]> rtime.felk.cvut.cz Git - frescor/ffmpeg.git/blob - libavformat/mpegtsenc.c
replace coder/decoder file description in libavformat by muxer/demuxer
[frescor/ffmpeg.git] / libavformat / mpegtsenc.c
1 /*
2  * MPEG2 transport stream (aka DVB) muxer
3  * Copyright (c) 2003 Fabrice Bellard.
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 #include "avformat.h"
22 #include "crc.h"
23 #include "mpegts.h"
24
25 /* write DVB SI sections */
26
27 /*********************************************/
28 /* mpegts section writer */
29
30 typedef struct MpegTSSection {
31     int pid;
32     int cc;
33     void (*write_packet)(struct MpegTSSection *s, const uint8_t *packet);
34     void *opaque;
35 } MpegTSSection;
36
37 /* NOTE: 4 bytes must be left at the end for the crc32 */
38 static void mpegts_write_section(MpegTSSection *s, uint8_t *buf, int len)
39 {
40     unsigned int crc;
41     unsigned char packet[TS_PACKET_SIZE];
42     const unsigned char *buf_ptr;
43     unsigned char *q;
44     int first, b, len1, left;
45
46     crc = bswap_32(av_crc(av_crc04C11DB7, -1, buf, len - 4));
47     buf[len - 4] = (crc >> 24) & 0xff;
48     buf[len - 3] = (crc >> 16) & 0xff;
49     buf[len - 2] = (crc >> 8) & 0xff;
50     buf[len - 1] = (crc) & 0xff;
51
52     /* send each packet */
53     buf_ptr = buf;
54     while (len > 0) {
55         first = (buf == buf_ptr);
56         q = packet;
57         *q++ = 0x47;
58         b = (s->pid >> 8);
59         if (first)
60             b |= 0x40;
61         *q++ = b;
62         *q++ = s->pid;
63         s->cc = (s->cc + 1) & 0xf;
64         *q++ = 0x10 | s->cc;
65         if (first)
66             *q++ = 0; /* 0 offset */
67         len1 = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
68         if (len1 > len)
69             len1 = len;
70         memcpy(q, buf_ptr, len1);
71         q += len1;
72         /* add known padding data */
73         left = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
74         if (left > 0)
75             memset(q, 0xff, left);
76
77         s->write_packet(s, packet);
78
79         buf_ptr += len1;
80         len -= len1;
81     }
82 }
83
84 static inline void put16(uint8_t **q_ptr, int val)
85 {
86     uint8_t *q;
87     q = *q_ptr;
88     *q++ = val >> 8;
89     *q++ = val;
90     *q_ptr = q;
91 }
92
93 static int mpegts_write_section1(MpegTSSection *s, int tid, int id,
94                           int version, int sec_num, int last_sec_num,
95                           uint8_t *buf, int len)
96 {
97     uint8_t section[1024], *q;
98     unsigned int tot_len;
99
100     tot_len = 3 + 5 + len + 4;
101     /* check if not too big */
102     if (tot_len > 1024)
103         return -1;
104
105     q = section;
106     *q++ = tid;
107     put16(&q, 0xb000 | (len + 5 + 4)); /* 5 byte header + 4 byte CRC */
108     put16(&q, id);
109     *q++ = 0xc1 | (version << 1); /* current_next_indicator = 1 */
110     *q++ = sec_num;
111     *q++ = last_sec_num;
112     memcpy(q, buf, len);
113
114     mpegts_write_section(s, section, tot_len);
115     return 0;
116 }
117
118 /*********************************************/
119 /* mpegts writer */
120
121 #define DEFAULT_PMT_START_PID   0x1000
122 #define DEFAULT_START_PID       0x0100
123 #define DEFAULT_PROVIDER_NAME   "FFmpeg"
124 #define DEFAULT_SERVICE_NAME    "Service01"
125
126 /* default network id, transport stream and service identifiers */
127 #define DEFAULT_ONID            0x0001
128 #define DEFAULT_TSID            0x0001
129 #define DEFAULT_SID             0x0001
130
131 /* a PES packet header is generated every DEFAULT_PES_HEADER_FREQ packets */
132 #define DEFAULT_PES_HEADER_FREQ 16
133 #define DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE ((DEFAULT_PES_HEADER_FREQ - 1) * 184 + 170)
134
135 /* we retransmit the SI info at this rate */
136 #define SDT_RETRANS_TIME 500
137 #define PAT_RETRANS_TIME 100
138 #define PCR_RETRANS_TIME 20
139
140 typedef struct MpegTSWriteStream {
141     struct MpegTSService *service;
142     int pid; /* stream associated pid */
143     int cc;
144     int payload_index;
145     int64_t payload_pts;
146     uint8_t payload[DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE];
147 } MpegTSWriteStream;
148
149 typedef struct MpegTSService {
150     MpegTSSection pmt; /* MPEG2 pmt table context */
151     int sid;           /* service ID */
152     char *name;
153     char *provider_name;
154     int pcr_pid;
155     int pcr_packet_count;
156     int pcr_packet_freq;
157 } MpegTSService;
158
159 typedef struct MpegTSWrite {
160     MpegTSSection pat; /* MPEG2 pat table */
