Merge commit 'def97856de6021965db86c25a732d78689bd6bb0'
[ffmpeg.git] / doc / examples / transcoding.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2010 Nicolas George
3  * Copyright (c) 2011 Stefano Sabatini
4  * Copyright (c) 2014 Andrey Utkin
5  *
6  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
7  * of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
8  * in the Software without restriction, including without limitation the rights
9  * to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
10  * copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
11  * furnished to do so, subject to the following conditions:
12  *
13  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
14  * all copies or substantial portions of the Software.
15  *
16  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
17  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
18  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
19  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
20  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
21  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
22  * THE SOFTWARE.
23  */
24
25 /**
26  * @file
27  * API example for demuxing, decoding, filtering, encoding and muxing
28  * @example transcoding.c
29  */
30
31 #include <libavcodec/avcodec.h>
32 #include <libavformat/avformat.h>
33 #include <libavfilter/avfiltergraph.h>
34 #include <libavfilter/avcodec.h>
35 #include <libavfilter/buffersink.h>
36 #include <libavfilter/buffersrc.h>
37 #include <libavutil/opt.h>
38 #include <libavutil/pixdesc.h>
39
40 static AVFormatContext *ifmt_ctx;
41 static AVFormatContext *ofmt_ctx;
42 typedef struct FilteringContext {
43     AVFilterContext *buffersink_ctx;
44     AVFilterContext *buffersrc_ctx;
45     AVFilterGraph *filter_graph;
46 } FilteringContext;
47 static FilteringContext *filter_ctx;
48
49 static int open_input_file(const char *filename)
50 {
51     int ret;
52     unsigned int i;
53
54     ifmt_ctx = NULL;
55     if ((ret = avformat_open_input(&ifmt_ctx, filename, NULL, NULL)) < 0) {
56         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot open input file\n");
57         return ret;
58     }
59
60     if ((ret = avformat_find_stream_info(ifmt_ctx, NULL)) < 0) {
61         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot find stream information\n");
62         return ret;
63     }
64
65     for (i = 0; i < ifmt_ctx->nb_streams; i++) {
66         AVStream *stream;
67         AVCodecContext *codec_ctx;
68         stream = ifmt_ctx->streams[i];
69         codec_ctx = stream->codec;
70         /* Reencode video & audio and remux subtitles etc. */
71         if (codec_ctx->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO
72                 || codec_ctx->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
73             /* Open decoder */
74             ret = avcodec_open2(codec_ctx,
75                     avcodec_find_decoder(codec_ctx->codec_id), NULL);
76             if (ret < 0) {
77                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Failed to open decoder for stream #%u\n", i);
78                 return ret;
79             }
80         }
81     }
82
83     av_dump_format(ifmt_ctx, 0, filename, 0);
84     return 0;
85 }
86
87 static int open_output_file(const char *filename)
88 {
89     AVStream *out_stream;
90     AVStream *in_stream;
91     AVCodecContext *dec_ctx, *enc_ctx;
92     AVCodec *encoder;
93     int ret;
94     unsigned int i;
95
96     ofmt_ctx = NULL;
97     avformat_alloc_output_context2(&ofmt_ctx, NULL, NULL, filename);
98     if (!ofmt_ctx) {
99         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Could not create output context\n");
100         return AVERROR_UNKNOWN;
101     }
102
103
104     for (i = 0; i < ifmt_ctx->nb_streams; i++) {
105         out_stream = avformat_new_stream(ofmt_ctx, NULL);
106         if (!out_stream) {
107             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Failed allocating output stream\n");
108             return AVERROR_UNKNOWN;
109         }
110
111         in_stream = ifmt_ctx->streams[i];
112         dec_ctx = in_stream->codec;
113         enc_ctx = out_stream->codec;
114
115         if (dec_ctx->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO
116                 || dec_ctx->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
117             /* in this example, we choose transcoding to same codec */
118             encoder = avcodec_find_encoder(dec_ctx->codec_id);
119             if (!encoder) {
120                 av_log(NULL, AV_LOG_FATAL, "Necessary encoder not found\n");
121                 return AVERROR_INVALIDDATA;
122             }
123
