libavformat/matroskaenc.c

   1 /*
   2  * Matroska file muxer
   3  * Copyright (c) 2007 David Conrad
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #include "avformat.h"
  23 #include "md5.h"
  24 #include "riff.h"
  25 #include "xiph.h"
  26 #include "matroska.h"
  27
  28 typedef struct mkv_seekhead_entry {
  29     unsigned int    elementid;
  30     uint64_t        segmentpos;
  31 } mkv_seekhead_entry;
  32
  33 typedef struct mkv_seekhead {
  34     offset_t                filepos;
  35     offset_t                segment_offset;     ///< the file offset to the beginning of the segment
  36     int                     reserved_size;      ///< -1 if appending to file
  37     int                     max_entries;
  38     mkv_seekhead_entry      *entries;
  39     int                     num_entries;
  40 } mkv_seekhead;
  41
  42 typedef struct {
  43     uint64_t        pts;
  44     int             tracknum;
  45     offset_t        cluster_pos;        ///< file offset of the cluster containing the block
  46 } mkv_cuepoint;
  47
  48 typedef struct {
  49     offset_t        segment_offset;
  50     mkv_cuepoint    *entries;
  51     int             num_entries;
  52 } mkv_cues;
  53
  54 typedef struct MatroskaMuxContext {
  55     offset_t        segment;
  56     offset_t        segment_offset;
  57     offset_t        segment_uid;
  58     offset_t        cluster;
  59     offset_t        cluster_pos;        ///< file offset of the current cluster
  60     uint64_t        cluster_pts;
  61     offset_t        duration_offset;
  62     uint64_t        duration;
  63     mkv_seekhead    *main_seekhead;
  64     mkv_seekhead    *cluster_seekhead;
  65     mkv_cues        *cues;
  66
  67     struct AVMD5    *md5_ctx;
  68 } MatroskaMuxContext;
  69
  70 static int ebml_id_size(unsigned int id)
  71 {
  72     return (av_log2(id+1)-1)/7+1;
  73 }
  74
  75 static void put_ebml_id(ByteIOContext *pb, unsigned int id)
  76 {
  77     int i = ebml_id_size(id);
  78     while (i--)
  79         put_byte(pb, id >> (i*8));
  80 }
  81
  82 /**
  83  * Write an EBML size meaning "unknown size"
  84  *
  85  * @param bytes The number of bytes the size should occupy. Maximum of 8.
  86  */
  87 static void put_ebml_size_unknown(ByteIOContext *pb, int bytes)
  88 {
  89     uint64_t value = 0;
  90     int i;
  91
  92     bytes = FFMIN(bytes, 8);
  93     for (i = 0; i < bytes*7 + 1; i++)
  94         value |= 1ULL << i;
  95     for (i = bytes-1; i >= 0; i--)
  96         put_byte(pb, value >> i*8);
  97 }
  98
  99 // XXX: test this thoroughly and get rid of minbytes hack (currently needed to
 100 // use up all of the space reserved in start_ebml_master)
 101 static void put_ebml_size(ByteIOContext *pb, uint64_t size, int minbytes)
 102 {
 103     int i, bytes = minbytes;
 104
 105     // sizes larger than this are currently undefined in EBML
 106     // so write "unknown" size
 107     if (size >= (1ULL<<56)-1) {
 108         put_ebml_size_unknown(pb, 1);
 109         return;
 110     }
 111
 112     while ((size+1) >> bytes*7) bytes++;
 113
 114     put_byte(pb, (0x80 >> (bytes-1)) | (size >> (bytes-1)*8));
 115     for (i = bytes - 2; i >= 0; i--)
 116         put_byte(pb, size >> i*8);
 117 }
 118
 119 static void put_ebml_uint(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, uint64_t val)
 120 {
 121     int i, bytes = 1;
 122     while (val >> bytes*8) bytes++;
 123
 124     put_ebml_id(pb, elementid);
 125     put_ebml_size(pb, bytes, 0);
 126     for (i = bytes - 1; i >= 0; i--)
 127         put_byte(pb, val >> i*8);
 128 }
 129
 130 static void put_ebml_float(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, double val)
 131 {
 132     put_ebml_id(pb, elementid);
 133     put_ebml_size(pb, 8, 0);
 134     put_be64(pb, av_dbl2int(val));
 135 }
 136
 137 static void put_ebml_binary(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid,
 138                             const uint8_t *buf, int size)
 139 {
 140     put_ebml_id(pb, elementid);
 141     put_ebml_size(pb, size, 0);
 142     put_buffer(pb, buf, size);
 143 }
 144
 145 static void put_ebml_string(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, const char *str)
 146 {
 147     put_ebml_binary(pb, elementid, str, strlen(str));
 148 }
 149
 150 /**
 151  * Writes a void element of a given size. Useful for reserving space in the file to be
 152  * written to later.
