libavformat/matroskaenc.c

   1 /*
   2  * Matroska 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 #include "avc.h"
  28
  29 typedef struct ebml_master {
  30     offset_t        pos;                ///< absolute offset in the file where the master's elements start
  31     int             sizebytes;          ///< how many bytes were reserved for the size
  32 } ebml_master;
  33
  34 typedef struct mkv_seekhead_entry {
  35     unsigned int    elementid;
  36     uint64_t        segmentpos;
  37 } mkv_seekhead_entry;
  38
  39 typedef struct mkv_seekhead {
  40     offset_t                filepos;
  41     offset_t                segment_offset;     ///< the file offset to the beginning of the segment
  42     int                     reserved_size;      ///< -1 if appending to file
  43     int                     max_entries;
  44     mkv_seekhead_entry      *entries;
  45     int                     num_entries;
  46 } mkv_seekhead;
  47
  48 typedef struct {
  49     uint64_t        pts;
  50     int             tracknum;
  51     offset_t        cluster_pos;        ///< file offset of the cluster containing the block
  52 } mkv_cuepoint;
  53
  54 typedef struct {
  55     offset_t        segment_offset;
  56     mkv_cuepoint    *entries;
  57     int             num_entries;
  58 } mkv_cues;
  59
  60 typedef struct MatroskaMuxContext {
  61     ebml_master     segment;
  62     offset_t        segment_offset;
  63     offset_t        segment_uid;
  64     ebml_master     cluster;
  65     offset_t        cluster_pos;        ///< file offset of the current cluster
  66     uint64_t        cluster_pts;
  67     offset_t        duration_offset;
  68     uint64_t        duration;
  69     mkv_seekhead    *main_seekhead;
  70     mkv_seekhead    *cluster_seekhead;
  71     mkv_cues        *cues;
  72
  73     struct AVMD5    *md5_ctx;
  74 } MatroskaMuxContext;
  75
  76
  77 /** 2 bytes * 3 for EBML IDs, 3 1-byte EBML lengths, 8 bytes for 64 bit
  78  * offset, 4 bytes for target EBML ID */
  79 #define MAX_SEEKENTRY_SIZE 21
  80
  81 /** per-cuepoint-track - 3 1-byte EBML IDs, 3 1-byte EBML sizes, 2
  82  * 8-byte uint max */
  83 #define MAX_CUETRACKPOS_SIZE 22
  84
  85 /** per-cuepoint - 2 1-byte EBML IDs, 2 1-byte EBML sizes, 8-byte uint max */
  86 #define MAX_CUEPOINT_SIZE(num_tracks) 12 + MAX_CUETRACKPOS_SIZE*num_tracks
  87
  88
  89 static int ebml_id_size(unsigned int id)
  90 {
  91     return (av_log2(id+1)-1)/7+1;
  92 }
  93
  94 static void put_ebml_id(ByteIOContext *pb, unsigned int id)
  95 {
  96     int i = ebml_id_size(id);
  97     while (i--)
  98         put_byte(pb, id >> (i*8));
  99 }
 100
 101 /**
 102  * Write an EBML size meaning "unknown size".
 103  *
 104  * @param bytes The number of bytes the size should occupy (maximum: 8).
 105  */
 106 static void put_ebml_size_unknown(ByteIOContext *pb, int bytes)
 107 {
 108     assert(bytes <= 8);
 109     put_byte(pb, 0x1ff >> bytes);
 110     while (--bytes)
 111         put_byte(pb, 0xff);
 112 }
 113
 114 /**
 115  * Calculate how many bytes are needed to represent a given number in EBML.
 116  */
 117 static int ebml_num_size(uint64_t num)
 118 {
 119     int bytes = 1;
 120     while ((num+1) >> bytes*7) bytes++;
 121     return bytes;
 122 }
 123
 124 /**
 125  * Write a number in EBML variable length format.
 126  *
 127  * @param bytes The number of bytes that need to be used to write the number.
 128  *              If zero, any number of bytes can be used.
 129  */
 130 static void put_ebml_num(ByteIOContext *pb, uint64_t num, int bytes)
 131 {
 132     int i, needed_bytes = ebml_num_size(num);
 133
 134     // sizes larger than this are currently undefined in EBML
 135     assert(num < (1ULL<<56)-1);
 136
 137     if (bytes == 0)
 138         // don't care how many bytes are used, so use the min
 139         bytes = needed_bytes;
 140     // the bytes needed to write the given size would exceed the bytes
 141     // that we need to use, so write unknown size. This shouldn't happen.
