src/io/source_avcodec.c

   1 /*
   2   Copyright (C) 2013 Paul Brossier <piem@aubio.org>
   3
   4   This file is part of aubio.
   5
   6   aubio is free software: you can redistribute it and/or modify
   7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   9   (at your option) any later version.
  10
  11   aubio 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
  14   GNU General Public License for more details.
  15
  16   You should have received a copy of the GNU General Public License
  17   along with aubio.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18
  19 */
  20
  21
  22 #include "config.h"
  23
  24 #ifdef HAVE_LIBAV
  25
  26 // determine whether we use libavformat from ffmpe or libav
  27 #define FFMPEG_LIBAVFORMAT (LIBAVFORMAT_VERSION_MICRO > 99)
  28
  29 #include <libavcodec/avcodec.h>
  30 #include <libavformat/avformat.h>
  31 #include <libavresample/avresample.h>
  32 #include <libavutil/opt.h>
  33 #include <stdlib.h>
  34
  35 #include "aubio_priv.h"
  36 #include "fvec.h"
  37 #include "fmat.h"
  38 #include "source_avcodec.h"
  39
  40 #define AUBIO_AVCODEC_MAX_BUFFER_SIZE FF_MIN_BUFFER_SIZE
  41
  42 struct _aubio_source_avcodec_t {
  43   uint_t hop_size;
  44   uint_t samplerate;
  45   uint_t channels;
  46
  47   // some data about the file
  48   char_t *path;
  49   uint_t input_samplerate;
  50   uint_t input_channels;
  51
  52   // avcodec stuff
  53   AVFormatContext *avFormatCtx;
  54   AVCodecContext *avCodecCtx;
  55   AVFrame *avFrame;
  56   AVAudioResampleContext *avr;
  57   float *output;
  58   uint_t read_samples;
  59   uint_t read_index;
  60   sint_t selected_stream;
  61   uint_t eof;
  62   uint_t multi;
  63 };
  64
  65 // hack to create or re-create the context the first time _do or _do_multi is called
  66 void aubio_source_avcodec_reset_resampler(aubio_source_avcodec_t * s, uint_t multi);
  67 void aubio_source_avcodec_readframe(aubio_source_avcodec_t *s, uint_t * read_samples);
  68
  69 aubio_source_avcodec_t * new_aubio_source_avcodec(char_t * path, uint_t samplerate, uint_t hop_size) {
  70   aubio_source_avcodec_t * s = AUBIO_NEW(aubio_source_avcodec_t);
  71   int err;
  72   if (path == NULL) {
  73     AUBIO_ERR("source_avcodec: Aborted opening null path\n");
  74     goto beach;
  75   }
  76   if ((sint_t)samplerate < 0) {
  77     AUBIO_ERR("source_avcodec: Can not open %s with samplerate %d\n", path, samplerate);
  78     goto beach;
  79   }
  80   if ((sint_t)hop_size <= 0) {
  81     AUBIO_ERR("source_avcodec: Can not open %s with hop_size %d\n", path, hop_size);
  82     goto beach;
  83   }
  84
  85   s->hop_size = hop_size;
  86   s->channels = 1;
  87   s->path = path;
  88
  89   // register all formats and codecs
  90   av_register_all();
  91
  92   // if path[0] != '/'
  93   //avformat_network_init();
  94
  95   // try opening the file and get some info about it
  96   AVFormatContext *avFormatCtx = s->avFormatCtx;
  97   avFormatCtx = NULL;
  98   if ( (err = avformat_open_input(&avFormatCtx, s->path, NULL, NULL) ) < 0 ) {
  99     char errorstr[256];
 100     av_strerror (err, errorstr, sizeof(errorstr));
 101     AUBIO_ERR("source_avcodec: Failed opening %s (%s)\n", s->path, errorstr);
 102     goto beach;
 103   }
 104
 105   // try to make sure max_analyze_duration is big enough for most songs
 106 #if FFMPEG_LIBAVFORMAT
 107   avFormatCtx->max_analyze_duration2 *= 100;
 108 #else
 109   avFormatCtx->max_analyze_duration *= 100;
 110 #endif
 111
 112   // retrieve stream information
 113   if ( (err = avformat_find_stream_info(avFormatCtx, NULL)) < 0 ) {
 114     char errorstr[256];