 153  *
 154  * @param size The amount of space to reserve, which must be at least 2.
 155  */
 156 static void put_ebml_void(ByteIOContext *pb, uint64_t size)
 157 {
 158     offset_t currentpos = url_ftell(pb);
 159
 160     if (size < 2)
 161         return;
 162
 163     put_ebml_id(pb, EBML_ID_VOID);
 164     // we need to subtract the length needed to store the size from the size we need to reserve
 165     // so 2 cases, we use 8 bytes to store the size if possible, 1 byte otherwise
 166     if (size < 10)
 167         put_ebml_size(pb, size-1, 0);
 168     else
 169         put_ebml_size(pb, size-9, 8);
 170     url_fseek(pb, currentpos + size, SEEK_SET);
 171 }
 172
 173 static offset_t start_ebml_master(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid)
 174 {
 175     put_ebml_id(pb, elementid);
 176     // XXX: this always reserves the maximum needed space to store any size value
 177     // we should be smarter (additional parameter for expected size?)
 178     put_ebml_size_unknown(pb, 8);
 179     return url_ftell(pb);
 180 }
 181
 182 static void end_ebml_master(ByteIOContext *pb, offset_t start)
 183 {
 184     offset_t pos = url_ftell(pb);
 185
 186     url_fseek(pb, start - 8, SEEK_SET);
 187     put_ebml_size(pb, pos - start, 8);
 188     url_fseek(pb, pos, SEEK_SET);
 189 }
 190
 191 static void put_xiph_size(ByteIOContext *pb, int size)
 192 {
 193     int i;
 194     for (i = 0; i < size / 255; i++)
 195         put_byte(pb, 255);
 196     put_byte(pb, size % 255);
 197 }
 198
 199 /**
 200  * Initialize a mkv_seekhead element to be ready to index level 1 Matroska elements.
 201  * If a maximum number of elements is specified, enough space will be reserved at
 202  * the current file location to write a seek head of that size.
 203  *
 204  * @param segment_offset the absolute offset into the file that the segment begins
 205  * @param numelements the maximum number of elements that will be indexed by this
 206  *                    seek head, 0 if unlimited.
 207  */
 208 static mkv_seekhead * mkv_start_seekhead(ByteIOContext *pb, offset_t segment_offset, int numelements)
 209 {
 210     mkv_seekhead *new_seekhead = av_mallocz(sizeof(mkv_seekhead));
 211     if (new_seekhead == NULL)
 212         return NULL;
 213
 214     new_seekhead->segment_offset = segment_offset;
 215
 216     if (numelements > 0) {
 217         new_seekhead->filepos = url_ftell(pb);
 218         // 21 bytes max for a seek entry, 10 bytes max for the SeekHead ID and size,
 219         // and 3 bytes to guarantee that an EBML void element will fit afterwards
 220         // XXX: 28 bytes right now because begin_ebml_master() reserves more than necessary
 221         new_seekhead->reserved_size = numelements * 28 + 13;
 222         new_seekhead->max_entries = numelements;
 223         put_ebml_void(pb, new_seekhead->reserved_size);
 224     }
 225     return new_seekhead;
 226 }
 227
 228 static int mkv_add_seekhead_entry(mkv_seekhead *seekhead, unsigned int elementid, uint64_t filepos)
 229 {
 230     mkv_seekhead_entry *entries = seekhead->entries;
 231     int new_entry = seekhead->num_entries;
 232
 233     // don't store more elements than we reserved space for
 234     if (seekhead->max_entries > 0 && seekhead->max_entries <= seekhead->num_entries)
 235         return -1;
 236
 237     entries = av_realloc(entries, (seekhead->num_entries + 1) * sizeof(mkv_seekhead_entry));
 238     if (entries == NULL)
 239         return -1;
 240
 241     entries[new_entry].elementid = elementid;
 242     entries[new_entry].segmentpos = filepos - seekhead->segment_offset;
 243
 244     seekhead->entries = entries;
 245     seekhead->num_entries++;
 246
 247     return 0;
 248 }
 249
 250 /**
 251  * Write the seek head to the file and free it. If a maximum number of elements was
 252  * specified to mkv_start_seekhead(), the seek head will be written at the location
 253  * reserved for it. Otherwise, it is written at the current location in the file.
