libavformat/nutenc.c

   1 /*
   2  * nut muxer
   3  * Copyright (c) 2004-2007 Michael Niedermayer
   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 "nut.h"
  23 #include "tree.h"
  24
  25 #define TRACE
  26
  27 static void build_frame_code(AVFormatContext *s){
  28     NUTContext *nut = s->priv_data;
  29     int key_frame, index, pred, stream_id;
  30     int start=1;
  31     int end= 254;
  32     int keyframe_0_esc= s->nb_streams > 2;
  33     int pred_table[10];
  34     FrameCode *ft;
  35
  36     ft= &nut->frame_code[start];
  37     ft->flags= FLAG_CODED;
  38     ft->size_mul=1;
  39     ft->pts_delta=1;
  40     start++;
  41
  42     if(keyframe_0_esc){
  43         /* keyframe = 0 escape */
  44         FrameCode *ft= &nut->frame_code[start];
  45         ft->flags= FLAG_STREAM_ID | FLAG_SIZE_MSB | FLAG_CODED_PTS;
  46         ft->size_mul=1;
  47         start++;
  48     }
  49
  50     for(stream_id= 0; stream_id<s->nb_streams; stream_id++){
  51         int start2= start + (end-start)*stream_id / s->nb_streams;
  52         int end2  = start + (end-start)*(stream_id+1) / s->nb_streams;
  53         AVCodecContext *codec = s->streams[stream_id]->codec;
  54         int is_audio= codec->codec_type == CODEC_TYPE_AUDIO;
  55         int intra_only= /*codec->intra_only || */is_audio;
  56         int pred_count;
  57
  58         for(key_frame=0; key_frame<2; key_frame++){
  59             if(intra_only && keyframe_0_esc && key_frame==0)
  60                 continue;
  61
  62             {
  63                 FrameCode *ft= &nut->frame_code[start2];
  64                 ft->flags= FLAG_KEY*key_frame;
  65                 ft->flags|= FLAG_SIZE_MSB | FLAG_CODED_PTS;
  66                 ft->stream_id= stream_id;
  67                 ft->size_mul=1;
  68                 start2++;
  69             }
  70         }
  71
  72         key_frame= intra_only;
  73 #if 1
  74         if(is_audio){
  75             int frame_bytes= codec->frame_size*(int64_t)codec->bit_rate / (8*codec->sample_rate);
  76             int pts;
  77             for(pts=0; pts<2; pts++){
  78                 for(pred=0; pred<2; pred++){
  79                     FrameCode *ft= &nut->frame_code[start2];
  80                     ft->flags= FLAG_KEY*key_frame;
  81                     ft->stream_id= stream_id;
  82                     ft->size_mul=frame_bytes + 2;
  83                     ft->size_lsb=frame_bytes + pred;
  84                     ft->pts_delta=pts;
  85                     start2++;
  86                 }
  87             }
  88         }else{
  89             FrameCode *ft= &nut->frame_code[start2];
  90             ft->flags= FLAG_KEY | FLAG_SIZE_MSB;
  91             ft->stream_id= stream_id;
  92             ft->size_mul=1;
  93             ft->pts_delta=1;
  94             start2++;
  95         }
  96 #endif
  97
  98         if(codec->has_b_frames){
  99             pred_count=5;
 100             pred_table[0]=-2;
 101             pred_table[1]=-1;
 102             pred_table[2]=1;
 103             pred_table[3]=3;
 104             pred_table[4]=4;
 105         }else if(codec->codec_id == CODEC_ID_VORBIS){
 106             pred_count=3;
 107             pred_table[0]=2;
 108             pred_table[1]=9;
 109             pred_table[2]=16;
 110         }else{
 111             pred_count=1;
 112             pred_table[0]=1;
 113         }
 114
 115         for(pred=0; pred<pred_count; pred++){
 116             int start3= start2 + (end2-start2)*pred / pred_count;
 117             int end3  = start2 + (end2-start2)*(pred+1) / pred_count;
 118
 119             for(index=start3; index<end3; index++){
 120                 FrameCode *ft= &nut->frame_code[index];
 121                 ft->flags= FLAG_KEY*key_frame;
 122                 ft->flags|= FLAG_SIZE_MSB;
 123                 ft->stream_id= stream_id;
 124 //FIXME use single byte size and pred from last
 125                 ft->size_mul= end3-start3;
 126                 ft->size_lsb= index - start3;
 127                 ft->pts_delta= pred_table[pred];
 128             }
 129         }
 130     }
 131     memmove(&nut->frame_code['N'+1], &nut->frame_code['N'], sizeof(FrameCode)*(255-'N'));
 132     nut->frame_code[  0].flags=
 133     nut->frame_code[255].flags=
 134     nut->frame_code['N'].flags= FLAG_INVALID;
 135 }
 136
 137 /**
 138  * Gets the length in bytes which is needed to store val as v.