124             /* In this example, we transcode to same properties (picture size,
125              * sample rate etc.). These properties can be changed for output
126              * streams easily using filters */
127             if (dec_ctx->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
128                 enc_ctx->height = dec_ctx->height;
129                 enc_ctx->width = dec_ctx->width;
130                 enc_ctx->sample_aspect_ratio = dec_ctx->sample_aspect_ratio;
131                 /* take first format from list of supported formats */
132                 enc_ctx->pix_fmt = encoder->pix_fmts[0];
133                 /* video time_base can be set to whatever is handy and supported by encoder */
134                 enc_ctx->time_base = dec_ctx->time_base;
135             } else {
136                 enc_ctx->sample_rate = dec_ctx->sample_rate;
137                 enc_ctx->channel_layout = dec_ctx->channel_layout;
138                 enc_ctx->channels = av_get_channel_layout_nb_channels(enc_ctx->channel_layout);
139                 /* take first format from list of supported formats */
140                 enc_ctx->sample_fmt = encoder->sample_fmts[0];
141                 enc_ctx->time_base = (AVRational){1, enc_ctx->sample_rate};
142             }
143
144             /* Third parameter can be used to pass settings to encoder */
145             ret = avcodec_open2(enc_ctx, encoder, NULL);
146             if (ret < 0) {
147                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot open video encoder for stream #%u\n", i);
148                 return ret;
149             }
150         } else if (dec_ctx->codec_type == AVMEDIA_TYPE_UNKNOWN) {
151             av_log(NULL, AV_LOG_FATAL, "Elementary stream #%d is of unknown type, cannot proceed\n", i);
152             return AVERROR_INVALIDDATA;
153         } else {
154             /* if this stream must be remuxed */
155             ret = avcodec_copy_context(ofmt_ctx->streams[i]->codec,
156                     ifmt_ctx->streams[i]->codec);
157             if (ret < 0) {
158                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Copying stream context failed\n");
159                 return ret;
160             }
161         }
162
163         if (ofmt_ctx->oformat->flags & AVFMT_GLOBALHEADER)
164             enc_ctx->flags |= AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
165
166     }
167     av_dump_format(ofmt_ctx, 0, filename, 1);
168
169     if (!(ofmt_ctx->oformat->flags & AVFMT_NOFILE)) {
170         ret = avio_open(&ofmt_ctx->pb, filename, AVIO_FLAG_WRITE);
171         if (ret < 0) {
172             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Could not open output file '%s'", filename);
173             return ret;
174         }
175     }
176
177     /* init muxer, write output file header */
178     ret = avformat_write_header(ofmt_ctx, NULL);
179     if (ret < 0) {
180         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Error occurred when opening output file\n");
181         return ret;
182     }
183
184     return 0;
185 }
186
187 static int init_filter(FilteringContext* fctx, AVCodecContext *dec_ctx,
188         AVCodecContext *enc_ctx, const char *filter_spec)
189 {
190     char args[512];
191     int ret = 0;
192     AVFilter *buffersrc = NULL;
193     AVFilter *buffersink = NULL;
194     AVFilterContext *buffersrc_ctx = NULL;
195     AVFilterContext *buffersink_ctx = NULL;
196     AVFilterInOut *outputs = avfilter_inout_alloc();
197     AVFilterInOut *inputs  = avfilter_inout_alloc();
198     AVFilterGraph *filter_graph = avfilter_graph_alloc();
199
200     if (!outputs || !inputs || !filter_graph) {
201         ret = AVERROR(ENOMEM);
202         goto end;
203     }
204
205     if (dec_ctx->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
206         buffersrc = avfilter_get_by_name("buffer");
207         buffersink = avfilter_get_by_name("buffersink");
208         if (!buffersrc || !buffersink) {
209             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "filtering source or sink element not found\n");
210             ret = AVERROR_UNKNOWN;
211             goto end;
212         }
213
214         snprintf(args, sizeof(args),
215                 "video_size=%dx%d:pix_fmt=%d:time_base=%d/%d:pixel_aspect=%d/%d",
216                 dec_ctx->width, dec_ctx->height, dec_ctx->pix_fmt,
217                 dec_ctx->time_base.num, dec_ctx->time_base.den,
218                 dec_ctx->sample_aspect_ratio.num,
219                 dec_ctx->sample_aspect_ratio.den);
220
221         ret = avfilter_graph_create_filter(&buffersrc_ctx, buffersrc, "in",
222                 args, NULL, filter_graph);
223         if (ret < 0) {