 115     av_strerror (err, errorstr, sizeof(errorstr));
 116     AUBIO_ERR("source_avcodec: Could not find stream information " "for %s (%s)\n", s->path,
 117         errorstr);
 118     goto beach;
 119   }
 120
 121   // dump information about file onto standard error
 122   //av_dump_format(avFormatCtx, 0, s->path, 0);
 123
 124   // look for the first audio stream
 125   uint_t i;
 126   sint_t selected_stream = -1;
 127   for (i = 0; i < avFormatCtx->nb_streams; i++) {
 128     if (avFormatCtx->streams[i]->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
 129       if (selected_stream == -1) {
 130         selected_stream = i;
 131       } else {
 132         AUBIO_WRN("source_avcodec: More than one audio stream in %s, "
 133             "taking the first one\n", s->path);
 134       }
 135     }
 136   }
 137   if (selected_stream == -1) {
 138     AUBIO_ERR("source_avcodec: No audio stream in %s\n", s->path);
 139     goto beach;
 140   }
 141   //AUBIO_DBG("Taking stream %d in file %s\n", selected_stream, s->path);
 142   s->selected_stream = selected_stream;
 143
 144   AVCodecContext *avCodecCtx = s->avCodecCtx;
 145   avCodecCtx = avFormatCtx->streams[selected_stream]->codec;
 146   AVCodec *codec = avcodec_find_decoder(avCodecCtx->codec_id);
 147   if (codec == NULL) {
 148     AUBIO_ERR("source_avcodec: Could not find decoder for %s", s->path);
 149     goto beach;
 150   }
 151
 152   if ( ( err = avcodec_open2(avCodecCtx, codec, NULL) ) < 0) {
 153     char errorstr[256];
 154     av_strerror (err, errorstr, sizeof(errorstr));
 155     AUBIO_ERR("source_avcodec: Could not load codec for %s (%s)\n", s->path, errorstr);
 156     goto beach;
 157   }
 158
 159   /* get input specs */
 160   s->input_samplerate = avCodecCtx->sample_rate;
 161   s->input_channels   = avCodecCtx->channels;
 162   //AUBIO_DBG("input_samplerate: %d\n", s->input_samplerate);
 163   //AUBIO_DBG("input_channels: %d\n", s->input_channels);
 164
 165   if (samplerate == 0) {
 166     samplerate = s->input_samplerate;
 167     //AUBIO_DBG("sampling rate set to 0, automagically adjusting to %d\n", samplerate);
 168   }
 169   s->samplerate = samplerate;
 170
 171   if (s->samplerate >  s->input_samplerate) {
 172     AUBIO_WRN("source_avcodec: upsampling %s from %d to %d\n", s->path,
 173         s->input_samplerate, s->samplerate);
 174   }
 175
 176   AVFrame *avFrame = s->avFrame;
 177   avFrame = av_frame_alloc();
 178   if (!avFrame) {
 179     AUBIO_ERR("source_avcodec: Could not allocate frame for (%s)\n", s->path);
 180   }
 181
 182   /* allocate output for avr */
 183   s->output = (float *)av_malloc(AUBIO_AVCODEC_MAX_BUFFER_SIZE * sizeof(float));
 184
 185   s->read_samples = 0;
 186   s->read_index = 0;
 187
 188   s->avFormatCtx = avFormatCtx;
 189   s->avCodecCtx = avCodecCtx;
 190   s->avFrame = avFrame;
 191
 192   // default to mono output
 193   aubio_source_avcodec_reset_resampler(s, 0);
 194
 195   s->eof = 0;
 196   s->multi = 0;
 197
 198   //av_log_set_level(AV_LOG_QUIET);
 199
 200   return s;
 201
 202 beach:
 203   //AUBIO_ERR("can not read %s at samplerate %dHz with a hop_size of %d\n",
 204   //    s->path, s->samplerate, s->hop_size);
 205   del_aubio_source_avcodec(s);
 206   return NULL;
 207 }
 208
 209 void aubio_source_avcodec_reset_resampler(aubio_source_avcodec_t * s, uint_t multi) {
 210   if ( (multi != s->multi) || (s->avr == NULL) ) {
 211     int64_t input_layout = av_get_default_channel_layout(s->input_channels);
 212     uint_t output_channels = multi ? s->input_channels : 1;
 213     int64_t output_layout = av_get_default_channel_layout(output_channels);
 214     if (s->avr != NULL) {
 215       avresample_close( s->avr );
