4bbc92edea809da5edbd2faf68df48a5f001e72d
[ffmpeg.git] / libavdevice / decklink_dec.cpp
1 /*
2  * Blackmagic DeckLink output
3  * Copyright (c) 2013-2014 Luca Barbato, Deti Fliegl
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 #include <DeckLinkAPI.h>
23
24 extern "C" {
25 #include "libavformat/internal.h"
26 #include "libavutil/imgutils.h"
27 }
28
29 #include "decklink_common.h"
30 #include "decklink_dec.h"
31
32 static void avpacket_queue_init(AVFormatContext *avctx, AVPacketQueue *q)
33 {
34     memset(q, 0, sizeof(AVPacketQueue));
35     pthread_mutex_init(&q->mutex, NULL);
36     pthread_cond_init(&q->cond, NULL);
37     q->avctx = avctx;
38 }
39
40 static void avpacket_queue_flush(AVPacketQueue *q)
41 {
42     AVPacketList *pkt, *pkt1;
43
44     pthread_mutex_lock(&q->mutex);
45     for (pkt = q->first_pkt; pkt != NULL; pkt = pkt1) {
46         pkt1 = pkt->next;
47         av_packet_unref(&pkt->pkt);
48         av_freep(&pkt);
49     }
50     q->last_pkt   = NULL;
51     q->first_pkt  = NULL;
52     q->nb_packets = 0;
53     q->size       = 0;
54     pthread_mutex_unlock(&q->mutex);
55 }
56
57 static void avpacket_queue_end(AVPacketQueue *q)
58 {
59     avpacket_queue_flush(q);
60     pthread_mutex_destroy(&q->mutex);
61     pthread_cond_destroy(&q->cond);
62 }
63
64 static unsigned long long avpacket_queue_size(AVPacketQueue *q)
65 {
66     unsigned long long size;
67     pthread_mutex_lock(&q->mutex);
68     size = q->size;
69     pthread_mutex_unlock(&q->mutex);
70     return size;
71 }
72
73 static int avpacket_queue_put(AVPacketQueue *q, AVPacket *pkt)
74 {
75     AVPacketList *pkt1;
76
77     // Drop Packet if queue size is > 1GB
78     if (avpacket_queue_size(q) >  1024 * 1024 * 1024 ) {
79         av_log(q->avctx, AV_LOG_WARNING,  "Decklink input buffer overrun!\n");
80         return -1;
81     }
82     /* duplicate the packet */
83     if (av_dup_packet(pkt) < 0) {
84         return -1;
85     }
86
87     pkt1 = (AVPacketList *)av_malloc(sizeof(AVPacketList));
88     if (!pkt1) {
89         return -1;
90     }
91     pkt1->pkt  = *pkt;
92     pkt1->next = NULL;
93
94     pthread_mutex_lock(&q->mutex);
95
96     if (!q->last_pkt) {
97         q->first_pkt = pkt1;
98     } else {
99         q->last_pkt->next = pkt1;
100     }
101
102     q->last_pkt = pkt1;
103     q->nb_packets++;
104     q->size += pkt1->pkt.size + sizeof(*pkt1);
105
106     pthread_cond_signal(&q->cond);
107
108     pthread_mutex_unlock(&q->mutex);
109     return 0;
110 }
111
112 static int avpacket_queue_get(AVPacketQueue *q, AVPacket *pkt, int block)
113 {
114     AVPacketList *pkt1;
115     int ret;
116
117     pthread_mutex_lock(&q->mutex);
118
119     for (;; ) {
120         pkt1 = q->first_pkt;
121         if (pkt1) {
122             q->first_pkt = pkt1->next;
123             if (!q->first_pkt) {
124                 q->last_pkt = NULL;
125             }
126             q->nb_packets--;
127             q->size -= pkt1->pkt.size + sizeof(*pkt1);
128             *pkt     = pkt1->pkt;
129             av_free(pkt1);
130             ret = 1;
131             break;
132         } else if (!block) {
133             ret = 0;
134             break;
135         } else {
136             pthread_cond_wait(&q->cond, &q->mutex);
137         }
138     }
139     pthread_mutex_unlock(&q->mutex);
140     return ret;
141 }
142
143 class decklink_input_callback : public IDeckLinkInputCallback
144 {
145 public:
146         decklink_input_callback(AVFormatContext *_avctx);
147         ~decklink_input_callback();
148
149         virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE QueryInterface(REFIID iid, LPVOID *ppv) { return E_NOINTERFACE; }
150         virtual ULONG STDMETHODCALLTYPE AddRef(void);
151         virtual ULONG STDMETHODCALLTYPE  Release(void);
152         virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE VideoInputFormatChanged(BMDVideoInputFormatChangedEvents, IDeckLinkDisplayMode*, BMDDetectedVideoInputFormatFlags);
153         virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE VideoInputFrameArrived(IDeckLinkVideoInputFrame*, IDeckLinkAudioInputPacket*);
154
155 private:
156         ULONG           m_refCount;
157         pthread_mutex_t m_mutex;
158         AVFormatContext *avctx;
159         decklink_ctx    *ctx;
160         int no_video;
161         int64_t initial_video_pts;
