avfilter: add setrange filter
[ffmpeg.git] / libavfilter / avf_concat.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2012 Nicolas George
3  *
4  * This file is part of FFmpeg.
5  *
6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
8  * License as published by the Free Software Foundation; either
9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
14  * See the GNU Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
17  * along with FFmpeg; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
18  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
19  */
20
21 /**
22  * @file
23  * concat audio-video filter
24  */
25
26 #include "libavutil/avassert.h"
27 #include "libavutil/avstring.h"
28 #include "libavutil/channel_layout.h"
29 #include "libavutil/opt.h"
30 #include "avfilter.h"
31 #define FF_BUFQUEUE_SIZE 256
32 #include "bufferqueue.h"
33 #include "internal.h"
34 #include "video.h"
35 #include "audio.h"
36
37 #define TYPE_ALL 2
38
39 typedef struct ConcatContext {
40     const AVClass *class;
41     unsigned nb_streams[TYPE_ALL]; /**< number of out streams of each type */
42     unsigned nb_segments;
43     unsigned cur_idx; /**< index of the first input of current segment */
44     int64_t delta_ts; /**< timestamp to add to produce output timestamps */
45     unsigned nb_in_active; /**< number of active inputs in current segment */
46     unsigned unsafe;
47     struct concat_in {
48         int64_t pts;
49         int64_t nb_frames;
50         unsigned eof;
51         struct FFBufQueue queue;
52     } *in;
53 } ConcatContext;
54
55 #define OFFSET(x) offsetof(ConcatContext, x)
56 #define A AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM
57 #define F AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
58 #define V AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
59
60 static const AVOption concat_options[] = {
61     { "n", "specify the number of segments", OFFSET(nb_segments),
62       AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 2 }, 1, INT_MAX, V|A|F},
63     { "v", "specify the number of video streams",
64       OFFSET(nb_streams[AVMEDIA_TYPE_VIDEO]),
65       AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 1 }, 0, INT_MAX, V|F },
66     { "a", "specify the number of audio streams",
67       OFFSET(nb_streams[AVMEDIA_TYPE_AUDIO]),
68       AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, INT_MAX, A|F},
69     { "unsafe", "enable unsafe mode",
70       OFFSET(unsafe),
71       AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, V|A|F},
72     { NULL }
73 };
74
75 AVFILTER_DEFINE_CLASS(concat);
76
77 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
78 {
79     ConcatContext *cat = ctx->priv;
80     unsigned type, nb_str, idx0 = 0, idx, str, seg;
81     AVFilterFormats *formats, *rates = NULL;
82     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
83     int ret;
84
85     for (type = 0; type < TYPE_ALL; type++) {
86         nb_str = cat->nb_streams[type];
87         for (str = 0; str < nb_str; str++) {
88             idx = idx0;
89
90             /* Set the output formats */
91             formats = ff_all_formats(type);
92             if ((ret = ff_formats_ref(formats, &ctx->outputs[idx]->in_formats)) < 0)
93                 return ret;
94
95             if (type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
96                 rates = ff_all_samplerates();
97                 if ((ret = ff_formats_ref(rates, &ctx->outputs[idx]->in_samplerates)) < 0)
98                     return ret;
99                 layouts = ff_all_channel_layouts();
100                 if ((ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->outputs[idx]->in_channel_layouts)) < 0)
101                     return ret;
102             }
103
104             /* Set the same formats for each corresponding input */
105             for (seg = 0; seg < cat->nb_segments; seg++) {
106                 if ((ret = ff_formats_ref(formats, &ctx->inputs[idx]->out_formats)) < 0)
107                     return ret;
108                 if (type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
109                     if ((ret = ff_formats_ref(rates, &ctx->inputs[idx]->out_samplerates)) < 0 ||
