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 #include <libavcodec/avcodec.h>
  27 #include <libavformat/avformat.h>
  28 #include <libavresample/avresample.h>
  29 #include <libavutil/opt.h>
  30 #include <stdlib.h>
  31
  32 // determine whether we use libavformat from ffmpeg or from libav
  33 #define FFMPEG_LIBAVFORMAT (LIBAVFORMAT_VERSION_MICRO > 99 )
  34 // max_analyze_duration2 was used from ffmpeg libavformat 55.43.100 through 57.2.100
  35 #define FFMPEG_LIBAVFORMAT_MAX_DUR2 FFMPEG_LIBAVFORMAT && ( \
  36       (LIBAVFORMAT_VERSION_MAJOR == 55 && LIBAVFORMAT_VERSION_MINOR >= 43) \
  37       || (LIBAVFORMAT_VERSION_MAJOR == 56) \
  38       || (LIBAVFORMAT_VERSION_MAJOR == 57 && LIBAVFORMAT_VERSION_MINOR < 2) \
  39       )
  40
  41 // backward compatibility with libavcodec55
  42 #if LIBAVCODEC_VERSION_INT < AV_VERSION_INT(55,28,1)
  43 #warning "libavcodec55 is deprecated"
  44 #define av_frame_alloc  avcodec_alloc_frame
  45 #define av_frame_free avcodec_free_frame
  46 #define av_packet_unref av_free_packet
  47 #endif
  48
  49 #include "aubio_priv.h"
  50 #include "fvec.h"
  51 #include "fmat.h"
  52 #include "source_avcodec.h"
  53
  54 #define AUBIO_AVCODEC_MAX_BUFFER_SIZE FF_MIN_BUFFER_SIZE
  55
  56 struct _aubio_source_avcodec_t {
  57   uint_t hop_size;
  58   uint_t samplerate;
  59   uint_t channels;
  60
  61   // some data about the file
  62   char_t *path;
  63   uint_t input_samplerate;
  64   uint_t input_channels;
  65
  66   // avcodec stuff
  67   AVFormatContext *avFormatCtx;
  68   AVCodecContext *avCodecCtx;
  69   AVFrame *avFrame;
  70   AVPacket avPacket;
  71   AVAudioResampleContext *avr;
  72   smpl_t *output;
  73   uint_t read_samples;
  74   uint_t read_index;
  75   sint_t selected_stream;
  76   uint_t eof;
  77   uint_t multi;
  78 };
  79
  80 // hack to create or re-create the context the first time _do or _do_multi is called
  81 void aubio_source_avcodec_reset_resampler(aubio_source_avcodec_t * s, uint_t multi);
  82 void aubio_source_avcodec_readframe(aubio_source_avcodec_t *s, uint_t * read_samples);
  83
  84 uint_t aubio_source_avcodec_has_network_url(aubio_source_avcodec_t *s);
  85
  86 uint_t aubio_source_avcodec_has_network_url(aubio_source_avcodec_t *s) {
  87   char proto[20], authorization[256], hostname[128], uripath[256];
  88   int proto_size = 20, authorization_size = 256, hostname_size = 128,
  89       *port_ptr = 0, path_size = 256;
  90   av_url_split(proto, proto_size, authorization, authorization_size, hostname,
  91       hostname_size, port_ptr, uripath, path_size, s->path);
  92   if (strlen(proto)) {
  93     return 1;
  94   }
  95   return 0;
  96 }
  97
  98
  99 aubio_source_avcodec_t * new_aubio_source_avcodec(const char_t * path, uint_t samplerate, uint_t hop_size) {
 100   aubio_source_avcodec_t * s = AUBIO_NEW(aubio_source_avcodec_t);
 101   int err;
 102   if (path == NULL) {
 103     AUBIO_ERR("source_avcodec: Aborted opening null path\n");
 104     goto beach;
 105   }
 106   if ((sint_t)samplerate < 0) {
 107     AUBIO_ERR("source_avcodec: Can not open %s with samplerate %d\n", path, samplerate);
 108     goto beach;
 109   }
 110   if ((sint_t)hop_size <= 0) {
 111     AUBIO_ERR("source_avcodec: Can not open %s with hop_size %d\n", path, hop_size);
 112     goto beach;
 113   }
 114
 115   s->hop_size = hop_size;
 116   s->channels = 1;
