libavdevice/avfoundation: add capture_cursor option
[ffmpeg.git] / libavdevice / avfoundation.m
1 /*
2  * AVFoundation input device
3  * Copyright (c) 2014 Thilo Borgmann <thilo.borgmann@mail.de>
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 /**
23  * @file
24  * AVFoundation input device
25  * @author Thilo Borgmann <thilo.borgmann@mail.de>
26  */
27
28 #import <AVFoundation/AVFoundation.h>
29 #include <pthread.h>
30
31 #include "libavutil/pixdesc.h"
32 #include "libavutil/opt.h"
33 #include "libavutil/avstring.h"
34 #include "libavformat/internal.h"
35 #include "libavutil/internal.h"
36 #include "libavutil/parseutils.h"
37 #include "libavutil/time.h"
38 #include "avdevice.h"
39
40 static const int avf_time_base = 1000000;
41
42 static const AVRational avf_time_base_q = {
43     .num = 1,
44     .den = avf_time_base
45 };
46
47 struct AVFPixelFormatSpec {
48     enum AVPixelFormat ff_id;
49     OSType avf_id;
50 };
51
52 static const struct AVFPixelFormatSpec avf_pixel_formats[] = {
53     { AV_PIX_FMT_MONOBLACK,    kCVPixelFormatType_1Monochrome },
54     { AV_PIX_FMT_RGB555BE,     kCVPixelFormatType_16BE555 },
55     { AV_PIX_FMT_RGB555LE,     kCVPixelFormatType_16LE555 },
56     { AV_PIX_FMT_RGB565BE,     kCVPixelFormatType_16BE565 },
57     { AV_PIX_FMT_RGB565LE,     kCVPixelFormatType_16LE565 },
58     { AV_PIX_FMT_RGB24,        kCVPixelFormatType_24RGB },
59     { AV_PIX_FMT_BGR24,        kCVPixelFormatType_24BGR },
60     { AV_PIX_FMT_0RGB,         kCVPixelFormatType_32ARGB },
61     { AV_PIX_FMT_BGR0,         kCVPixelFormatType_32BGRA },
62     { AV_PIX_FMT_0BGR,         kCVPixelFormatType_32ABGR },
63     { AV_PIX_FMT_RGB0,         kCVPixelFormatType_32RGBA },
64     { AV_PIX_FMT_BGR48BE,      kCVPixelFormatType_48RGB },
65     { AV_PIX_FMT_UYVY422,      kCVPixelFormatType_422YpCbCr8 },
66     { AV_PIX_FMT_YUVA444P,     kCVPixelFormatType_4444YpCbCrA8R },
67     { AV_PIX_FMT_YUVA444P16LE, kCVPixelFormatType_4444AYpCbCr16 },
68     { AV_PIX_FMT_YUV444P,      kCVPixelFormatType_444YpCbCr8 },
69     { AV_PIX_FMT_YUV422P16,    kCVPixelFormatType_422YpCbCr16 },
70     { AV_PIX_FMT_YUV422P10,    kCVPixelFormatType_422YpCbCr10 },
71     { AV_PIX_FMT_YUV444P10,    kCVPixelFormatType_444YpCbCr10 },
72     { AV_PIX_FMT_YUV420P,      kCVPixelFormatType_420YpCbCr8Planar },
73     { AV_PIX_FMT_NV12,         kCVPixelFormatType_420YpCbCr8BiPlanarVideoRange },
74     { AV_PIX_FMT_YUYV422,      kCVPixelFormatType_422YpCbCr8_yuvs },
75 #if !TARGET_OS_IPHONE && __MAC_OS_X_VERSION_MIN_REQUIRED >= 1080
76     { AV_PIX_FMT_GRAY8,        kCVPixelFormatType_OneComponent8 },
77 #endif
78     { AV_PIX_FMT_NONE, 0 }
79 };
80
81 typedef struct
82 {
83     AVClass*        class;
84
85     int             frames_captured;
86     int             audio_frames_captured;
87     int64_t         first_pts;
88     int64_t         first_audio_pts;
89     pthread_mutex_t frame_lock;
90     pthread_cond_t  frame_wait_cond;
91     id              avf_delegate;
92     id              avf_audio_delegate;
93
94     AVRational      framerate;
95     int             width, height;
96
97     int             capture_cursor;
98
99     int             list_devices;
100     int             video_device_index;
101     int             video_stream_index;
102     int             audio_device_index;
103     int             audio_stream_index;
104
105     char            *video_filename;
106     char            *audio_filename;
107
108     int             num_video_devices;
109
110     int             audio_channels;
111     int             audio_bits_per_sample;
112     int             audio_float;
113     int             audio_be;
114     int             audio_signed_integer;
115     int             audio_packed;
116     int             audio_non_interleaved;
117
118     int32_t         *audio_buffer;
119     int             audio_buffer_size;
120
121     enum AVPixelFormat pixel_format;
122
123     AVCaptureSession         *capture_session;
124     AVCaptureVideoDataOutput *video_output;
125     AVCaptureAudioDataOutput *audio_output;
126     CMSampleBufferRef         current_frame;
127     CMSampleBufferRef         current_audio_frame;