110                         (ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->inputs[idx]->out_channel_layouts)) < 0)
111                         return ret;
112                 }
113                 idx += ctx->nb_outputs;
114             }
115
116             idx0++;
117         }
118     }
119     return 0;
120 }
121
122 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
123 {
124     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
125     ConcatContext *cat   = ctx->priv;
126     unsigned out_no = FF_OUTLINK_IDX(outlink);
127     unsigned in_no  = out_no, seg;
128     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[in_no];
129
130     /* enhancement: find a common one */
131     outlink->time_base           = AV_TIME_BASE_Q;
132     outlink->w                   = inlink->w;
133     outlink->h                   = inlink->h;
134     outlink->sample_aspect_ratio = inlink->sample_aspect_ratio;
135     outlink->format              = inlink->format;
136     for (seg = 1; seg < cat->nb_segments; seg++) {
137         inlink = ctx->inputs[in_no += ctx->nb_outputs];
138         if (!outlink->sample_aspect_ratio.num)
139             outlink->sample_aspect_ratio = inlink->sample_aspect_ratio;
140         /* possible enhancement: unsafe mode, do not check */
141         if (outlink->w                       != inlink->w                       ||
142             outlink->h                       != inlink->h                       ||
143             outlink->sample_aspect_ratio.num != inlink->sample_aspect_ratio.num &&
144                                                 inlink->sample_aspect_ratio.num ||
145             outlink->sample_aspect_ratio.den != inlink->sample_aspect_ratio.den) {
146             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Input link %s parameters "
147                    "(size %dx%d, SAR %d:%d) do not match the corresponding "
148                    "output link %s parameters (%dx%d, SAR %d:%d)\n",
149                    ctx->input_pads[in_no].name, inlink->w, inlink->h,
150                    inlink->sample_aspect_ratio.num,
151                    inlink->sample_aspect_ratio.den,
152                    ctx->input_pads[out_no].name, outlink->w, outlink->h,
153                    outlink->sample_aspect_ratio.num,
154                    outlink->sample_aspect_ratio.den);
155             if (!cat->unsafe)
156                 return AVERROR(EINVAL);
157         }
158     }
159
160     return 0;
161 }
162
163 static int push_frame(AVFilterContext *ctx, unsigned in_no, AVFrame *buf)
164 {
165     ConcatContext *cat = ctx->priv;
166     unsigned out_no = in_no % ctx->nb_outputs;
167     AVFilterLink * inlink = ctx-> inputs[ in_no];
168     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[out_no];
169     struct concat_in *in = &cat->in[in_no];
170
171     buf->pts = av_rescale_q(buf->pts, inlink->time_base, outlink->time_base);
172     in->pts = buf->pts;
173     in->nb_frames++;
174     /* add duration to input PTS */
175     if (inlink->sample_rate)
176         /* use number of audio samples */
177         in->pts += av_rescale_q(buf->nb_samples,
178                                 av_make_q(1, inlink->sample_rate),
179                                 outlink->time_base);
180     else if (in->nb_frames >= 2)
181         /* use mean duration */
182         in->pts = av_rescale(in->pts, in->nb_frames, in->nb_frames - 1);
183
184     buf->pts += cat->delta_ts;
185     return ff_filter_frame(outlink, buf);
186 }
187
188 static int process_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *buf)
189 {
190     AVFilterContext *ctx  = inlink->dst;
191     ConcatContext *cat    = ctx->priv;
192     unsigned in_no = FF_INLINK_IDX(inlink);
193
194     if (in_no < cat->cur_idx) {
195         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Frame after EOF on input %s\n",
196                ctx->input_pads[in_no].name);
197         av_frame_free(&buf);
198     } else if (in_no >= cat->cur_idx + ctx->nb_outputs) {
199         ff_bufqueue_add(ctx, &cat->in[in_no].queue, buf);
200     } else {
201         return push_frame(ctx, in_no, buf);
202     }
203     return 0;
204 }
205
206 static AVFrame *get_video_buffer(AVFilterLink *inlink, int w, int h)