 142     assert(bytes >= needed_bytes);
 143
 144     num |= 1ULL << bytes*7;
 145     for (i = bytes - 1; i >= 0; i--)
 146         put_byte(pb, num >> i*8);
 147 }
 148
 149 static void put_ebml_uint(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, uint64_t val)
 150 {
 151     int i, bytes = 1;
 152     uint64_t tmp = val;
 153     while (tmp>>=8) bytes++;
 154
 155     put_ebml_id(pb, elementid);
 156     put_ebml_num(pb, bytes, 0);
 157     for (i = bytes - 1; i >= 0; i--)
 158         put_byte(pb, val >> i*8);
 159 }
 160
 161 static void put_ebml_float(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, double val)
 162 {
 163     put_ebml_id(pb, elementid);
 164     put_ebml_num(pb, 8, 0);
 165     put_be64(pb, av_dbl2int(val));
 166 }
 167
 168 static void put_ebml_binary(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid,
 169                             const uint8_t *buf, int size)
 170 {
 171     put_ebml_id(pb, elementid);
 172     put_ebml_num(pb, size, 0);
 173     put_buffer(pb, buf, size);
 174 }
 175
 176 static void put_ebml_string(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, const char *str)
 177 {
 178     put_ebml_binary(pb, elementid, str, strlen(str));
 179 }
 180
 181 /**
 182  * Writes a void element of a given size. Useful for reserving space in
 183  * the file to be written to later.
 184  *
 185  * @param size The number of bytes to reserve, which must be at least 2.
 186  */
 187 static void put_ebml_void(ByteIOContext *pb, uint64_t size)
 188 {
 189     offset_t currentpos = url_ftell(pb);
 190
 191     assert(size >= 2);
 192
 193     put_ebml_id(pb, EBML_ID_VOID);
 194     // we need to subtract the length needed to store the size from the
 195     // size we need to reserve so 2 cases, we use 8 bytes to store the
 196     // size if possible, 1 byte otherwise
 197     if (size < 10)
 198         put_ebml_num(pb, size-1, 0);
 199     else
 200         put_ebml_num(pb, size-9, 8);
 201     while(url_ftell(pb) < currentpos + size)
 202         put_byte(pb, 0);
 203 }
 204
 205 static ebml_master start_ebml_master(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, uint64_t expectedsize)
 206 {
 207     int bytes = expectedsize ? ebml_num_size(expectedsize) : 8;
 208     put_ebml_id(pb, elementid);
 209     put_ebml_size_unknown(pb, bytes);
 210     return (ebml_master){ url_ftell(pb), bytes };
 211 }
 212
 213 static void end_ebml_master(ByteIOContext *pb, ebml_master master)
 214 {
 215     offset_t pos = url_ftell(pb);
 216
 217     // leave the unknown size for masters when streaming
 218     if (url_is_streamed(pb))
 219         return;
 220
 221     url_fseek(pb, master.pos - master.sizebytes, SEEK_SET);
 222     put_ebml_num(pb, pos - master.pos, master.sizebytes);
 223     url_fseek(pb, pos, SEEK_SET);
 224 }
 225
 226 static void put_xiph_size(ByteIOContext *pb, int size)
 227 {
 228     int i;
 229     for (i = 0; i < size / 255; i++)
 230         put_byte(pb, 255);
 231     put_byte(pb, size % 255);
 232 }
 233
 234 /**
 235  * Initialize a mkv_seekhead element to be ready to index level 1 Matroska
 236  * elements. If a maximum number of elements is specified, enough space
 237  * will be reserved at the current file location to write a seek head of
 238  * that size.
 239  *
 240  * @param segment_offset The absolute offset to the position in the file
 241  *                       where the segment begins.
 242  * @param numelements The maximum number of elements that will be indexed
 243  *                    by this seek head, 0 if unlimited.
