8svx: decode directly to the user-provided AVFrame
[ffmpeg.git] / libavformat / output-example.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003 Fabrice Bellard
3  *
4  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
5  * of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
6  * in the Software without restriction, including without limitation the rights
7  * to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
8  * copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
9  * furnished to do so, subject to the following conditions:
10  *
11  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
12  * all copies or substantial portions of the Software.
13  *
14  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
15  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
16  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
17  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
18  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
19  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
20  * THE SOFTWARE.
21  */
22
23 /**
24  * @file
25  * libavformat API example.
26  *
27  * @example libavformat/output-example.c
28  * Output a media file in any supported libavformat format.
29  * The default codecs are used.
30  */
31
32 #include <stdlib.h>
33 #include <stdio.h>
34 #include <string.h>
35 #include <math.h>
36
37 #include "libavutil/mathematics.h"
38 #include "libavformat/avformat.h"
39 #include "libswscale/swscale.h"
40
41 /* 5 seconds stream duration */
42 #define STREAM_DURATION   5.0
43 #define STREAM_FRAME_RATE 25 /* 25 images/s */
44 #define STREAM_NB_FRAMES  ((int)(STREAM_DURATION * STREAM_FRAME_RATE))
45 #define STREAM_PIX_FMT    AV_PIX_FMT_YUV420P /* default pix_fmt */
46
47 static int sws_flags = SWS_BICUBIC;
48
49 /**************************************************************/
50 /* audio output */
51
52 static float t, tincr, tincr2;
53 static int16_t *samples;
54 static int audio_input_frame_size;
55
56 /*
57  * add an audio output stream
58  */
59 static AVStream *add_audio_stream(AVFormatContext *oc, enum AVCodecID codec_id)
60 {
61     AVCodecContext *c;
62     AVStream *st;
63     AVCodec *codec;
64
65     /* find the audio encoder */
66     codec = avcodec_find_encoder(codec_id);
67     if (!codec) {
68         fprintf(stderr, "codec not found\n");
69         exit(1);
70     }
71
72     st = avformat_new_stream(oc, codec);
73     if (!st) {
74         fprintf(stderr, "Could not alloc stream\n");
75         exit(1);
76     }
77
78     c = st->codec;
79
80     /* put sample parameters */
81     c->sample_fmt  = AV_SAMPLE_FMT_S16;
82     c->bit_rate    = 64000;
83     c->sample_rate = 44100;
84     c->channels    = 2;
85
86     // some formats want stream headers to be separate
87     if (oc->oformat->flags & AVFMT_GLOBALHEADER)
88         c->flags |= CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
89
90     return st;
91 }
92
93 static void open_audio(AVFormatContext *oc, AVStream *st)
94 {
95     AVCodecContext *c;
96
97     c = st->codec;
98
99     /* open it */
100     if (avcodec_open2(c, NULL, NULL) < 0) {
101         fprintf(stderr, "could not open codec\n");
102         exit(1);
103     }
104
105     /* init signal generator */
106     t     = 0;
107     tincr = 2 * M_PI * 110.0 / c->sample_rate;
108     /* increment frequency by 110 Hz per second */
109     tincr2 = 2 * M_PI * 110.0 / c->sample_rate / c->sample_rate;
110
111     if (c->codec->capabilities & CODEC_CAP_VARIABLE_FRAME_SIZE)
112         audio_input_frame_size = 10000;
113     else
114         audio_input_frame_size = c->frame_size;
115     samples = av_malloc(audio_input_frame_size *
116                         av_get_bytes_per_sample(c->sample_fmt) *
117                         c->channels);
118 }
119
120 /* Prepare a 16 bit dummy audio frame of 'frame_size' samples and
121  * 'nb_channels' channels. */
122 static void get_audio_frame(int16_t *samples, int frame_size, int nb_channels)
123 {
124     int j, i, v;
125     int16_t *q;
126
127     q = samples;
128     for (j = 0; j < frame_size; j++) {
129         v = (int)(sin(t) * 10000);
130         for (i = 0; i < nb_channels; i++)
131             *q++ = v;
132         t     += tincr;
133         tincr += tincr2;
134     }
135 }
136
137 static void write_audio_frame(AVFormatContext *oc, AVStream *st)
138 {
139     AVCodecContext *c;
140     AVPacket pkt = { 0 }; // data and size must be 0;
141     AVFrame *frame = avcodec_alloc_frame();
142     int got_packet;
143
144     av_init_packet(&pkt);
145     c = st->codec;
146
147     get_audio_frame(samples, audio_input_frame_size, c->channels);
