]> rtime.felk.cvut.cz Git - frescor/ffmpeg.git/blob - libavformat/mpegtsenc.c
allow individual selection of muxers and demuxers
[frescor/ffmpeg.git] / libavformat / mpegtsenc.c
1 /*
2  * MPEG2 transport stream (aka DVB) mux
3  * Copyright (c) 2003 Fabrice Bellard.
4  *
5  * This library is free software; you can redistribute it and/or
6  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
7  * License as published by the Free Software Foundation; either
8  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
9  *
10  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  * Lesser General Public License for more details.
14  *
15  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
16  * License along with this library; if not, write to the Free Software
17  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
18  */
19 #include "avformat.h"
20 #include "crc.h"
21 #include "mpegts.h"
22
23 /* write DVB SI sections */
24
25 /*********************************************/
26 /* mpegts section writer */
27
28 typedef struct MpegTSSection {
29     int pid;
30     int cc;
31     void (*write_packet)(struct MpegTSSection *s, const uint8_t *packet);
32     void *opaque;
33 } MpegTSSection;
34
35 /* NOTE: 4 bytes must be left at the end for the crc32 */
36 static void mpegts_write_section(MpegTSSection *s, uint8_t *buf, int len)
37 {
38     unsigned int crc;
39     unsigned char packet[TS_PACKET_SIZE];
40     const unsigned char *buf_ptr;
41     unsigned char *q;
42     int first, b, len1, left;
43
44     crc = bswap_32(av_crc(av_crc04C11DB7, -1, buf, len - 4));
45     buf[len - 4] = (crc >> 24) & 0xff;
46     buf[len - 3] = (crc >> 16) & 0xff;
47     buf[len - 2] = (crc >> 8) & 0xff;
48     buf[len - 1] = (crc) & 0xff;
49
50     /* send each packet */
51     buf_ptr = buf;
52     while (len > 0) {
53         first = (buf == buf_ptr);
54         q = packet;
55         *q++ = 0x47;
56         b = (s->pid >> 8);
57         if (first)
58             b |= 0x40;
59         *q++ = b;
60         *q++ = s->pid;
61         s->cc = (s->cc + 1) & 0xf;
62         *q++ = 0x10 | s->cc;
63         if (first)
64             *q++ = 0; /* 0 offset */
65         len1 = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
66         if (len1 > len)
67             len1 = len;
68         memcpy(q, buf_ptr, len1);
69         q += len1;
70         /* add known padding data */
71         left = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
72         if (left > 0)
73             memset(q, 0xff, left);
74
75         s->write_packet(s, packet);
76
77         buf_ptr += len1;
78         len -= len1;
79     }
80 }
81
82 static inline void put16(uint8_t **q_ptr, int val)
83 {
84     uint8_t *q;
85     q = *q_ptr;
86     *q++ = val >> 8;
87     *q++ = val;
88     *q_ptr = q;
89 }
90
91 static int mpegts_write_section1(MpegTSSection *s, int tid, int id,
92                           int version, int sec_num, int last_sec_num,
93                           uint8_t *buf, int len)
94 {
95     uint8_t section[1024], *q;
96     unsigned int tot_len;
97
98     tot_len = 3 + 5 + len + 4;
99     /* check if not too big */
100     if (tot_len > 1024)
101         return -1;
102
103     q = section;
104     *q++ = tid;
105     put16(&q, 0xb000 | (len + 5 + 4)); /* 5 byte header + 4 byte CRC */
106     put16(&q, id);
107     *q++ = 0xc1 | (version << 1); /* current_next_indicator = 1 */
108     *q++ = sec_num;
109     *q++ = last_sec_num;
110     memcpy(q, buf, len);
111
112     mpegts_write_section(s, section, tot_len);
113     return 0;
114 }
115
116 /*********************************************/
117 /* mpegts writer */
118
119 #define DEFAULT_PMT_START_PID   0x1000
120 #define DEFAULT_START_PID       0x0100
121 #define DEFAULT_PROVIDER_NAME   "FFmpeg"
122 #define DEFAULT_SERVICE_NAME    "Service01"
123
124 /* default network id, transport stream and service identifiers */
125 #define DEFAULT_ONID            0x0001
126 #define DEFAULT_TSID            0x0001
127 #define DEFAULT_SID             0x0001
128
129 /* a PES packet header is generated every DEFAULT_PES_HEADER_FREQ packets */
130 #define DEFAULT_PES_HEADER_FREQ 16
131 #define DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE ((DEFAULT_PES_HEADER_FREQ - 1) * 184 + 170)
132
133 /* we retransmit the SI info at this rate */
134 #define SDT_RETRANS_TIME 500
135 #define PAT_RETRANS_TIME 100
136 #define PCR_RETRANS_TIME 20
137
138 typedef struct MpegTSWriteStream {
139     struct MpegTSService *service;
140     int pid; /* stream associated pid */
141     int cc;
142     int payload_index;
143     int64_t payload_pts;
144     uint8_t payload[DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE];
145 } MpegTSWriteStream;
146