 254  *
 255  * @return the file offset where the seekhead was written
 256  */
 257 static offset_t mkv_write_seekhead(ByteIOContext *pb, mkv_seekhead *seekhead)
 258 {
 259     offset_t metaseek, seekentry, currentpos;
 260     int i;
 261
 262     currentpos = url_ftell(pb);
 263
 264     if (seekhead->reserved_size > 0)
 265         url_fseek(pb, seekhead->filepos, SEEK_SET);
 266
 267     metaseek = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEEKHEAD);
 268     for (i = 0; i < seekhead->num_entries; i++) {
 269         mkv_seekhead_entry *entry = &seekhead->entries[i];
 270
 271         seekentry = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEEKENTRY);
 272
 273         put_ebml_id(pb, MATROSKA_ID_SEEKID);
 274         put_ebml_size(pb, ebml_id_size(entry->elementid), 0);
 275         put_ebml_id(pb, entry->elementid);
 276
 277         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_SEEKPOSITION, entry->segmentpos);
 278         end_ebml_master(pb, seekentry);
 279     }
 280     end_ebml_master(pb, metaseek);
 281
 282     if (seekhead->reserved_size > 0) {
 283         uint64_t remaining = seekhead->filepos + seekhead->reserved_size - url_ftell(pb);
 284         put_ebml_void(pb, remaining);
 285         url_fseek(pb, currentpos, SEEK_SET);
 286
 287         currentpos = seekhead->filepos;
 288     }
 289     av_free(seekhead->entries);
 290     av_free(seekhead);
 291
 292     return currentpos;
 293 }
 294
 295 static mkv_cues * mkv_start_cues(offset_t segment_offset)
 296 {
 297     mkv_cues *cues = av_mallocz(sizeof(mkv_cues));
 298     if (cues == NULL)
 299         return NULL;
 300
 301     cues->segment_offset = segment_offset;
 302     return cues;
 303 }
 304
 305 static int mkv_add_cuepoint(mkv_cues *cues, AVPacket *pkt, offset_t cluster_pos)
 306 {
 307     mkv_cuepoint *entries = cues->entries;
 308     int new_entry = cues->num_entries;
 309
 310     entries = av_realloc(entries, (cues->num_entries + 1) * sizeof(mkv_cuepoint));
 311     if (entries == NULL)
 312         return -1;
 313
 314     entries[new_entry].pts = pkt->pts;
 315     entries[new_entry].tracknum = pkt->stream_index + 1;
 316     entries[new_entry].cluster_pos = cluster_pos - cues->segment_offset;
 317
 318     cues->entries = entries;
 319     cues->num_entries++;
 320     return 0;
 321 }
 322
 323 static offset_t mkv_write_cues(ByteIOContext *pb, mkv_cues *cues)
 324 {
 325     offset_t currentpos, cues_element;
 326     int i, j;
 327
 328     currentpos = url_ftell(pb);
 329     cues_element = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CUES);
 330
 331     for (i = 0; i < cues->num_entries; i++) {
 332         offset_t cuepoint, track_positions;
 333         mkv_cuepoint *entry = &cues->entries[i];
 334         uint64_t pts = entry->pts;
 335
 336         cuepoint = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_POINTENTRY);
 337         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUETIME, pts);
 338
 339         // put all the entries from different tracks that have the exact same
 340         // timestamp into the same CuePoint
 341         for (j = 0; j < cues->num_entries - i && entry[j].pts == pts; j++) {
 342             track_positions = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CUETRACKPOSITION);
 343             put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUETRACK          , entry[j].tracknum   );
 344             put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUECLUSTERPOSITION, entry[j].cluster_pos);
 345             end_ebml_master(pb, track_positions);
 346         }
 347         i += j - 1;
 348         end_ebml_master(pb, cuepoint);
 349     }
 350     end_ebml_master(pb, cues_element);
 351
 352     av_free(cues->entries);
 353     av_free(cues);
 354     return currentpos;
 355 }
 356
 357 static int put_xiph_codecpriv(ByteIOContext *pb, AVCodecContext *codec)
 358 {
 359     offset_t codecprivate;
 360     uint8_t *header_start[3];
 361     int header_len[3];
 362     int first_header_size;
 363     int j;
 364
 365     if (codec->codec_id == CODEC_ID_VORBIS)
 366         first_header_size = 30;
 367     else
 368         first_header_size = 42;
 369
 370     if (ff_split_xiph_headers(codec->extradata, codec->extradata_size,
 371                               first_header_size, header_start, header_len) < 0) {