162         int64_t initial_audio_pts;
163 };
164
165 decklink_input_callback::decklink_input_callback(AVFormatContext *_avctx) : m_refCount(0)
166 {
167     avctx = _avctx;
168     decklink_cctx       *cctx = (struct decklink_cctx *) avctx->priv_data;
169     ctx = (struct decklink_ctx *) cctx->ctx;
170     initial_audio_pts = initial_video_pts = AV_NOPTS_VALUE;
171     pthread_mutex_init(&m_mutex, NULL);
172 }
173
174 decklink_input_callback::~decklink_input_callback()
175 {
176     pthread_mutex_destroy(&m_mutex);
177 }
178
179 ULONG decklink_input_callback::AddRef(void)
180 {
181     pthread_mutex_lock(&m_mutex);
182     m_refCount++;
183     pthread_mutex_unlock(&m_mutex);
184
185     return (ULONG)m_refCount;
186 }
187
188 ULONG decklink_input_callback::Release(void)
189 {
190     pthread_mutex_lock(&m_mutex);
191     m_refCount--;
192     pthread_mutex_unlock(&m_mutex);
193
194     if (m_refCount == 0) {
195         delete this;
196         return 0;
197     }
198
199     return (ULONG)m_refCount;
200 }
201
202 HRESULT decklink_input_callback::VideoInputFrameArrived(
203     IDeckLinkVideoInputFrame *videoFrame, IDeckLinkAudioInputPacket *audioFrame)
204 {
205     void *frameBytes;
206     void *audioFrameBytes;
207     BMDTimeValue frameTime;
208     BMDTimeValue frameDuration;
209
210     ctx->frameCount++;
211
212     // Handle Video Frame
213     if (videoFrame) {
214         AVPacket pkt;
215         AVCodecContext *c;
216         av_init_packet(&pkt);
217         c = ctx->video_st->codec;
218         if (ctx->frameCount % 25 == 0) {
219             unsigned long long qsize = avpacket_queue_size(&ctx->queue);
220             av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG,
221                     "Frame received (#%lu) - Valid (%liB) - QSize %fMB\n",
222                     ctx->frameCount,
223                     videoFrame->GetRowBytes() * videoFrame->GetHeight(),
224                     (double)qsize / 1024 / 1024);
225         }
226
227         videoFrame->GetBytes(&frameBytes);
228         videoFrame->GetStreamTime(&frameTime, &frameDuration,
229                                   ctx->video_st->time_base.den);
230
231         if (videoFrame->GetFlags() & bmdFrameHasNoInputSource) {
232             if (videoFrame->GetPixelFormat() == bmdFormat8BitYUV) {
233             unsigned bars[8] = {
234                 0xEA80EA80, 0xD292D210, 0xA910A9A5, 0x90229035,
235                 0x6ADD6ACA, 0x51EF515A, 0x286D28EF, 0x10801080 };
236             int width  = videoFrame->GetWidth();
237             int height = videoFrame->GetHeight();
238             unsigned *p = (unsigned *)frameBytes;
239
240             for (int y = 0; y < height; y++) {
241                 for (int x = 0; x < width; x += 2)
242                     *p++ = bars[(x * 8) / width];
243             }
244             }
245
246             if (!no_video) {
247                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Frame received (#%lu) - No input signal detected "
248                         "- Frames dropped %u\n", ctx->frameCount, ++ctx->dropped);
249             }
250             no_video = 1;
251         } else {
252             if (no_video) {
253                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Frame received (#%lu) - Input returned "
254                         "- Frames dropped %u\n", ctx->frameCount, ++ctx->dropped);
255             }
256             no_video = 0;
257         }
258
259         pkt.pts = frameTime / ctx->video_st->time_base.num;
260
261         if (initial_video_pts == AV_NOPTS_VALUE) {
262             initial_video_pts = pkt.pts;
263         }
264
265         pkt.pts -= initial_video_pts;
266         pkt.dts = pkt.pts;
267
268         pkt.duration = frameDuration;
269         //To be made sure it still applies
270         pkt.flags       |= AV_PKT_FLAG_KEY;
271         pkt.stream_index = ctx->video_st->index;
272         pkt.data         = (uint8_t *)frameBytes;
273         pkt.size         = videoFrame->GetRowBytes() *
274                            videoFrame->GetHeight();
275         //fprintf(stderr,"Video Frame size %d ts %d\n", pkt.size, pkt.pts);
276         c->frame_number++;
277         if (avpacket_queue_put(&ctx->queue, &pkt) < 0) {
278             ++ctx->dropped;
279         }
280     }
281
282     // Handle Audio Frame
283     if (audioFrame) {
284         AVCodecContext *c;