147 typedef struct MpegTSService {
148     MpegTSSection pmt; /* MPEG2 pmt table context */
149     int sid;           /* service ID */
150     char *name;
151     char *provider_name;
152     int pcr_pid;
153     int pcr_packet_count;
154     int pcr_packet_freq;
155 } MpegTSService;
156
157 typedef struct MpegTSWrite {
158     MpegTSSection pat; /* MPEG2 pat table */
159     MpegTSSection sdt; /* MPEG2 sdt table context */
160     MpegTSService **services;
161     int sdt_packet_count;
162     int sdt_packet_freq;
163     int pat_packet_count;
164     int pat_packet_freq;
165     int nb_services;
166     int onid;
167     int tsid;
168 } MpegTSWrite;
169
170 static void mpegts_write_pat(AVFormatContext *s)
171 {
172     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
173     MpegTSService *service;
174     uint8_t data[1012], *q;
175     int i;
176
177     q = data;
178     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
179         service = ts->services[i];
180         put16(&q, service->sid);
181         put16(&q, 0xe000 | service->pmt.pid);
182     }
183     mpegts_write_section1(&ts->pat, PAT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
184                           data, q - data);
185 }
186
187 static void mpegts_write_pmt(AVFormatContext *s, MpegTSService *service)
188 {
189     //    MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
190     uint8_t data[1012], *q, *desc_length_ptr, *program_info_length_ptr;
191     int val, stream_type, i;
192
193     q = data;
194     put16(&q, 0xe000 | service->pcr_pid);
195
196     program_info_length_ptr = q;
197     q += 2; /* patched after */
198
199     /* put program info here */
200
201     val = 0xf000 | (q - program_info_length_ptr - 2);
202     program_info_length_ptr[0] = val >> 8;
203     program_info_length_ptr[1] = val;
204
205     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
206         AVStream *st = s->streams[i];
207         MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
208         switch(st->codec->codec_id) {
209         case CODEC_ID_MPEG1VIDEO:
210         case CODEC_ID_MPEG2VIDEO:
211             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG2;
212             break;
213         case CODEC_ID_MPEG4:
214             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG4;
215             break;
216         case CODEC_ID_H264:
217             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_H264;
218             break;
219         case CODEC_ID_MP2:
220         case CODEC_ID_MP3:
221             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_MPEG1;
222             break;
223         case CODEC_ID_AAC:
224             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AAC;
225             break;
226         case CODEC_ID_AC3:
227             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AC3;
228             break;
229         default:
230             stream_type = STREAM_TYPE_PRIVATE_DATA;
231             break;
232         }
233         *q++ = stream_type;
234         put16(&q, 0xe000 | ts_st->pid);
235         desc_length_ptr = q;
236         q += 2; /* patched after */
237
238         /* write optional descriptors here */
239         switch(st->codec->codec_type) {
240         case CODEC_TYPE_AUDIO:
241             if (strlen(st->language) == 3) {
242                 *q++ = 0x0a; /* ISO 639 language descriptor */
243                 *q++ = 4;
244                 *q++ = st->language[0];
245                 *q++ = st->language[1];
246                 *q++ = st->language[2];
247                 *q++ = 0; /* undefined type */
248             }
249             break;
250         case CODEC_TYPE_SUBTITLE:
251             {
252                 const char *language;
253                 language = st->language;
254                 if (strlen(language) != 3)
255                     language = "eng";
256                 *q++ = 0x59;
257                 *q++ = 8;
258                 *q++ = language[0];
259                 *q++ = language[1];
260                 *q++ = language[2];
261                 *q++ = 0x10; /* normal subtitles (0x20 = if hearing pb) */
262                 put16(&q, 1); /* page id */
263                 put16(&q, 1); /* ancillary page id */
264             }
265             break;
266         }
267
268         val = 0xf000 | (q - desc_length_ptr - 2);
269         desc_length_ptr[0] = val >> 8;
270         desc_length_ptr[1] = val;
271     }
272     mpegts_write_section1(&service->pmt, PMT_TID, service->sid, 0, 0, 0,
273                           data, q - data);
274 }
275
276 /* NOTE: str == NULL is accepted for an empty string */
277 static void putstr8(uint8_t **q_ptr, const char *str)
278 {
279     uint8_t *q;
