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 ffmpeg or from libav
  27 #define FFMPEG_LIBAVFORMAT (LIBAVFORMAT_VERSION_MICRO > 99 )
  28 // max_analyze_duration2 was used from ffmpeg libavformat 55.43.100 through 57.2.100
  29 #define FFMPEG_LIBAVFORMAT_MAX_DUR2 FFMPEG_LIBAVFORMAT && ( \
  30       (LIBAVFORMAT_VERSION_MAJOR == 55 && LIBAVFORMAT_VERSION_MINOR >= 43) \
  31       || (LIBAVFORMAT_VERSION_MAJOR == 56) \
  32       || (LIBAVFORMAT_VERSION_MAJOR == 57 && LIBAVFORMAT_VERSION_MINOR < 2) \
  33       )
  34
  35 #include <libavcodec/avcodec.h>
  36 #include <libavformat/avformat.h>
  37 #include <libavresample/avresample.h>
  38 #include <libavutil/opt.h>
  39 #include <stdlib.h>
  40
  41 #include "aubio_priv.h"
  42 #include "fvec.h"
  43 #include "fmat.h"
  44 #include "source_avcodec.h"
  45
  46 #define AUBIO_AVCODEC_MAX_BUFFER_SIZE FF_MIN_BUFFER_SIZE
  47
  48 struct _aubio_source_avcodec_t {
  49   uint_t hop_size;
  50   uint_t samplerate;
  51   uint_t channels;
  52
  53   // some data about the file
  54   char_t *path;
  55   uint_t input_samplerate;
  56   uint_t input_channels;
  57
  58   // avcodec stuff
  59   AVFormatContext *avFormatCtx;
  60   AVCodecContext *avCodecCtx;
  61   AVFrame *avFrame;
  62   AVAudioResampleContext *avr;
  63   float *output;
  64   uint_t read_samples;
  65   uint_t read_index;
  66   sint_t selected_stream;
  67   uint_t eof;
  68   uint_t multi;
  69 };
  70
  71 // hack to create or re-create the context the first time _do or _do_multi is called
  72 void aubio_source_avcodec_reset_resampler(aubio_source_avcodec_t * s, uint_t multi);
  73 void aubio_source_avcodec_readframe(aubio_source_avcodec_t *s, uint_t * read_samples);
  74
  75 uint_t aubio_source_avcodec_has_network_url(aubio_source_avcodec_t *s);
  76
  77 uint_t aubio_source_avcodec_has_network_url(aubio_source_avcodec_t *s) {
  78   char proto[20], authorization[256], hostname[128], uripath[256];
  79   int proto_size = 20, authorization_size = 256, hostname_size = 128,
  80       *port_ptr = 0, path_size = 256;
  81   av_url_split(proto, proto_size, authorization, authorization_size, hostname,
  82       hostname_size, port_ptr, uripath, path_size, s->path);
  83   if (strlen(proto)) {
  84     return 1;
  85   }
  86   return 0;
  87 }
  88
  89
  90 aubio_source_avcodec_t * new_aubio_source_avcodec(const char_t * path, uint_t samplerate, uint_t hop_size) {
  91   aubio_source_avcodec_t * s = AUBIO_NEW(aubio_source_avcodec_t);
  92   int err;
  93   if (path == NULL) {
  94     AUBIO_ERR("source_avcodec: Aborted opening null path\n");
  95     goto beach;
  96   }
  97   if ((sint_t)samplerate < 0) {
  98     AUBIO_ERR("source_avcodec: Can not open %s with samplerate %d\n", path, samplerate);
  99     goto beach;
 100   }
 101   if ((sint_t)hop_size <= 0) {
 102     AUBIO_ERR("source_avcodec: Can not open %s with hop_size %d\n", path, hop_size);
 103     goto beach;
 104   }
 105
 106   s->hop_size = hop_size;
 107   s->channels = 1;
 108
 109   if (s->path) AUBIO_FREE(s->path);
 110   s->path = AUBIO_ARRAY(char_t, strnlen(path, PATH_MAX) + 1);
 111   strncpy(s->path, path, strnlen(path, PATH_MAX) + 1);
 112
 113   // register all formats and codecs
 114   av_register_all();
 115
 116   if (aubio_source_avcodec_has_network_url(s)) {
 117     avformat_network_init();
 118   }
 119
 120   // try opening the file and get some info about it
 121   AVFormatContext *avFormatCtx = s->avFormatCtx;
 122   avFormatCtx = NULL;
 123   if ( (err = avformat_open_input(&avFormatCtx, s->path, NULL, NULL) ) < 0 ) {
 124     char errorstr[256];
 125     av_strerror (err, errorstr, sizeof(errorstr));
 126     AUBIO_ERR("source_avcodec: Failed opening %s (%s)\n", s->path, errorstr);
 127     goto beach;
 128   }
 129
 130   // try to make sure max_analyze_duration is big enough for most songs