 244  */
 245 static mkv_seekhead * mkv_start_seekhead(ByteIOContext *pb, offset_t segment_offset, int numelements)
 246 {
 247     mkv_seekhead *new_seekhead = av_mallocz(sizeof(mkv_seekhead));
 248     if (new_seekhead == NULL)
 249         return NULL;
 250
 251     new_seekhead->segment_offset = segment_offset;
 252
 253     if (numelements > 0) {
 254         new_seekhead->filepos = url_ftell(pb);
 255         // 21 bytes max for a seek entry, 10 bytes max for the SeekHead ID
 256         // and size, and 3 bytes to guarantee that an EBML void element
 257         // will fit afterwards
 258         new_seekhead->reserved_size = numelements * MAX_SEEKENTRY_SIZE + 13;
 259         new_seekhead->max_entries = numelements;
 260         put_ebml_void(pb, new_seekhead->reserved_size);
 261     }
 262     return new_seekhead;
 263 }
 264
 265 static int mkv_add_seekhead_entry(mkv_seekhead *seekhead, unsigned int elementid, uint64_t filepos)
 266 {
 267     mkv_seekhead_entry *entries = seekhead->entries;
 268
 269     // don't store more elements than we reserved space for
 270     if (seekhead->max_entries > 0 && seekhead->max_entries <= seekhead->num_entries)
 271         return -1;
 272
 273     entries = av_realloc(entries, (seekhead->num_entries + 1) * sizeof(mkv_seekhead_entry));
 274     if (entries == NULL)
 275         return AVERROR(ENOMEM);
 276
 277     entries[seekhead->num_entries  ].elementid = elementid;
 278     entries[seekhead->num_entries++].segmentpos = filepos - seekhead->segment_offset;
 279
 280     seekhead->entries = entries;
 281     return 0;
 282 }
 283
 284 /**
 285  * Write the seek head to the file and free it. If a maximum number of
 286  * elements was specified to mkv_start_seekhead(), the seek head will
 287  * be written at the location reserved for it. Otherwise, it is written
 288  * at the current location in the file.
 289  *
 290  * @return The file offset where the seekhead was written.
 291  */
 292 static offset_t mkv_write_seekhead(ByteIOContext *pb, mkv_seekhead *seekhead)
 293 {
 294     ebml_master metaseek, seekentry;
 295     offset_t currentpos;
 296     int i;
 297
 298     currentpos = url_ftell(pb);
 299
 300     if (seekhead->reserved_size > 0)
 301         url_fseek(pb, seekhead->filepos, SEEK_SET);
 302
 303     metaseek = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEEKHEAD, seekhead->reserved_size);
 304     for (i = 0; i < seekhead->num_entries; i++) {
 305         mkv_seekhead_entry *entry = &seekhead->entries[i];
 306
 307         seekentry = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEEKENTRY, MAX_SEEKENTRY_SIZE);
 308
 309         put_ebml_id(pb, MATROSKA_ID_SEEKID);
 310         put_ebml_num(pb, ebml_id_size(entry->elementid), 0);
 311         put_ebml_id(pb, entry->elementid);
 312
 313         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_SEEKPOSITION, entry->segmentpos);
 314         end_ebml_master(pb, seekentry);
 315     }
 316     end_ebml_master(pb, metaseek);
 317
 318     if (seekhead->reserved_size > 0) {
 319         uint64_t remaining = seekhead->filepos + seekhead->reserved_size - url_ftell(pb);
 320         put_ebml_void(pb, remaining);
 321         url_fseek(pb, currentpos, SEEK_SET);
 322
 323         currentpos = seekhead->filepos;
 324     }
 325     av_free(seekhead->entries);
 326     av_free(seekhead);
 327
 328     return currentpos;
 329 }
 330
 331 static mkv_cues * mkv_start_cues(offset_t segment_offset)
 332 {
 333     mkv_cues *cues = av_mallocz(sizeof(mkv_cues));
 334     if (cues == NULL)
 335         return NULL;
 336
 337     cues->segment_offset = segment_offset;
 338     return cues;
 339 }
 340
 341 static int mkv_add_cuepoint(mkv_cues *cues, AVPacket *pkt, offset_t cluster_pos)
 342 {
 343     mkv_cuepoint *entries = cues->entries;
 344
 345     entries = av_realloc(entries, (cues->num_entries + 1) * sizeof(mkv_cuepoint));
 346     if (entries == NULL)
 347         return AVERROR(ENOMEM);
 348
 349     entries[cues->num_entries  ].pts = pkt->pts;
 350     entries[cues->num_entries  ].tracknum = pkt->stream_index + 1;
 351     entries[cues->num_entries++].cluster_pos = cluster_pos - cues->segment_offset;
 352
 353     cues->entries = entries;
 354     return 0;
 355 }
 356
 357 static offset_t mkv_write_cues(ByteIOContext *pb, mkv_cues *cues, int num_tracks)
 358 {
 359     ebml_master cues_element;
 360     offset_t currentpos;
 361     int i, j;
 362
 363     currentpos = url_ftell(pb);