 117
 118   if (s->path) AUBIO_FREE(s->path);
 119   s->path = AUBIO_ARRAY(char_t, strnlen(path, PATH_MAX) + 1);
 120   strncpy(s->path, path, strnlen(path, PATH_MAX) + 1);
 121
 122   // register all formats and codecs
 123   av_register_all();
 124
 125   if (aubio_source_avcodec_has_network_url(s)) {
 126     avformat_network_init();
 127   }
 128
 129   // try opening the file and get some info about it
 130   AVFormatContext *avFormatCtx = s->avFormatCtx;
 131   avFormatCtx = NULL;
 132   if ( (err = avformat_open_input(&avFormatCtx, s->path, NULL, NULL) ) < 0 ) {
 133     char errorstr[256];
 134     av_strerror (err, errorstr, sizeof(errorstr));
 135     AUBIO_ERR("source_avcodec: Failed opening %s (%s)\n", s->path, errorstr);
 136     goto beach;
 137   }
 138
 139   // try to make sure max_analyze_duration is big enough for most songs
 140 #if FFMPEG_LIBAVFORMAT_MAX_DUR2
 141   avFormatCtx->max_analyze_duration2 *= 100;
 142 #else
 143   avFormatCtx->max_analyze_duration *= 100;
 144 #endif
 145
 146   // retrieve stream information
 147   if ( (err = avformat_find_stream_info(avFormatCtx, NULL)) < 0 ) {
 148     char errorstr[256];
 149     av_strerror (err, errorstr, sizeof(errorstr));
 150     AUBIO_ERR("source_avcodec: Could not find stream information " "for %s (%s)\n", s->path,
 151         errorstr);
 152     goto beach;
 153   }
 154
 155   // dump information about file onto standard error
 156   //av_dump_format(avFormatCtx, 0, s->path, 0);
 157
 158   // look for the first audio stream
 159   uint_t i;
 160   sint_t selected_stream = -1;
 161   for (i = 0; i < avFormatCtx->nb_streams; i++) {
 162 #if FF_API_LAVF_AVCTX
 163     if (avFormatCtx->streams[i]->codecpar->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
 164 #else
 165     if (avFormatCtx->streams[i]->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
 166 #endif
 167       if (selected_stream == -1) {
 168         selected_stream = i;
 169       } else {
 170         AUBIO_WRN("source_avcodec: More than one audio stream in %s, "
 171             "taking the first one\n", s->path);
 172       }
 173     }
 174   }
 175   if (selected_stream == -1) {
 176     AUBIO_ERR("source_avcodec: No audio stream in %s\n", s->path);
 177     goto beach;
 178   }
 179   //AUBIO_DBG("Taking stream %d in file %s\n", selected_stream, s->path);
 180   s->selected_stream = selected_stream;
 181
 182   AVCodecContext *avCodecCtx = s->avCodecCtx;
 183 #if FF_API_LAVF_AVCTX
 184   AVCodecParameters *codecpar = avFormatCtx->streams[selected_stream]->codecpar;
 185   if (codecpar == NULL) {
 186     AUBIO_ERR("source_avcodec: Could not find decoder for %s", s->path);
 187     goto beach;
 188   }
 189   AVCodec *codec = avcodec_find_decoder(codecpar->codec_id);
 190
 191   /* Allocate a codec context for the decoder */
 192   avCodecCtx = avcodec_alloc_context3(codec);
 193   if (!avCodecCtx) {
 194     AUBIO_ERR("source_avcodec: Failed to allocate the %s codec context for path %s\n",
 195         av_get_media_type_string(AVMEDIA_TYPE_AUDIO), s->path);
 196     goto beach;
 197   }
 198 #else
 199   avCodecCtx = avFormatCtx->streams[selected_stream]->codec;
 200   AVCodec *codec = avcodec_find_decoder(avCodecCtx->codec_id);
 201 #endif
 202   if (codec == NULL) {
 203     AUBIO_ERR("source_avcodec: Could not find decoder for %s", s->path);
 204     goto beach;