161     MpegTSSection sdt; /* MPEG2 sdt table context */
162     MpegTSService **services;
163     int sdt_packet_count;
164     int sdt_packet_freq;
165     int pat_packet_count;
166     int pat_packet_freq;
167     int nb_services;
168     int onid;
169     int tsid;
170 } MpegTSWrite;
171
172 static void mpegts_write_pat(AVFormatContext *s)
173 {
174     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
175     MpegTSService *service;
176     uint8_t data[1012], *q;
177     int i;
178
179     q = data;
180     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
181         service = ts->services[i];
182         put16(&q, service->sid);
183         put16(&q, 0xe000 | service->pmt.pid);
184     }
185     mpegts_write_section1(&ts->pat, PAT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
186                           data, q - data);
187 }
188
189 static void mpegts_write_pmt(AVFormatContext *s, MpegTSService *service)
190 {
191     //    MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
192     uint8_t data[1012], *q, *desc_length_ptr, *program_info_length_ptr;
193     int val, stream_type, i;
194
195     q = data;
196     put16(&q, 0xe000 | service->pcr_pid);
197
198     program_info_length_ptr = q;
199     q += 2; /* patched after */
200
201     /* put program info here */
202
203     val = 0xf000 | (q - program_info_length_ptr - 2);
204     program_info_length_ptr[0] = val >> 8;
205     program_info_length_ptr[1] = val;
206
207     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
208         AVStream *st = s->streams[i];
209         MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
210         switch(st->codec->codec_id) {
211         case CODEC_ID_MPEG1VIDEO:
212         case CODEC_ID_MPEG2VIDEO:
213             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG2;
214             break;
215         case CODEC_ID_MPEG4:
216             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG4;
217             break;
218         case CODEC_ID_H264:
219             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_H264;
220             break;
221         case CODEC_ID_MP2:
222         case CODEC_ID_MP3:
223             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_MPEG1;
224             break;
225         case CODEC_ID_AAC:
226             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AAC;
227             break;
228         case CODEC_ID_AC3:
229             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AC3;
230             break;
231         default:
232             stream_type = STREAM_TYPE_PRIVATE_DATA;
233             break;
234         }
235         *q++ = stream_type;
236         put16(&q, 0xe000 | ts_st->pid);
237         desc_length_ptr = q;
238         q += 2; /* patched after */
239
240         /* write optional descriptors here */
241         switch(st->codec->codec_type) {
242         case CODEC_TYPE_AUDIO:
243             if (strlen(st->language) == 3) {
244                 *q++ = 0x0a; /* ISO 639 language descriptor */
245                 *q++ = 4;
246                 *q++ = st->language[0];
247                 *q++ = st->language[1];
248                 *q++ = st->language[2];
249                 *q++ = 0; /* undefined type */
250             }
251             break;
252         case CODEC_TYPE_SUBTITLE:
253             {
254                 const char *language;
255                 language = st->language;
256                 if (strlen(language) != 3)
257                     language = "eng";
258                 *q++ = 0x59;
259                 *q++ = 8;
260                 *q++ = language[0];
261                 *q++ = language[1];
262                 *q++ = language[2];
263                 *q++ = 0x10; /* normal subtitles (0x20 = if hearing pb) */
264                 put16(&q, 1); /* page id */
265                 put16(&q, 1); /* ancillary page id */
266             }
267             break;
268         }
269
270         val = 0xf000 | (q - desc_length_ptr - 2);
271         desc_length_ptr[0] = val >> 8;
272         desc_length_ptr[1] = val;
273     }
274     mpegts_write_section1(&service->pmt, PMT_TID, service->sid, 0, 0, 0,
275                           data, q - data);
276 }
277
278 /* NOTE: str == NULL is accepted for an empty string */
279 static void putstr8(uint8_t **q_ptr, const char *str)
280 {
281     uint8_t *q;
282     int len;
283
284     q = *q_ptr;
285     if (!str)
286         len = 0;
287     else
288         len = strlen(str);
289     *q++ = len;
290     memcpy(q, str, len);
291     q += len;
292     *q_ptr = q;
293 }
294
295 static void mpegts_write_sdt(AVFormatContext *s)
296 {