128 } AVFContext;
129
130 static void lock_frames(AVFContext* ctx)
131 {
132     pthread_mutex_lock(&ctx->frame_lock);
133 }
134
135 static void unlock_frames(AVFContext* ctx)
136 {
137     pthread_mutex_unlock(&ctx->frame_lock);
138 }
139
140 /** FrameReciever class - delegate for AVCaptureSession
141  */
142 @interface AVFFrameReceiver : NSObject
143 {
144     AVFContext* _context;
145 }
146
147 - (id)initWithContext:(AVFContext*)context;
148
149 - (void)  captureOutput:(AVCaptureOutput *)captureOutput
150   didOutputSampleBuffer:(CMSampleBufferRef)videoFrame
151          fromConnection:(AVCaptureConnection *)connection;
152
153 @end
154
155 @implementation AVFFrameReceiver
156
157 - (id)initWithContext:(AVFContext*)context
158 {
159     if (self = [super init]) {
160         _context = context;
161     }
162     return self;
163 }
164
165 - (void)  captureOutput:(AVCaptureOutput *)captureOutput
166   didOutputSampleBuffer:(CMSampleBufferRef)videoFrame
167          fromConnection:(AVCaptureConnection *)connection
168 {
169     lock_frames(_context);
170
171     if (_context->current_frame != nil) {
172         CFRelease(_context->current_frame);
173     }
174
175     _context->current_frame = (CMSampleBufferRef)CFRetain(videoFrame);
176
177     pthread_cond_signal(&_context->frame_wait_cond);
178
179     unlock_frames(_context);
180
181     ++_context->frames_captured;
182 }
183
184 @end
185
186 /** AudioReciever class - delegate for AVCaptureSession
187  */
188 @interface AVFAudioReceiver : NSObject
189 {
190     AVFContext* _context;
191 }
192
193 - (id)initWithContext:(AVFContext*)context;
194
195 - (void)  captureOutput:(AVCaptureOutput *)captureOutput
196   didOutputSampleBuffer:(CMSampleBufferRef)audioFrame
197          fromConnection:(AVCaptureConnection *)connection;
198
199 @end
200
201 @implementation AVFAudioReceiver
202
203 - (id)initWithContext:(AVFContext*)context
204 {
205     if (self = [super init]) {
206         _context = context;
207     }
208     return self;
209 }
210
211 - (void)  captureOutput:(AVCaptureOutput *)captureOutput
212   didOutputSampleBuffer:(CMSampleBufferRef)audioFrame
213          fromConnection:(AVCaptureConnection *)connection
214 {
215     lock_frames(_context);
216
217     if (_context->current_audio_frame != nil) {
218         CFRelease(_context->current_audio_frame);
219     }
220
221     _context->current_audio_frame = (CMSampleBufferRef)CFRetain(audioFrame);
222
223     pthread_cond_signal(&_context->frame_wait_cond);
224
225     unlock_frames(_context);
226
227     ++_context->audio_frames_captured;
228 }
229
230 @end
231
232 static void destroy_context(AVFContext* ctx)
233 {
234     [ctx->capture_session stopRunning];
235
236     [ctx->capture_session release];
237     [ctx->video_output    release];
238     [ctx->audio_output    release];
239     [ctx->avf_delegate    release];
240     [ctx->avf_audio_delegate release];
241
242     ctx->capture_session = NULL;
243     ctx->video_output    = NULL;
244     ctx->audio_output    = NULL;
245     ctx->avf_delegate    = NULL;
246     ctx->avf_audio_delegate = NULL;
247
248     av_freep(&ctx->audio_buffer);
249
250     pthread_mutex_destroy(&ctx->frame_lock);
251     pthread_cond_destroy(&ctx->frame_wait_cond);
252
253     if (ctx->current_frame) {
254         CFRelease(ctx->current_frame);
255     }
256 }
257
258 static void parse_device_name(AVFormatContext *s)
259 {
260     AVFContext *ctx = (AVFContext*)s->priv_data;
261     char *tmp = av_strdup(s->filename);
262     char *save;
263
264     if (tmp[0] != ':') {
265         ctx->video_filename = av_strtok(tmp,  ":", &save);
266         ctx->audio_filename = av_strtok(NULL, ":", &save);
267     } else {
268         ctx->audio_filename = av_strtok(tmp,  ":", &save);
269     }
270 }
271
272 /**
273  * Configure the video device.
274  *
275  * Configure the video device using a run-time approach to access properties
276  * since formats, activeFormat are available since  iOS >= 7.0 or OSX >= 10.7
277  * and activeVideoMaxFrameDuration is available since i0S >= 7.0 and OSX >= 10.9.
278  *
279  * The NSUndefinedKeyException must be handled by the caller of this function.
