movenc: Add an API unit test for fragmenting options/calls
[ffmpeg.git] / libavformat / movenc-test.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2015 Martin Storsjo
3  *
4  * This file is part of Libav.
5  *
6  * Libav 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  * Libav 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.  See the GNU
14  * Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
19  */
20
21 #include "config.h"
22
23 #include "libavutil/intreadwrite.h"
24 #include "libavutil/mathematics.h"
25 #include "libavutil/md5.h"
26
27 #include "avformat.h"
28
29 #if HAVE_UNISTD_H
30 #include <unistd.h>
31 #endif
32
33 #if !HAVE_GETOPT
34 #include "compat/getopt.c"
35 #endif
36
37 #define HASH_SIZE 16
38
39 static const uint8_t h264_extradata[] = {
40     0x01, 0x4d, 0x40, 0x1e, 0xff, 0xe1, 0x00, 0x02, 0x67, 0x4d, 0x01, 0x00, 0x02, 0x68, 0xef
41 };
42 static const uint8_t aac_extradata[] = {
43     0x12, 0x10
44 };
45
46
47 const char *format = "mp4";
48 AVFormatContext *ctx;
49 uint8_t iobuf[32768];
50 AVDictionary *opts;
51
52 int write_file;
53 const char *cur_name;
54 FILE* out;
55 int out_size;
56 struct AVMD5* md5;
57 uint8_t hash[HASH_SIZE];
58
59 AVStream *video_st, *audio_st;
60 int64_t audio_dts, video_dts;
61
62 int bframes;
63 int duration;
64 int audio_duration;
65 int frames;
66 int gop_size;
67 int64_t next_p_pts;
68 enum AVPictureType last_picture;
69 int skip_write;
70 int skip_write_audio;
71 int clear_duration;
72
73 int num_warnings;
74
75 int check_faults;
76
77
78 static void count_warnings(void *avcl, int level, const char *fmt, va_list vl)
79 {
80     if (level == AV_LOG_WARNING)
81         num_warnings++;
82 }
83
84 static void init_count_warnings(void)
85 {
86     av_log_set_callback(count_warnings);
87     num_warnings = 0;
88 }
89
90 static void reset_count_warnings(void)
91 {
92     av_log_set_callback(av_log_default_callback);
93 }
94
95 static int io_write(void *opaque, uint8_t *buf, int size)
96 {
97     out_size += size;
98     av_md5_update(md5, buf, size);
99     if (out)
100         fwrite(buf, 1, size, out);
101     return size;
102 }
103
104 static void init_out(const char *name)
105 {
106     char buf[100];
107     cur_name = name;
108     snprintf(buf, sizeof(buf), "%s.%s", cur_name, format);
109
110     av_md5_init(md5);
111     if (write_file) {
112         out = fopen(buf, "wb");
113         if (!out)
114             perror(buf);
115     }
116     out_size = 0;
117 }
118
119 static void close_out(void)
120 {
121     int i;
122     av_md5_final(md5, hash);
123     for (i = 0; i < HASH_SIZE; i++)
124         printf("%02x", hash[i]);
125     printf(" %d %s\n", out_size, cur_name);
126     if (out)
127         fclose(out);
128     out = NULL;
129 }
130
131 static void check_func(int value, int line, const char *msg, ...)