280     int len;
281
282     q = *q_ptr;
283     if (!str)
284         len = 0;
285     else
286         len = strlen(str);
287     *q++ = len;
288     memcpy(q, str, len);
289     q += len;
290     *q_ptr = q;
291 }
292
293 static void mpegts_write_sdt(AVFormatContext *s)
294 {
295     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
296     MpegTSService *service;
297     uint8_t data[1012], *q, *desc_list_len_ptr, *desc_len_ptr;
298     int i, running_status, free_ca_mode, val;
299
300     q = data;
301     put16(&q, ts->onid);
302     *q++ = 0xff;
303     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
304         service = ts->services[i];
305         put16(&q, service->sid);
306         *q++ = 0xfc | 0x00; /* currently no EIT info */
307         desc_list_len_ptr = q;
308         q += 2;
309         running_status = 4; /* running */
310         free_ca_mode = 0;
311
312         /* write only one descriptor for the service name and provider */
313         *q++ = 0x48;
314         desc_len_ptr = q;
315         q++;
316         *q++ = 0x01; /* digital television service */
317         putstr8(&q, service->provider_name);
318         putstr8(&q, service->name);
319         desc_len_ptr[0] = q - desc_len_ptr - 1;
320
321         /* fill descriptor length */
322         val = (running_status << 13) | (free_ca_mode << 12) |
323             (q - desc_list_len_ptr - 2);
324         desc_list_len_ptr[0] = val >> 8;
325         desc_list_len_ptr[1] = val;
326     }
327     mpegts_write_section1(&ts->sdt, SDT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
328                           data, q - data);
329 }
330
331 static MpegTSService *mpegts_add_service(MpegTSWrite *ts,
332                                          int sid,
333                                          const char *provider_name,
334                                          const char *name)
335 {
336     MpegTSService *service;
337
338     service = av_mallocz(sizeof(MpegTSService));
339     if (!service)
340         return NULL;
341     service->pmt.pid = DEFAULT_PMT_START_PID + ts->nb_services - 1;
342     service->sid = sid;
343     service->provider_name = av_strdup(provider_name);
344     service->name = av_strdup(name);
345     service->pcr_pid = 0x1fff;
346     dynarray_add(&ts->services, &ts->nb_services, service);
347     return service;
348 }
349
350 static void section_write_packet(MpegTSSection *s, const uint8_t *packet)
351 {
352     AVFormatContext *ctx = s->opaque;
353     put_buffer(&ctx->pb, packet, TS_PACKET_SIZE);
354 }
355
356 static int mpegts_write_header(AVFormatContext *s)
357 {
358     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
359     MpegTSWriteStream *ts_st;
360     MpegTSService *service;
361     AVStream *st;
362     int i, total_bit_rate;
363     const char *service_name;
364
365     ts->tsid = DEFAULT_TSID;
366     ts->onid = DEFAULT_ONID;
367     /* allocate a single DVB service */
368     service_name = s->title;
369     if (service_name[0] == '\0')
370         service_name = DEFAULT_SERVICE_NAME;
371     service = mpegts_add_service(ts, DEFAULT_SID,
372                                  DEFAULT_PROVIDER_NAME, service_name);
373     service->pmt.write_packet = section_write_packet;
374     service->pmt.opaque = s;
375
376     ts->pat.pid = PAT_PID;
377     ts->pat.cc = 0;
378     ts->pat.write_packet = section_write_packet;
379     ts->pat.opaque = s;
380
381     ts->sdt.pid = SDT_PID;
382     ts->sdt.cc = 0;
383     ts->sdt.write_packet = section_write_packet;
384     ts->sdt.opaque = s;
385
386     /* assign pids to each stream */
387     total_bit_rate = 0;
388     for(i = 0;i < s->nb_streams; i++) {
389         st = s->streams[i];
390         ts_st = av_mallocz(sizeof(MpegTSWriteStream));
391         if (!ts_st)
392             goto fail;
393         st->priv_data = ts_st;
394         ts_st->service = service;
395         ts_st->pid = DEFAULT_START_PID + i;
396         ts_st->payload_pts = AV_NOPTS_VALUE;
397         /* update PCR pid by using the first video stream */
398         if (st->codec->codec_type == CODEC_TYPE_VIDEO &&
399             service->pcr_pid == 0x1fff)
400             service->pcr_pid = ts_st->pid;
401         total_bit_rate += st->codec->bit_rate;
402     }
403
404     /* if no video stream, use the first stream as PCR */
405     if (service->pcr_pid == 0x1fff && s->nb_streams > 0) {
406         ts_st = s->streams[0]->priv_data;
407         service->pcr_pid = ts_st->pid;
408     }
409
410     if (total_bit_rate <= 8 * 1024)
411         total_bit_rate = 8 * 1024;
412     service->pcr_packet_freq = (total_bit_rate * PCR_RETRANS_TIME) /
413         (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