280  *
281  */
282 static int configure_video_device(AVFormatContext *s, AVCaptureDevice *video_device)
283 {
284     AVFContext *ctx = (AVFContext*)s->priv_data;
285
286     double framerate = av_q2d(ctx->framerate);
287     NSObject *range = nil;
288     NSObject *format = nil;
289     NSObject *selected_range = nil;
290     NSObject *selected_format = nil;
291
292     for (format in [video_device valueForKey:@"formats"]) {
293         CMFormatDescriptionRef formatDescription;
294         CMVideoDimensions dimensions;
295
296         formatDescription = (CMFormatDescriptionRef) [format performSelector:@selector(formatDescription)];
297         dimensions = CMVideoFormatDescriptionGetDimensions(formatDescription);
298
299         if ((ctx->width == 0 && ctx->height == 0) ||
300             (dimensions.width == ctx->width && dimensions.height == ctx->height)) {
301
302             selected_format = format;
303
304             for (range in [format valueForKey:@"videoSupportedFrameRateRanges"]) {
305                 double max_framerate;
306
307                 [[range valueForKey:@"maxFrameRate"] getValue:&max_framerate];
308                 if (fabs (framerate - max_framerate) < 0.01) {
309                     selected_range = range;
310                     break;
311                 }
312             }
313         }
314     }
315
316     if (!selected_format) {
317         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Selected video size (%dx%d) is not supported by the device\n",
318             ctx->width, ctx->height);
319         goto unsupported_format;
320     }
321
322     if (!selected_range) {
323         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Selected framerate (%f) is not supported by the device\n",
324             framerate);
325         goto unsupported_format;
326     }
327
328     if ([video_device lockForConfiguration:NULL] == YES) {
329         NSValue *min_frame_duration = [selected_range valueForKey:@"minFrameDuration"];
330
331         [video_device setValue:selected_format forKey:@"activeFormat"];
332         [video_device setValue:min_frame_duration forKey:@"activeVideoMinFrameDuration"];
333         [video_device setValue:min_frame_duration forKey:@"activeVideoMaxFrameDuration"];
334     } else {
335         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Could not lock device for configuration");
336         return AVERROR(EINVAL);
337     }
338
339     return 0;
340
341 unsupported_format:
342
343     av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Supported modes:\n");
344     for (format in [video_device valueForKey:@"formats"]) {
345         CMFormatDescriptionRef formatDescription;
346         CMVideoDimensions dimensions;
347
348         formatDescription = (CMFormatDescriptionRef) [format performSelector:@selector(formatDescription)];
349         dimensions = CMVideoFormatDescriptionGetDimensions(formatDescription);
350
351         for (range in [format valueForKey:@"videoSupportedFrameRateRanges"]) {
352             double min_framerate;
353             double max_framerate;
354
355             [[range valueForKey:@"minFrameRate"] getValue:&min_framerate];
356             [[range valueForKey:@"maxFrameRate"] getValue:&max_framerate];
357             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "  %dx%d@[%f %f]fps\n",
358                 dimensions.width, dimensions.height,
359                 min_framerate, max_framerate);
360         }
361     }
362     return AVERROR(EINVAL);
363 }
364
365 static int add_video_device(AVFormatContext *s, AVCaptureDevice *video_device)
366 {
367     AVFContext *ctx = (AVFContext*)s->priv_data;
368     int ret;
369     NSError *error  = nil;
370     AVCaptureInput* capture_input = nil;
371     struct AVFPixelFormatSpec pxl_fmt_spec;
372     NSNumber *pixel_format;
373     NSDictionary *capture_dict;
374     dispatch_queue_t queue;
375
376     if (ctx->video_device_index < ctx->num_video_devices) {
377         capture_input = (AVCaptureInput*) [[[AVCaptureDeviceInput alloc] initWithDevice:video_device error:&error] autorelease];
378     } else {
379         capture_input = (AVCaptureInput*) video_device;
380     }
381
382     if (!capture_input) {
383         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Failed to create AV capture input device: %s\n",
384                [[error localizedDescription] UTF8String]);
385         return 1;
386     }
387
388     if ([ctx->capture_session canAddInput:capture_input]) {
389         [ctx->capture_session addInput:capture_input];
390     } else {
391         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "can't add video input to capture session\n");
392         return 1;
393     }
394
395     // Attaching output
396     ctx->video_output = [[AVCaptureVideoDataOutput alloc] init];
397
398     if (!ctx->video_output) {
399         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Failed to init AV video output\n");
400         return 1;
401     }
402
403     // Configure device framerate and video size
404     @try {
405         if ((ret = configure_video_device(s, video_device)) < 0) {
406             return ret;
407         }
408     } @catch (NSException *exception) {
409         if (![[exception name] isEqualToString:NSUndefinedKeyException]) {
410           av_log (s, AV_LOG_ERROR, "An error occured: %s", [exception.reason UTF8String]);
411           return AVERROR_EXTERNAL;
412         }
413     }
414
415     // select pixel format
416     pxl_fmt_spec.ff_id = AV_PIX_FMT_NONE;
417
418     for (int i = 0; avf_pixel_formats[i].ff_id != AV_PIX_FMT_NONE; i++) {