297     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
298     MpegTSService *service;
299     uint8_t data[1012], *q, *desc_list_len_ptr, *desc_len_ptr;
300     int i, running_status, free_ca_mode, val;
301
302     q = data;
303     put16(&q, ts->onid);
304     *q++ = 0xff;
305     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
306         service = ts->services[i];
307         put16(&q, service->sid);
308         *q++ = 0xfc | 0x00; /* currently no EIT info */
309         desc_list_len_ptr = q;
310         q += 2;
311         running_status = 4; /* running */
312         free_ca_mode = 0;
313
314         /* write only one descriptor for the service name and provider */
315         *q++ = 0x48;
316         desc_len_ptr = q;
317         q++;
318         *q++ = 0x01; /* digital television service */
319         putstr8(&q, service->provider_name);
320         putstr8(&q, service->name);
321         desc_len_ptr[0] = q - desc_len_ptr - 1;
322
323         /* fill descriptor length */
324         val = (running_status << 13) | (free_ca_mode << 12) |
325             (q - desc_list_len_ptr - 2);
326         desc_list_len_ptr[0] = val >> 8;
327         desc_list_len_ptr[1] = val;
328     }
329     mpegts_write_section1(&ts->sdt, SDT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
330                           data, q - data);
331 }
332
333 static MpegTSService *mpegts_add_service(MpegTSWrite *ts,
334                                          int sid,
335                                          const char *provider_name,
336                                          const char *name)
337 {
338     MpegTSService *service;
339
340     service = av_mallocz(sizeof(MpegTSService));
341     if (!service)
342         return NULL;
343     service->pmt.pid = DEFAULT_PMT_START_PID + ts->nb_services - 1;
344     service->sid = sid;
345     service->provider_name = av_strdup(provider_name);
346     service->name = av_strdup(name);
347     service->pcr_pid = 0x1fff;
348     dynarray_add(&ts->services, &ts->nb_services, service);
349     return service;
350 }
351
352 static void section_write_packet(MpegTSSection *s, const uint8_t *packet)
353 {
354     AVFormatContext *ctx = s->opaque;
355     put_buffer(&ctx->pb, packet, TS_PACKET_SIZE);
356 }
357
358 static int mpegts_write_header(AVFormatContext *s)
359 {
360     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
361     MpegTSWriteStream *ts_st;
362     MpegTSService *service;
363     AVStream *st;
364     int i, total_bit_rate;
365     const char *service_name;
366
367     ts->tsid = DEFAULT_TSID;
368     ts->onid = DEFAULT_ONID;
369     /* allocate a single DVB service */
370     service_name = s->title;
371     if (service_name[0] == '\0')
372         service_name = DEFAULT_SERVICE_NAME;
373     service = mpegts_add_service(ts, DEFAULT_SID,
374                                  DEFAULT_PROVIDER_NAME, service_name);
375     service->pmt.write_packet = section_write_packet;
376     service->pmt.opaque = s;
377
378     ts->pat.pid = PAT_PID;
379     ts->pat.cc = 0;
380     ts->pat.write_packet = section_write_packet;
381     ts->pat.opaque = s;
382
383     ts->sdt.pid = SDT_PID;
384     ts->sdt.cc = 0;
385     ts->sdt.write_packet = section_write_packet;
386     ts->sdt.opaque = s;
387
388     /* assign pids to each stream */
389     total_bit_rate = 0;
390     for(i = 0;i < s->nb_streams; i++) {
391         st = s->streams[i];
392         ts_st = av_mallocz(sizeof(MpegTSWriteStream));
393         if (!ts_st)
394             goto fail;
395         st->priv_data = ts_st;
396         ts_st->service = service;
397         ts_st->pid = DEFAULT_START_PID + i;
398         ts_st->payload_pts = AV_NOPTS_VALUE;
399         /* update PCR pid by using the first video stream */
400         if (st->codec->codec_type == CODEC_TYPE_VIDEO &&
401             service->pcr_pid == 0x1fff)
402             service->pcr_pid = ts_st->pid;
403         total_bit_rate += st->codec->bit_rate;
404     }
405
406     /* if no video stream, use the first stream as PCR */
407     if (service->pcr_pid == 0x1fff && s->nb_streams > 0) {
408         ts_st = s->streams[0]->priv_data;
409         service->pcr_pid = ts_st->pid;
410     }
411
412     if (total_bit_rate <= 8 * 1024)
413         total_bit_rate = 8 * 1024;
414     service->pcr_packet_freq = (total_bit_rate * PCR_RETRANS_TIME) /
415         (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
416     ts->sdt_packet_freq = (total_bit_rate * SDT_RETRANS_TIME) /
417         (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
418     ts->pat_packet_freq = (total_bit_rate * PAT_RETRANS_TIME) /