 205   }
 206
 207 #if FF_API_LAVF_AVCTX
 208   /* Copy codec parameters from input stream to output codec context */
 209   if ((err = avcodec_parameters_to_context(avCodecCtx, codecpar)) < 0) {
 210     AUBIO_ERR("source_avcodec: Failed to copy %s codec parameters to decoder context for %s\n",
 211        av_get_media_type_string(AVMEDIA_TYPE_AUDIO), s->path);
 212     goto beach;
 213   }
 214 #endif
 215
 216   if ( ( err = avcodec_open2(avCodecCtx, codec, NULL) ) < 0) {
 217     char errorstr[256];
 218     av_strerror (err, errorstr, sizeof(errorstr));
 219     AUBIO_ERR("source_avcodec: Could not load codec for %s (%s)\n", s->path, errorstr);
 220     goto beach;
 221   }
 222
 223   /* get input specs */
 224   s->input_samplerate = avCodecCtx->sample_rate;
 225   s->input_channels   = avCodecCtx->channels;
 226   //AUBIO_DBG("input_samplerate: %d\n", s->input_samplerate);
 227   //AUBIO_DBG("input_channels: %d\n", s->input_channels);
 228
 229   if (samplerate == 0) {
 230     s->samplerate = s->input_samplerate;
 231   } else {
 232     s->samplerate = samplerate;
 233   }
 234
 235   if (s->samplerate >  s->input_samplerate) {
 236     AUBIO_WRN("source_avcodec: upsampling %s from %d to %d\n", s->path,
 237         s->input_samplerate, s->samplerate);
 238   }
 239
 240   AVFrame *avFrame = s->avFrame;
 241   avFrame = av_frame_alloc();
 242   if (!avFrame) {
 243     AUBIO_ERR("source_avcodec: Could not allocate frame for (%s)\n", s->path);
 244   }
 245
 246   /* allocate output for avr */
 247   s->output = (smpl_t *)av_malloc(AUBIO_AVCODEC_MAX_BUFFER_SIZE * sizeof(smpl_t));
 248
 249   s->read_samples = 0;
 250   s->read_index = 0;
 251
 252   s->avFormatCtx = avFormatCtx;
 253   s->avCodecCtx = avCodecCtx;
 254   s->avFrame = avFrame;
 255
 256   // default to mono output
 257   aubio_source_avcodec_reset_resampler(s, 0);
 258
 259   s->eof = 0;
 260   s->multi = 0;
 261
 262   //av_log_set_level(AV_LOG_QUIET);
 263
 264   return s;
 265
 266 beach:
 267   //AUBIO_ERR("can not read %s at samplerate %dHz with a hop_size of %d\n",
 268   //    s->path, s->samplerate, s->hop_size);
 269   del_aubio_source_avcodec(s);
 270   return NULL;
 271 }
 272
 273 void aubio_source_avcodec_reset_resampler(aubio_source_avcodec_t * s, uint_t multi) {
 274   // create or reset resampler to/from mono/multi-channel
 275   if ( (multi != s->multi) || (s->avr == NULL) ) {
 276     int64_t input_layout = av_get_default_channel_layout(s->input_channels);
 277     uint_t output_channels = multi ? s->input_channels : 1;
 278     int64_t output_layout = av_get_default_channel_layout(output_channels);
 279     AVAudioResampleContext *avr = avresample_alloc_context();
 280     AVAudioResampleContext *oldavr = s->avr;
 281
 282     av_opt_set_int(avr, "in_channel_layout",  input_layout,           0);
 283     av_opt_set_int(avr, "out_channel_layout", output_layout,          0);
 284     av_opt_set_int(avr, "in_sample_rate",     s->input_samplerate,    0);
 285     av_opt_set_int(avr, "out_sample_rate",    s->samplerate,          0);
 286     av_opt_set_int(avr, "in_sample_fmt",      s->avCodecCtx->sample_fmt, 0);
 287 #if HAVE_AUBIO_DOUBLE
 288     av_opt_set_int(avr, "out_sample_fmt",     AV_SAMPLE_FMT_DBL,      0);
 289 #else
 290     av_opt_set_int(avr, "out_sample_fmt",     AV_SAMPLE_FMT_FLT,      0);
 291 #endif
 292     // TODO: use planar?