285         AVPacket pkt;
286         BMDTimeValue audio_pts;
287         av_init_packet(&pkt);
288
289         c = ctx->audio_st->codec;
290         //hack among hacks
291         pkt.size = audioFrame->GetSampleFrameCount() * ctx->audio_st->codec->channels * (16 / 8);
292         audioFrame->GetBytes(&audioFrameBytes);
293         audioFrame->GetPacketTime(&audio_pts, ctx->audio_st->time_base.den);
294         pkt.pts = audio_pts / ctx->audio_st->time_base.num;
295
296         if (initial_audio_pts == AV_NOPTS_VALUE) {
297             initial_audio_pts = pkt.pts;
298         }
299
300         pkt.pts -= initial_audio_pts;
301         pkt.dts = pkt.pts;
302
303         //fprintf(stderr,"Audio Frame size %d ts %d\n", pkt.size, pkt.pts);
304         pkt.flags       |= AV_PKT_FLAG_KEY;
305         pkt.stream_index = ctx->audio_st->index;
306         pkt.data         = (uint8_t *)audioFrameBytes;
307
308         c->frame_number++;
309         if (avpacket_queue_put(&ctx->queue, &pkt) < 0) {
310             ++ctx->dropped;
311         }
312     }
313
314     return S_OK;
315 }
316
317 HRESULT decklink_input_callback::VideoInputFormatChanged(
318     BMDVideoInputFormatChangedEvents events, IDeckLinkDisplayMode *mode,
319     BMDDetectedVideoInputFormatFlags)
320 {
321     return S_OK;
322 }
323
324 static HRESULT decklink_start_input(AVFormatContext *avctx)
325 {
326     struct decklink_cctx *cctx = (struct decklink_cctx *) avctx->priv_data;
327     struct decklink_ctx *ctx = (struct decklink_ctx *) cctx->ctx;
328
329     ctx->input_callback = new decklink_input_callback(avctx);
330     ctx->dli->SetCallback(ctx->input_callback);
331     return ctx->dli->StartStreams();
332 }
333
334 extern "C" {
335
336 av_cold int ff_decklink_read_close(AVFormatContext *avctx)
337 {
338     struct decklink_cctx *cctx = (struct decklink_cctx *) avctx->priv_data;
339     struct decklink_ctx *ctx = (struct decklink_ctx *) cctx->ctx;
340
341     if (ctx->capture_started) {
342         ctx->dli->StopStreams();
343         ctx->dli->DisableVideoInput();
344         ctx->dli->DisableAudioInput();
345     }
346
347     if (ctx->dli)
348         ctx->dli->Release();
349     if (ctx->dl)
350         ctx->dl->Release();
351
352     avpacket_queue_end(&ctx->queue);
353
354     av_freep(&cctx->ctx);
355
356     return 0;
357 }
358
359 av_cold int ff_decklink_read_header(AVFormatContext *avctx)
360 {
361     struct decklink_cctx *cctx = (struct decklink_cctx *) avctx->priv_data;
362     struct decklink_ctx *ctx;
363     IDeckLinkDisplayModeIterator *itermode;
364     IDeckLinkIterator *iter;
365     IDeckLink *dl = NULL;
366     AVStream *st;
367     HRESULT result;
368     char fname[1024];
369     char *tmp;
370     int mode_num = 0;
371
372     ctx = (struct decklink_ctx *) av_mallocz(sizeof(struct decklink_ctx));
373     if (!ctx)
374         return AVERROR(ENOMEM);
375     ctx->list_devices = cctx->list_devices;
376     ctx->list_formats = cctx->list_formats;
377     ctx->preroll      = cctx->preroll;
378     cctx->ctx = ctx;
379
380     iter = CreateDeckLinkIteratorInstance();
381     if (!iter) {
382         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not create DeckLink iterator\n");
383         return AVERROR(EIO);
384     }
385
386     /* List available devices. */
387     if (ctx->list_devices) {
388         ff_decklink_list_devices(avctx);
389         return AVERROR_EXIT;
390     }
391
392     strcpy (fname, avctx->filename);
393     tmp=strchr (fname, '@');
394     if (tmp != NULL) {
395         mode_num = atoi (tmp+1);
396         *tmp = 0;
397     }
398
399     /* Open device. */
400     while (iter->Next(&dl) == S_OK) {
401         const char *displayName;
402         ff_decklink_get_display_name(dl, &displayName);
403         if (!strcmp(fname, displayName)) {
404             av_free((void *) displayName);
405             ctx->dl = dl;
406             break;
407         }
408         av_free((void *) displayName);
409         dl->Release();
410     }
411     iter->Release();
412     if (!ctx->dl) {
413         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not open '%s'\n", fname);
414         return AVERROR(EIO);
415     }
416
417     /* Get input device. */
418     if (ctx->dl->QueryInterface(IID_IDeckLinkInput, (void **) &ctx->dli) != S_OK) {