 364     cues_element = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CUES, 0);
 365
 366     for (i = 0; i < cues->num_entries; i++) {
 367         ebml_master cuepoint, track_positions;
 368         mkv_cuepoint *entry = &cues->entries[i];
 369         uint64_t pts = entry->pts;
 370
 371         cuepoint = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_POINTENTRY, MAX_CUEPOINT_SIZE(num_tracks));
 372         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUETIME, pts);
 373
 374         // put all the entries from different tracks that have the exact same
 375         // timestamp into the same CuePoint
 376         for (j = 0; j < cues->num_entries - i && entry[j].pts == pts; j++) {
 377             track_positions = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CUETRACKPOSITION, MAX_CUETRACKPOS_SIZE);
 378             put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUETRACK          , entry[j].tracknum   );
 379             put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUECLUSTERPOSITION, entry[j].cluster_pos);
 380             end_ebml_master(pb, track_positions);
 381         }
 382         i += j - 1;
 383         end_ebml_master(pb, cuepoint);
 384     }
 385     end_ebml_master(pb, cues_element);
 386
 387     av_free(cues->entries);
 388     av_free(cues);
 389     return currentpos;
 390 }
 391
 392 static int put_xiph_codecpriv(AVFormatContext *s, ByteIOContext *pb, AVCodecContext *codec)
 393 {
 394     uint8_t *header_start[3];
 395     int header_len[3];
 396     int first_header_size;
 397     int j;
 398
 399     if (codec->codec_id == CODEC_ID_VORBIS)
 400         first_header_size = 30;
 401     else
 402         first_header_size = 42;
 403
 404     if (ff_split_xiph_headers(codec->extradata, codec->extradata_size,
 405                               first_header_size, header_start, header_len) < 0) {
 406         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Extradata corrupt.\n");
 407         return -1;
 408     }
 409
 410     put_byte(pb, 2);                    // number packets - 1
 411     for (j = 0; j < 2; j++) {
 412         put_xiph_size(pb, header_len[j]);
 413     }
 414     for (j = 0; j < 3; j++)
 415         put_buffer(pb, header_start[j], header_len[j]);
 416
 417     return 0;
 418 }
 419
 420 #define FLAC_STREAMINFO_SIZE 34
 421
 422 static int put_flac_codecpriv(AVFormatContext *s, ByteIOContext *pb, AVCodecContext *codec)
 423 {
 424     // if the extradata_size is greater than FLAC_STREAMINFO_SIZE,
 425     // assume that it's in Matroska's format already
 426     if (codec->extradata_size < FLAC_STREAMINFO_SIZE) {
 427         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Invalid FLAC extradata\n");
 428         return -1;
 429     } else if (codec->extradata_size == FLAC_STREAMINFO_SIZE) {
 430         // only the streaminfo packet
 431         put_byte(pb, 0);
 432         put_xiph_size(pb, codec->extradata_size);
 433         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Only one packet\n");
 434     }
 435     put_buffer(pb, codec->extradata, codec->extradata_size);
 436     return 0;
 437 }
 438
 439 static void get_aac_sample_rates(AVFormatContext *s, AVCodecContext *codec, int *sample_rate, int *output_sample_rate)
 440 {
 441     static const int aac_sample_rates[] = {
 442         96000, 88200, 64000, 48000, 44100, 32000,
 443         24000, 22050, 16000, 12000, 11025,  8000,
 444     };
 445     int sri;
 446
 447     if (codec->extradata_size < 2) {
 448         av_log(s, AV_LOG_WARNING, "No AAC extradata, unable to determine samplerate.\n");
 449         return;
 450     }
 451
 452     sri = ((codec->extradata[0] << 1) & 0xE) | (codec->extradata[1] >> 7);
 453     if (sri > 12) {
 454         av_log(s, AV_LOG_WARNING, "AAC samplerate index out of bounds\n");
 455         return;
 456     }
 457     *sample_rate = aac_sample_rates[sri];
 458
 459     // if sbr, get output sample rate as well
 460     if (codec->extradata_size == 5) {
 461         sri = (codec->extradata[4] >> 3) & 0xF;
 462         if (sri > 12) {
 463             av_log(s, AV_LOG_WARNING, "AAC output samplerate index out of bounds\n");
 464             return;
 465         }
 466         *output_sample_rate = aac_sample_rates[sri];
 467     }
 468 }
 469
 470 static int mkv_write_codecprivate(AVFormatContext *s, ByteIOContext *pb, AVCodecContext *codec, int native_id)
 471 {
 472     ByteIOContext *dyn_cp;
 473     uint8_t *codecpriv;
 474     int ret, codecpriv_size;