419         (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
420 #if 0
421     printf("%d %d %d\n",
422            total_bit_rate, ts->sdt_packet_freq, ts->pat_packet_freq);
423 #endif
424
425     /* write info at the start of the file, so that it will be fast to
426        find them */
427     mpegts_write_sdt(s);
428     mpegts_write_pat(s);
429     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
430         mpegts_write_pmt(s, ts->services[i]);
431     }
432     put_flush_packet(&s->pb);
433
434     return 0;
435
436  fail:
437     for(i = 0;i < s->nb_streams; i++) {
438         st = s->streams[i];
439         av_free(st->priv_data);
440     }
441     return -1;
442 }
443
444 /* send SDT, PAT and PMT tables regulary */
445 static void retransmit_si_info(AVFormatContext *s)
446 {
447     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
448     int i;
449
450     if (++ts->sdt_packet_count == ts->sdt_packet_freq) {
451         ts->sdt_packet_count = 0;
452         mpegts_write_sdt(s);
453     }
454     if (++ts->pat_packet_count == ts->pat_packet_freq) {
455         ts->pat_packet_count = 0;
456         mpegts_write_pat(s);
457         for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
458             mpegts_write_pmt(s, ts->services[i]);
459         }
460     }
461 }
462
463 /* NOTE: pes_data contains all the PES packet */
464 static void mpegts_write_pes(AVFormatContext *s, AVStream *st,
465                              const uint8_t *payload, int payload_size,
466                              int64_t pts)
467 {
468     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
469     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
470     uint8_t *q;
471     int val, is_start, len, header_len, write_pcr, private_code;
472     int afc_len, stuffing_len;
473     int64_t pcr = -1; /* avoid warning */
474
475     is_start = 1;
476     while (payload_size > 0) {
477         retransmit_si_info(s);
478
479         write_pcr = 0;
480         if (ts_st->pid == ts_st->service->pcr_pid) {
481             ts_st->service->pcr_packet_count++;
482             if (ts_st->service->pcr_packet_count >=
483                 ts_st->service->pcr_packet_freq) {
484                 ts_st->service->pcr_packet_count = 0;
485                 write_pcr = 1;
486                 /* XXX: this is incorrect, but at least we have a PCR
487                    value */
488                 pcr = pts;
489             }
490         }
491
492         /* prepare packet header */
493         q = buf;
494         *q++ = 0x47;
495         val = (ts_st->pid >> 8);
496         if (is_start)
497             val |= 0x40;
498         *q++ = val;
499         *q++ = ts_st->pid;
500         *q++ = 0x10 | ts_st->cc | (write_pcr ? 0x20 : 0);
501         ts_st->cc = (ts_st->cc + 1) & 0xf;
502         if (write_pcr) {
503             *q++ = 7; /* AFC length */
504             *q++ = 0x10; /* flags: PCR present */
505             *q++ = pcr >> 25;
506             *q++ = pcr >> 17;
507             *q++ = pcr >> 9;
508             *q++ = pcr >> 1;
509             *q++ = (pcr & 1) << 7;
510             *q++ = 0;
511         }
512         if (is_start) {
513             /* write PES header */
514             *q++ = 0x00;
515             *q++ = 0x00;
516             *q++ = 0x01;
517             private_code = 0;
518             if (st->codec->codec_type == CODEC_TYPE_VIDEO) {
519                 *q++ = 0xe0;
520             } else if (st->codec->codec_type == CODEC_TYPE_AUDIO &&
521                        (st->codec->codec_id == CODEC_ID_MP2 ||
522                         st->codec->codec_id == CODEC_ID_MP3)) {
523                 *q++ = 0xc0;
524             } else {
525                 *q++ = 0xbd;
526                 if (st->codec->codec_type == CODEC_TYPE_SUBTITLE) {
527                     private_code = 0x20;
528                 }
529             }
530             if (pts != AV_NOPTS_VALUE)
531                 header_len = 8;
532             else
533                 header_len = 3;
534             if (private_code != 0)
535                 header_len++;
536             len = payload_size + header_len;
537             *q++ = len >> 8;
538             *q++ = len;
539             val = 0x80;
540             /* data alignment indicator is required for subtitle data */
541             if (st->codec->codec_type == CODEC_TYPE_SUBTITLE)
542                 val |= 0x04;
543             *q++ = val;
544             if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
545                 *q++ = 0x80; /* PTS only */
546                 *q++ = 0x05; /* header len */