 131 #if FFMPEG_LIBAVFORMAT_MAX_DUR2
 132   avFormatCtx->max_analyze_duration2 *= 100;
 133 #else
 134   avFormatCtx->max_analyze_duration *= 100;
 135 #endif
 136
 137   // retrieve stream information
 138   if ( (err = avformat_find_stream_info(avFormatCtx, NULL)) < 0 ) {
 139     char errorstr[256];
 140     av_strerror (err, errorstr, sizeof(errorstr));
 141     AUBIO_ERR("source_avcodec: Could not find stream information " "for %s (%s)\n", s->path,
 142         errorstr);
 143     goto beach;
 144   }
 145
 146   // dump information about file onto standard error
 147   //av_dump_format(avFormatCtx, 0, s->path, 0);
 148
 149   // look for the first audio stream
 150   uint_t i;
 151   sint_t selected_stream = -1;
 152   for (i = 0; i < avFormatCtx->nb_streams; i++) {
 153     if (avFormatCtx->streams[i]->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
 154       if (selected_stream == -1) {
 155         selected_stream = i;
 156       } else {
 157         AUBIO_WRN("source_avcodec: More than one audio stream in %s, "
 158             "taking the first one\n", s->path);
 159       }
 160     }
 161   }
 162   if (selected_stream == -1) {
 163     AUBIO_ERR("source_avcodec: No audio stream in %s\n", s->path);
 164     goto beach;
 165   }
 166   //AUBIO_DBG("Taking stream %d in file %s\n", selected_stream, s->path);
 167   s->selected_stream = selected_stream;
 168
 169   AVCodecContext *avCodecCtx = s->avCodecCtx;
 170   avCodecCtx = avFormatCtx->streams[selected_stream]->codec;
 171   AVCodec *codec = avcodec_find_decoder(avCodecCtx->codec_id);
 172   if (codec == NULL) {
 173     AUBIO_ERR("source_avcodec: Could not find decoder for %s", s->path);
 174     goto beach;
 175   }
 176
 177   if ( ( err = avcodec_open2(avCodecCtx, codec, NULL) ) < 0) {
 178     char errorstr[256];
 179     av_strerror (err, errorstr, sizeof(errorstr));
 180     AUBIO_ERR("source_avcodec: Could not load codec for %s (%s)\n", s->path, errorstr);
 181     goto beach;
 182   }
 183
 184   /* get input specs */
 185   s->input_samplerate = avCodecCtx->sample_rate;
 186   s->input_channels   = avCodecCtx->channels;
 187   //AUBIO_DBG("input_samplerate: %d\n", s->input_samplerate);
 188   //AUBIO_DBG("input_channels: %d\n", s->input_channels);
 189
 190   if (samplerate == 0) {
 191     s->samplerate = s->input_samplerate;
 192   } else {
 193     s->samplerate = samplerate;
 194   }
 195
 196   if (s->samplerate >  s->input_samplerate) {
 197     AUBIO_WRN("source_avcodec: upsampling %s from %d to %d\n", s->path,
 198         s->input_samplerate, s->samplerate);
 199   }
 200
 201   AVFrame *avFrame = s->avFrame;
 202   avFrame = av_frame_alloc();
 203   if (!avFrame) {
 204     AUBIO_ERR("source_avcodec: Could not allocate frame for (%s)\n", s->path);
 205   }
 206
 207   /* allocate output for avr */
 208   s->output = (float *)av_malloc(AUBIO_AVCODEC_MAX_BUFFER_SIZE * sizeof(float));
 209
 210   s->read_samples = 0;
 211   s->read_index = 0;
 212
 213   s->avFormatCtx = avFormatCtx;
 214   s->avCodecCtx = avCodecCtx;
 215   s->avFrame = avFrame;
 216
 217   // default to mono output
 218   aubio_source_avcodec_reset_resampler(s, 0);
 219
 220   s->eof = 0;
 221   s->multi = 0;
 222
 223   //av_log_set_level(AV_LOG_QUIET);
 224
 225   return s;
 226
 227 beach:
 228   //AUBIO_ERR("can not read %s at samplerate %dHz with a hop_size of %d\n",
 229   //    s->path, s->samplerate, s->hop_size);
 230   del_aubio_source_avcodec(s);
 231   return NULL;
 232 }
 233
 234 void aubio_source_avcodec_reset_resampler(aubio_source_avcodec_t * s, uint_t multi) {
 235   if ( (multi != s->multi) || (s->avr == NULL) ) {
 236     int64_t input_layout = av_get_default_channel_layout(s->input_channels);
 237     uint_t output_channels = multi ? s->input_channels : 1;
 238     int64_t output_layout = av_get_default_channel_layout(output_channels);