 475
 476     ret = url_open_dyn_buf(&dyn_cp);
 477     if(ret < 0)
 478         return ret;
 479
 480     if (native_id) {
 481         if (codec->codec_id == CODEC_ID_VORBIS || codec->codec_id == CODEC_ID_THEORA)
 482             ret = put_xiph_codecpriv(s, dyn_cp, codec);
 483         else if (codec->codec_id == CODEC_ID_FLAC)
 484             ret = put_flac_codecpriv(s, dyn_cp, codec);
 485         else if (codec->codec_id == CODEC_ID_H264)
 486             ret = ff_isom_write_avcc(dyn_cp, codec->extradata, codec->extradata_size);
 487         else if (codec->extradata_size)
 488             put_buffer(dyn_cp, codec->extradata, codec->extradata_size);
 489     } else if (codec->codec_type == CODEC_TYPE_VIDEO) {
 490         if (!codec->codec_tag)
 491             codec->codec_tag = codec_get_tag(codec_bmp_tags, codec->codec_id);
 492         if (!codec->codec_tag) {
 493             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "No bmp codec ID found.");
 494             ret = -1;
 495         }
 496
 497         put_bmp_header(dyn_cp, codec, codec_bmp_tags, 0);
 498
 499     } else if (codec->codec_type == CODEC_TYPE_AUDIO) {
 500         if (!codec->codec_tag)
 501             codec->codec_tag = codec_get_tag(codec_wav_tags, codec->codec_id);
 502         if (!codec->codec_tag) {
 503             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "No wav codec ID found.");
 504             ret = -1;
 505         }
 506
 507         put_wav_header(dyn_cp, codec);
 508     }
 509
 510     codecpriv_size = url_close_dyn_buf(dyn_cp, &codecpriv);
 511     if (codecpriv_size)
 512         put_ebml_binary(pb, MATROSKA_ID_CODECPRIVATE, codecpriv, codecpriv_size);
 513     av_free(codecpriv);
 514     return ret;
 515 }
 516
 517 static int mkv_write_tracks(AVFormatContext *s)
 518 {
 519     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
 520     ByteIOContext *pb = s->pb;
 521     ebml_master tracks;
 522     int i, j, ret;
 523
 524     ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_TRACKS, url_ftell(pb));
 525     if (ret < 0) return ret;
 526
 527     tracks = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKS, 0);
 528     for (i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
 529         AVStream *st = s->streams[i];
 530         AVCodecContext *codec = st->codec;
 531         ebml_master subinfo, track;
 532         int native_id = 0;
 533         int bit_depth = av_get_bits_per_sample(codec->codec_id);
 534         int sample_rate = codec->sample_rate;
 535         int output_sample_rate = 0;
 536
 537         if (!bit_depth)
 538             bit_depth = av_get_bits_per_sample_format(codec->sample_fmt);
 539
 540         if (codec->codec_id == CODEC_ID_AAC)
 541             get_aac_sample_rates(s, codec, &sample_rate, &output_sample_rate);
 542
 543         track = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKENTRY, 0);
 544         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKNUMBER     , i + 1);
 545         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKUID        , i + 1);
 546         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKFLAGLACING , 0);    // no lacing (yet)
 547
 548         if (st->language[0])
 549             put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TRACKLANGUAGE, st->language);
 550         else
 551             put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TRACKLANGUAGE, "und");
 552
 553         // look for a codec ID string specific to mkv to use,
 554         // if none are found, use AVI codes
 555         for (j = 0; ff_mkv_codec_tags[j].id != CODEC_ID_NONE; j++) {
 556             if (ff_mkv_codec_tags[j].id == codec->codec_id) {
 557                 put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, ff_mkv_codec_tags[j].str);
 558                 native_id = 1;
 559                 break;
 560             }
 561         }
 562
 563         switch (codec->codec_type) {
 564             case CODEC_TYPE_VIDEO:
 565                 put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKTYPE, MATROSKA_TRACK_TYPE_VIDEO);
 566
 567                 if (!native_id)
 568                     // if there is no mkv-specific codec ID, use VFW mode
 569                     put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, MATROSKA_CODEC_ID_VIDEO_VFW_FOURCC);
 570
 571                 subinfo = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKVIDEO, 0);
 572                 // XXX: interlace flag?
