]> git.immae.eu Git - github/Chocobozzz/PeerTube.git/blobdiff - server/helpers/ffmpeg-utils.ts
Downsample to the closest divisor standard framerate
[github/Chocobozzz/PeerTube.git] / server / helpers / ffmpeg-utils.ts
index c07dddefe9448ece2e4f9469b898a38df0daab58..78f9ba07cc2592f66e308f1aa8e673508cf02869 100644 (file)
 import * as ffmpeg from 'fluent-ffmpeg'
+import { dirname, join } from 'path'
+import { getTargetBitrate, getMaxBitrate, VideoResolution } from '../../shared/models/videos'
+import { FFMPEG_NICE, VIDEO_TRANSCODING_FPS } from '../initializers/constants'
+import { processImage } from './image-utils'
+import { logger } from './logger'
+import { checkFFmpegEncoders } from '../initializers/checker-before-init'
+import { readFile, remove, writeFile } from 'fs-extra'
+import { CONFIG } from '../initializers/config'
 
-import { CONFIG } from '../initializers'
-import { VideoResolution } from '../../shared/models/videos/video-resolution.enum'
+function computeResolutionsToTranscode (videoFileHeight: number) {
+  const resolutionsEnabled: number[] = []
+  const configResolutions = CONFIG.TRANSCODING.RESOLUTIONS
 
-function getVideoFileHeight (path: string) {
+  // Put in the order we want to proceed jobs
+  const resolutions = [
+    VideoResolution.H_NOVIDEO,
+    VideoResolution.H_480P,
+    VideoResolution.H_360P,
+    VideoResolution.H_720P,
+    VideoResolution.H_240P,
+    VideoResolution.H_1080P,
+    VideoResolution.H_4K
+  ]
+
+  for (const resolution of resolutions) {
+    if (configResolutions[ resolution + 'p' ] === true && videoFileHeight > resolution) {
+      resolutionsEnabled.push(resolution)
+    }
+  }
+
+  return resolutionsEnabled
+}
+
+async function getVideoStreamSize (path: string) {
+  const videoStream = await getVideoStreamFromFile(path)
+
+  return videoStream === null
+    ? { width: 0, height: 0 }
+    : { width: videoStream.width, height: videoStream.height }
+}
+
+async function getVideoStreamCodec (path: string) {
+  const videoStream = await getVideoStreamFromFile(path)
+
+  if (!videoStream) return ''
+
+  const videoCodec = videoStream.codec_tag_string
+
+  const baseProfileMatrix = {
+    'High': '6400',
+    'Main': '4D40',
+    'Baseline': '42E0'
+  }
+
+  let baseProfile = baseProfileMatrix[videoStream.profile]
+  if (!baseProfile) {
+    logger.warn('Cannot get video profile codec of %s.', path, { videoStream })
+    baseProfile = baseProfileMatrix['High'] // Fallback
+  }
+
+  const level = videoStream.level.toString(16)
+
+  return `${videoCodec}.${baseProfile}${level}`
+}
+
+async function getAudioStreamCodec (path: string) {
+  const { audioStream } = await audio.get(path)
+
+  if (!audioStream) return ''
+
+  const audioCodec = audioStream.codec_name
+  if (audioCodec === 'aac') return 'mp4a.40.2'
+
+  logger.warn('Cannot get audio codec of %s.', path, { audioStream })
+
+  return 'mp4a.40.2' // Fallback
+}
+
+async function getVideoFileResolution (path: string) {
+  const size = await getVideoStreamSize(path)
+
+  return {
+    videoFileResolution: Math.min(size.height, size.width),
+    isPortraitMode: size.height > size.width
+  }
+}
+
+async function getVideoFileFPS (path: string) {
+  const videoStream = await getVideoStreamFromFile(path)
+  if (videoStream === null) return 0
+
+  for (const key of [ 'avg_frame_rate', 'r_frame_rate' ]) {
+    const valuesText: string = videoStream[ key ]
+    if (!valuesText) continue
+
+    const [ frames, seconds ] = valuesText.split('/')
+    if (!frames || !seconds) continue
+
+    const result = parseInt(frames, 10) / parseInt(seconds, 10)
+    if (result > 0) return Math.round(result)
+  }
+
+  return 0
+}
+
+async function getVideoFileBitrate (path: string) {
   return new Promise<number>((res, rej) => {
     ffmpeg.ffprobe(path, (err, metadata) => {
       if (err) return rej(err)
 