132 {
133     if (!value) {
134         va_list ap;
135         va_start(ap, msg);
136         printf("%d: ", line);
137         vprintf(msg, ap);
138         printf("\n");
139         check_faults++;
140     }
141 }
142 #define check(value, ...) check_func(value, __LINE__, __VA_ARGS__)
143
144 static void init_fps(int bf, int audio_preroll, int fps)
145 {
146     AVStream *st;
147     ctx = avformat_alloc_context();
148     if (!ctx)
149         exit(1);
150     ctx->oformat = av_guess_format(format, NULL, NULL);
151     if (!ctx->oformat)
152         exit(1);
153     ctx->pb = avio_alloc_context(iobuf, sizeof(iobuf), AVIO_FLAG_WRITE, NULL, NULL, io_write, NULL);
154     if (!ctx->pb)
155         exit(1);
156     ctx->flags |= AVFMT_FLAG_BITEXACT;
157
158     st = avformat_new_stream(ctx, NULL);
159     if (!st)
160         exit(1);
161     st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
162     st->codec->codec_id = AV_CODEC_ID_H264;
163     st->codec->width = 640;
164     st->codec->height = 480;
165     st->time_base.num = 1;
166     st->time_base.den = 30;
167     st->codec->extradata_size = sizeof(h264_extradata);
168     st->codec->extradata = av_mallocz(st->codec->extradata_size + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
169     if (!st->codec->extradata)
170         exit(1);
171     memcpy(st->codec->extradata, h264_extradata, sizeof(h264_extradata));
172     st->codec->flags |= AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
173     video_st = st;
174
175     st = avformat_new_stream(ctx, NULL);
176     if (!st)
177         exit(1);
178     st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO;
179     st->codec->codec_id = AV_CODEC_ID_AAC;
180     st->codec->sample_rate = 44100;
181     st->codec->channels = 2;
182     st->time_base.num = 1;
183     st->time_base.den = 44100;
184     st->codec->extradata_size = sizeof(aac_extradata);
185     st->codec->extradata = av_mallocz(st->codec->extradata_size + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
186     if (!st->codec->extradata)
187         exit(1);
188     memcpy(st->codec->extradata, aac_extradata, sizeof(aac_extradata));
189     st->codec->flags |= AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
190     audio_st = st;
191
192     if (avformat_write_header(ctx, &opts) < 0)
193         exit(1);
194     av_dict_free(&opts);
195
196     frames = 0;
197     gop_size = 30;
198     duration = video_st->time_base.den / fps;
199     audio_duration = 1024 * audio_st->time_base.den / audio_st->codec->sample_rate;
200     if (audio_preroll)
201         audio_preroll = 2048 * audio_st->time_base.den / audio_st->codec->sample_rate;
202
203     bframes = bf;
204     video_dts = bframes ? -duration : 0;
205     audio_dts = -audio_preroll;
206 }
207
208 static void init(int bf, int audio_preroll)
209 {
210     init_fps(bf, audio_preroll, 30);
211 }
212
213 static void mux_frames(int n)
214 {
215     int end_frames = frames + n;
216     while (1) {
217         AVPacket pkt;
218         uint8_t pktdata[4];
219         av_init_packet(&pkt);
220
221         if (av_compare_ts(audio_dts, audio_st->time_base, video_dts, video_st->time_base) < 0) {
222             pkt.dts = pkt.pts = audio_dts;
223             pkt.stream_index = 1;
224             pkt.duration = audio_duration;
225             audio_dts += audio_duration;
226         } else {
227             if (frames == end_frames)
228                 break;
229             pkt.dts = video_dts;
230             pkt.stream_index = 0;
231             pkt.duration = duration;
232             if ((frames % gop_size) == 0) {
233                 pkt.flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
234                 last_picture = AV_PICTURE_TYPE_I;
235                 pkt.pts = pkt.dts + duration;
236                 video_dts = pkt.pts;
237             } else {
238                 if (last_picture == AV_PICTURE_TYPE_P) {
239                     last_picture = AV_PICTURE_TYPE_B;
240                     pkt.pts = pkt.dts;
241                     video_dts = next_p_pts;
242                 } else {
243                     last_picture = AV_PICTURE_TYPE_P;
244                     if (((frames + 1) % gop_size) == 0) {
245                         pkt.pts = pkt.dts + duration;
246                         video_dts = pkt.pts;
247                     } else {