 372         av_log(codec, AV_LOG_ERROR, "Extradata corrupt.\n");
 373         return -1;
 374     }
 375
 376     codecprivate = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CODECPRIVATE);
 377     put_byte(pb, 2);                    // number packets - 1
 378     for (j = 0; j < 2; j++) {
 379         put_xiph_size(pb, header_len[j]);
 380     }
 381     for (j = 0; j < 3; j++)
 382         put_buffer(pb, header_start[j], header_len[j]);
 383     end_ebml_master(pb, codecprivate);
 384
 385     return 0;
 386 }
 387
 388 #define FLAC_STREAMINFO_SIZE 34
 389
 390 static int put_flac_codecpriv(ByteIOContext *pb, AVCodecContext *codec)
 391 {
 392     offset_t codecpriv = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CODECPRIVATE);
 393
 394     // if the extradata_size is greater than FLAC_STREAMINFO_SIZE,
 395     // assume that it's in Matroska's format already
 396     if (codec->extradata_size < FLAC_STREAMINFO_SIZE) {
 397         av_log(codec, AV_LOG_ERROR, "Invalid FLAC extradata\n");
 398         return -1;
 399     } else if (codec->extradata_size == FLAC_STREAMINFO_SIZE) {
 400         // only the streaminfo packet
 401         put_byte(pb, 0);
 402         put_xiph_size(pb, codec->extradata_size);
 403         av_log(codec, AV_LOG_ERROR, "Only one packet\n");
 404     }
 405     put_buffer(pb, codec->extradata, codec->extradata_size);
 406     end_ebml_master(pb, codecpriv);
 407     return 0;
 408 }
 409
 410 static void get_aac_sample_rates(AVCodecContext *codec, int *sample_rate, int *output_sample_rate)
 411 {
 412     static const int aac_sample_rates[] = {
 413         96000, 88200, 64000, 48000, 44100, 32000,
 414         24000, 22050, 16000, 12000, 11025,  8000,
 415     };
 416     int sri;
 417
 418     if (codec->extradata_size < 2) {
 419         av_log(codec, AV_LOG_WARNING, "no aac extradata, unable to determine sample rate\n");
 420         return;
 421     }
 422
 423     sri = ((codec->extradata[0] << 1) & 0xE) | (codec->extradata[1] >> 7);
 424     if (sri > 12) {
 425         av_log(codec, AV_LOG_WARNING, "aac samplerate index out of bounds\n");
 426         return;
 427     }
 428     *sample_rate = aac_sample_rates[sri];
 429
 430     // if sbr, get output sample rate as well
 431     if (codec->extradata_size == 5) {
 432         sri = (codec->extradata[4] >> 3) & 0xF;
 433         if (sri > 12) {
 434             av_log(codec, AV_LOG_WARNING, "aac output samplerate index out of bounds\n");
 435             return;
 436         }
 437         *output_sample_rate = aac_sample_rates[sri];
 438     }
 439 }
 440
 441 static int mkv_write_tracks(AVFormatContext *s)
 442 {
 443     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
 444     ByteIOContext *pb = &s->pb;
 445     offset_t tracks;
 446     int i, j;
 447
 448     if (mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_TRACKS, url_ftell(pb)) < 0)
 449         return -1;
 450
 451     tracks = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKS);
 452     for (i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
 453         AVStream *st = s->streams[i];
 454         AVCodecContext *codec = st->codec;
 455         offset_t subinfo, track;
 456         int native_id = 0;
 457         int bit_depth = av_get_bits_per_sample(codec->codec_id);
 458         int sample_rate = codec->sample_rate;
 459         int output_sample_rate = 0;
 460
 461         if (codec->codec_id == CODEC_ID_AAC)
 462             get_aac_sample_rates(codec, &sample_rate, &output_sample_rate);
 463
 464         track = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKENTRY);
 465         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKNUMBER     , i + 1);
 466         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKUID        , i + 1);
 467         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKFLAGLACING , 0);    // no lacing (yet)
 468
 469         if (st->language[0])
 470             put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TRACKLANGUAGE, st->language);
 471         else
 472             put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TRACKLANGUAGE, "und");
 473
 474         // look for a codec id string specific to mkv to use, if none are found, use AVI codes
 475         for (j = 0; ff_mkv_codec_tags[j].id != CODEC_ID_NONE; j++) {
 476             if (ff_mkv_codec_tags[j].id == codec->codec_id) {