-      const videoStream = metadata.streams.find(s => s.codec_type === 'video')
-      return res(videoStream.height)
+      return res(metadata.format.bit_rate)
     })
   })
 }
@@ -24,56 +124,426 @@ function getDurationFromVideoFile (path: string) {
   })
 }
 
-function generateImageFromVideoFile (fromPath: string, folder: string, imageName: string, size: string) {
+async function generateImageFromVideoFile (fromPath: string, folder: string, imageName: string, size: { width: number, height: number }) {
+  const pendingImageName = 'pending-' + imageName
+
   const options = {
-    filename: imageName,
+    filename: pendingImageName,
     count: 1,
     folder
   }
 
-  if (size !== undefined) {
-    options['size'] = size
-  }
+  const pendingImagePath = join(folder, pendingImageName)
 
-  return new Promise<string>((res, rej) => {
-    ffmpeg(fromPath)
-      .on('error', rej)
-      .on('end', () => res(imageName))
-      .thumbnail(options)
-  })
+  try {
+    await new Promise<string>((res, rej) => {
+      ffmpeg(fromPath, { niceness: FFMPEG_NICE.THUMBNAIL })
+        .on('error', rej)
+        .on('end', () => res(imageName))
+        .thumbnail(options)
+    })
+
+    const destination = join(folder, imageName)
+    await processImage(pendingImagePath, destination, size)
+  } catch (err) {
+    logger.error('Cannot generate image from video %s.', fromPath, { err })
+
+    try {
+      await remove(pendingImagePath)
+    } catch (err) {
+      logger.debug('Cannot remove pending image path after generation error.', { err })
+    }
+  }
 }
 
-type TranscodeOptions = {
+type TranscodeOptionsType = 'hls' | 'quick-transcode' | 'video' | 'merge-audio' | 'only-audio'
+
+interface BaseTranscodeOptions {
+  type: TranscodeOptionsType
   inputPath: string
   outputPath: string
-  resolution?: VideoResolution
+  resolution: VideoResolution
+  isPortraitMode?: boolean
+}
+
+interface HLSTranscodeOptions extends BaseTranscodeOptions {
+  type: 'hls'
+  copyCodecs: boolean
+  hlsPlaylist: {
+    videoFilename: string
+  }
 }
 
+interface QuickTranscodeOptions extends BaseTranscodeOptions {
+  type: 'quick-transcode'
+}
+
+interface VideoTranscodeOptions extends BaseTranscodeOptions {
+  type: 'video'
+}
+
+interface MergeAudioTranscodeOptions extends BaseTranscodeOptions {
+  type: 'merge-audio'
+  audioPath: string
+}
+
+interface OnlyAudioTranscodeOptions extends BaseTranscodeOptions {
+  type: 'only-audio'
+}
+
+type TranscodeOptions = HLSTranscodeOptions
+  | VideoTranscodeOptions
+  | MergeAudioTranscodeOptions
+  | OnlyAudioTranscodeOptions
+  | QuickTranscodeOptions
+
 function transcode (options: TranscodeOptions) {
-  return new Promise<void>((res, rej) => {
-    let command = ffmpeg(options.inputPath)
-                    .output(options.outputPath)
-                    .videoCodec('libx264')
-                    .outputOption('-threads ' + CONFIG.TRANSCODING.THREADS)
-                    .outputOption('-movflags faststart')
-                    // .outputOption('-crf 18')
-
-    if (options.resolution !== undefined) {
-      const size = `?x${options.resolution}` // '?x720' for example
-      command = command.size(size)
-    }
+  return new Promise<void>(async (res, rej) => {
+    try {
+      let command = ffmpeg(options.inputPath, { niceness: FFMPEG_NICE.TRANSCODING })
+        .output(options.outputPath)
+
+      if (options.type === 'quick-transcode') {
+        command = await buildQuickTranscodeCommand(command)
+      } else if (options.type === 'hls') {
+        command = await buildHLSCommand(command, options)
+      } else if (options.type === 'merge-audio') {
+        command = await buildAudioMergeCommand(command, options)
+      } else if (options.type === 'only-audio') {
+        command = await buildOnlyAudioCommand(command, options)
+      } else {
+        command = await buildx264Command(command, options)
+      }
+
+      if (CONFIG.TRANSCODING.THREADS > 0) {
+        // if we don't set any threads ffmpeg will chose automatically
+        command = command.outputOption('-threads ' + CONFIG.TRANSCODING.THREADS)
+      }
 