248                         next_p_pts = pkt.pts = pkt.dts + 2 * duration;
249                         video_dts += duration;
250                     }
251                 }
252             }
253             if (!bframes)
254                 pkt.pts = pkt.dts;
255             frames++;
256         }
257
258         if (clear_duration)
259             pkt.duration = 0;
260         AV_WB32(pktdata, pkt.pts);
261         pkt.data = pktdata;
262         pkt.size = 4;
263         if (skip_write)
264             continue;
265         if (skip_write_audio && pkt.stream_index == 1)
266             continue;
267         av_write_frame(ctx, &pkt);
268     }
269 }
270
271 static void mux_gops(int n)
272 {
273     mux_frames(gop_size * n);
274 }
275
276 static void skip_gops(int n)
277 {
278     skip_write = 1;
279     mux_gops(n);
280     skip_write = 0;
281 }
282
283 static void finish(void)
284 {
285     av_write_trailer(ctx);
286     av_free(ctx->pb);
287     avformat_free_context(ctx);
288     ctx = NULL;
289 }
290
291 static void help(void)
292 {
293     printf("movenc-test [-w]\n"
294            "-w          write output into files\n");
295 }
296
297 int main(int argc, char **argv)
298 {
299     int c;
300     uint8_t header[HASH_SIZE];
301     uint8_t content[HASH_SIZE];
302     int empty_moov_pos;
303     int prev_pos;
304
305     for (;;) {
306         c = getopt(argc, argv, "wh");
307         if (c == -1)
308             break;
309         switch (c) {
310         case 'w':
311             write_file = 1;
312             break;
313         default:
314         case 'h':
315             help();
316             return 0;
317         }
318     }
319
320     av_register_all();
321
322     md5 = av_md5_alloc();
323     if (!md5)
324         return 1;
325
326     // Write a fragmented file with an initial moov that actually contains some
327     // samples. One moov+mdat with 1 second of data and one moof+mdat with 1
328     // second of data.
329     init_out("non-empty-moov");
330     av_dict_set(&opts, "movflags", "frag_keyframe", 0);
331     init(0, 0);
332     mux_gops(2);
333     finish();
334     close_out();
335
336     // Write a similar file, but with b-frames and audio preroll, handled
337     // via an edit list.
338     init_out("non-empty-moov-elst");
339     av_dict_set(&opts, "movflags", "frag_keyframe", 0);
340     av_dict_set(&opts, "use_editlist", "1", 0);
341     init(1, 1);
342     mux_gops(2);
343     finish();
344     close_out();
345
346     // Use b-frames but no audio-preroll, but without an edit list.
347     // Due to avoid_negative_ts == AVFMT_AVOID_NEG_TS_MAKE_ZERO, the dts
348     // of the first audio packet is > 0, but it is set to zero since edit
349     // lists aren't used, increasing the duration of the first packet instead.
350     init_out("non-empty-moov-no-elst");
351     av_dict_set(&opts, "movflags", "frag_keyframe", 0);
352     av_dict_set(&opts, "use_editlist", "0", 0);
353     init(1, 0);
354     mux_gops(2);
355     finish();
356     close_out();
357
358     format = "ismv";
359     // Write an ISMV, with b-frames and audio preroll.
360     init_out("ismv");
361     av_dict_set(&opts, "movflags", "frag_keyframe", 0);
362     init(1, 1);
363     mux_gops(2);
364     finish();
365     close_out();
366     format = "mp4";
367
368     // An initial moov that doesn't contain any samples, followed by two
369     // moof+mdat pairs.
370     init_out("empty-moov");
371     av_dict_set(&opts, "movflags", "frag_keyframe+empty_moov", 0);
372     init(0, 0);
373     mux_gops(2);
374     finish();
375     close_out();
376     memcpy(content, hash, HASH_SIZE);
377
378     // Similar to the previous one, but with input that doesn't start at
379     // pts/dts 0. avoid_negative_ts behaves in the same way as
380     // in non-empty-moov-no-elst above.
381     init_out("empty-moov-no-elst");
382     av_dict_set(&opts, "movflags", "frag_keyframe+empty_moov", 0);
383     init(1, 0);
384     mux_gops(2);
385     finish();
386     close_out();
387
388     // Same as the previous one, but disable avoid_negative_ts (which
389     // would require using an edit list, but with empty_moov, one can't
390     // write a sensible edit list, when the start timestamps aren't known).
391     // This should trigger a warning - we check that the warning is produced.