547                 val = (0x02 << 4) |
548                     (((pts >> 30) & 0x07) << 1) | 1;
549                 *q++ = val;
550                 val = (((pts >> 15) & 0x7fff) << 1) | 1;
551                 *q++ = val >> 8;
552                 *q++ = val;
553                 val = (((pts) & 0x7fff) << 1) | 1;
554                 *q++ = val >> 8;
555                 *q++ = val;
556             } else {
557                 *q++ = 0x00;
558                 *q++ = 0x00;
559             }
560             if (private_code != 0)
561                 *q++ = private_code;
562             is_start = 0;
563         }
564         /* header size */
565         header_len = q - buf;
566         /* data len */
567         len = TS_PACKET_SIZE - header_len;
568         if (len > payload_size)
569             len = payload_size;
570         stuffing_len = TS_PACKET_SIZE - header_len - len;
571         if (stuffing_len > 0) {
572             /* add stuffing with AFC */
573             if (buf[3] & 0x20) {
574                 /* stuffing already present: increase its size */
575                 afc_len = buf[4] + 1;
576                 memmove(buf + 4 + afc_len + stuffing_len,
577                         buf + 4 + afc_len,
578                         header_len - (4 + afc_len));
579                 buf[4] += stuffing_len;
580                 memset(buf + 4 + afc_len, 0xff, stuffing_len);
581             } else {
582                 /* add stuffing */
583                 memmove(buf + 4 + stuffing_len, buf + 4, header_len - 4);
584                 buf[3] |= 0x20;
585                 buf[4] = stuffing_len - 1;
586                 if (stuffing_len >= 2) {
587                     buf[5] = 0x00;
588                     memset(buf + 6, 0xff, stuffing_len - 2);
589                 }
590             }
591         }
592         memcpy(buf + TS_PACKET_SIZE - len, payload, len);
593         payload += len;
594         payload_size -= len;
595         put_buffer(&s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
596     }
597     put_flush_packet(&s->pb);
598 }
599
600 static int mpegts_write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
601 {
602     AVStream *st = s->streams[pkt->stream_index];
603     int size= pkt->size;
604     uint8_t *buf= pkt->data;
605     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
606     int len, max_payload_size;
607
608     if (st->codec->codec_type == CODEC_TYPE_SUBTITLE) {
609         /* for subtitle, a single PES packet must be generated */
610         mpegts_write_pes(s, st, buf, size, pkt->pts);
611         return 0;
612     }
613
614     max_payload_size = DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE;
615     while (size > 0) {
616         len = max_payload_size - ts_st->payload_index;
617         if (len > size)
618             len = size;
619         memcpy(ts_st->payload + ts_st->payload_index, buf, len);
620         buf += len;
621         size -= len;
622         ts_st->payload_index += len;
623         if (ts_st->payload_pts == AV_NOPTS_VALUE)
624             ts_st->payload_pts = pkt->pts;
625         if (ts_st->payload_index >= max_payload_size) {
626             mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_index,
627                              ts_st->payload_pts);
628             ts_st->payload_pts = AV_NOPTS_VALUE;
629             ts_st->payload_index = 0;
630         }
631     }
632     return 0;
633 }
634
635 static int mpegts_write_end(AVFormatContext *s)
636 {
637     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
638     MpegTSWriteStream *ts_st;
639     MpegTSService *service;
640     AVStream *st;
641     int i;
642
643     /* flush current packets */
644     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
645         st = s->streams[i];
646         ts_st = st->priv_data;
647         if (ts_st->payload_index > 0) {
648             mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_index,
649                              ts_st->payload_pts);
650         }
651     }
652     put_flush_packet(&s->pb);
653
654     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
655         service = ts->services[i];
656         av_freep(&service->provider_name);
657         av_freep(&service->name);
658         av_free(service);
659     }
660     av_free(ts->services);
661
662     return 0;
663 }
664
665 AVOutputFormat mpegts_muxer = {
666     "mpegts",
667     "MPEG2 transport stream format",
668     "video/x-mpegts",
669     "ts",
670     sizeof(MpegTSWrite),
671     CODEC_ID_MP2,
672     CODEC_ID_MPEG2VIDEO,
673     mpegts_write_header,
674     mpegts_write_packet,
675     mpegts_write_end,
676 };