419         if (ctx->pixel_format == avf_pixel_formats[i].ff_id) {
420             pxl_fmt_spec = avf_pixel_formats[i];
421             break;
422         }
423     }
424
425     // check if selected pixel format is supported by AVFoundation
426     if (pxl_fmt_spec.ff_id == AV_PIX_FMT_NONE) {
427         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Selected pixel format (%s) is not supported by AVFoundation.\n",
428                av_get_pix_fmt_name(pxl_fmt_spec.ff_id));
429         return 1;
430     }
431
432     // check if the pixel format is available for this device
433     if ([[ctx->video_output availableVideoCVPixelFormatTypes] indexOfObject:[NSNumber numberWithInt:pxl_fmt_spec.avf_id]] == NSNotFound) {
434         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Selected pixel format (%s) is not supported by the input device.\n",
435                av_get_pix_fmt_name(pxl_fmt_spec.ff_id));
436
437         pxl_fmt_spec.ff_id = AV_PIX_FMT_NONE;
438
439         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Supported pixel formats:\n");
440         for (NSNumber *pxl_fmt in [ctx->video_output availableVideoCVPixelFormatTypes]) {
441             struct AVFPixelFormatSpec pxl_fmt_dummy;
442             pxl_fmt_dummy.ff_id = AV_PIX_FMT_NONE;
443             for (int i = 0; avf_pixel_formats[i].ff_id != AV_PIX_FMT_NONE; i++) {
444                 if ([pxl_fmt intValue] == avf_pixel_formats[i].avf_id) {
445                     pxl_fmt_dummy = avf_pixel_formats[i];
446                     break;
447                 }
448             }
449
450             if (pxl_fmt_dummy.ff_id != AV_PIX_FMT_NONE) {
451                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "  %s\n", av_get_pix_fmt_name(pxl_fmt_dummy.ff_id));
452
453                 // select first supported pixel format instead of user selected (or default) pixel format
454                 if (pxl_fmt_spec.ff_id == AV_PIX_FMT_NONE) {
455                     pxl_fmt_spec = pxl_fmt_dummy;
456                 }
457             }
458         }
459
460         // fail if there is no appropriate pixel format or print a warning about overriding the pixel format
461         if (pxl_fmt_spec.ff_id == AV_PIX_FMT_NONE) {
462             return 1;
463         } else {
464             av_log(s, AV_LOG_WARNING, "Overriding selected pixel format to use %s instead.\n",
465                    av_get_pix_fmt_name(pxl_fmt_spec.ff_id));
466         }
467     }
468
469     ctx->pixel_format          = pxl_fmt_spec.ff_id;
470     pixel_format = [NSNumber numberWithUnsignedInt:pxl_fmt_spec.avf_id];
471     capture_dict = [NSDictionary dictionaryWithObject:pixel_format
472                                                forKey:(id)kCVPixelBufferPixelFormatTypeKey];
473
474     [ctx->video_output setVideoSettings:capture_dict];
475     [ctx->video_output setAlwaysDiscardsLateVideoFrames:YES];
476
477     ctx->avf_delegate = [[AVFFrameReceiver alloc] initWithContext:ctx];
478
479     queue = dispatch_queue_create("avf_queue", NULL);
480     [ctx->video_output setSampleBufferDelegate:ctx->avf_delegate queue:queue];
481     dispatch_release(queue);
482
483     if ([ctx->capture_session canAddOutput:ctx->video_output]) {
484         [ctx->capture_session addOutput:ctx->video_output];
485     } else {
486         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "can't add video output to capture session\n");
487         return 1;
488     }
489
490     return 0;
491 }
492
493 static int add_audio_device(AVFormatContext *s, AVCaptureDevice *audio_device)
494 {
495     AVFContext *ctx = (AVFContext*)s->priv_data;
496     NSError *error  = nil;
497     AVCaptureDeviceInput* audio_dev_input = [[[AVCaptureDeviceInput alloc] initWithDevice:audio_device error:&error] autorelease];
498     dispatch_queue_t queue;
499
500     if (!audio_dev_input) {
501         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Failed to create AV capture input device: %s\n",
502                [[error localizedDescription] UTF8String]);
503         return 1;
504     }
505
506     if ([ctx->capture_session canAddInput:audio_dev_input]) {
507         [ctx->capture_session addInput:audio_dev_input];
508     } else {
509         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "can't add audio input to capture session\n");
510         return 1;
511     }
512
513     // Attaching output
514     ctx->audio_output = [[AVCaptureAudioDataOutput alloc] init];
515
516     if (!ctx->audio_output) {
517         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Failed to init AV audio output\n");
518         return 1;
519     }
520
521     ctx->avf_audio_delegate = [[AVFAudioReceiver alloc] initWithContext:ctx];
522
523     queue = dispatch_queue_create("avf_audio_queue", NULL);
524     [ctx->audio_output setSampleBufferDelegate:ctx->avf_audio_delegate queue:queue];
525     dispatch_release(queue);
526
527     if ([ctx->capture_session canAddOutput:ctx->audio_output]) {
528         [ctx->capture_session addOutput:ctx->audio_output];
529     } else {
530         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "adding audio output to capture session failed\n");
531         return 1;
532     }
533
534     return 0;
535 }
536
537 static int get_video_config(AVFormatContext *s)
538 {
539     AVFContext *ctx = (AVFContext*)s->priv_data;
540     CVImageBufferRef image_buffer;
541     CGSize image_buffer_size;
542     AVStream* stream = avformat_new_stream(s, NULL);
543
544     if (!stream) {
545         return 1;
546     }
547
548     // Take stream info from the first frame.