 573                 put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_VIDEOPIXELWIDTH , codec->width);
 574                 put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_VIDEOPIXELHEIGHT, codec->height);
 575                 if (codec->sample_aspect_ratio.num) {
 576                     AVRational dar = av_mul_q(codec->sample_aspect_ratio,
 577                                     (AVRational){codec->width, codec->height});
 578                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_VIDEODISPLAYWIDTH , dar.num);
 579                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_VIDEODISPLAYHEIGHT, dar.den);
 580                 }
 581                 end_ebml_master(pb, subinfo);
 582                 break;
 583
 584             case CODEC_TYPE_AUDIO:
 585                 put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKTYPE, MATROSKA_TRACK_TYPE_AUDIO);
 586
 587                 if (!native_id)
 588                     // no mkv-specific ID, use ACM mode
 589                     put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, MATROSKA_CODEC_ID_AUDIO_ACM);
 590
 591                 subinfo = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKAUDIO, 0);
 592                 put_ebml_uint  (pb, MATROSKA_ID_AUDIOCHANNELS    , codec->channels);
 593                 put_ebml_float (pb, MATROSKA_ID_AUDIOSAMPLINGFREQ, sample_rate);
 594                 if (output_sample_rate)
 595                     put_ebml_float(pb, MATROSKA_ID_AUDIOOUTSAMPLINGFREQ, output_sample_rate);
 596                 if (bit_depth)
 597                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_AUDIOBITDEPTH, bit_depth);
 598                 end_ebml_master(pb, subinfo);
 599                 break;
 600
 601             case CODEC_TYPE_SUBTITLE:
 602                 put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKTYPE, MATROSKA_TRACK_TYPE_SUBTITLE);
 603                 break;
 604             default:
 605                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Only audio, video, and subtitles are supported for Matroska.");
 606                 break;
 607         }
 608         ret = mkv_write_codecprivate(s, pb, codec, native_id);
 609         if (ret < 0) return ret;
 610
 611         end_ebml_master(pb, track);
 612
 613         // ms precision is the de-facto standard timescale for mkv files
 614         av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000);
 615     }
 616     end_ebml_master(pb, tracks);
 617     return 0;
 618 }
 619
 620 static int mkv_write_header(AVFormatContext *s)
 621 {
 622     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
 623     ByteIOContext *pb = s->pb;
 624     ebml_master ebml_header, segment_info;
 625     int ret;
 626
 627     mkv->md5_ctx = av_mallocz(av_md5_size);
 628     av_md5_init(mkv->md5_ctx);
 629
 630     ebml_header = start_ebml_master(pb, EBML_ID_HEADER, 0);
 631     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLVERSION        ,           1);
 632     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLREADVERSION    ,           1);
 633     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLMAXIDLENGTH    ,           4);
 634     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLMAXSIZELENGTH  ,           8);
 635     put_ebml_string (pb, EBML_ID_DOCTYPE            ,  "matroska");
 636     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_DOCTYPEVERSION     ,           2);
 637     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_DOCTYPEREADVERSION ,           2);
 638     end_ebml_master(pb, ebml_header);
 639
 640     mkv->segment = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEGMENT, 0);
 641     mkv->segment_offset = url_ftell(pb);
 642
 643     // we write 2 seek heads - one at the end of the file to point to each
 644     // cluster, and one at the beginning to point to all other level one
 645     // elements (including the seek head at the end of the file), which
 646     // isn't more than 10 elements if we only write one of each other
 647     // currently defined level 1 element
 648     mkv->main_seekhead    = mkv_start_seekhead(pb, mkv->segment_offset, 10);