 293     //av_opt_set_int(avr, "out_sample_fmt",     AV_SAMPLE_FMT_FLTP,      0);
 294     int err;
 295     if ( ( err = avresample_open(avr) ) < 0) {
 296       char errorstr[256];
 297       av_strerror (err, errorstr, sizeof(errorstr));
 298       AUBIO_ERR("source_avcodec: Could not open AVAudioResampleContext for %s (%s)\n",
 299           s->path, errorstr);
 300       //goto beach;
 301       return;
 302     }
 303     s->avr = avr;
 304     if (oldavr != NULL) {
 305       avresample_close( oldavr );
 306       av_free ( oldavr );
 307       oldavr = NULL;
 308     }
 309     s->multi = multi;
 310   }
 311 }
 312
 313 void aubio_source_avcodec_readframe(aubio_source_avcodec_t *s, uint_t * read_samples) {
 314   AVFormatContext *avFormatCtx = s->avFormatCtx;
 315   AVCodecContext *avCodecCtx = s->avCodecCtx;
 316   AVFrame *avFrame = s->avFrame;
 317   AVPacket avPacket = s->avPacket;
 318   av_init_packet (&avPacket);
 319   AVAudioResampleContext *avr = s->avr;
 320   smpl_t *output = s->output;
 321   *read_samples = 0;
 322
 323   do
 324   {
 325     int err = av_read_frame (avFormatCtx, &avPacket);
 326     if (err == AVERROR_EOF) {
 327       s->eof = 1;
 328       goto beach;
 329     }
 330     if (err != 0) {
 331       char errorstr[256];
 332       av_strerror (err, errorstr, sizeof(errorstr));
 333       AUBIO_ERR("source_avcodec: could not read frame in %s (%s)\n", s->path, errorstr);
 334       goto beach;
 335     }
 336   } while (avPacket.stream_index != s->selected_stream);
 337
 338   int got_frame = 0;
 339 #if FF_API_LAVF_AVCTX
 340   int ret = avcodec_send_packet(avCodecCtx, &avPacket);
 341   if (ret < 0 && ret != AVERROR_EOF) {
 342     AUBIO_ERR("source_avcodec: error when sending packet for %s\n", s->path);
 343     goto beach;
 344   }
 345   ret = avcodec_receive_frame(avCodecCtx, avFrame);
 346   if (ret >= 0) {
 347     got_frame = 1;
 348   }
 349   if (ret < 0) {
 350     if (ret == AVERROR(EAGAIN)) {
 351       AUBIO_WRN("source_avcodec: output is not available right now - user must try to send new input\n");
 352     } else if (ret == AVERROR_EOF) {
 353       AUBIO_WRN("source_avcodec: the decoder has been fully flushed, and there will be no more output frames\n");
 354     } else {
 355       AUBIO_ERR("source_avcodec: decoding errors on %s\n", s->path);
 356       goto beach;
 357     }
 358   }
 359 #else
 360   int len = avcodec_decode_audio4(avCodecCtx, avFrame, &got_frame, &avPacket);
 361
 362   if (len < 0) {
 363     AUBIO_ERR("source_avcodec: error while decoding %s\n", s->path);
 364     goto beach;
 365   }
 366 #endif
 367   if (got_frame == 0) {
 368     AUBIO_WRN("source_avcodec: did not get a frame when reading %s\n", s->path);
 369     goto beach;
 370   }
 371
 372   int in_linesize = 0;
 373   av_samples_get_buffer_size(&in_linesize, avCodecCtx->channels,
 374       avFrame->nb_samples, avCodecCtx->sample_fmt, 1);
 375   int in_samples = avFrame->nb_samples;
 376   int out_linesize = 0;
 377   int max_out_samples = AUBIO_AVCODEC_MAX_BUFFER_SIZE;
 378   int out_samples = avresample_convert ( avr,
 379         (uint8_t **)&output, out_linesize, max_out_samples,
 380         (uint8_t **)avFrame->data, in_linesize, in_samples);
 381   if (out_samples <= 0) {
 382     AUBIO_WRN("source_avcodec: no sample found while converting frame (%s)\n", s->path);
 383     goto beach;
 384   }
 385
 386   *read_samples = out_samples;
 387
 388 beach:
 389   s->avFormatCtx = avFormatCtx;
 390   s->avCodecCtx = avCodecCtx;
 391   s->avFrame = avFrame;
 392   s->avr = avr;
 393   s->output = output;
 394
 395   av_packet_unref(&avPacket);
 396 }
 397
 398 void aubio_source_avcodec_do(aubio_source_avcodec_t * s, fvec_t * read_data, uint_t * read){
 399   uint_t i;
 400   uint_t end = 0;
 401   uint_t total_wrote = 0;
 402   // switch from multi
 403   if (s->multi == 1) aubio_source_avcodec_reset_resampler(s, 0);
 404   while (total_wrote < s->hop_size) {
 405     end = MIN(s->read_samples - s->read_index, s->hop_size - total_wrote);
 406     for (i = 0; i < end; i++) {
 407       read_data->data[i + total_wrote] = s->output[i + s->read_index];