549     while (ctx->frames_captured < 1) {
550         CFRunLoopRunInMode(kCFRunLoopDefaultMode, 0.1, YES);
551     }
552
553     lock_frames(ctx);
554
555     ctx->video_stream_index = stream->index;
556
557     avpriv_set_pts_info(stream, 64, 1, avf_time_base);
558
559     image_buffer      = CMSampleBufferGetImageBuffer(ctx->current_frame);
560     image_buffer_size = CVImageBufferGetEncodedSize(image_buffer);
561
562     stream->codec->codec_id   = AV_CODEC_ID_RAWVIDEO;
563     stream->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
564     stream->codec->width      = (int)image_buffer_size.width;
565     stream->codec->height     = (int)image_buffer_size.height;
566     stream->codec->pix_fmt    = ctx->pixel_format;
567
568     CFRelease(ctx->current_frame);
569     ctx->current_frame = nil;
570
571     unlock_frames(ctx);
572
573     return 0;
574 }
575
576 static int get_audio_config(AVFormatContext *s)
577 {
578     AVFContext *ctx = (AVFContext*)s->priv_data;
579     CMFormatDescriptionRef format_desc;
580     AVStream* stream = avformat_new_stream(s, NULL);
581
582     if (!stream) {
583         return 1;
584     }
585
586     // Take stream info from the first frame.
587     while (ctx->audio_frames_captured < 1) {
588         CFRunLoopRunInMode(kCFRunLoopDefaultMode, 0.1, YES);
589     }
590
591     lock_frames(ctx);
592
593     ctx->audio_stream_index = stream->index;
594
595     avpriv_set_pts_info(stream, 64, 1, avf_time_base);
596
597     format_desc = CMSampleBufferGetFormatDescription(ctx->current_audio_frame);
598     const AudioStreamBasicDescription *basic_desc = CMAudioFormatDescriptionGetStreamBasicDescription(format_desc);
599
600     if (!basic_desc) {
601         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "audio format not available\n");
602         return 1;
603     }
604
605     stream->codec->codec_type     = AVMEDIA_TYPE_AUDIO;
606     stream->codec->sample_rate    = basic_desc->mSampleRate;
607     stream->codec->channels       = basic_desc->mChannelsPerFrame;
608     stream->codec->channel_layout = av_get_default_channel_layout(stream->codec->channels);
609
610     ctx->audio_channels        = basic_desc->mChannelsPerFrame;
611     ctx->audio_bits_per_sample = basic_desc->mBitsPerChannel;
612     ctx->audio_float           = basic_desc->mFormatFlags & kAudioFormatFlagIsFloat;
613     ctx->audio_be              = basic_desc->mFormatFlags & kAudioFormatFlagIsBigEndian;
614     ctx->audio_signed_integer  = basic_desc->mFormatFlags & kAudioFormatFlagIsSignedInteger;
615     ctx->audio_packed          = basic_desc->mFormatFlags & kAudioFormatFlagIsPacked;
616     ctx->audio_non_interleaved = basic_desc->mFormatFlags & kAudioFormatFlagIsNonInterleaved;
617
618     if (basic_desc->mFormatID == kAudioFormatLinearPCM &&
619         ctx->audio_float &&
620         ctx->audio_bits_per_sample == 32 &&
621         ctx->audio_packed) {
622         stream->codec->codec_id = ctx->audio_be ? AV_CODEC_ID_PCM_F32BE : AV_CODEC_ID_PCM_F32LE;
623     } else if (basic_desc->mFormatID == kAudioFormatLinearPCM &&
624         ctx->audio_signed_integer &&
625         ctx->audio_bits_per_sample == 16 &&
626         ctx->audio_packed) {
627         stream->codec->codec_id = ctx->audio_be ? AV_CODEC_ID_PCM_S16BE : AV_CODEC_ID_PCM_S16LE;
628     } else if (basic_desc->mFormatID == kAudioFormatLinearPCM &&
629         ctx->audio_signed_integer &&
630         ctx->audio_bits_per_sample == 24 &&
631         ctx->audio_packed) {
632         stream->codec->codec_id = ctx->audio_be ? AV_CODEC_ID_PCM_S24BE : AV_CODEC_ID_PCM_S24LE;
633     } else if (basic_desc->mFormatID == kAudioFormatLinearPCM &&
634         ctx->audio_signed_integer &&
635         ctx->audio_bits_per_sample == 32 &&
636         ctx->audio_packed) {
637         stream->codec->codec_id = ctx->audio_be ? AV_CODEC_ID_PCM_S32BE : AV_CODEC_ID_PCM_S32LE;
638     } else {
639         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "audio format is not supported\n");
640         return 1;
641     }
642
643     if (ctx->audio_non_interleaved) {
644         CMBlockBufferRef block_buffer = CMSampleBufferGetDataBuffer(ctx->current_audio_frame);
645         ctx->audio_buffer_size        = CMBlockBufferGetDataLength(block_buffer);
646         ctx->audio_buffer             = av_malloc(ctx->audio_buffer_size);
647         if (!ctx->audio_buffer) {
648             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "error allocating audio buffer\n");
649             return 1;
650         }
651     }
652
653     CFRelease(ctx->current_audio_frame);
654     ctx->current_audio_frame = nil;
655
656     unlock_frames(ctx);
657
658     return 0;
659 }
660
661 static int avf_read_header(AVFormatContext *s)
662 {
663     NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
664     int capture_screen      = 0;
665     uint32_t num_screens    = 0;
666     AVFContext *ctx         = (AVFContext*)s->priv_data;
667     AVCaptureDevice *video_device = nil;
668     AVCaptureDevice *audio_device = nil;
669     // Find capture device
670     NSArray *devices = [AVCaptureDevice devicesWithMediaType:AVMediaTypeVideo];
671     ctx->num_video_devices = [devices count];
672
673     ctx->first_pts          = av_gettime();
674     ctx->first_audio_pts    = av_gettime();
675
676     pthread_mutex_init(&ctx->frame_lock, NULL);
677     pthread_cond_init(&ctx->frame_wait_cond, NULL);
678
679 #if !TARGET_OS_IPHONE && __MAC_OS_X_VERSION_MIN_REQUIRED >= 1070