148     frame->nb_samples = audio_input_frame_size;
149     avcodec_fill_audio_frame(frame, c->channels, c->sample_fmt,
150                              (uint8_t *)samples,
151                              audio_input_frame_size *
152                              av_get_bytes_per_sample(c->sample_fmt) *
153                              c->channels, 1);
154
155     avcodec_encode_audio2(c, &pkt, frame, &got_packet);
156     if (!got_packet)
157         return;
158
159     pkt.stream_index = st->index;
160
161     /* Write the compressed frame to the media file. */
162     if (av_interleaved_write_frame(oc, &pkt) != 0) {
163         fprintf(stderr, "Error while writing audio frame\n");
164         exit(1);
165     }
166     avcodec_free_frame(&frame);
167 }
168
169 static void close_audio(AVFormatContext *oc, AVStream *st)
170 {
171     avcodec_close(st->codec);
172
173     av_free(samples);
174 }
175
176 /**************************************************************/
177 /* video output */
178
179 static AVFrame *picture, *tmp_picture;
180 static uint8_t *video_outbuf;
181 static int frame_count, video_outbuf_size;
182
183 /* Add a video output stream. */
184 static AVStream *add_video_stream(AVFormatContext *oc, enum AVCodecID codec_id)
185 {
186     AVCodecContext *c;
187     AVStream *st;
188     AVCodec *codec;
189
190     /* find the video encoder */
191     codec = avcodec_find_encoder(codec_id);
192     if (!codec) {
193         fprintf(stderr, "codec not found\n");
194         exit(1);
195     }
196
197     st = avformat_new_stream(oc, codec);
198     if (!st) {
199         fprintf(stderr, "Could not alloc stream\n");
200         exit(1);
201     }
202
203     c = st->codec;
204
205     /* Put sample parameters. */
206     c->bit_rate = 400000;
207     /* Resolution must be a multiple of two. */
208     c->width    = 352;
209     c->height   = 288;
210     /* timebase: This is the fundamental unit of time (in seconds) in terms
211      * of which frame timestamps are represented. For fixed-fps content,
212      * timebase should be 1/framerate and timestamp increments should be
213      * identical to 1. */
214     c->time_base.den = STREAM_FRAME_RATE;
215     c->time_base.num = 1;
216     c->gop_size      = 12; /* emit one intra frame every twelve frames at most */
217     c->pix_fmt       = STREAM_PIX_FMT;
218     if (c->codec_id == AV_CODEC_ID_MPEG2VIDEO) {
219         /* just for testing, we also add B frames */
220         c->max_b_frames = 2;
221     }
222     if (c->codec_id == AV_CODEC_ID_MPEG1VIDEO) {
223         /* Needed to avoid using macroblocks in which some coeffs overflow.
224          * This does not happen with normal video, it just happens here as
225          * the motion of the chroma plane does not match the luma plane. */
226         c->mb_decision = 2;
227     }
228     /* Some formats want stream headers to be separate. */
229     if (oc->oformat->flags & AVFMT_GLOBALHEADER)
230         c->flags |= CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
231
232     return st;
233 }
234
235 static AVFrame *alloc_picture(enum AVPixelFormat pix_fmt, int width, int height)
236 {
237     AVFrame *picture;
238     uint8_t *picture_buf;
239     int size;
240
241     picture = avcodec_alloc_frame();
242     if (!picture)
243         return NULL;
244     size        = avpicture_get_size(pix_fmt, width, height);
245     picture_buf = av_malloc(size);
246     if (!picture_buf) {
247         av_free(picture);
248         return NULL;
249     }
250     avpicture_fill((AVPicture *)picture, picture_buf,
251                    pix_fmt, width, height);
252     return picture;
253 }
254
255 static void open_video(AVFormatContext *oc, AVStream *st)
256 {
257     AVCodecContext *c;
258
259     c = st->codec;
260
261     /* open the codec */
262     if (avcodec_open2(c, NULL, NULL) < 0) {
263         fprintf(stderr, "could not open codec\n");
264         exit(1);
265     }
266
267     video_outbuf = NULL;
268     if (!(oc->oformat->flags & AVFMT_RAWPICTURE)) {
269         /* Allocate output buffer. */
270         /* XXX: API change will be done. */
271         /* Buffers passed into lav* can be allocated any way you prefer,
272          * as long as they're aligned enough for the architecture, and
273          * they're freed appropriately (such as using av_free for buffers
274          * allocated with av_malloc). */
275         video_outbuf_size = 200000;
276         video_outbuf      = av_malloc(video_outbuf_size);
277     }
278
279     /* Allocate the encoded raw picture. */
280     picture = alloc_picture(c->pix_fmt, c->width, c->height);
281     if (!picture) {