207 {
208     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
209     unsigned in_no = FF_INLINK_IDX(inlink);
210     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[in_no % ctx->nb_outputs];
211
212     return ff_get_video_buffer(outlink, w, h);
213 }
214
215 static AVFrame *get_audio_buffer(AVFilterLink *inlink, int nb_samples)
216 {
217     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
218     unsigned in_no = FF_INLINK_IDX(inlink);
219     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[in_no % ctx->nb_outputs];
220
221     return ff_get_audio_buffer(outlink, nb_samples);
222 }
223
224 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *buf)
225 {
226     return process_frame(inlink, buf);
227 }
228
229 static void close_input(AVFilterContext *ctx, unsigned in_no)
230 {
231     ConcatContext *cat = ctx->priv;
232
233     cat->in[in_no].eof = 1;
234     cat->nb_in_active--;
235     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "EOF on %s, %d streams left in segment.\n",
236            ctx->input_pads[in_no].name, cat->nb_in_active);
237 }
238
239 static void find_next_delta_ts(AVFilterContext *ctx, int64_t *seg_delta)
240 {
241     ConcatContext *cat = ctx->priv;
242     unsigned i = cat->cur_idx;
243     unsigned imax = i + ctx->nb_outputs;
244     int64_t pts;
245
246     pts = cat->in[i++].pts;
247     for (; i < imax; i++)
248         pts = FFMAX(pts, cat->in[i].pts);
249     cat->delta_ts += pts;
250     *seg_delta = pts;
251 }
252
253 static int send_silence(AVFilterContext *ctx, unsigned in_no, unsigned out_no,
254                         int64_t seg_delta)
255 {
256     ConcatContext *cat = ctx->priv;
257     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[out_no];
258     int64_t base_pts = cat->in[in_no].pts + cat->delta_ts - seg_delta;
259     int64_t nb_samples, sent = 0;
260     int frame_nb_samples, ret;
261     AVRational rate_tb = { 1, ctx->inputs[in_no]->sample_rate };
262     AVFrame *buf;
263
264     if (!rate_tb.den)
265         return AVERROR_BUG;
266     nb_samples = av_rescale_q(seg_delta - cat->in[in_no].pts,
267                               outlink->time_base, rate_tb);
268     frame_nb_samples = FFMAX(9600, rate_tb.den / 5); /* arbitrary */
269     while (nb_samples) {
270         frame_nb_samples = FFMIN(frame_nb_samples, nb_samples);
271         buf = ff_get_audio_buffer(outlink, frame_nb_samples);
272         if (!buf)
273             return AVERROR(ENOMEM);
274         av_samples_set_silence(buf->extended_data, 0, frame_nb_samples,
275                                outlink->channels, outlink->format);
276         buf->pts = base_pts + av_rescale_q(sent, rate_tb, outlink->time_base);
277         ret = ff_filter_frame(outlink, buf);
278         if (ret < 0)
279             return ret;
280         sent       += frame_nb_samples;
281         nb_samples -= frame_nb_samples;
282     }
283     return 0;
284 }
285
286 static int flush_segment(AVFilterContext *ctx)
287 {
288     int ret;
289     ConcatContext *cat = ctx->priv;
290     unsigned str, str_max;
291     int64_t seg_delta;
292
293     find_next_delta_ts(ctx, &seg_delta);
294     cat->cur_idx += ctx->nb_outputs;
295     cat->nb_in_active = ctx->nb_outputs;
296     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "Segment finished at pts=%"PRId64"\n",
297            cat->delta_ts);
298
299     if (cat->cur_idx < ctx->nb_inputs) {
300         /* pad audio streams with silence */
301         str = cat->nb_streams[AVMEDIA_TYPE_VIDEO];
302         str_max = str + cat->nb_streams[AVMEDIA_TYPE_AUDIO];
303         for (; str < str_max; str++) {
304             ret = send_silence(ctx, cat->cur_idx - ctx->nb_outputs + str, str,
305                                seg_delta);
306             if (ret < 0)
307                 return ret;
308         }
309         /* flush queued buffers */
310         /* possible enhancement: flush in PTS order */
311         str_max = cat->cur_idx + ctx->nb_outputs;
312         for (str = cat->cur_idx; str < str_max; str++) {
313             while (cat->in[str].queue.available) {
314                 ret = push_frame(ctx, str, ff_bufqueue_get(&cat->in[str].queue));
315                 if (ret < 0)