392     init_count_warnings();
393     init_out("empty-moov-no-elst-no-adjust");
394     av_dict_set(&opts, "movflags", "frag_keyframe+empty_moov", 0);
395     av_dict_set(&opts, "avoid_negative_ts", "0", 0);
396     init(1, 0);
397     mux_gops(2);
398     finish();
399     close_out();
400
401     reset_count_warnings();
402     check(num_warnings > 0, "No warnings printed for unhandled start offset");
403
404     // Verify that delay_moov produces the same as empty_moov for
405     // simple input
406     init_out("delay-moov");
407     av_dict_set(&opts, "movflags", "frag_keyframe+delay_moov", 0);
408     init(0, 0);
409     mux_gops(2);
410     finish();
411     close_out();
412     check(!memcmp(hash, content, HASH_SIZE), "delay_moov differs from empty_moov");
413
414     // Test writing content that requires an edit list using delay_moov
415     init_out("delay-moov-elst");
416     av_dict_set(&opts, "movflags", "frag_keyframe+delay_moov", 0);
417     init(1, 1);
418     mux_gops(2);
419     finish();
420     close_out();
421
422     // Test writing a file with one track lacking packets, with delay_moov.
423     skip_write_audio = 1;
424     init_out("delay-moov-empty-track");
425     av_dict_set(&opts, "movflags", "frag_keyframe+delay_moov", 0);
426     init(0, 0);
427     mux_gops(2);
428     // The automatic flushing shouldn't output anything, since we're still
429     // waiting for data for some tracks
430     check(out_size == 0, "delay_moov flushed prematurely");
431     // When closed (or manually flushed), all the written data should still
432     // be output.
433     finish();
434     close_out();
435     check(out_size > 0, "delay_moov didn't output anything");
436
437     // Check that manually flushing still outputs things as expected. This
438     // produces two fragments, while the one above produces only one.
439     init_out("delay-moov-empty-track-flush");
440     av_dict_set(&opts, "movflags", "frag_custom+delay_moov", 0);
441     init(0, 0);
442     mux_gops(1);
443     av_write_frame(ctx, NULL); // Force writing the moov
444     check(out_size > 0, "No moov written");
445     av_write_frame(ctx, NULL);
446     mux_gops(1);
447     av_write_frame(ctx, NULL);
448     finish();
449     close_out();
450
451     skip_write_audio = 0;
452
453
454
455     // Verify that the header written by delay_moov when manually flushed
456     // is identical to the one by empty_moov.
457     init_out("empty-moov-header");
458     av_dict_set(&opts, "movflags", "frag_keyframe+empty_moov", 0);
459     init(0, 0);
460     close_out();
461     memcpy(header, hash, HASH_SIZE);
462     init_out("empty-moov-content");
463     mux_gops(2);
464     // Written 2 seconds of content, with an automatic flush after 1 second.
465     check(out_size > 0, "No automatic flush?");
466     empty_moov_pos = prev_pos = out_size;
467     // Manually flush the second fragment
468     av_write_frame(ctx, NULL);
469     check(out_size > prev_pos, "No second fragment flushed?");
470     prev_pos = out_size;
471     // Check that an extra flush doesn't output any more data
472     av_write_frame(ctx, NULL);
473     check(out_size == prev_pos, "More data written?");
474     close_out();
475     memcpy(content, hash, HASH_SIZE);
476     // Ignore the trailer written here
477     finish();
478
479     init_out("delay-moov-header");
480     av_dict_set(&opts, "movflags", "frag_custom+delay_moov", 0);
481     init(0, 0);
482     check(out_size == 0, "Output written during init with delay_moov");
483     mux_gops(1); // Write 1 second of content
484     av_write_frame(ctx, NULL); // Force writing the moov
485     close_out();
486     check(!memcmp(hash, header, HASH_SIZE), "delay_moov header differs from empty_moov");
487     init_out("delay-moov-content");
488     av_write_frame(ctx, NULL); // Flush the first fragment
489     check(out_size == empty_moov_pos, "Manually flushed content differs from automatically flushed, %d vs %d", out_size, empty_moov_pos);
490     mux_gops(1); // Write the rest of the content
491     av_write_frame(ctx, NULL); // Flush the second fragment
492     close_out();
493     check(!memcmp(hash, content, HASH_SIZE), "delay_moov content differs from empty_moov");
494     finish();
495
496
497     // Verify that we can produce an identical second fragment without
498     // writing the first one. First write the reference fragments that
499     // we want to reproduce.