 139  */
 140 static int get_length(uint64_t val){
 141     int i=1;
 142
 143     while(val>>=7)
 144         i++;
 145
 146     return i;
 147 }
 148
 149 static void put_v(ByteIOContext *bc, uint64_t val){
 150     int i= get_length(val);
 151
 152     while(--i>0)
 153         put_byte(bc, 128 | (val>>(7*i)));
 154
 155     put_byte(bc, val&127);
 156 }
 157
 158 static void put_t(NUTContext *nut, StreamContext *nus, ByteIOContext *bc, uint64_t val){
 159     val *= nut->time_base_count;
 160     val += nus->time_base - nut->time_base;
 161     put_v(bc, val);
 162 }
 163
 164 /**
 165  * stores a string as vb.
 166  */
 167 static void put_str(ByteIOContext *bc, const char *string){
 168     int len= strlen(string);
 169
 170     put_v(bc, len);
 171     put_buffer(bc, string, len);
 172 }
 173
 174 static void put_s(ByteIOContext *bc, int64_t val){
 175     put_v(bc, 2*FFABS(val) - (val>0));
 176 }
 177
 178 #ifdef TRACE
 179 static inline void put_v_trace(ByteIOContext *bc, uint64_t v, char *file, char *func, int line){
 180     av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "put_v %5"PRId64" / %"PRIX64" in %s %s:%d\n", v, v, file, func, line);
 181
 182     put_v(bc, v);
 183 }
 184
 185 static inline void put_s_trace(ByteIOContext *bc, int64_t v, char *file, char *func, int line){
 186     av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "put_s %5"PRId64" / %"PRIX64" in %s %s:%d\n", v, v, file, func, line);
 187
 188     put_s(bc, v);
 189 }
 190 #define put_v(bc, v)  put_v_trace(bc, v, __FILE__, __PRETTY_FUNCTION__, __LINE__)
 191 #define put_s(bc, v)  put_s_trace(bc, v, __FILE__, __PRETTY_FUNCTION__, __LINE__)
 192 #endif
 193
 194 //FIXME remove calculate_checksum
 195 static void put_packet(NUTContext *nut, ByteIOContext *bc, ByteIOContext *dyn_bc, int calculate_checksum, uint64_t startcode){
 196     uint8_t *dyn_buf=NULL;
 197     int dyn_size= url_close_dyn_buf(dyn_bc, &dyn_buf);
 198     int forw_ptr= dyn_size + 4*calculate_checksum;
 199
 200     if(forw_ptr > 4096)
 201         init_checksum(bc, av_crc04C11DB7_update, 0);
 202     put_be64(bc, startcode);
 203     put_v(bc, forw_ptr);
 204     if(forw_ptr > 4096)
 205         put_le32(bc, get_checksum(bc));
 206
 207     if(calculate_checksum)
 208         init_checksum(bc, av_crc04C11DB7_update, 0);
 209     put_buffer(bc, dyn_buf, dyn_size);
 210     if(calculate_checksum)
 211         put_le32(bc, get_checksum(bc));
 212
 213     av_free(dyn_buf);
 214 }
 215
 216 static void write_mainheader(NUTContext *nut, ByteIOContext *bc){
 217     int i, j, tmp_pts, tmp_flags, tmp_stream, tmp_mul, tmp_size, tmp_fields;
 218
 219     put_v(bc, 2); /* version */
 220     put_v(bc, nut->avf->nb_streams);
 221     put_v(bc, MAX_DISTANCE);
 222     put_v(bc, nut->time_base_count);
 223
 224     for(i=0; i<nut->time_base_count; i++){