 216       av_free ( s->avr );
 217       s->avr = NULL;
 218     }
 219     AVAudioResampleContext *avr = s->avr;
 220     avr = avresample_alloc_context();
 221
 222     av_opt_set_int(avr, "in_channel_layout",  input_layout,           0);
 223     av_opt_set_int(avr, "out_channel_layout", output_layout,          0);
 224     av_opt_set_int(avr, "in_sample_rate",     s->input_samplerate,    0);
 225     av_opt_set_int(avr, "out_sample_rate",    s->samplerate,          0);
 226     av_opt_set_int(avr, "in_sample_fmt",      s->avCodecCtx->sample_fmt, 0);
 227     av_opt_set_int(avr, "out_sample_fmt",     AV_SAMPLE_FMT_FLT,      0);
 228     int err;
 229     if ( ( err = avresample_open(avr) ) < 0) {
 230       char errorstr[256];
 231       av_strerror (err, errorstr, sizeof(errorstr));
 232       AUBIO_ERR("source_avcodec: Could not open AVAudioResampleContext for %s (%s)\n",
 233           s->path, errorstr);
 234       //goto beach;
 235       return;
 236     }
 237     s->avr = avr;
 238     s->multi = multi;
 239   }
 240 }
 241
 242 void aubio_source_avcodec_readframe(aubio_source_avcodec_t *s, uint_t * read_samples) {
 243   AVFormatContext *avFormatCtx = s->avFormatCtx;
 244   AVCodecContext *avCodecCtx = s->avCodecCtx;
 245   AVFrame *avFrame = s->avFrame;
 246   AVPacket avPacket;
 247   av_init_packet (&avPacket);
 248   AVAudioResampleContext *avr = s->avr;
 249   float *output = s->output;
 250   *read_samples = 0;
 251
 252   do
 253   {
 254     int err = av_read_frame (avFormatCtx, &avPacket);
 255     if (err == AVERROR_EOF) {
 256       s->eof = 1;
 257       goto beach;
 258     }
 259     if (err != 0) {
 260       char errorstr[256];
 261       av_strerror (err, errorstr, sizeof(errorstr));
 262       AUBIO_ERR("Could not read frame in %s (%s)\n", s->path, errorstr);
 263       goto beach;
 264     }
 265   } while (avPacket.stream_index != s->selected_stream);
 266
 267   int got_frame = 0;
 268   int len = avcodec_decode_audio4(avCodecCtx, avFrame, &got_frame, &avPacket);
 269
 270   if (len < 0) {
 271     AUBIO_ERR("Error while decoding %s\n", s->path);
 272     goto beach;
 273   }
 274   if (got_frame == 0) {
 275     //AUBIO_ERR("Could not get frame for (%s)\n", s->path);
 276     goto beach;
 277   }
 278
 279   int in_linesize = 0;
 280   av_samples_get_buffer_size(&in_linesize, avCodecCtx->channels,
 281       avFrame->nb_samples, avCodecCtx->sample_fmt, 1);
 282   int in_samples = avFrame->nb_samples;
 283   int out_linesize = 0;
 284   int max_out_samples = AUBIO_AVCODEC_MAX_BUFFER_SIZE;
 285   int out_samples = avresample_convert ( avr,
 286         (uint8_t **)&output, out_linesize, max_out_samples,
 287         (uint8_t **)avFrame->data, in_linesize, in_samples);
 288   if (out_samples <= 0) {
 289     //AUBIO_ERR("No sample found while converting frame (%s)\n", s->path);
 290     goto beach;
 291   }
 292
 293   *read_samples = out_samples;
 294
 295 beach:
 296   s->avFormatCtx = avFormatCtx;
 297   s->avCodecCtx = avCodecCtx;
 298   s->avFrame = avFrame;
 299   s->avr = avr;
 300   s->output = output;
 301
 302   av_free_packet(&avPacket);
 303 }
 304
 305 void aubio_source_avcodec_do(aubio_source_avcodec_t * s, fvec_t * read_data, uint_t * read){
 306   if (s->multi == 1) aubio_source_avcodec_reset_resampler(s, 0);
 307   uint_t i;
 308   uint_t end = 0;
 309   uint_t total_wrote = 0;
 310   while (total_wrote < s->hop_size) {
 311     end = MIN(s->read_samples - s->read_index, s->hop_size - total_wrote);
 312     for (i = 0; i < end; i++) {
 313       read_data->data[i + total_wrote] = s->output[i + s->read_index];
 314     }
 315     total_wrote += end;