224             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot create buffer source\n");
225             goto end;
226         }
227
228         ret = avfilter_graph_create_filter(&buffersink_ctx, buffersink, "out",
229                 NULL, NULL, filter_graph);
230         if (ret < 0) {
231             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot create buffer sink\n");
232             goto end;
233         }
234
235         ret = av_opt_set_bin(buffersink_ctx, "pix_fmts",
236                 (uint8_t*)&enc_ctx->pix_fmt, sizeof(enc_ctx->pix_fmt),
237                 AV_OPT_SEARCH_CHILDREN);
238         if (ret < 0) {
239             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot set output pixel format\n");
240             goto end;
241         }
242     } else if (dec_ctx->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
243         buffersrc = avfilter_get_by_name("abuffer");
244         buffersink = avfilter_get_by_name("abuffersink");
245         if (!buffersrc || !buffersink) {
246             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "filtering source or sink element not found\n");
247             ret = AVERROR_UNKNOWN;
248             goto end;
249         }
250
251         if (!dec_ctx->channel_layout)
252             dec_ctx->channel_layout =
253                 av_get_default_channel_layout(dec_ctx->channels);
254         snprintf(args, sizeof(args),
255                 "time_base=%d/%d:sample_rate=%d:sample_fmt=%s:channel_layout=0x%"PRIx64,
256                 dec_ctx->time_base.num, dec_ctx->time_base.den, dec_ctx->sample_rate,
257                 av_get_sample_fmt_name(dec_ctx->sample_fmt),
258                 dec_ctx->channel_layout);
259         ret = avfilter_graph_create_filter(&buffersrc_ctx, buffersrc, "in",
260                 args, NULL, filter_graph);
261         if (ret < 0) {
262             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot create audio buffer source\n");
263             goto end;
264         }
265
266         ret = avfilter_graph_create_filter(&buffersink_ctx, buffersink, "out",
267                 NULL, NULL, filter_graph);
268         if (ret < 0) {
269             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot create audio buffer sink\n");
270             goto end;
271         }
272
273         ret = av_opt_set_bin(buffersink_ctx, "sample_fmts",
274                 (uint8_t*)&enc_ctx->sample_fmt, sizeof(enc_ctx->sample_fmt),
275                 AV_OPT_SEARCH_CHILDREN);
276         if (ret < 0) {
277             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot set output sample format\n");
278             goto end;
279         }
280
281         ret = av_opt_set_bin(buffersink_ctx, "channel_layouts",
282                 (uint8_t*)&enc_ctx->channel_layout,
283                 sizeof(enc_ctx->channel_layout), AV_OPT_SEARCH_CHILDREN);
284         if (ret < 0) {
285             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot set output channel layout\n");
286             goto end;
287         }
288
289         ret = av_opt_set_bin(buffersink_ctx, "sample_rates",
290                 (uint8_t*)&enc_ctx->sample_rate, sizeof(enc_ctx->sample_rate),
291                 AV_OPT_SEARCH_CHILDREN);
292         if (ret < 0) {
293             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot set output sample rate\n");
294             goto end;
295         }
296     } else {
297         ret = AVERROR_UNKNOWN;
298         goto end;
299     }
300
301     /* Endpoints for the filter graph. */
302     outputs->name       = av_strdup("in");
303     outputs->filter_ctx = buffersrc_ctx;
304     outputs->pad_idx    = 0;
305     outputs->next       = NULL;
306
307     inputs->name       = av_strdup("out");
308     inputs->filter_ctx = buffersink_ctx;
309     inputs->pad_idx    = 0;
310     inputs->next       = NULL;
311
312     if (!outputs->name || !inputs->name) {
313         ret = AVERROR(ENOMEM);
314         goto end;
315     }
316
317     if ((ret = avfilter_graph_parse_ptr(filter_graph, filter_spec,
318                     &inputs, &outputs, NULL)) < 0)
319         goto end;
320
321     if ((ret = avfilter_graph_config(filter_graph, NULL)) < 0)
322         goto end;
323
324     /* Fill FilteringContext */
325     fctx->buffersrc_ctx = buffersrc_ctx;
326     fctx->buffersink_ctx = buffersink_ctx;
327     fctx->filter_graph = filter_graph;
328
329 end:
330     avfilter_inout_free(&inputs);
331     avfilter_inout_free(&outputs);
332
333     return ret;
334 }
335
336 static int init_filters(void)
337 {
338     const char *filter_spec;
339     unsigned int i;
340     int ret;
341     filter_ctx = av_malloc_array(ifmt_ctx->nb_streams, sizeof(*filter_ctx));