 408     }
 409     total_wrote += end;
 410     if (total_wrote < s->hop_size) {
 411       uint_t avcodec_read = 0;
 412       aubio_source_avcodec_readframe(s, &avcodec_read);
 413       s->read_samples = avcodec_read;
 414       s->read_index = 0;
 415       if (s->eof) {
 416         break;
 417       }
 418     } else {
 419       s->read_index += end;
 420     }
 421   }
 422   if (total_wrote < s->hop_size) {
 423     for (i = total_wrote; i < s->hop_size; i++) {
 424       read_data->data[i] = 0.;
 425     }
 426   }
 427   *read = total_wrote;
 428 }
 429
 430 void aubio_source_avcodec_do_multi(aubio_source_avcodec_t * s, fmat_t * read_data, uint_t * read){
 431   uint_t i,j;
 432   uint_t end = 0;
 433   uint_t total_wrote = 0;
 434   // switch from mono
 435   if (s->multi == 0) aubio_source_avcodec_reset_resampler(s, 1);
 436   while (total_wrote < s->hop_size) {
 437     end = MIN(s->read_samples - s->read_index, s->hop_size - total_wrote);
 438     for (j = 0; j < read_data->height; j++) {
 439       for (i = 0; i < end; i++) {
 440         read_data->data[j][i + total_wrote] =
 441           s->output[(i + s->read_index) * s->input_channels + j];
 442       }
 443     }
 444     total_wrote += end;
 445     if (total_wrote < s->hop_size) {
 446       uint_t avcodec_read = 0;
 447       aubio_source_avcodec_readframe(s, &avcodec_read);
 448       s->read_samples = avcodec_read;
 449       s->read_index = 0;
 450       if (s->eof) {
 451         break;
 452       }
 453     } else {
 454       s->read_index += end;
 455     }
 456   }
 457   if (total_wrote < s->hop_size) {
 458     for (j = 0; j < read_data->height; j++) {
 459       for (i = total_wrote; i < s->hop_size; i++) {
 460         read_data->data[j][i] = 0.;
 461       }
 462     }
 463   }
 464   *read = total_wrote;
 465 }
 466
 467 uint_t aubio_source_avcodec_get_samplerate(const aubio_source_avcodec_t * s) {
 468   return s->samplerate;
 469 }
 470
 471 uint_t aubio_source_avcodec_get_channels(const aubio_source_avcodec_t * s) {
 472   return s->input_channels;
 473 }
 474
 475 uint_t aubio_source_avcodec_seek (aubio_source_avcodec_t * s, uint_t pos) {
 476   int64_t resampled_pos = (uint_t)ROUND(pos * (s->input_samplerate * 1. / s->samplerate));
 477   int64_t min_ts = MAX(resampled_pos - 2000, 0);
 478   int64_t max_ts = MIN(resampled_pos + 2000, INT64_MAX);
 479   int seek_flags = AVSEEK_FLAG_FRAME | AVSEEK_FLAG_ANY;
 480   int ret = avformat_seek_file(s->avFormatCtx, s->selected_stream,
 481       min_ts, resampled_pos, max_ts, seek_flags);
 482   if (ret < 0) {
 483     AUBIO_ERR("Failed seeking to %d in file %s", pos, s->path);
 484   }
 485   // reset read status
 486   s->eof = 0;
 487   s->read_index = 0;
 488   s->read_samples = 0;
 489   // reset the AVAudioResampleContext
 490   avresample_close(s->avr);
 491   avresample_open(s->avr);
 492   return ret;
 493 }
 494
 495 uint_t aubio_source_avcodec_get_duration (aubio_source_avcodec_t * s) {
 496   if (s && &(s->avFormatCtx) != NULL) {
 497     int64_t duration = s->avFormatCtx->duration;
 498     return s->samplerate * ((uint_t)duration / 1e6 );
 499   }
 500   return 0;
 501 }
 502
 503 uint_t aubio_source_avcodec_close(aubio_source_avcodec_t * s) {
 504   if (s->avr != NULL) {
 505     avresample_close( s->avr );
 506     av_free ( s->avr );
 507   }
 508   s->avr = NULL;
 509   if (s->avCodecCtx != NULL) {
 510     avcodec_close ( s->avCodecCtx );
 511   }
 512   s->avCodecCtx = NULL;
 513   if (s->avFormatCtx != NULL) {
 514     avformat_close_input(&s->avFormatCtx);
 515     avformat_free_context(s->avFormatCtx);
 516     s->avFormatCtx = NULL;
 517   }
 518   av_packet_unref(&s->avPacket);
 519   return AUBIO_OK;
 520 }
 521
 522 void del_aubio_source_avcodec(aubio_source_avcodec_t * s){
 523   if (!s) return;
 524   aubio_source_avcodec_close(s);
 525   if (s->output != NULL) {
 526     av_free(s->output);
 527   }
 528   s->output = NULL;
 529   if (s->avFrame != NULL) {
 530     av_frame_free( &(s->avFrame) );
 531   }
 532   if (s->path) AUBIO_FREE(s->path);
 533   s->avFrame = NULL;
 534   AUBIO_FREE(s);
 535 }
 536
 537 #endif /* HAVE_LIBAV */