 239     if (s->avr != NULL) {
 240       avresample_close( s->avr );
 241       av_free ( s->avr );
 242       s->avr = NULL;
 243     }
 244     AVAudioResampleContext *avr = s->avr;
 245     avr = avresample_alloc_context();
 246
 247     av_opt_set_int(avr, "in_channel_layout",  input_layout,           0);
 248     av_opt_set_int(avr, "out_channel_layout", output_layout,          0);
 249     av_opt_set_int(avr, "in_sample_rate",     s->input_samplerate,    0);
 250     av_opt_set_int(avr, "out_sample_rate",    s->samplerate,          0);
 251     av_opt_set_int(avr, "in_sample_fmt",      s->avCodecCtx->sample_fmt, 0);
 252     av_opt_set_int(avr, "out_sample_fmt",     AV_SAMPLE_FMT_FLT,      0);
 253     int err;
 254     if ( ( err = avresample_open(avr) ) < 0) {
 255       char errorstr[256];
 256       av_strerror (err, errorstr, sizeof(errorstr));
 257       AUBIO_ERR("source_avcodec: Could not open AVAudioResampleContext for %s (%s)\n",
 258           s->path, errorstr);
 259       //goto beach;
 260       return;
 261     }
 262     s->avr = avr;
 263     s->multi = multi;
 264   }
 265 }
 266
 267 void aubio_source_avcodec_readframe(aubio_source_avcodec_t *s, uint_t * read_samples) {
 268   AVFormatContext *avFormatCtx = s->avFormatCtx;
 269   AVCodecContext *avCodecCtx = s->avCodecCtx;
 270   AVFrame *avFrame = s->avFrame;
 271   AVPacket avPacket;
 272   av_init_packet (&avPacket);
 273   AVAudioResampleContext *avr = s->avr;
 274   float *output = s->output;
 275   *read_samples = 0;
 276
 277   do
 278   {
 279     int err = av_read_frame (avFormatCtx, &avPacket);
 280     if (err == AVERROR_EOF) {
 281       s->eof = 1;
 282       goto beach;
 283     }
 284     if (err != 0) {
 285       char errorstr[256];
 286       av_strerror (err, errorstr, sizeof(errorstr));
 287       AUBIO_ERR("source_avcodec: could not read frame in %s (%s)\n", s->path, errorstr);
 288       goto beach;
 289     }
 290   } while (avPacket.stream_index != s->selected_stream);
 291
 292   int got_frame = 0;
 293   int len = avcodec_decode_audio4(avCodecCtx, avFrame, &got_frame, &avPacket);
 294
 295   if (len < 0) {
 296     AUBIO_ERR("Error while decoding %s\n", s->path);
 297     goto beach;
 298   }
 299   if (got_frame == 0) {
 300     //AUBIO_ERR("Could not get frame for (%s)\n", s->path);
 301     goto beach;
 302   }
 303
 304   int in_linesize = 0;
 305   av_samples_get_buffer_size(&in_linesize, avCodecCtx->channels,
 306       avFrame->nb_samples, avCodecCtx->sample_fmt, 1);
 307   int in_samples = avFrame->nb_samples;
 308   int out_linesize = 0;
 309   int max_out_samples = AUBIO_AVCODEC_MAX_BUFFER_SIZE;
 310   int out_samples = avresample_convert ( avr,
 311         (uint8_t **)&output, out_linesize, max_out_samples,
 312         (uint8_t **)avFrame->data, in_linesize, in_samples);
 313   if (out_samples <= 0) {
 314     //AUBIO_ERR("No sample found while converting frame (%s)\n", s->path);
 315     goto beach;
 316   }
 317
 318   *read_samples = out_samples;
 319
 320 beach:
 321   s->avFormatCtx = avFormatCtx;
 322   s->avCodecCtx = avCodecCtx;
 323   s->avFrame = avFrame;
 324   s->avr = avr;
 325   s->output = output;
 326
 327   av_packet_unref(&avPacket);
 328 }
 329
 330 void aubio_source_avcodec_do(aubio_source_avcodec_t * s, fvec_t * read_data, uint_t * read){
 331   if (s->multi == 1) aubio_source_avcodec_reset_resampler(s, 0);
 332   uint_t i;
 333   uint_t end = 0;
 334   uint_t total_wrote = 0;
 335   while (total_wrote < s->hop_size) {
 336     end = MIN(s->read_samples - s->read_index, s->hop_size - total_wrote);
 337     for (i = 0; i < end; i++) {
 338       read_data->data[i + total_wrote] = s->output[i + s->read_index];
 339     }
 340     total_wrote += end;
 341     if (total_wrote < s->hop_size) {
 342       uint_t avcodec_read = 0;
 343       aubio_source_avcodec_readframe(s, &avcodec_read);