 477                 put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, ff_mkv_codec_tags[j].str);
 478                 native_id = 1;
 479                 break;
 480             }
 481         }
 482
 483         if (native_id) {
 484             if (codec->codec_id == CODEC_ID_VORBIS || codec->codec_id == CODEC_ID_THEORA) {
 485                 if (put_xiph_codecpriv(pb, codec) < 0)
 486                     return -1;
 487             } else if (codec->codec_id == CODEC_ID_FLAC) {
 488                 if (put_flac_codecpriv(pb, codec) < 0)
 489                     return -1;
 490             } else if (codec->extradata_size) {
 491                 put_ebml_binary(pb, MATROSKA_ID_CODECPRIVATE, codec->extradata, codec->extradata_size);
 492             }
 493         }
 494
 495         switch (codec->codec_type) {
 496             case CODEC_TYPE_VIDEO:
 497                 put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKTYPE, MATROSKA_TRACK_TYPE_VIDEO);
 498
 499                 if (!native_id) {
 500                     offset_t bmp_header;
 501                     // if there is no mkv-specific codec id, use VFW mode
 502                     if (!codec->codec_tag)
 503                         codec->codec_tag = codec_get_tag(codec_bmp_tags, codec->codec_id);
 504
 505                     put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, MATROSKA_CODEC_ID_VIDEO_VFW_FOURCC);
 506                     bmp_header = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CODECPRIVATE);
 507                     put_bmp_header(pb, codec, codec_bmp_tags, 0);
 508                     end_ebml_master(pb, bmp_header);
 509                 }
 510                 subinfo = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKVIDEO);
 511                 // XXX: interlace flag?
 512                 put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_VIDEOPIXELWIDTH , codec->width);
 513                 put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_VIDEOPIXELHEIGHT, codec->height);
 514                 if (codec->sample_aspect_ratio.num) {
 515                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_VIDEODISPLAYWIDTH , codec->sample_aspect_ratio.num);
 516                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_VIDEODISPLAYHEIGHT, codec->sample_aspect_ratio.den);
 517                 }
 518                 end_ebml_master(pb, subinfo);
 519                 break;
 520
 521             case CODEC_TYPE_AUDIO:
 522                 put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKTYPE, MATROSKA_TRACK_TYPE_AUDIO);
 523
 524                 if (!native_id) {
 525                     offset_t wav_header;
 526                     // no mkv-specific ID, use ACM mode
 527                     codec->codec_tag = codec_get_tag(codec_wav_tags, codec->codec_id);
 528                     if (!codec->codec_tag) {
 529                         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "no codec id found for stream %d", i);
 530                         return -1;
 531                     }
 532
 533                     put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, MATROSKA_CODEC_ID_AUDIO_ACM);
 534                     wav_header = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CODECPRIVATE);
 535                     put_wav_header(pb, codec);
 536                     end_ebml_master(pb, wav_header);
 537                 }
 538                 subinfo = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKAUDIO);
 539                 put_ebml_uint  (pb, MATROSKA_ID_AUDIOCHANNELS    , codec->channels);
 540                 put_ebml_float (pb, MATROSKA_ID_AUDIOSAMPLINGFREQ, sample_rate);
 541                 if (output_sample_rate)
 542                     put_ebml_float(pb, MATROSKA_ID_AUDIOOUTSAMPLINGFREQ, output_sample_rate);
 543                 if (bit_depth)
 544                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_AUDIOBITDEPTH, bit_depth);
 545                 end_ebml_master(pb, subinfo);
 546                 break;
 547
 548                 case CODEC_TYPE_SUBTITLE:
 549                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKTYPE, MATROSKA_TRACK_TYPE_SUBTITLE);
 550                     break;
 551             default:
 552                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Only audio and video are supported for Matroska.");
 553                 break;
 554         }
 555         end_ebml_master(pb, track);
 556
 557         // ms precision is the de-facto standard timescale for mkv files
 558         av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000);
 559     }
 560     end_ebml_master(pb, tracks);
 561     return 0;
 562 }
 563
 564 static int mkv_write_header(AVFormatContext *s)
 565 {
 566     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
 567     ByteIOContext *pb = &s->pb;
 568     offset_t ebml_header, segment_info;
 569
 570     mkv->md5_ctx = av_mallocz(av_md5_size);
 571     av_md5_init(mkv->md5_ctx);
 572
 573     ebml_header = start_ebml_master(pb, EBML_ID_HEADER);
 574     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLVERSION        ,           1);
 575     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLREADVERSION    ,           1);
 576     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLMAXIDLENGTH    ,           4);
 577     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLMAXSIZELENGTH  ,           8);
 578     put_ebml_string (pb, EBML_ID_DOCTYPE            ,  "matroska");
 579     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_DOCTYPEVERSION     ,           2);
 580     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_DOCTYPEREADVERSION ,           2);
 581     end_ebml_master(pb, ebml_header);
 582
 583     mkv->segment = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEGMENT);
 584     mkv->segment_offset = url_ftell(pb);
 585
 586     // we write 2 seek heads - one at the end of the file to point to each cluster, and
 587     // one at the beginning to point to all other level one elements (including the seek
 588     // head at the end of the file), which isn't more than 10 elements if we only write one
 589     // of each other currently defined level 1 element
 590     mkv->main_seekhead    = mkv_start_seekhead(pb, mkv->segment_offset, 10);
 591     mkv->cluster_seekhead = mkv_start_seekhead(pb, mkv->segment_offset, 0);
 592
 593     if (mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_INFO, url_ftell(pb)) < 0)
 594         return -1;
 595
 596     segment_info = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_INFO);
 597     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TIMECODESCALE, 1000000);
 598     if (strlen(s->title))
 599         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TITLE, s->title);
 600     if (!(s->streams[0]->codec->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)) {
 601         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_MUXINGAPP , LIBAVFORMAT_IDENT);
 602         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_WRITINGAPP, LIBAVFORMAT_IDENT);
 603
 604         // reserve space to write the segment UID later
 605         mkv->segment_uid = url_ftell(pb);
 606         put_ebml_void(pb, 19);
 607     }
 608
 609     // reserve space for the duration
 610     mkv->duration = 0;
 611     mkv->duration_offset = url_ftell(pb);
 612     put_ebml_void(pb, 11);                  // assumes double-precision float to be written
 613     end_ebml_master(pb, segment_info);
 614
 615     if (mkv_write_tracks(s) < 0)
 616         return -1;
 617
 618     if (mkv_add_seekhead_entry(mkv->cluster_seekhead, MATROSKA_ID_CLUSTER, url_ftell(pb)) < 0)
 619         return -1;
 620
 621     mkv->cluster_pos = url_ftell(pb);
 622     mkv->cluster = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CLUSTER);
 623     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CLUSTERTIMECODE, 0);
 624     mkv->cluster_pts = 0;
 625
 626     mkv->cues = mkv_start_cues(mkv->segment_offset);
 627     if (mkv->cues == NULL)
 628         return -1;
 629
 630     return 0;
 631 }
 632
 633 static void mkv_write_block(AVFormatContext *s, unsigned int blockid, AVPacket *pkt, int flags)
 634 {
 635     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
 636     ByteIOContext *pb = &s->pb;
 637
 638     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "Writing block at offset %llu, size %d, pts %lld, dts %lld, duration %d, flags %d\n",
 639            url_ftell(pb), pkt->size, pkt->pts, pkt->dts, pkt->duration, flags);
 640     put_ebml_id(pb, blockid);
 641     put_ebml_size(pb, pkt->size + 4, 0);