500     av_dict_set(&opts, "movflags", "frag_custom+empty_moov+dash", 0);
501     init(0, 0);
502     mux_gops(1);
503     av_write_frame(ctx, NULL); // Output the first fragment
504     init_out("empty-moov-second-frag");
505     mux_gops(1);
506     av_write_frame(ctx, NULL); // Output the second fragment
507     close_out();
508     memcpy(content, hash, HASH_SIZE);
509     finish();
510
511     // Produce the same second fragment without actually writing the first
512     // one before.
513     av_dict_set(&opts, "movflags", "frag_custom+empty_moov+dash+frag_discont", 0);
514     av_dict_set(&opts, "fragment_index", "2", 0);
515     av_dict_set(&opts, "avoid_negative_ts", "0", 0);
516     av_dict_set(&opts, "use_editlist", "0", 0);
517     init(0, 0);
518     skip_gops(1);
519     init_out("empty-moov-second-frag-discont");
520     mux_gops(1);
521     av_write_frame(ctx, NULL); // Output the second fragment
522     close_out();
523     check(!memcmp(hash, content, HASH_SIZE), "discontinuously written fragment differs");
524     finish();
525
526     // Produce the same thing by using delay_moov, which requires a slightly
527     // different call sequence.
528     av_dict_set(&opts, "movflags", "frag_custom+delay_moov+dash+frag_discont", 0);
529     av_dict_set(&opts, "fragment_index", "2", 0);
530     init(0, 0);
531     skip_gops(1);
532     mux_gops(1);
533     av_write_frame(ctx, NULL); // Output the moov
534     init_out("delay-moov-second-frag-discont");
535     av_write_frame(ctx, NULL); // Output the second fragment
536     close_out();
537     check(!memcmp(hash, content, HASH_SIZE), "discontinuously written fragment differs");
538     finish();
539
540
541     // Test VFR content, with sidx atoms (which declare the pts duration
542     // of a fragment, forcing overriding the start pts of the next one).
543     // Here, the fragment duration in pts is significantly different from
544     // the duration in dts. The video stream starts at dts=-10,pts=0, and
545     // the second fragment starts at dts=155,pts=156. The trun duration sum
546     // of the first fragment is 165, which also is written as
547     // baseMediaDecodeTime in the tfdt in the second fragment. The sidx for
548     // the first fragment says earliest_presentation_time = 0 and
549     // subsegment_duration = 156, which also matches the sidx in the second
550     // fragment. For the audio stream, the pts and dts durations also don't
551     // match - the input stream starts at pts=-2048, but that part is excluded
552     // by the edit list.
553     init_out("vfr");
554     av_dict_set(&opts, "movflags", "frag_keyframe+delay_moov+dash", 0);
555     init_fps(1, 1, 3);
556     mux_frames(gop_size/2);
557     duration /= 10;
558     mux_frames(gop_size/2);
559     mux_gops(1);
560     finish();
561     close_out();
562
563     // Test VFR content, with cleared duration fields. In these cases,
564     // the muxer must guess the duration of the last packet of each
565     // fragment. As long as the framerate doesn't vary (too much) at the
566     // fragment edge, it works just fine. Additionally, when automatically
567     // cutting fragments, the muxer already know the timestamps of the next
568     // packet for one stream (in most cases the video stream), avoiding
569     // having to use guesses for that one.
570     init_count_warnings();
571     clear_duration = 1;
572     init_out("vfr-noduration");
573     av_dict_set(&opts, "movflags", "frag_keyframe+delay_moov+dash", 0);
574     init_fps(1, 1, 3);
575     mux_frames(gop_size/2);
576     duration /= 10;
577     mux_frames(gop_size/2);
578     mux_gops(1);
579     finish();
580     close_out();
581     clear_duration = 0;
582     reset_count_warnings();
583     check(num_warnings > 0, "No warnings printed for filled in durations");
584
585     av_free(md5);
586
587     return check_faults > 0 ? 1 : 0;
588 }