342     if (!filter_ctx)
343         return AVERROR(ENOMEM);
344
345     for (i = 0; i < ifmt_ctx->nb_streams; i++) {
346         filter_ctx[i].buffersrc_ctx  = NULL;
347         filter_ctx[i].buffersink_ctx = NULL;
348         filter_ctx[i].filter_graph   = NULL;
349         if (!(ifmt_ctx->streams[i]->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO
350                 || ifmt_ctx->streams[i]->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO))
351             continue;
352
353
354         if (ifmt_ctx->streams[i]->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO)
355             filter_spec = "null"; /* passthrough (dummy) filter for video */
356         else
357             filter_spec = "anull"; /* passthrough (dummy) filter for audio */
358         ret = init_filter(&filter_ctx[i], ifmt_ctx->streams[i]->codec,
359                 ofmt_ctx->streams[i]->codec, filter_spec);
360         if (ret)
361             return ret;
362     }
363     return 0;
364 }
365
366 static int encode_write_frame(AVFrame *filt_frame, unsigned int stream_index, int *got_frame) {
367     int ret;
368     int got_frame_local;
369     AVPacket enc_pkt;
370     int (*enc_func)(AVCodecContext *, AVPacket *, const AVFrame *, int *) =
371         (ifmt_ctx->streams[stream_index]->codec->codec_type ==
372          AVMEDIA_TYPE_VIDEO) ? avcodec_encode_video2 : avcodec_encode_audio2;
373
374     if (!got_frame)
375         got_frame = &got_frame_local;
376
377     av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "Encoding frame\n");
378     /* encode filtered frame */
379     enc_pkt.data = NULL;
380     enc_pkt.size = 0;
381     av_init_packet(&enc_pkt);
382     ret = enc_func(ofmt_ctx->streams[stream_index]->codec, &enc_pkt,
383             filt_frame, got_frame);
384     av_frame_free(&filt_frame);
385     if (ret < 0)
386         return ret;
387     if (!(*got_frame))
388         return 0;
389
390     /* prepare packet for muxing */
391     enc_pkt.stream_index = stream_index;
392     av_packet_rescale_ts(&enc_pkt,
393                          ofmt_ctx->streams[stream_index]->codec->time_base,
394                          ofmt_ctx->streams[stream_index]->time_base);
395
396     av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "Muxing frame\n");
397     /* mux encoded frame */
398     ret = av_interleaved_write_frame(ofmt_ctx, &enc_pkt);
399     return ret;
400 }
401
402 static int filter_encode_write_frame(AVFrame *frame, unsigned int stream_index)
403 {
404     int ret;
405     AVFrame *filt_frame;
406
407     av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "Pushing decoded frame to filters\n");
408     /* push the decoded frame into the filtergraph */
409     ret = av_buffersrc_add_frame_flags(filter_ctx[stream_index].buffersrc_ctx,
410             frame, 0);
411     if (ret < 0) {
412         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Error while feeding the filtergraph\n");
413         return ret;
414     }
415
416     /* pull filtered frames from the filtergraph */
417     while (1) {
418         filt_frame = av_frame_alloc();
419         if (!filt_frame) {
420             ret = AVERROR(ENOMEM);
421             break;
422         }
423         av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "Pulling filtered frame from filters\n");
424         ret = av_buffersink_get_frame(filter_ctx[stream_index].buffersink_ctx,
425                 filt_frame);
426         if (ret < 0) {
427             /* if no more frames for output - returns AVERROR(EAGAIN)
428              * if flushed and no more frames for output - returns AVERROR_EOF
429              * rewrite retcode to 0 to show it as normal procedure completion
430              */
431             if (ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF)
432                 ret = 0;
433             av_frame_free(&filt_frame);
434             break;
435         }
436
437         filt_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_NONE;
438         ret = encode_write_frame(filt_frame, stream_index, NULL);
439         if (ret < 0)
440             break;
441     }
442
443     return ret;
444 }
445
446 static int flush_encoder(unsigned int stream_index)
447 {
448     int ret;
449     int got_frame;
450
451     if (!(ofmt_ctx->streams[stream_index]->codec->codec->capabilities &
452                 AV_CODEC_CAP_DELAY))
453         return 0;
454
455     while (1) {
456         av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "Flushing stream #%u encoder\n", stream_index);
457         ret = encode_write_frame(NULL, stream_index, &got_frame);
458         if (ret < 0)
459             break;
460         if (!got_frame)
461             return 0;