680     CGGetActiveDisplayList(0, NULL, &num_screens);
681 #endif
682
683     // List devices if requested
684     if (ctx->list_devices) {
685         int index = 0;
686         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "AVFoundation video devices:\n");
687         for (AVCaptureDevice *device in devices) {
688             const char *name = [[device localizedName] UTF8String];
689             index            = [devices indexOfObject:device];
690             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "[%d] %s\n", index, name);
691             index++;
692         }
693 #if !TARGET_OS_IPHONE && __MAC_OS_X_VERSION_MIN_REQUIRED >= 1070
694         if (num_screens > 0) {
695             CGDirectDisplayID screens[num_screens];
696             CGGetActiveDisplayList(num_screens, screens, &num_screens);
697             for (int i = 0; i < num_screens; i++) {
698                 av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "[%d] Capture screen %d\n", index + i, i);
699             }
700         }
701 #endif
702
703         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "AVFoundation audio devices:\n");
704         devices = [AVCaptureDevice devicesWithMediaType:AVMediaTypeAudio];
705         for (AVCaptureDevice *device in devices) {
706             const char *name = [[device localizedName] UTF8String];
707             int index  = [devices indexOfObject:device];
708             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "[%d] %s\n", index, name);
709         }
710          goto fail;
711     }
712
713     // parse input filename for video and audio device
714     parse_device_name(s);
715
716     // check for device index given in filename
717     if (ctx->video_device_index == -1 && ctx->video_filename) {
718         sscanf(ctx->video_filename, "%d", &ctx->video_device_index);
719     }
720     if (ctx->audio_device_index == -1 && ctx->audio_filename) {
721         sscanf(ctx->audio_filename, "%d", &ctx->audio_device_index);
722     }
723
724     if (ctx->video_device_index >= 0) {
725         if (ctx->video_device_index < ctx->num_video_devices) {
726             video_device = [devices objectAtIndex:ctx->video_device_index];
727         } else if (ctx->video_device_index < ctx->num_video_devices + num_screens) {
728 #if !TARGET_OS_IPHONE && __MAC_OS_X_VERSION_MIN_REQUIRED >= 1070
729             CGDirectDisplayID screens[num_screens];
730             CGGetActiveDisplayList(num_screens, screens, &num_screens);
731             AVCaptureScreenInput* capture_screen_input = [[[AVCaptureScreenInput alloc] initWithDisplayID:screens[ctx->video_device_index - ctx->num_video_devices]] autorelease];
732
733             if (ctx->framerate.num > 0) {
734                 capture_screen_input.minFrameDuration = CMTimeMake(ctx->framerate.den, ctx->framerate.num);
735             }
736
737 #if !TARGET_OS_IPHONE && __MAC_OS_X_VERSION_MIN_REQUIRED >= 1080
738             if (ctx->capture_cursor) {
739                 capture_screen_input.capturesCursor = YES;
740             } else {
741                 capture_screen_input.capturesCursor = NO;
742             }
743 #endif
744
745             video_device = (AVCaptureDevice*) capture_screen_input;
746             capture_screen = 1;
747 #endif
748          } else {
749             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid device index\n");
750             goto fail;
751         }
752     } else if (ctx->video_filename &&
753                strncmp(ctx->video_filename, "none", 4)) {
754         if (!strncmp(ctx->video_filename, "default", 7)) {
755             video_device = [AVCaptureDevice defaultDeviceWithMediaType:AVMediaTypeVideo];
756         } else {
757         // looking for video inputs
758         for (AVCaptureDevice *device in devices) {
759             if (!strncmp(ctx->video_filename, [[device localizedName] UTF8String], strlen(ctx->video_filename))) {
760                 video_device = device;
761                 break;
762             }
763         }
764
765 #if !TARGET_OS_IPHONE && __MAC_OS_X_VERSION_MIN_REQUIRED >= 1070
766         // looking for screen inputs
767         if (!video_device) {
768             int idx;
769             if(sscanf(ctx->video_filename, "Capture screen %d", &idx) && idx < num_screens) {
770                 CGDirectDisplayID screens[num_screens];
771                 CGGetActiveDisplayList(num_screens, screens, &num_screens);
772                 AVCaptureScreenInput* capture_screen_input = [[[AVCaptureScreenInput alloc] initWithDisplayID:screens[idx]] autorelease];
773                 video_device = (AVCaptureDevice*) capture_screen_input;
774                 ctx->video_device_index = ctx->num_video_devices + idx;
775                 capture_screen = 1;
776
777                 if (ctx->framerate.num > 0) {
778                     capture_screen_input.minFrameDuration = CMTimeMake(ctx->framerate.den, ctx->framerate.num);
779                 }
780
781 #if !TARGET_OS_IPHONE && __MAC_OS_X_VERSION_MIN_REQUIRED >= 1080
782                 if (ctx->capture_cursor) {
783                     capture_screen_input.capturesCursor = YES;
784                 } else {
785                     capture_screen_input.capturesCursor = NO;
786                 }
787 #endif
788             }
789         }
790 #endif
791         }
792
793         if (!video_device) {
794             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Video device not found\n");
795             goto fail;