 225         put_v(bc, nut->time_base[i].num);
 226         put_v(bc, nut->time_base[i].den);
 227     }
 228
 229     tmp_pts=0;
 230     tmp_mul=1;
 231     tmp_stream=0;
 232     for(i=0; i<256;){
 233         tmp_fields=0;
 234         tmp_size=0;
 235 //        tmp_res=0;
 236         if(tmp_pts    != nut->frame_code[i].pts_delta) tmp_fields=1;
 237         if(tmp_mul    != nut->frame_code[i].size_mul ) tmp_fields=2;
 238         if(tmp_stream != nut->frame_code[i].stream_id) tmp_fields=3;
 239         if(tmp_size   != nut->frame_code[i].size_lsb ) tmp_fields=4;
 240 //        if(tmp_res    != nut->frame_code[i].res            ) tmp_fields=5;
 241
 242         tmp_pts   = nut->frame_code[i].pts_delta;
 243         tmp_flags = nut->frame_code[i].flags;
 244         tmp_stream= nut->frame_code[i].stream_id;
 245         tmp_mul   = nut->frame_code[i].size_mul;
 246         tmp_size  = nut->frame_code[i].size_lsb;
 247 //        tmp_res   = nut->frame_code[i].res;
 248
 249         for(j=0; i<256; j++,i++){
 250             if(i == 'N'){
 251                 j--;
 252                 continue;
 253             }
 254             if(nut->frame_code[i].pts_delta != tmp_pts   ) break;
 255             if(nut->frame_code[i].flags     != tmp_flags ) break;
 256             if(nut->frame_code[i].stream_id != tmp_stream) break;
 257             if(nut->frame_code[i].size_mul  != tmp_mul   ) break;
 258             if(nut->frame_code[i].size_lsb  != tmp_size+j) break;
 259 //            if(nut->frame_code[i].res       != tmp_res   ) break;
 260         }
 261         if(j != tmp_mul - tmp_size) tmp_fields=6;
 262
 263         put_v(bc, tmp_flags);
 264         put_v(bc, tmp_fields);
 265         if(tmp_fields>0) put_s(bc, tmp_pts);
 266         if(tmp_fields>1) put_v(bc, tmp_mul);
 267         if(tmp_fields>2) put_v(bc, tmp_stream);
 268         if(tmp_fields>3) put_v(bc, tmp_size);
 269         if(tmp_fields>4) put_v(bc, 0 /*tmp_res*/);
 270         if(tmp_fields>5) put_v(bc, j);
 271     }
 272 }
 273
 274 static int write_streamheader(NUTContext *nut, ByteIOContext *bc, AVCodecContext *codec, int i){
 275     put_v(bc, i);
 276     switch(codec->codec_type){
 277     case CODEC_TYPE_VIDEO: put_v(bc, 0); break;
 278     case CODEC_TYPE_AUDIO: put_v(bc, 1); break;
 279 //    case CODEC_TYPE_TEXT : put_v(bc, 2); break;
 280     default              : put_v(bc, 3); break;
 281     }
 282     put_v(bc, 4);
 283     if (codec->codec_tag){
 284         put_le32(bc, codec->codec_tag);
 285     }else
 286         return -1;
 287
 288     put_v(bc, nut->stream[i].time_base - nut->time_base);
 289     put_v(bc, nut->stream[i].msb_pts_shift);
 290     put_v(bc, nut->stream[i].max_pts_distance);
 291     put_v(bc, codec->has_b_frames);
 292     put_byte(bc, 0); /* flags: 0x1 - fixed_fps, 0x2 - index_present */