462     }
463     return ret;
464 }
465
466 int main(int argc, char **argv)
467 {
468     int ret;
469     AVPacket packet = { .data = NULL, .size = 0 };
470     AVFrame *frame = NULL;
471     enum AVMediaType type;
472     unsigned int stream_index;
473     unsigned int i;
474     int got_frame;
475     int (*dec_func)(AVCodecContext *, AVFrame *, int *, const AVPacket *);
476
477     if (argc != 3) {
478         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Usage: %s <input file> <output file>\n", argv[0]);
479         return 1;
480     }
481
482     av_register_all();
483     avfilter_register_all();
484
485     if ((ret = open_input_file(argv[1])) < 0)
486         goto end;
487     if ((ret = open_output_file(argv[2])) < 0)
488         goto end;
489     if ((ret = init_filters()) < 0)
490         goto end;
491
492     /* read all packets */
493     while (1) {
494         if ((ret = av_read_frame(ifmt_ctx, &packet)) < 0)
495             break;
496         stream_index = packet.stream_index;
497         type = ifmt_ctx->streams[packet.stream_index]->codec->codec_type;
498         av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "Demuxer gave frame of stream_index %u\n",
499                 stream_index);
500
501         if (filter_ctx[stream_index].filter_graph) {
502             av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "Going to reencode&filter the frame\n");
503             frame = av_frame_alloc();
504             if (!frame) {
505                 ret = AVERROR(ENOMEM);
506                 break;
507             }
508             av_packet_rescale_ts(&packet,
509                                  ifmt_ctx->streams[stream_index]->time_base,
510                                  ifmt_ctx->streams[stream_index]->codec->time_base);
511             dec_func = (type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) ? avcodec_decode_video2 :
512                 avcodec_decode_audio4;
513             ret = dec_func(ifmt_ctx->streams[stream_index]->codec, frame,
514                     &got_frame, &packet);
515             if (ret < 0) {
516                 av_frame_free(&frame);
517                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Decoding failed\n");
518                 break;
519             }
520
521             if (got_frame) {
522                 frame->pts = av_frame_get_best_effort_timestamp(frame);
523                 ret = filter_encode_write_frame(frame, stream_index);
524                 av_frame_free(&frame);
525                 if (ret < 0)
526                     goto end;
527             } else {
528                 av_frame_free(&frame);
529             }
530         } else {
531             /* remux this frame without reencoding */
532             av_packet_rescale_ts(&packet,
533                                  ifmt_ctx->streams[stream_index]->time_base,
534                                  ofmt_ctx->streams[stream_index]->time_base);
535
536             ret = av_interleaved_write_frame(ofmt_ctx, &packet);
537             if (ret < 0)
538                 goto end;
539         }
540         av_free_packet(&packet);
541     }
542
543     /* flush filters and encoders */
544     for (i = 0; i < ifmt_ctx->nb_streams; i++) {
545         /* flush filter */
546         if (!filter_ctx[i].filter_graph)
547             continue;
548         ret = filter_encode_write_frame(NULL, i);
549         if (ret < 0) {
550             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Flushing filter failed\n");
551             goto end;
552         }
553
554         /* flush encoder */
555         ret = flush_encoder(i);
556         if (ret < 0) {
557             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Flushing encoder failed\n");
558             goto end;
559         }
560     }
561
562     av_write_trailer(ofmt_ctx);
563 end:
564     av_free_packet(&packet);
565     av_frame_free(&frame);
566     for (i = 0; i < ifmt_ctx->nb_streams; i++) {
567         avcodec_close(ifmt_ctx->streams[i]->codec);
568         if (ofmt_ctx && ofmt_ctx->nb_streams > i && ofmt_ctx->streams[i] && ofmt_ctx->streams[i]->codec)
569             avcodec_close(ofmt_ctx->streams[i]->codec);
570         if (filter_ctx && filter_ctx[i].filter_graph)
571             avfilter_graph_free(&filter_ctx[i].filter_graph);
572     }
573     av_free(filter_ctx);
574     avformat_close_input(&ifmt_ctx);
575     if (ofmt_ctx && !(ofmt_ctx->oformat->flags & AVFMT_NOFILE))
576         avio_closep(&ofmt_ctx->pb);
577     avformat_free_context(ofmt_ctx);
578
579     if (ret < 0)
580         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Error occurred: %s\n", av_err2str(ret));
581
582     return ret ? 1 : 0;
583 }