796         }
797     }
798
799     // get audio device
800     if (ctx->audio_device_index >= 0) {
801         NSArray *devices = [AVCaptureDevice devicesWithMediaType:AVMediaTypeAudio];
802
803         if (ctx->audio_device_index >= [devices count]) {
804             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid audio device index\n");
805             goto fail;
806         }
807
808         audio_device = [devices objectAtIndex:ctx->audio_device_index];
809     } else if (ctx->audio_filename &&
810                strncmp(ctx->audio_filename, "none", 4)) {
811         if (!strncmp(ctx->audio_filename, "default", 7)) {
812             audio_device = [AVCaptureDevice defaultDeviceWithMediaType:AVMediaTypeAudio];
813         } else {
814         NSArray *devices = [AVCaptureDevice devicesWithMediaType:AVMediaTypeAudio];
815
816         for (AVCaptureDevice *device in devices) {
817             if (!strncmp(ctx->audio_filename, [[device localizedName] UTF8String], strlen(ctx->audio_filename))) {
818                 audio_device = device;
819                 break;
820             }
821         }
822         }
823
824         if (!audio_device) {
825             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Audio device not found\n");
826              goto fail;
827         }
828     }
829
830     // Video nor Audio capture device not found, looking for AVMediaTypeVideo/Audio
831     if (!video_device && !audio_device) {
832         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "No AV capture device found\n");
833         goto fail;
834     }
835
836     if (video_device) {
837         if (ctx->video_device_index < ctx->num_video_devices) {
838             av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "'%s' opened\n", [[video_device localizedName] UTF8String]);
839         } else {
840             av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "'%s' opened\n", [[video_device description] UTF8String]);
841         }
842     }
843     if (audio_device) {
844         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "audio device '%s' opened\n", [[audio_device localizedName] UTF8String]);
845     }
846
847     // Initialize capture session
848     ctx->capture_session = [[AVCaptureSession alloc] init];
849
850     if (video_device && add_video_device(s, video_device)) {
851         goto fail;
852     }
853     if (audio_device && add_audio_device(s, audio_device)) {
854     }
855
856     [ctx->capture_session startRunning];
857
858     /* Unlock device configuration only after the session is started so it
859      * does not reset the capture formats */
860     if (!capture_screen) {
861         [video_device unlockForConfiguration];
862     }
863
864     if (video_device && get_video_config(s)) {
865         goto fail;
866     }
867
868     // set audio stream
869     if (audio_device && get_audio_config(s)) {
870         goto fail;
871     }
872
873     [pool release];
874     return 0;
875
876 fail:
877     [pool release];
878     destroy_context(ctx);
879     return AVERROR(EIO);
880 }
881
882 static int avf_read_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
883 {
884     AVFContext* ctx = (AVFContext*)s->priv_data;
885
886     do {
887         CVImageBufferRef image_buffer;
888         lock_frames(ctx);
889
890         image_buffer = CMSampleBufferGetImageBuffer(ctx->current_frame);
891
892         if (ctx->current_frame != nil) {
893             void *data;
894             if (av_new_packet(pkt, (int)CVPixelBufferGetDataSize(image_buffer)) < 0) {
895                 return AVERROR(EIO);
896             }
897
898             pkt->pts = pkt->dts = av_rescale_q(av_gettime() - ctx->first_pts,
899                                                AV_TIME_BASE_Q,
900                                                avf_time_base_q);
901             pkt->stream_index  = ctx->video_stream_index;
902             pkt->flags        |= AV_PKT_FLAG_KEY;
903
904             CVPixelBufferLockBaseAddress(image_buffer, 0);
905
906             data = CVPixelBufferGetBaseAddress(image_buffer);
907             memcpy(pkt->data, data, pkt->size);
908
909             CVPixelBufferUnlockBaseAddress(image_buffer, 0);
910             CFRelease(ctx->current_frame);
911             ctx->current_frame = nil;
912         } else if (ctx->current_audio_frame != nil) {
913             CMBlockBufferRef block_buffer = CMSampleBufferGetDataBuffer(ctx->current_audio_frame);
914             int block_buffer_size         = CMBlockBufferGetDataLength(block_buffer);
915
916             if (!block_buffer || !block_buffer_size) {
917                 return AVERROR(EIO);
918             }
919
920             if (ctx->audio_non_interleaved && block_buffer_size > ctx->audio_buffer_size) {
921                 return AVERROR_BUFFER_TOO_SMALL;
922             }
923
924             if (av_new_packet(pkt, block_buffer_size) < 0) {
925                 return AVERROR(EIO);
926             }
927
928             pkt->pts = pkt->dts = av_rescale_q(av_gettime() - ctx->first_audio_pts,
929                                                AV_TIME_BASE_Q,
930                                                avf_time_base_q);
931
932             pkt->stream_index  = ctx->audio_stream_index;
933             pkt->flags        |= AV_PKT_FLAG_KEY;
934
935             if (ctx->audio_non_interleaved) {
936                 int sample, c, shift, num_samples;
937