282         fprintf(stderr, "Could not allocate picture\n");
283         exit(1);
284     }
285
286     /* If the output format is not YUV420P, then a temporary YUV420P
287      * picture is needed too. It is then converted to the required
288      * output format. */
289     tmp_picture = NULL;
290     if (c->pix_fmt != AV_PIX_FMT_YUV420P) {
291         tmp_picture = alloc_picture(AV_PIX_FMT_YUV420P, c->width, c->height);
292         if (!tmp_picture) {
293             fprintf(stderr, "Could not allocate temporary picture\n");
294             exit(1);
295         }
296     }
297 }
298
299 /* Prepare a dummy image. */
300 static void fill_yuv_image(AVFrame *pict, int frame_index,
301                            int width, int height)
302 {
303     int x, y, i;
304
305     i = frame_index;
306
307     /* Y */
308     for (y = 0; y < height; y++)
309         for (x = 0; x < width; x++)
310             pict->data[0][y * pict->linesize[0] + x] = x + y + i * 3;
311
312     /* Cb and Cr */
313     for (y = 0; y < height / 2; y++) {
314         for (x = 0; x < width / 2; x++) {
315             pict->data[1][y * pict->linesize[1] + x] = 128 + y + i * 2;
316             pict->data[2][y * pict->linesize[2] + x] = 64 + x + i * 5;
317         }
318     }
319 }
320
321 static void write_video_frame(AVFormatContext *oc, AVStream *st)
322 {
323     int out_size, ret;
324     AVCodecContext *c;
325     static struct SwsContext *img_convert_ctx;
326
327     c = st->codec;
328
329     if (frame_count >= STREAM_NB_FRAMES) {
330         /* No more frames to compress. The codec has a latency of a few
331          * frames if using B-frames, so we get the last frames by
332          * passing the same picture again. */
333     } else {
334         if (c->pix_fmt != AV_PIX_FMT_YUV420P) {
335             /* as we only generate a YUV420P picture, we must convert it
336              * to the codec pixel format if needed */
337             if (img_convert_ctx == NULL) {
338                 img_convert_ctx = sws_getContext(c->width, c->height,
339                                                  AV_PIX_FMT_YUV420P,
340                                                  c->width, c->height,
341                                                  c->pix_fmt,
342                                                  sws_flags, NULL, NULL, NULL);
343                 if (img_convert_ctx == NULL) {
344                     fprintf(stderr,
345                             "Cannot initialize the conversion context\n");
346                     exit(1);
347                 }
348             }
349             fill_yuv_image(tmp_picture, frame_count, c->width, c->height);
350             sws_scale(img_convert_ctx, tmp_picture->data, tmp_picture->linesize,
351                       0, c->height, picture->data, picture->linesize);
352         } else {
353             fill_yuv_image(picture, frame_count, c->width, c->height);
354         }
355     }
356
357     if (oc->oformat->flags & AVFMT_RAWPICTURE) {
358         /* Raw video case - the API will change slightly in the near
359          * future for that. */
360         AVPacket pkt;
361         av_init_packet(&pkt);
362
363         pkt.flags        |= AV_PKT_FLAG_KEY;
364         pkt.stream_index  = st->index;
365         pkt.data          = (uint8_t *)picture;
366         pkt.size          = sizeof(AVPicture);
367
368         ret = av_interleaved_write_frame(oc, &pkt);
369     } else {
370         /* encode the image */
371         out_size = avcodec_encode_video(c, video_outbuf,
372                                         video_outbuf_size, picture);
373         /* If size is zero, it means the image was buffered. */
374         if (out_size > 0) {
375             AVPacket pkt;
376             av_init_packet(&pkt);
377
378             if (c->coded_frame->pts != AV_NOPTS_VALUE)
379                 pkt.pts = av_rescale_q(c->coded_frame->pts,
380                                        c->time_base, st->time_base);
381             if (c->coded_frame->key_frame)
382                 pkt.flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
383             pkt.stream_index = st->index;
384             pkt.data         = video_outbuf;
385             pkt.size         = out_size;
386
387             /* Write the compressed frame to the media file. */
388             ret = av_interleaved_write_frame(oc, &pkt);
389         } else {
390             ret = 0;
391         }
392     }
393     if (ret != 0) {
394         fprintf(stderr, "Error while writing video frame\n");
395         exit(1);
396     }
397     frame_count++;
398 }
399
400 static void close_video(AVFormatContext *oc, AVStream *st)
401 {