316                     return ret;
317             }
318         }
319     }
320     return 0;
321 }
322
323 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
324 {
325     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
326     ConcatContext *cat   = ctx->priv;
327     unsigned out_no = FF_OUTLINK_IDX(outlink);
328     unsigned in_no  = out_no + cat->cur_idx;
329     unsigned str, str_max;
330     int ret;
331
332     while (1) {
333         if (in_no >= ctx->nb_inputs)
334             return AVERROR_EOF;
335         if (!cat->in[in_no].eof) {
336             ret = ff_request_frame(ctx->inputs[in_no]);
337             if (ret != AVERROR_EOF)
338                 return ret;
339             close_input(ctx, in_no);
340         }
341         /* cycle on all inputs to finish the segment */
342         /* possible enhancement: request in PTS order */
343         str_max = cat->cur_idx + ctx->nb_outputs - 1;
344         for (str = cat->cur_idx; cat->nb_in_active;
345              str = str == str_max ? cat->cur_idx : str + 1) {
346             if (cat->in[str].eof)
347                 continue;
348             ret = ff_request_frame(ctx->inputs[str]);
349             if (ret != AVERROR_EOF)
350                 return ret;
351             close_input(ctx, str);
352         }
353         ret = flush_segment(ctx);
354         if (ret < 0)
355             return ret;
356         in_no += ctx->nb_outputs;
357     }
358 }
359
360 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
361 {
362     ConcatContext *cat = ctx->priv;
363     unsigned seg, type, str;
364     int ret;
365
366     /* create input pads */
367     for (seg = 0; seg < cat->nb_segments; seg++) {
368         for (type = 0; type < TYPE_ALL; type++) {
369             for (str = 0; str < cat->nb_streams[type]; str++) {
370                 AVFilterPad pad = {
371                     .type             = type,
372                     .get_video_buffer = get_video_buffer,
373                     .get_audio_buffer = get_audio_buffer,
374                     .filter_frame     = filter_frame,
375                 };
376                 pad.name = av_asprintf("in%d:%c%d", seg, "va"[type], str);
377                 if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, ctx->nb_inputs, &pad)) < 0) {
378                     av_freep(&pad.name);
379                     return ret;
380                 }
381             }
382         }
383     }
384     /* create output pads */
385     for (type = 0; type < TYPE_ALL; type++) {
386         for (str = 0; str < cat->nb_streams[type]; str++) {
387             AVFilterPad pad = {
388                 .type          = type,
389                 .config_props  = config_output,
390                 .request_frame = request_frame,
391             };
392             pad.name = av_asprintf("out:%c%d", "va"[type], str);
393             if ((ret = ff_insert_outpad(ctx, ctx->nb_outputs, &pad)) < 0) {
394                 av_freep(&pad.name);
395                 return ret;
396             }
397         }
398     }
399
400     cat->in = av_calloc(ctx->nb_inputs, sizeof(*cat->in));
401     if (!cat->in)
402         return AVERROR(ENOMEM);
403     cat->nb_in_active = ctx->nb_outputs;
404     return 0;
405 }
406
407 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
408 {
409     ConcatContext *cat = ctx->priv;
410     unsigned i;
411
412     for (i = 0; i < ctx->nb_inputs; i++) {
413         av_freep(&ctx->input_pads[i].name);
414         ff_bufqueue_discard_all(&cat->in[i].queue);
415     }
416     for (i = 0; i < ctx->nb_outputs; i++)
417         av_freep(&ctx->output_pads[i].name);
418     av_freep(&cat->in);
419 }
420
421 AVFilter ff_avf_concat = {
422     .name          = "concat",
423     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Concatenate audio and video streams."),
424     .init          = init,
425     .uninit        = uninit,
426     .query_formats = query_formats,
427     .priv_size     = sizeof(ConcatContext),
428     .inputs        = NULL,
429     .outputs       = NULL,
430     .priv_class    = &concat_class,
431     .flags         = AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS | AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_OUTPUTS,
432 };