 649     mkv->cluster_seekhead = mkv_start_seekhead(pb, mkv->segment_offset, 0);
 650     if (mkv->main_seekhead == NULL || mkv->cluster_seekhead == NULL)
 651         return AVERROR(ENOMEM);
 652
 653     ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_INFO, url_ftell(pb));
 654     if (ret < 0) return ret;
 655
 656     segment_info = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_INFO, 0);
 657     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TIMECODESCALE, 1000000);
 658     if (strlen(s->title))
 659         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TITLE, s->title);
 660     if (!(s->streams[0]->codec->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)) {
 661         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_MUXINGAPP , LIBAVFORMAT_IDENT);
 662         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_WRITINGAPP, LIBAVFORMAT_IDENT);
 663
 664         // reserve space to write the segment UID later
 665         mkv->segment_uid = url_ftell(pb);
 666         put_ebml_void(pb, 19);
 667     }
 668
 669     // reserve space for the duration
 670     mkv->duration = 0;
 671     mkv->duration_offset = url_ftell(pb);
 672     put_ebml_void(pb, 11);                  // assumes double-precision float to be written
 673     end_ebml_master(pb, segment_info);
 674
 675     ret = mkv_write_tracks(s);
 676     if (ret < 0) return ret;
 677
 678     ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->cluster_seekhead, MATROSKA_ID_CLUSTER, url_ftell(pb));
 679     if (ret < 0) return ret;
 680
 681     mkv->cluster_pos = url_ftell(pb);
 682     mkv->cluster = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CLUSTER, 0);
 683     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CLUSTERTIMECODE, 0);
 684     mkv->cluster_pts = 0;
 685
 686     mkv->cues = mkv_start_cues(mkv->segment_offset);
 687     if (mkv->cues == NULL)
 688         return AVERROR(ENOMEM);
 689
 690     return 0;
 691 }
 692
 693 static int mkv_block_size(AVPacket *pkt)
 694 {
 695     int size = 4;           // track num + timecode + flags
 696     return size + pkt->size;
 697 }
 698
 699 static int mkv_blockgroup_size(AVPacket *pkt)
 700 {
 701     int size = mkv_block_size(pkt);
 702     size += ebml_num_size(size);
 703     size += 2;              // EBML ID for block and block duration
 704     size += 8;              // max size of block duration
 705     size += ebml_num_size(size);
 706     size += 1;              // blockgroup EBML ID
 707     return size;
 708 }
 709
 710 static void mkv_write_block(AVFormatContext *s, unsigned int blockid, AVPacket *pkt, int flags)
 711 {
 712     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
 713     ByteIOContext *pb = s->pb;
 714
 715     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "Writing block at offset %" PRIu64 ", size %d, "
 716            "pts %" PRId64 ", dts %" PRId64 ", duration %d, flags %d\n",
 717            url_ftell(pb), pkt->size, pkt->pts, pkt->dts, pkt->duration, flags);
 718     put_ebml_id(pb, blockid);
 719     put_ebml_num(pb, mkv_block_size(pkt), 0);
 720     put_byte(pb, 0x80 | (pkt->stream_index + 1));     // this assumes stream_index is less than 126
 721     put_be16(pb, pkt->pts - mkv->cluster_pts);
 722     put_byte(pb, flags);
 723     put_buffer(pb, pkt->data, pkt->size);
 724 }
 725
 726 static int mkv_write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 727 {
 728     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
 729     ByteIOContext *pb = s->pb;
 730     AVCodecContext *codec = s->streams[pkt->stream_index]->codec;
 731     int keyframe = !!(pkt->flags & PKT_FLAG_KEY);
 732     int ret;
 733
 734     // start a new cluster every 5 MB or 5 sec
 735     if (url_ftell(pb) > mkv->cluster_pos + 5*1024*1024 || pkt->pts > mkv->cluster_pts + 5000) {
 736         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "Starting new cluster at offset %" PRIu64
 737                " bytes, pts %" PRIu64 "\n", url_ftell(pb), pkt->pts);
 738         end_ebml_master(pb, mkv->cluster);
 739
 740         ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->cluster_seekhead, MATROSKA_ID_CLUSTER, url_ftell(pb));