414     ts->sdt_packet_freq = (total_bit_rate * SDT_RETRANS_TIME) /
415         (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
416     ts->pat_packet_freq = (total_bit_rate * PAT_RETRANS_TIME) /
417         (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
418 #if 0
419     printf("%d %d %d\n",
420            total_bit_rate, ts->sdt_packet_freq, ts->pat_packet_freq);
421 #endif
422
423     /* write info at the start of the file, so that it will be fast to
424        find them */
425     mpegts_write_sdt(s);
426     mpegts_write_pat(s);
427     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
428         mpegts_write_pmt(s, ts->services[i]);
429     }
430     put_flush_packet(&s->pb);
431
432     return 0;
433
434  fail:
435     for(i = 0;i < s->nb_streams; i++) {
436         st = s->streams[i];
437         av_free(st->priv_data);
438     }
439     return -1;
440 }
441
442 /* send SDT, PAT and PMT tables regulary */
443 static void retransmit_si_info(AVFormatContext *s)
444 {
445     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
446     int i;
447
448     if (++ts->sdt_packet_count == ts->sdt_packet_freq) {
449         ts->sdt_packet_count = 0;
450         mpegts_write_sdt(s);
451     }
452     if (++ts->pat_packet_count == ts->pat_packet_freq) {
453         ts->pat_packet_count = 0;
454         mpegts_write_pat(s);
455         for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
456             mpegts_write_pmt(s, ts->services[i]);
457         }
458     }
459 }
460
461 /* NOTE: pes_data contains all the PES packet */
462 static void mpegts_write_pes(AVFormatContext *s, AVStream *st,
463                              const uint8_t *payload, int payload_size,
464                              int64_t pts)
465 {
466     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
467     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
468     uint8_t *q;
469     int val, is_start, len, header_len, write_pcr, private_code;
470     int afc_len, stuffing_len;
471     int64_t pcr = -1; /* avoid warning */
472
473     is_start = 1;
474     while (payload_size > 0) {
475         retransmit_si_info(s);
476
477         write_pcr = 0;
478         if (ts_st->pid == ts_st->service->pcr_pid) {
479             ts_st->service->pcr_packet_count++;
480             if (ts_st->service->pcr_packet_count >=
481                 ts_st->service->pcr_packet_freq) {
482                 ts_st->service->pcr_packet_count = 0;
483                 write_pcr = 1;
484                 /* XXX: this is incorrect, but at least we have a PCR
485                    value */
486                 pcr = pts;
487             }
488         }
489
490         /* prepare packet header */
491         q = buf;
492         *q++ = 0x47;
493         val = (ts_st->pid >> 8);
494         if (is_start)
495             val |= 0x40;
496         *q++ = val;
497         *q++ = ts_st->pid;
498         *q++ = 0x10 | ts_st->cc | (write_pcr ? 0x20 : 0);
499         ts_st->cc = (ts_st->cc + 1) & 0xf;
500         if (write_pcr) {
501             *q++ = 7; /* AFC length */
502             *q++ = 0x10; /* flags: PCR present */
503             *q++ = pcr >> 25;
504             *q++ = pcr >> 17;
505             *q++ = pcr >> 9;
506             *q++ = pcr >> 1;
507             *q++ = (pcr & 1) << 7;
508             *q++ = 0;
509         }
510         if (is_start) {
511             /* write PES header */
512             *q++ = 0x00;
513             *q++ = 0x00;
514             *q++ = 0x01;
515             private_code = 0;
516             if (st->codec->codec_type == CODEC_TYPE_VIDEO) {
517                 *q++ = 0xe0;
518             } else if (st->codec->codec_type == CODEC_TYPE_AUDIO &&
519                        (st->codec->codec_id == CODEC_ID_MP2 ||
520                         st->codec->codec_id == CODEC_ID_MP3)) {
521                 *q++ = 0xc0;
522             } else {
523                 *q++ = 0xbd;
524                 if (st->codec->codec_type == CODEC_TYPE_SUBTITLE) {
525                     private_code = 0x20;
526                 }
527             }
528             if (pts != AV_NOPTS_VALUE)
529                 header_len = 8;
530             else
531                 header_len = 3;
532             if (private_code != 0)
533                 header_len++;
534             len = payload_size + header_len;
535             *q++ = len >> 8;
536             *q++ = len;
537             val = 0x80;
538             /* data alignment indicator is required for subtitle data */
539             if (st->codec->codec_type == CODEC_TYPE_SUBTITLE)
540                 val |= 0x04;
541             *q++ = val;
542             if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