 642     put_byte(pb, 0x80 | (pkt->stream_index + 1));     // this assumes stream_index is less than 126
 643     put_be16(pb, pkt->pts - mkv->cluster_pts);
 644     put_byte(pb, flags);
 645     put_buffer(pb, pkt->data, pkt->size);
 646 }
 647
 648 static int mkv_write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 649 {
 650     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
 651     ByteIOContext *pb = &s->pb;
 652     AVCodecContext *codec = s->streams[pkt->stream_index]->codec;
 653     int keyframe = !!(pkt->flags & PKT_FLAG_KEY);
 654
 655     // start a new cluster every 5 MB or 5 sec
 656     if (url_ftell(pb) > mkv->cluster + 5*1024*1024 || pkt->pts > mkv->cluster_pts + 5000) {
 657         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "Starting new cluster at offset %llu bytes, pts %llu\n", url_ftell(pb), pkt->pts);
 658         end_ebml_master(pb, mkv->cluster);
 659
 660         if (mkv_add_seekhead_entry(mkv->cluster_seekhead, MATROSKA_ID_CLUSTER, url_ftell(pb)) < 0)
 661             return -1;
 662
 663         mkv->cluster_pos = url_ftell(pb);
 664         mkv->cluster = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CLUSTER);
 665         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CLUSTERTIMECODE, pkt->pts);
 666         mkv->cluster_pts = pkt->pts;
 667         av_md5_update(mkv->md5_ctx, pkt->data, FFMIN(200, pkt->size));
 668     }
 669
 670     if (codec->codec_type != CODEC_TYPE_SUBTITLE) {
 671         mkv_write_block(s, MATROSKA_ID_SIMPLEBLOCK, pkt, keyframe << 7);
 672     } else {
 673         offset_t blockgroup = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_BLOCKGROUP);
 674         mkv_write_block(s, MATROSKA_ID_BLOCK, pkt, 0);
 675         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_DURATION, pkt->duration);
 676         end_ebml_master(pb, blockgroup);
 677     }
 678
 679     if (codec->codec_type == CODEC_TYPE_VIDEO && keyframe) {
 680         if (mkv_add_cuepoint(mkv->cues, pkt, mkv->cluster_pos) < 0)
 681             return -1;
 682     }
 683
 684     mkv->duration = pkt->pts + pkt->duration;
 685     return 0;
 686 }
 687
 688 static int mkv_write_trailer(AVFormatContext *s)
 689 {
 690     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
 691     ByteIOContext *pb = &s->pb;
 692     offset_t currentpos, second_seekhead, cuespos;
 693
 694     end_ebml_master(pb, mkv->cluster);
 695
 696     cuespos = mkv_write_cues(pb, mkv->cues);
 697     second_seekhead = mkv_write_seekhead(pb, mkv->cluster_seekhead);
 698
 699     mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_CUES    , cuespos);
 700     mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_SEEKHEAD, second_seekhead);
 701     mkv_write_seekhead(pb, mkv->main_seekhead);
 702
 703     // update the duration
 704     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "end duration = %llu\n", mkv->duration);
 705     currentpos = url_ftell(pb);
 706     url_fseek(pb, mkv->duration_offset, SEEK_SET);
 707     put_ebml_float(pb, MATROSKA_ID_DURATION, mkv->duration);
 708
 709     // write the md5sum of some frames as the segment UID
 710     if (!(s->streams[0]->codec->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)) {
 711         uint8_t segment_uid[16];
 712         av_md5_final(mkv->md5_ctx, segment_uid);
 713         url_fseek(pb, mkv->segment_uid, SEEK_SET);
 714         put_ebml_binary(pb, MATROSKA_ID_SEGMENTUID, segment_uid, 16);
 715     }
 716     url_fseek(pb, currentpos, SEEK_SET);
 717
 718     end_ebml_master(pb, mkv->segment);
 719     av_free(mkv->md5_ctx);
 720     return 0;
 721 }
 722
 723 AVOutputFormat matroska_muxer = {
 724     "matroska",
 725     "Matroska File Format",
 726     "video/x-matroska",
 727     "mkv",
 728     sizeof(MatroskaMuxContext),
 729     CODEC_ID_MP2,
 730     CODEC_ID_MPEG4,
 731     mkv_write_header,
 732     mkv_write_packet,
 733     mkv_write_trailer,
 734     .codec_tag = (const AVCodecTag*[]){codec_bmp_tags, codec_wav_tags, 0},
 735 };
 736
 737 AVOutputFormat matroska_audio_muxer = {
 738     "matroska",
 739     "Matroska File Format",
 740     "audio/x-matroska",
 741     "mka",
 742     sizeof(MatroskaMuxContext),
 743     CODEC_ID_MP2,
 744     CODEC_ID_NONE,
 745     mkv_write_header,
 746     mkv_write_packet,
 747     mkv_write_trailer,
 748     .codec_tag = (const AVCodecTag*[]){codec_wav_tags, 0},
 749 };