 741         if (ret < 0) return ret;
 742
 743         mkv->cluster_pos = url_ftell(pb);
 744         mkv->cluster = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CLUSTER, 0);
 745         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CLUSTERTIMECODE, pkt->pts);
 746         mkv->cluster_pts = pkt->pts;
 747         av_md5_update(mkv->md5_ctx, pkt->data, FFMIN(200, pkt->size));
 748     }
 749
 750     if (codec->codec_id == CODEC_ID_H264 &&
 751         codec->extradata_size > 0 && AV_RB32(codec->extradata) == 0x00000001) {
 752         /* from x264 or from bytestream h264 */
 753         /* nal reformating needed */
 754         int ret = ff_avc_parse_nal_units(pkt->data, &pkt->data, &pkt->size);
 755         if (ret < 0)
 756             return ret;
 757         assert(pkt->size);
 758     }
 759
 760     if (codec->codec_type != CODEC_TYPE_SUBTITLE) {
 761         mkv_write_block(s, MATROSKA_ID_SIMPLEBLOCK, pkt, keyframe << 7);
 762     } else {
 763         ebml_master blockgroup = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_BLOCKGROUP, mkv_blockgroup_size(pkt));
 764         mkv_write_block(s, MATROSKA_ID_BLOCK, pkt, 0);
 765         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_DURATION, pkt->duration);
 766         end_ebml_master(pb, blockgroup);
 767     }
 768
 769     if (codec->codec_type == CODEC_TYPE_VIDEO && keyframe) {
 770         ret = mkv_add_cuepoint(mkv->cues, pkt, mkv->cluster_pos);
 771         if (ret < 0) return ret;
 772     }
 773
 774     mkv->duration = FFMAX(mkv->duration, pkt->pts + pkt->duration);
 775     return 0;
 776 }
 777
 778 static int mkv_write_trailer(AVFormatContext *s)
 779 {
 780     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
 781     ByteIOContext *pb = s->pb;
 782     offset_t currentpos, second_seekhead, cuespos;
 783     int ret;
 784
 785     end_ebml_master(pb, mkv->cluster);
 786
 787     if (!url_is_streamed(pb)) {
 788         cuespos = mkv_write_cues(pb, mkv->cues, s->nb_streams);
 789         second_seekhead = mkv_write_seekhead(pb, mkv->cluster_seekhead);
 790
 791         ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_CUES    , cuespos);
 792         if (ret < 0) return ret;
 793         ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_SEEKHEAD, second_seekhead);
 794         if (ret < 0) return ret;
 795         mkv_write_seekhead(pb, mkv->main_seekhead);
 796
 797         // update the duration
 798         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "end duration = %" PRIu64 "\n", mkv->duration);
 799         currentpos = url_ftell(pb);
 800         url_fseek(pb, mkv->duration_offset, SEEK_SET);
 801         put_ebml_float(pb, MATROSKA_ID_DURATION, mkv->duration);
 802
 803         // write the md5sum of some frames as the segment UID
 804         if (!(s->streams[0]->codec->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)) {
 805             uint8_t segment_uid[16];
 806             av_md5_final(mkv->md5_ctx, segment_uid);
 807             url_fseek(pb, mkv->segment_uid, SEEK_SET);
 808             put_ebml_binary(pb, MATROSKA_ID_SEGMENTUID, segment_uid, 16);
 809         }
 810         url_fseek(pb, currentpos, SEEK_SET);
 811     }
 812
 813     end_ebml_master(pb, mkv->segment);
 814     av_free(mkv->md5_ctx);
 815     return 0;
 816 }
 817
 818 AVOutputFormat matroska_muxer = {
 819     "matroska",
 820     "Matroska File Format",
 821     "video/x-matroska",
 822     "mkv",
 823     sizeof(MatroskaMuxContext),
 824     CODEC_ID_MP2,
 825     CODEC_ID_MPEG4,
 826     mkv_write_header,
 827     mkv_write_packet,
 828     mkv_write_trailer,
 829     .codec_tag = (const AVCodecTag*[]){codec_bmp_tags, codec_wav_tags, 0},
 830     .subtitle_codec = CODEC_ID_TEXT,
 831 };
 832
 833 AVOutputFormat matroska_audio_muxer = {
 834     "matroska",
 835     "Matroska File Format",
 836     "audio/x-matroska",
 837     "mka",
 838     sizeof(MatroskaMuxContext),
 839     CODEC_ID_MP2,
 840     CODEC_ID_NONE,
 841     mkv_write_header,
 842     mkv_write_packet,
 843     mkv_write_trailer,
 844     .codec_tag = (const AVCodecTag*[]){codec_wav_tags, 0},
 845 };