543                 *q++ = 0x80; /* PTS only */
544                 *q++ = 0x05; /* header len */
545                 val = (0x02 << 4) |
546                     (((pts >> 30) & 0x07) << 1) | 1;
547                 *q++ = val;
548                 val = (((pts >> 15) & 0x7fff) << 1) | 1;
549                 *q++ = val >> 8;
550                 *q++ = val;
551                 val = (((pts) & 0x7fff) << 1) | 1;
552                 *q++ = val >> 8;
553                 *q++ = val;
554             } else {
555                 *q++ = 0x00;
556                 *q++ = 0x00;
557             }
558             if (private_code != 0)
559                 *q++ = private_code;
560             is_start = 0;
561         }
562         /* header size */
563         header_len = q - buf;
564         /* data len */
565         len = TS_PACKET_SIZE - header_len;
566         if (len > payload_size)
567             len = payload_size;
568         stuffing_len = TS_PACKET_SIZE - header_len - len;
569         if (stuffing_len > 0) {
570             /* add stuffing with AFC */
571             if (buf[3] & 0x20) {
572                 /* stuffing already present: increase its size */
573                 afc_len = buf[4] + 1;
574                 memmove(buf + 4 + afc_len + stuffing_len,
575                         buf + 4 + afc_len,
576                         header_len - (4 + afc_len));
577                 buf[4] += stuffing_len;
578                 memset(buf + 4 + afc_len, 0xff, stuffing_len);
579             } else {
580                 /* add stuffing */
581                 memmove(buf + 4 + stuffing_len, buf + 4, header_len - 4);
582                 buf[3] |= 0x20;
583                 buf[4] = stuffing_len - 1;
584                 if (stuffing_len >= 2) {
585                     buf[5] = 0x00;
586                     memset(buf + 6, 0xff, stuffing_len - 2);
587                 }
588             }
589         }
590         memcpy(buf + TS_PACKET_SIZE - len, payload, len);
591         payload += len;
592         payload_size -= len;
593         put_buffer(&s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
594     }
595     put_flush_packet(&s->pb);
596 }
597
598 static int mpegts_write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
599 {
600     AVStream *st = s->streams[pkt->stream_index];
601     int size= pkt->size;
602     uint8_t *buf= pkt->data;
603     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
604     int len, max_payload_size;
605
606     if (st->codec->codec_type == CODEC_TYPE_SUBTITLE) {
607         /* for subtitle, a single PES packet must be generated */
608         mpegts_write_pes(s, st, buf, size, pkt->pts);
609         return 0;
610     }
611
612     max_payload_size = DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE;
613     while (size > 0) {
614         len = max_payload_size - ts_st->payload_index;
615         if (len > size)
616             len = size;
617         memcpy(ts_st->payload + ts_st->payload_index, buf, len);
618         buf += len;
619         size -= len;
620         ts_st->payload_index += len;
621         if (ts_st->payload_pts == AV_NOPTS_VALUE)
622             ts_st->payload_pts = pkt->pts;
623         if (ts_st->payload_index >= max_payload_size) {
624             mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_index,
625                              ts_st->payload_pts);
626             ts_st->payload_pts = AV_NOPTS_VALUE;
627             ts_st->payload_index = 0;
628         }
629     }
630     return 0;
631 }
632
633 static int mpegts_write_end(AVFormatContext *s)
634 {
635     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
636     MpegTSWriteStream *ts_st;
637     MpegTSService *service;
638     AVStream *st;
639     int i;
640
641     /* flush current packets */
642     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
643         st = s->streams[i];
644         ts_st = st->priv_data;
645         if (ts_st->payload_index > 0) {
646             mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_index,
647                              ts_st->payload_pts);
648         }
649     }
650     put_flush_packet(&s->pb);
651
652     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
653         service = ts->services[i];
654         av_freep(&service->provider_name);
655         av_freep(&service->name);
656         av_free(service);
657     }
658     av_free(ts->services);
659
660     return 0;
661 }
662
663 AVOutputFormat mpegts_muxer = {
664     "mpegts",
665     "MPEG2 transport stream format",
666     "video/x-mpegts",
667     "ts",
668     sizeof(MpegTSWrite),
669     CODEC_ID_MP2,
670     CODEC_ID_MPEG2VIDEO,
671     mpegts_write_header,
672     mpegts_write_packet,
673     mpegts_write_end,
674 };