 344       s->read_samples = avcodec_read;
 345       s->read_index = 0;
 346       if (s->eof) {
 347         break;
 348       }
 349     } else {
 350       s->read_index += end;
 351     }
 352   }
 353   if (total_wrote < s->hop_size) {
 354     for (i = total_wrote; i < s->hop_size; i++) {
 355       read_data->data[i] = 0.;
 356     }
 357   }
 358   *read = total_wrote;
 359 }
 360
 361 void aubio_source_avcodec_do_multi(aubio_source_avcodec_t * s, fmat_t * read_data, uint_t * read){
 362   if (s->multi == 0) aubio_source_avcodec_reset_resampler(s, 1);
 363   uint_t i,j;
 364   uint_t end = 0;
 365   uint_t total_wrote = 0;
 366   while (total_wrote < s->hop_size) {
 367     end = MIN(s->read_samples - s->read_index, s->hop_size - total_wrote);
 368     for (j = 0; j < read_data->height; j++) {
 369       for (i = 0; i < end; i++) {
 370         read_data->data[j][i + total_wrote] =
 371           s->output[(i + s->read_index) * s->input_channels + j];
 372       }
 373     }
 374     total_wrote += end;
 375     if (total_wrote < s->hop_size) {
 376       uint_t avcodec_read = 0;
 377       aubio_source_avcodec_readframe(s, &avcodec_read);
 378       s->read_samples = avcodec_read;
 379       s->read_index = 0;
 380       if (s->eof) {
 381         break;
 382       }
 383     } else {
 384       s->read_index += end;
 385     }
 386   }
 387   if (total_wrote < s->hop_size) {
 388     for (j = 0; j < read_data->height; j++) {
 389       for (i = total_wrote; i < s->hop_size; i++) {
 390         read_data->data[j][i] = 0.;
 391       }
 392     }
 393   }
 394   *read = total_wrote;
 395 }
 396
 397 uint_t aubio_source_avcodec_get_samplerate(const aubio_source_avcodec_t * s) {
 398   return s->samplerate;
 399 }
 400
 401 uint_t aubio_source_avcodec_get_channels(const aubio_source_avcodec_t * s) {
 402   return s->input_channels;
 403 }
 404
 405 uint_t aubio_source_avcodec_seek (aubio_source_avcodec_t * s, uint_t pos) {
 406   int64_t resampled_pos = (uint_t)ROUND(pos * (s->input_samplerate * 1. / s->samplerate));
 407   int64_t min_ts = MAX(resampled_pos - 2000, 0);
 408   int64_t max_ts = MIN(resampled_pos + 2000, INT64_MAX);
 409   int seek_flags = AVSEEK_FLAG_FRAME | AVSEEK_FLAG_ANY;
 410   int ret = avformat_seek_file(s->avFormatCtx, s->selected_stream,
 411       min_ts, resampled_pos, max_ts, seek_flags);
 412   if (ret < 0) {
 413     AUBIO_ERR("Failed seeking to %d in file %s", pos, s->path);
 414   }
 415   // reset read status
 416   s->eof = 0;
 417   s->read_index = 0;
 418   s->read_samples = 0;
 419   // reset the AVAudioResampleContext
 420   avresample_close(s->avr);
 421   avresample_open(s->avr);
 422   return ret;
 423 }
 424
 425 uint_t aubio_source_avcodec_get_duration (aubio_source_avcodec_t * s) {
 426   if (s && &(s->avFormatCtx) != NULL) {
 427     int64_t duration = s->avFormatCtx->duration;
 428     return s->samplerate * ((uint_t)duration / 1e6 );
 429   }
 430   return 0;
 431 }
 432
 433 uint_t aubio_source_avcodec_close(aubio_source_avcodec_t * s) {
 434   if (s->avr != NULL) {
 435     avresample_close( s->avr );
 436     av_free ( s->avr );
 437   }
 438   s->avr = NULL;
 439   if (s->avCodecCtx != NULL) {
 440     avcodec_close ( s->avCodecCtx );
 441   }
 442   s->avCodecCtx = NULL;
 443   if (s->avFormatCtx != NULL) {
 444     avformat_close_input ( &(s->avFormatCtx) );
 445   }
 446   s->avFormatCtx = NULL;
 447   return AUBIO_OK;
 448 }
 449
 450 void del_aubio_source_avcodec(aubio_source_avcodec_t * s){
 451   if (!s) return;
 452   aubio_source_avcodec_close(s);
 453   if (s->output != NULL) {
 454     av_free(s->output);
 455   }
 456   s->output = NULL;
 457   if (s->avFrame != NULL) {
 458     av_frame_free( &(s->avFrame) );
 459   }
 460   if (s->path) AUBIO_FREE(s->path);
 461   s->avFrame = NULL;
 462   AUBIO_FREE(s);
 463 }
 464
 465 #endif /* HAVE_LIBAV */