 293
 294     put_v(bc, codec->extradata_size);
 295     put_buffer(bc, codec->extradata, codec->extradata_size);
 296
 297     switch(codec->codec_type){
 298     case CODEC_TYPE_AUDIO:
 299         put_v(bc, codec->sample_rate);
 300         put_v(bc, 1);
 301         put_v(bc, codec->channels);
 302         break;
 303     case CODEC_TYPE_VIDEO:
 304         put_v(bc, codec->width);
 305         put_v(bc, codec->height);
 306         put_v(bc, codec->sample_aspect_ratio.num);
 307         put_v(bc, codec->sample_aspect_ratio.den);
 308         put_v(bc, 0); /* csp type -- unknown */
 309         break;
 310     default:
 311         break;
 312     }
 313     return 0;
 314 }
 315
 316 static void write_headers(NUTContext *nut, ByteIOContext *bc){
 317     ByteIOContext dyn_bc;
 318     int i;
 319
 320     url_open_dyn_buf(&dyn_bc);
 321     write_mainheader(nut, &dyn_bc);
 322     put_packet(nut, bc, &dyn_bc, 1, MAIN_STARTCODE);
 323
 324     for (i=0; i < nut->avf->nb_streams; i++){
 325         AVCodecContext *codec = nut->avf->streams[i]->codec;
 326
 327         url_open_dyn_buf(&dyn_bc);
 328         write_streamheader(nut, &dyn_bc, codec, i);
 329         put_packet(nut, bc, &dyn_bc, 1, STREAM_STARTCODE);
 330     }
 331 }
 332
 333 static int write_header(AVFormatContext *s){
 334     NUTContext *nut = s->priv_data;
 335     ByteIOContext *bc = &s->pb;
 336     int i, j;
 337
 338     nut->avf= s;
 339
 340     nut->stream   = av_mallocz(sizeof(StreamContext)*s->nb_streams);
 341     nut->time_base= av_mallocz(sizeof(AVRational   )*s->nb_streams);
 342
 343     for(i=0; i<s->nb_streams; i++){
 344         AVStream *st= s->streams[i];
 345         int ssize;
 346         AVRational time_base;
 347         ff_parse_specific_params(st->codec, &time_base.den, &ssize, &time_base.num);
 348
 349         av_set_pts_info(st, 64, time_base.num, time_base.den);
 350
 351         for(j=0; j<nut->time_base_count; j++){
 352             if(!memcmp(&time_base, &nut->time_base[j], sizeof(AVRational))){
 353                 break;
 354             }
 355         }
 356         nut->time_base[j]= time_base;
 357         nut->stream[i].time_base= &nut->time_base[j];
 358         if(j==nut->time_base_count)
 359             nut->time_base_count++;
 360
 361         if(av_q2d(time_base) >= 0.001)
 362             nut->stream[i].msb_pts_shift = 7;
 363         else
 364             nut->stream[i].msb_pts_shift = 14;
 365         nut->stream[i].max_pts_distance= FFMAX(1/av_q2d(time_base), 1);
 366     }
 367
 368     build_frame_code(s);
 369     assert(nut->frame_code['N'].flags == FLAG_INVALID);
 370
 371     put_buffer(bc, ID_STRING, strlen(ID_STRING));
 372     put_byte(bc, 0);
 373
 374     write_headers(nut, bc);
 375
 376     put_flush_packet(bc);
 377
 378     //FIXME info header, header repeation, ...