-    command.on('error', rej)
-           .on('end', res)
-           .run()
+      command
+        .on('error', (err, stdout, stderr) => {
+          logger.error('Error in transcoding job.', { stdout, stderr })
+          return rej(err)
+        })
+        .on('end', () => {
+          return fixHLSPlaylistIfNeeded(options)
+            .then(() => res())
+            .catch(err => rej(err))
+        })
+        .run()
+    } catch (err) {
+      return rej(err)
+    }
   })
 }
 
+async function canDoQuickTranscode (path: string): Promise<boolean> {
+  // NOTE: This could be optimized by running ffprobe only once (but it runs fast anyway)
+  const videoStream = await getVideoStreamFromFile(path)
+  const parsedAudio = await audio.get(path)
+  const fps = await getVideoFileFPS(path)
+  const bitRate = await getVideoFileBitrate(path)
+  const resolution = await getVideoFileResolution(path)
+
+  // check video params
+  if (videoStream == null) return false
+  if (videoStream[ 'codec_name' ] !== 'h264') return false
+  if (videoStream[ 'pix_fmt' ] !== 'yuv420p') return false
+  if (fps < VIDEO_TRANSCODING_FPS.MIN || fps > VIDEO_TRANSCODING_FPS.MAX) return false
+  if (bitRate > getMaxBitrate(resolution.videoFileResolution, fps, VIDEO_TRANSCODING_FPS)) return false
+
+  // check audio params (if audio stream exists)
+  if (parsedAudio.audioStream) {
+    if (parsedAudio.audioStream[ 'codec_name' ] !== 'aac') return false
+
+    const maxAudioBitrate = audio.bitrate[ 'aac' ](parsedAudio.audioStream[ 'bit_rate' ])
+    if (maxAudioBitrate !== -1 && parsedAudio.audioStream[ 'bit_rate' ] > maxAudioBitrate) return false
+  }
+
+  return true
+}
+
 // ---------------------------------------------------------------------------
 