938                 OSStatus ret = CMBlockBufferCopyDataBytes(block_buffer, 0, pkt->size, ctx->audio_buffer);
939                 if (ret != kCMBlockBufferNoErr) {
940                     return AVERROR(EIO);
941                 }
942
943                 num_samples = pkt->size / (ctx->audio_channels * (ctx->audio_bits_per_sample >> 3));
944
945                 // transform decoded frame into output format
946                 #define INTERLEAVE_OUTPUT(bps)                                         \
947                 {                                                                      \
948                     int##bps##_t **src;                                                \
949                     int##bps##_t *dest;                                                \
950                     src = av_malloc(ctx->audio_channels * sizeof(int##bps##_t*));      \
951                     if (!src) return AVERROR(EIO);                                     \
952                     for (c = 0; c < ctx->audio_channels; c++) {                        \
953                         src[c] = ((int##bps##_t*)ctx->audio_buffer) + c * num_samples; \
954                     }                                                                  \
955                     dest  = (int##bps##_t*)pkt->data;                                  \
956                     shift = bps - ctx->audio_bits_per_sample;                          \
957                     for (sample = 0; sample < num_samples; sample++)                   \
958                         for (c = 0; c < ctx->audio_channels; c++)                      \
959                             *dest++ = src[c][sample] << shift;                         \
960                     av_freep(&src);                                                    \
961                 }
962
963                 if (ctx->audio_bits_per_sample <= 16) {
964                     INTERLEAVE_OUTPUT(16)
965                 } else {
966                     INTERLEAVE_OUTPUT(32)
967                 }
968             } else {
969                 OSStatus ret = CMBlockBufferCopyDataBytes(block_buffer, 0, pkt->size, pkt->data);
970                 if (ret != kCMBlockBufferNoErr) {
971                     return AVERROR(EIO);
972                 }
973             }
974
975             CFRelease(ctx->current_audio_frame);
976             ctx->current_audio_frame = nil;
977         } else {
978             pkt->data = NULL;
979             pthread_cond_wait(&ctx->frame_wait_cond, &ctx->frame_lock);
980         }
981
982         unlock_frames(ctx);
983     } while (!pkt->data);
984
985     return 0;
986 }
987
988 static int avf_close(AVFormatContext *s)
989 {
990     AVFContext* ctx = (AVFContext*)s->priv_data;
991     destroy_context(ctx);
992     return 0;
993 }
994
995 static const AVOption options[] = {
996     { "list_devices", "list available devices", offsetof(AVFContext, list_devices), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=0}, 0, 1, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM, "list_devices" },
997     { "true", "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=1}, 0, 0, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM, "list_devices" },
998     { "false", "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=0}, 0, 0, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM, "list_devices" },
999     { "video_device_index", "select video device by index for devices with same name (starts at 0)", offsetof(AVFContext, video_device_index), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = -1}, -1, INT_MAX, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM },
1000     { "audio_device_index", "select audio device by index for devices with same name (starts at 0)", offsetof(AVFContext, audio_device_index), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = -1}, -1, INT_MAX, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM },
1001     { "pixel_format", "set pixel format", offsetof(AVFContext, pixel_format), AV_OPT_TYPE_PIXEL_FMT, {.i64 = AV_PIX_FMT_YUV420P}, 0, INT_MAX, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM},
1002     { "framerate", "set frame rate", offsetof(AVFContext, framerate), AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, {.str = "ntsc"}, 0, 0, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM },
1003     { "video_size", "set video size", offsetof(AVFContext, width), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = NULL}, 0, 0, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM },
1004     { "capture_cursor", "capture the screen cursor", offsetof(AVFContext, capture_cursor), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=0}, 0, 1, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM },
1005     { NULL },
1006 };
1007
1008 static const AVClass avf_class = {
1009     .class_name = "AVFoundation input device",
1010     .item_name  = av_default_item_name,
1011     .option     = options,
1012     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1013     .category   = AV_CLASS_CATEGORY_DEVICE_VIDEO_INPUT,
1014 };
1015
1016 AVInputFormat ff_avfoundation_demuxer = {
1017     .name           = "avfoundation",
1018     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AVFoundation input device"),
1019     .priv_data_size = sizeof(AVFContext),
1020     .read_header    = avf_read_header,
1021     .read_packet    = avf_read_packet,
1022     .read_close     = avf_close,
1023     .flags          = AVFMT_NOFILE,
1024     .priv_class     = &avf_class,
1025 };