 316     if (total_wrote < s->hop_size) {
 317       uint_t avcodec_read = 0;
 318       aubio_source_avcodec_readframe(s, &avcodec_read);
 319       s->read_samples = avcodec_read;
 320       s->read_index = 0;
 321       if (s->eof) {
 322         break;
 323       }
 324     } else {
 325       s->read_index += end;
 326     }
 327   }
 328   if (total_wrote < s->hop_size) {
 329     for (i = end; i < s->hop_size; i++) {
 330       read_data->data[i] = 0.;
 331     }
 332   }
 333   *read = total_wrote;
 334 }
 335
 336 void aubio_source_avcodec_do_multi(aubio_source_avcodec_t * s, fmat_t * read_data, uint_t * read){
 337   if (s->multi == 0) aubio_source_avcodec_reset_resampler(s, 1);
 338   uint_t i,j;
 339   uint_t end = 0;
 340   uint_t total_wrote = 0;
 341   while (total_wrote < s->hop_size) {
 342     end = MIN(s->read_samples - s->read_index, s->hop_size - total_wrote);
 343     for (j = 0; j < read_data->height; j++) {
 344       for (i = 0; i < end; i++) {
 345         read_data->data[j][i + total_wrote] =
 346           s->output[(i + s->read_index) * s->input_channels + j];
 347       }
 348     }
 349     total_wrote += end;
 350     if (total_wrote < s->hop_size) {
 351       uint_t avcodec_read = 0;
 352       aubio_source_avcodec_readframe(s, &avcodec_read);
 353       s->read_samples = avcodec_read;
 354       s->read_index = 0;
 355       if (s->eof) {
 356         break;
 357       }
 358     } else {
 359       s->read_index += end;
 360     }
 361   }
 362   if (total_wrote < s->hop_size) {
 363     for (j = 0; j < read_data->height; j++) {
 364       for (i = end; i < s->hop_size; i++) {
 365         read_data->data[j][i] = 0.;
 366       }
 367     }
 368   }
 369   *read = total_wrote;
 370 }
 371
 372 uint_t aubio_source_avcodec_get_samplerate(aubio_source_avcodec_t * s) {
 373   return s->samplerate;
 374 }
 375
 376 uint_t aubio_source_avcodec_get_channels(aubio_source_avcodec_t * s) {
 377   return s->input_channels;
 378 }
 379
 380 uint_t aubio_source_avcodec_seek (aubio_source_avcodec_t * s, uint_t pos) {
 381   int64_t resampled_pos = (uint_t)ROUND(pos * (s->input_samplerate * 1. / s->samplerate));
 382   int64_t min_ts = MAX(resampled_pos - 2000, 0);
 383   int64_t max_ts = MIN(resampled_pos + 2000, INT64_MAX);
 384   int seek_flags = AVSEEK_FLAG_FRAME | AVSEEK_FLAG_ANY;
 385   int ret = avformat_seek_file(s->avFormatCtx, s->selected_stream,
 386       min_ts, resampled_pos, max_ts, seek_flags);
 387   if (ret < 0) {
 388     AUBIO_ERR("Failed seeking to %d in file %s", pos, s->path);
 389   }
 390   // reset read status
 391   s->eof = 0;
 392   s->read_index = 0;
 393   s->read_samples = 0;
 394   // reset the AVAudioResampleContext
 395   avresample_close(s->avr);
 396   avresample_open(s->avr);
 397   return ret;
 398 }
 399
 400 uint_t aubio_source_avcodec_close(aubio_source_avcodec_t * s) {
 401   if (s->avr != NULL) {
 402     avresample_close( s->avr );
 403     av_free ( s->avr );
 404   }
 405   s->avr = NULL;
 406   if (s->avCodecCtx != NULL) {
 407     avcodec_close ( s->avCodecCtx );
 408   }
 409   s->avCodecCtx = NULL;
 410   if (s->avFormatCtx != NULL) {
 411     avformat_close_input ( &(s->avFormatCtx) );
 412   }
 413   s->avFormatCtx = NULL;
 414   return AUBIO_OK;
 415 }
 416
 417 void del_aubio_source_avcodec(aubio_source_avcodec_t * s){
 418   if (!s) return;
 419   aubio_source_avcodec_close(s);
 420   if (s->output != NULL) {
 421     av_free(s->output);
 422   }
 423   s->output = NULL;
 424   if (s->avFrame != NULL) {
 425     av_frame_free( &(s->avFrame) );
 426   }
 427   s->avFrame = NULL;
 428   AUBIO_FREE(s);
 429 }
 430
 431 #endif /* HAVE_LIBAV */