 export {
-  getVideoFileHeight,
+  getVideoStreamCodec,
+  getAudioStreamCodec,
+  getVideoStreamSize,
+  getVideoFileResolution,
   getDurationFromVideoFile,
   generateImageFromVideoFile,
-  transcode
+  TranscodeOptions,
+  TranscodeOptionsType,
+  transcode,
+  getVideoFileFPS,
+  computeResolutionsToTranscode,
+  audio,
+  getVideoFileBitrate,
+  canDoQuickTranscode
+}
+
+// ---------------------------------------------------------------------------
+
+async function buildx264Command (command: ffmpeg.FfmpegCommand, options: TranscodeOptions) {
+  let fps = await getVideoFileFPS(options.inputPath)
+  if (
+    // On small/medium resolutions, limit FPS
+    options.resolution !== undefined &&
+    options.resolution < VIDEO_TRANSCODING_FPS.KEEP_ORIGIN_FPS_RESOLUTION_MIN &&
+    fps > VIDEO_TRANSCODING_FPS.AVERAGE ||
+    // If the video is doesn't match had standard
+    !VIDEO_TRANSCODING_FPS.HD_STANDARD.map(value => fps % value).includes(0)
+  ) {
+    // Get closest standard framerate by modulo: downsampling has to be done to a divisor of the nominal fps value
+    fps = VIDEO_TRANSCODING_FPS.STANDARD.sort((a, b) => fps % a - fps % b)[0]
+  }
+
+  command = await presetH264(command, options.inputPath, options.resolution, fps)
+
+  if (options.resolution !== undefined) {
+    // '?x720' or '720x?' for example
+    const size = options.isPortraitMode === true ? `${options.resolution}x?` : `?x${options.resolution}`
+    command = command.size(size)
+  }
+
+  if (fps) {
+    // Hard FPS limits
+    if (fps > VIDEO_TRANSCODING_FPS.MAX) fps = VIDEO_TRANSCODING_FPS.HD_STANDARD.sort((a, b) => fps % a - fps % b)[0]
+    else if (fps < VIDEO_TRANSCODING_FPS.MIN) fps = VIDEO_TRANSCODING_FPS.MIN
+
+    command = command.withFPS(fps)
+  }
+
+  return command
+}
+
+async function buildAudioMergeCommand (command: ffmpeg.FfmpegCommand, options: MergeAudioTranscodeOptions) {
+  command = command.loop(undefined)
+
+  command = await presetH264VeryFast(command, options.audioPath, options.resolution)
+
+  command = command.input(options.audioPath)
+                   .videoFilter('scale=trunc(iw/2)*2:trunc(ih/2)*2') // Avoid "height not divisible by 2" error
+                   .outputOption('-tune stillimage')
+                   .outputOption('-shortest')
+
+  return command
+}
+
+async function buildOnlyAudioCommand (command: ffmpeg.FfmpegCommand, options: OnlyAudioTranscodeOptions) {
+  command = await presetOnlyAudio(command)
+
+  return command
+}
+
+async function buildQuickTranscodeCommand (command: ffmpeg.FfmpegCommand) {
+  command = await presetCopy(command)
+
+  command = command.outputOption('-map_metadata -1') // strip all metadata
+                   .outputOption('-movflags faststart')
+
+  return command
+}
+
+async function buildHLSCommand (command: ffmpeg.FfmpegCommand, options: HLSTranscodeOptions) {
+  const videoPath = getHLSVideoPath(options)
+
+  if (options.copyCodecs) command = await presetCopy(command)
+  else command = await buildx264Command(command, options)
+
+  command = command.outputOption('-hls_time 4')
+                   .outputOption('-hls_list_size 0')
+                   .outputOption('-hls_playlist_type vod')
+                   .outputOption('-hls_segment_filename ' + videoPath)
+                   .outputOption('-hls_segment_type fmp4')
+                   .outputOption('-f hls')
+                   .outputOption('-hls_flags single_file')
+
+  return command
+}
+
+function getHLSVideoPath (options: HLSTranscodeOptions) {
+  return `${dirname(options.outputPath)}/${options.hlsPlaylist.videoFilename}`
+}
+
+async function fixHLSPlaylistIfNeeded (options: TranscodeOptions) {
+  if (options.type !== 'hls') return
+
+  const fileContent = await readFile(options.outputPath)
+
+  const videoFileName = options.hlsPlaylist.videoFilename
+  const videoFilePath = getHLSVideoPath(options)
+
+  // Fix wrong mapping with some ffmpeg versions
+  const newContent = fileContent.toString()
+                                .replace(`#EXT-X-MAP:URI="${videoFilePath}",`, `#EXT-X-MAP:URI="${videoFileName}",`)
+
+  await writeFile(options.outputPath, newContent)
+}
+
+function getVideoStreamFromFile (path: string) {
+  return new Promise<any>((res, rej) => {
+    ffmpeg.ffprobe(path, (err, metadata) => {
+      if (err) return rej(err)
+
+      const videoStream = metadata.streams.find(s => s.codec_type === 'video')
+      return res(videoStream || null)
+    })
+  })
+}
+
+/**
+ * A slightly customised version of the 'veryfast' x264 preset
+ *
+ * The veryfast preset is right in the sweet spot of performance
+ * and quality. Superfast and ultrafast will give you better
+ * performance, but then quality is noticeably worse.
+ */
+async function presetH264VeryFast (command: ffmpeg.FfmpegCommand, input: string, resolution: VideoResolution, fps?: number) {
+  let localCommand = await presetH264(command, input, resolution, fps)
+
+  localCommand = localCommand.outputOption('-preset:v veryfast')
+
+  /*
+  MAIN reference: https://slhck.info/video/2017/03/01/rate-control.html
