture.linesize,
341                       0, c->height, dst_picture.data, dst_picture.linesize);
342         } else {
343             fill_yuv_image(&dst_picture, frame_count, c->width, c->height);
344         }
345     }
346
347     if (oc->oformat->flags & AVFMT_RAWPICTURE) {
348         /* Raw video case - the API will change slightly in the near
349          * future for that. */
350         AVPacket pkt;
351         av_init_packet(&pkt);
352
353         pkt.flags        |= AV_PKT_FLAG_KEY;
354         pkt.stream_index  = st->index;
355         pkt.data          = dst_picture.data[0];
356         pkt.size          = sizeof(AVPicture);
357
358         ret = av_interleaved_write_frame(oc, &pkt);
359     } else {
360         /* encode the image */
361         AVPacket pkt;
362         int got_output;
363
364         av_init_packet(&pkt);
365         pkt.data = NULL;    // packet data will be allocated by the encoder
366         pkt.size = 0;
367
368         ret = avcodec_encode_video2(c, &pkt, frame, &got_output);
369         if (ret < 0) {
370             fprintf(stderr, "Error encoding video frame\n");
371             exit(1);
372         }
373
374         /* If size is zero, it means the image was buffered. */
375         if (got_output) {
376             if (c->coded_frame->pts != AV_NOPTS_VALUE)
377                 pkt.pts = av_rescale_q(c->coded_frame->pts,
378                                        c->time_base, st->time_base);
379             if (c->coded_frame->key_frame)
380                 pkt.flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
381
382             pkt.stream_index = st->index;
383
384             /* Write the compressed frame to the media file. */
385             ret = av_interleaved_write_frame(oc, &pkt);
386         } else {
387             ret = 0;
388         }
389     }
390     if (ret != 0) {
391         fprintf(stderr, "Error while writing video frame\n");
392         exit(1);
393     }
394     frame_count++;
395 }
396
397 static void close_video(AVFormatContext *oc, AVStream *st)
398 {
399     avcodec_close(st->codec);
400     av_free(src_picture.data[0]);
401     av_free(dst_picture.data[0]);
402     av_free(frame);
403     av_free(video_outbuf);
404 }
405
406 /**************************************************************/
407 /* media file output */
408
409 int main(int argc, char **argv)
410 {
411     const char *filename;
412     AVOutputFormat *fmt;
413     AVFormatContext *oc;
414     AVStream *audio_st, *video_st;
415     AVCodec *audio_codec, *video_codec;
416     double audio_pts, video_pts;
417     int i;
418
419     /* Initialize libavcodec, and register all codecs and formats. */
420     av_register_all();
421
422     if (argc != 2) {
423         printf("usage: %s output_file\n"
424                "API example program to output a media file with libavformat.\n"
425                "The output format is automatically guessed according to the file extension.\n"
426                "Raw images can also be output by using '%%d' in the filename\n"
427                "\n", argv[0]);
428         return 1;
429     }
430
431     filename = argv[1];
432
433     /* allocate the output media context */
434     avformat_alloc_output_context2(&oc, NULL, NULL, filename);
435     if (!oc) {
436         printf("Could not deduce output format from file extension: using MPEG.\n");
437         avformat_alloc_output_context2(&oc, NULL, "mpeg", filename);
438     }
439     if (!oc) {
440         return 1;
441     }
442     fmt = oc->oformat;
443
444     /* Add the audio and video streams using the default format codecs
445      * and initialize the codecs. */
446     video_st = NULL;
447     audio_st = NULL;
448     if (fmt->video_codec != AV_CODEC_ID_NONE) {
449         video_st = add_video_stream(oc, &video_codec, fmt->video_codec);
450     }
451     if (fmt->audio_codec != AV_CODEC_ID_NONE) {
452         audio_st = add_audio_stream(oc, &audio_codec, fmt->audio_codec);
453     }
454
455     /* Now that all the parameters are set, we can open the audio and
456      * video codecs and allocate the necessary encode buffers. */
457     if (video_st)
458         open_video(oc, video_codec, video_st);
459     if (audio_st)
460         open_audio(oc, audio_codec, audio_st);
461
462     av_dump_format(oc, 0, filename, 1);
463
464     /* open the output file, if needed */
465     if (!(fmt->flags & AVFMT_NOFILE)) {
466         if (avio_open(&oc->pb, filename, AVIO_FLAG_WRITE) < 0) {
467             fprintf(stderr, "Could not open '%s'\n", filename);
468             return 1;
469         }
470     }
471
472     /* Write the stream header, if any. */
473     if (avformat_write_header(oc, NULL) < 0) {
474         fprintf(stderr, "Error occurred when opening output file\n");
475         return 1;
476     }
477
478     frame->pts = 0;
479     for (;;) {
480         /* Compute current audio and video time. */
481         if (audio_st)
482             audio_pts = (double)audio_st->pts.val * audio_st->time_base.num / audio_st->time_base.den;
483         else
484             audio_pts = 0.0;
485
486         if (video_st)
487             video_pts = (double)video_st->pts.val * video_st->time_base.num /
488                         video_st->time_base.den;
489         else
490             video_pts = 0.0;
491
492         if ((!audio_st || audio_pts >= STREAM_DURATION) &&
493             (!video_st || video_pts >= STREAM_DURATION))
494             break;
495
496         /* write interleaved audio and video frames */
497         if (!video_st || (video_st && audio_st && audio_pts < video_pts)) {
498             write_audio_frame(oc, audio_st);
499         } else {
500             write_video_frame(oc, video_st);
501             frame->pts++;
502         }
503     }
504
505     /* Write the trailer, if any. The trailer must be written before you
506      * close the CodecContexts open when you wrote the header; otherwise
507      * av_write_trailer() may try to use memory that was freed on
508      * av_codec_close(). */
509     av_write_trailer(oc);
510
511     /* Close each codec. */
512     if (video_st)
513         close_video(oc, video_st);
514     if (audio_st)
515         close_audio(oc, audio_st);
516
517     /* Free the streams. */
518     for (i = 0; i < oc->nb_streams; i++) {
519         av_freep(&oc->streams[i]->codec);
520         av_freep(&oc->streams[i]);
521     }
522
523     if (!(fmt->flags & AVFMT_NOFILE))
524         /* Close the output file. */
525         avio_close(oc->pb);
526
527     /* free the stream */
528     av_free(oc);
529
530     return 0;
531 }