402     avcodec_close(st->codec);
403     av_free(picture->data[0]);
404     av_free(picture);
405     if (tmp_picture) {
406         av_free(tmp_picture->data[0]);
407         av_free(tmp_picture);
408     }
409     av_free(video_outbuf);
410 }
411
412 /**************************************************************/
413 /* media file output */
414
415 int main(int argc, char **argv)
416 {
417     const char *filename;
418     AVOutputFormat *fmt;
419     AVFormatContext *oc;
420     AVStream *audio_st, *video_st;
421     double audio_pts, video_pts;
422     int i;
423
424     /* Initialize libavcodec, and register all codecs and formats. */
425     av_register_all();
426
427     if (argc != 2) {
428         printf("usage: %s output_file\n"
429                "API example program to output a media file with libavformat.\n"
430                "The output format is automatically guessed according to the file extension.\n"
431                "Raw images can also be output by using '%%d' in the filename\n"
432                "\n", argv[0]);
433         return 1;
434     }
435
436     filename = argv[1];
437
438     /* Autodetect the output format from the name. default is MPEG. */
439     fmt = av_guess_format(NULL, filename, NULL);
440     if (!fmt) {
441         printf("Could not deduce output format from file extension: using MPEG.\n");
442         fmt = av_guess_format("mpeg", NULL, NULL);
443     }
444     if (!fmt) {
445         fprintf(stderr, "Could not find suitable output format\n");
446         return 1;
447     }
448
449     /* Allocate the output media context. */
450     oc = avformat_alloc_context();
451     if (!oc) {
452         fprintf(stderr, "Memory error\n");
453         return 1;
454     }
455     oc->oformat = fmt;
456     snprintf(oc->filename, sizeof(oc->filename), "%s", filename);
457
458     /* Add the audio and video streams using the default format codecs
459      * and initialize the codecs. */
460     video_st = NULL;
461     audio_st = NULL;
462     if (fmt->video_codec != AV_CODEC_ID_NONE) {
463         video_st = add_video_stream(oc, fmt->video_codec);
464     }
465     if (fmt->audio_codec != AV_CODEC_ID_NONE) {
466         audio_st = add_audio_stream(oc, fmt->audio_codec);
467     }
468
469     /* Now that all the parameters are set, we can open the audio and
470      * video codecs and allocate the necessary encode buffers. */
471     if (video_st)
472         open_video(oc, video_st);
473     if (audio_st)
474         open_audio(oc, audio_st);
475
476     av_dump_format(oc, 0, filename, 1);
477
478     /* open the output file, if needed */
479     if (!(fmt->flags & AVFMT_NOFILE)) {
480         if (avio_open(&oc->pb, filename, AVIO_FLAG_WRITE) < 0) {
481             fprintf(stderr, "Could not open '%s'\n", filename);
482             return 1;
483         }
484     }
485
486     /* Write the stream header, if any. */
487     avformat_write_header(oc, NULL);
488
489     for (;;) {
490         /* Compute current audio and video time. */
491         if (audio_st)
492             audio_pts = (double)audio_st->pts.val * audio_st->time_base.num / audio_st->time_base.den;
493         else
494             audio_pts = 0.0;
495
496         if (video_st)
497             video_pts = (double)video_st->pts.val * video_st->time_base.num /
498                         video_st->time_base.den;
499         else
500             video_pts = 0.0;
501
502         if ((!audio_st || audio_pts >= STREAM_DURATION) &&
503             (!video_st || video_pts >= STREAM_DURATION))
504             break;
505
506         /* write interleaved audio and video frames */
507         if (!video_st || (video_st && audio_st && audio_pts < video_pts)) {
508             write_audio_frame(oc, audio_st);
509         } else {
510             write_video_frame(oc, video_st);
511         }
512     }
513
514     /* Write the trailer, if any. The trailer must be written before you
515      * close the CodecContexts open when you wrote the header; otherwise
516      * av_write_trailer() may try to use memory that was freed on
517      * av_codec_close(). */
518     av_write_trailer(oc);
519
520     /* Close each codec. */
521     if (video_st)
522         close_video(oc, video_st);
523     if (audio_st)
524         close_audio(oc, audio_st);
525
526     /* Free the streams. */
527     for (i = 0; i < oc->nb_streams; i++) {
528         av_freep(&oc->streams[i]->codec);
529         av_freep(&oc->streams[i]);
530     }
531
532     if (!(fmt->flags & AVFMT_NOFILE))
533         /* Close the output file. */
534         avio_close(oc->pb);
535
536     /* free the stream */
537     av_free(oc);
538
539     return 0;
540 }