+  Our target situation is closer to a livestream than a stream,
+  since we want to reduce as much a possible the encoding burden,
+  although not to the point of a livestream where there is a hard
+  constraint on the frames per second to be encoded.
+  */
+
+  return localCommand
+}
+
+/**
+ * A toolbox to play with audio
+ */
+namespace audio {
+  export const get = (videoPath: string) => {
+    // without position, ffprobe considers the last input only
+    // we make it consider the first input only
+    // if you pass a file path to pos, then ffprobe acts on that file directly
+    return new Promise<{ absolutePath: string, audioStream?: any }>((res, rej) => {
+
+      function parseFfprobe (err: any, data: ffmpeg.FfprobeData) {
+        if (err) return rej(err)
+
+        if ('streams' in data) {
+          const audioStream = data.streams.find(stream => stream[ 'codec_type' ] === 'audio')
+          if (audioStream) {
+            return res({
+              absolutePath: data.format.filename,
+              audioStream
+            })
+          }
+        }
+
+        return res({ absolutePath: data.format.filename })
+      }
+
+      return ffmpeg.ffprobe(videoPath, parseFfprobe)
+    })
+  }
+
+  export namespace bitrate {
+    const baseKbitrate = 384
+
+    const toBits = (kbits: number) => kbits * 8000
+
+    export const aac = (bitrate: number): number => {
+      switch (true) {
+        case bitrate > toBits(baseKbitrate):
+          return baseKbitrate
+
+        default:
+          return -1 // we interpret it as a signal to copy the audio stream as is
+      }
+    }
+
+    export const mp3 = (bitrate: number): number => {
+      /*
+      a 192kbit/sec mp3 doesn't hold as much information as a 192kbit/sec aac.
+      That's why, when using aac, we can go to lower kbit/sec. The equivalences
+      made here are not made to be accurate, especially with good mp3 encoders.
+      */
+      switch (true) {
+        case bitrate <= toBits(192):
+          return 128
+
+        case bitrate <= toBits(384):
+          return 256
+
+        default:
+          return baseKbitrate
+      }
+    }
+  }
+}
+
+/**
+ * Standard profile, with variable bitrate audio and faststart.
+ *
+ * As for the audio, quality '5' is the highest and ensures 96-112kbps/channel
+ * See https://trac.ffmpeg.org/wiki/Encode/AAC#fdk_vbr
+ */
+async function presetH264 (command: ffmpeg.FfmpegCommand, input: string, resolution: VideoResolution, fps?: number) {
+  let localCommand = command
+    .format('mp4')
+    .videoCodec('libx264')
+    .outputOption('-level 3.1') // 3.1 is the minimal resource allocation for our highest supported resolution
+    .outputOption('-b_strategy 1') // NOTE: b-strategy 1 - heuristic algorithm, 16 is optimal B-frames for it
+    .outputOption('-bf 16') // NOTE: Why 16: https://github.com/Chocobozzz/PeerTube/pull/774. b-strategy 2 -> B-frames<16
+    .outputOption('-pix_fmt yuv420p') // allows import of source material with incompatible pixel formats (e.g. MJPEG video)
+    .outputOption('-map_metadata -1') // strip all metadata
+    .outputOption('-movflags faststart')
+
+  const parsedAudio = await audio.get(input)
+
+  if (!parsedAudio.audioStream) {
+    localCommand = localCommand.noAudio()
+  } else if ((await checkFFmpegEncoders()).get('libfdk_aac')) { // we favor VBR, if a good AAC encoder is available
+    localCommand = localCommand
+      .audioCodec('libfdk_aac')
+      .audioQuality(5)
+  } else {
+    // we try to reduce the ceiling bitrate by making rough matches of bitrates
+    // of course this is far from perfect, but it might save some space in the end
+    localCommand = localCommand.audioCodec('aac')
+
+    const audioCodecName = parsedAudio.audioStream[ 'codec_name' ]
+
+    if (audio.bitrate[ audioCodecName ]) {
+      const bitrate = audio.bitrate[ audioCodecName ](parsedAudio.audioStream[ 'bit_rate' ])
+      if (bitrate !== undefined && bitrate !== -1) localCommand = localCommand.audioBitrate(bitrate)
+    }
+  }
+
+  if (fps) {
+    // Constrained Encoding (VBV)
+    // https://slhck.info/video/2017/03/01/rate-control.html
+    // https://trac.ffmpeg.org/wiki/Limiting%20the%20output%20bitrate
+    const targetBitrate = getTargetBitrate(resolution, fps, VIDEO_TRANSCODING_FPS)
+    localCommand = localCommand.outputOptions([ `-maxrate ${targetBitrate}`, `-bufsize ${targetBitrate * 2}` ])
+
+    // Keyframe interval of 2 seconds for faster seeking and resolution switching.
+    // https://streaminglearningcenter.com/blogs/whats-the-right-keyframe-interval.html
+    // https://superuser.com/a/908325
+    localCommand = localCommand.outputOption(`-g ${fps * 2}`)
+  }
+
+  return localCommand
+}
+
+async function presetCopy (command: ffmpeg.FfmpegCommand): Promise<ffmpeg.FfmpegCommand> {
+  return command
+    .format('mp4')
+    .videoCodec('copy')
+    .audioCodec('copy')
+}
+
+async function presetOnlyAudio (command: ffmpeg.FfmpegCommand): Promise<ffmpeg.FfmpegCommand> {
+  return command
+    .format('mp4')
+    .audioCodec('copy')
+    .noVideo()
 }