419         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not open output device from '%s'\n",
420                avctx->filename);
421         ctx->dl->Release();
422         return AVERROR(EIO);
423     }
424
425     /* List supported formats. */
426     if (ctx->list_formats) {
427         ff_decklink_list_formats(avctx, DIRECTION_IN);
428         ctx->dli->Release();
429         ctx->dl->Release();
430         return AVERROR_EXIT;
431     }
432
433     if (ctx->dli->GetDisplayModeIterator(&itermode) != S_OK) {
434         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not get Display Mode Iterator\n");
435         ctx->dl->Release();
436         return AVERROR(EIO);
437     }
438
439     if (mode_num > 0) {
440         if (ff_decklink_set_format(avctx, DIRECTION_IN, mode_num) < 0) {
441             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not set mode %d for %s\n", mode_num, fname);
442             goto error;
443         }
444     }
445
446     itermode->Release();
447
448     /* Setup streams. */
449     st = avformat_new_stream(avctx, NULL);
450     if (!st) {
451         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot add stream\n");
452         goto error;
453     }
454     st->codec->codec_type  = AVMEDIA_TYPE_AUDIO;
455     st->codec->codec_id    = AV_CODEC_ID_PCM_S16LE;
456     st->codec->sample_rate = bmdAudioSampleRate48kHz;
457     st->codec->channels    = 2;
458     avpriv_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000);  /* 64 bits pts in us */
459     ctx->audio_st=st;
460
461     st = avformat_new_stream(avctx, NULL);
462     if (!st) {
463         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot add stream\n");
464         goto error;
465     }
466     st->codec->codec_type  = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
467     st->codec->width       = ctx->bmd_width;
468     st->codec->height      = ctx->bmd_height;
469
470     st->codec->time_base.den      = ctx->bmd_tb_den;
471     st->codec->time_base.num      = ctx->bmd_tb_num;
472     st->codec->bit_rate    = av_image_get_buffer_size(st->codec->pix_fmt, ctx->bmd_width, ctx->bmd_height, 1) * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
473
474     if (cctx->v210) {
475         st->codec->codec_id    = AV_CODEC_ID_V210;
476         st->codec->codec_tag   = MKTAG('V', '2', '1', '0');
477     } else {
478         st->codec->codec_id    = AV_CODEC_ID_RAWVIDEO;
479         st->codec->pix_fmt     = AV_PIX_FMT_UYVY422;
480         st->codec->codec_tag   = MKTAG('U', 'Y', 'V', 'Y');
481     }
482
483     avpriv_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000);  /* 64 bits pts in us */
484
485     ctx->video_st=st;
486
487     result = ctx->dli->EnableAudioInput(bmdAudioSampleRate48kHz, bmdAudioSampleType16bitInteger, 2);
488
489     if (result != S_OK) {
490         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot enable audio input\n");
491         goto error;
492     }
493
494     result = ctx->dli->EnableVideoInput(ctx->bmd_mode,
495                                         cctx->v210 ? bmdFormat10BitYUV : bmdFormat8BitYUV,
496                                         bmdVideoInputFlagDefault);
497
498     if (result != S_OK) {
499         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot enable video input\n");
500         goto error;
501     }
502
503     avpacket_queue_init (avctx, &ctx->queue);
504
505     if (decklink_start_input (avctx) != S_OK) {
506         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot start input stream\n");
507         goto error;
508     }
509
510     return 0;
511
512 error:
513
514     ctx->dli->Release();
515     ctx->dl->Release();
516
517     return AVERROR(EIO);
518 }
519
520 int ff_decklink_read_packet(AVFormatContext *avctx, AVPacket *pkt)
521 {
522     struct decklink_cctx *cctx = (struct decklink_cctx *) avctx->priv_data;
523     struct decklink_ctx *ctx = (struct decklink_ctx *) cctx->ctx;
524     AVFrame *frame = ctx->video_st->codec->coded_frame;
525
526     avpacket_queue_get(&ctx->queue, pkt, 1);
527     if (frame && (ctx->bmd_field_dominance == bmdUpperFieldFirst || ctx->bmd_field_dominance == bmdLowerFieldFirst)) {
528         frame->interlaced_frame = 1;
529         if (ctx->bmd_field_dominance == bmdUpperFieldFirst) {
530             frame->top_field_first = 1;
531         }
532     }
533
534     return 0;
535 }
536
537 } /* extern "C" */