 379
 380     return 0;
 381 }
 382
 383 static int get_needed_flags(NUTContext *nut, StreamContext *nus, FrameCode *fc, AVPacket *pkt){
 384     int flags= 0;
 385
 386     if(pkt->flags & PKT_FLAG_KEY                ) flags |= FLAG_KEY;
 387     if(pkt->stream_index != fc->stream_id       ) flags |= FLAG_STREAM_ID;
 388     if(pkt->size / fc->size_mul                 ) flags |= FLAG_SIZE_MSB;
 389     if(pkt->pts - nus->last_pts != fc->pts_delta) flags |= FLAG_CODED_PTS;
 390     if(pkt->size > 2*nut->max_distance          ) flags |= FLAG_CHECKSUM;
 391     if(FFABS(pkt->pts - nus->last_pts)
 392                          > nus->max_pts_distance) flags |= FLAG_CHECKSUM;
 393
 394     return flags;
 395 }
 396
 397 static int write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt){
 398     NUTContext *nut = s->priv_data;
 399     StreamContext *nus= &nut->stream[pkt->stream_index];
 400     ByteIOContext *bc = &s->pb, dyn_bc;
 401     FrameCode *fc;
 402     int64_t coded_pts;
 403     int best_length, frame_code, flags, needed_flags, i;
 404     int key_frame = !!(pkt->flags & PKT_FLAG_KEY);
 405     int store_sp=0;
 406
 407     if(key_frame && !!(nus->last_flags & FLAG_KEY))
 408         store_sp= 1;
 409
 410     if(pkt->size + 30/*FIXME check*/ + url_ftell(bc) >= nut->last_syncpoint_pos + nut->max_distance)
 411         store_sp= 1;
 412
 413 //FIXME ensure store_sp is 1 for the first thing
 414
 415     if(store_sp){
 416         syncpoint_t *sp, dummy= {.pos= INT64_MAX};
 417
 418         ff_nut_reset_ts(nut, *nus->time_base, pkt->dts);
 419         for(i=0; i<s->nb_streams; i++){
 420             AVStream *st= s->streams[i];
 421             int index= av_index_search_timestamp(st, pkt->dts, AVSEEK_FLAG_BACKWARD);
 422             if(index<0) dummy.pos=0;
 423             else        dummy.pos= FFMIN(dummy.pos, st->index_entries[index].pos);
 424         }
 425         sp= av_tree_find(nut->syncpoints, &dummy, ff_nut_sp_pos_cmp, NULL);
 426
 427         nut->last_syncpoint_pos= url_ftell(bc);
 428         url_open_dyn_buf(&dyn_bc);
 429         put_t(nut, nus, &dyn_bc, pkt->dts);
 430         put_v(&dyn_bc, sp ? (nut->last_syncpoint_pos - sp->pos)>>4 : 0);
 431         put_packet(nut, bc, &dyn_bc, 1, SYNCPOINT_STARTCODE);
 432
 433         ff_nut_add_sp(nut, nut->last_syncpoint_pos, 0/*unused*/, pkt->dts);
 434     }
 435     assert(nus->last_pts != AV_NOPTS_VALUE);
 436
 437     coded_pts = pkt->pts & ((1<<nus->msb_pts_shift)-1);
 438     if(ff_lsb2full(nus, coded_pts) != pkt->pts)
 439         coded_pts= pkt->pts + (1<<nus->msb_pts_shift);
 440
 441     best_length=INT_MAX;
 442     frame_code= -1;
 443     for(i=0; i<256; i++){
 444         int length= 0;
 445         FrameCode *fc= &nut->frame_code[i];
 446         int flags= fc->flags;
 447
 448         if(flags & FLAG_INVALID)
 449             continue;
 450         needed_flags= get_needed_flags(nut, nus, fc, pkt);
 451
 452         if(flags & FLAG_CODED){
 453             length++;
 454             flags &= ~needed_flags;
 455             flags |=  needed_flags;
 456         }
 457
 458         if((flags & needed_flags) != needed_flags)
 459             continue;
 460
 461         if((flags ^ needed_flags) & FLAG_KEY)
 462             continue;
 463
 464         if(flags & FLAG_STREAM_ID)
 465             length+= get_length(pkt->stream_index);
 466
 467         if(pkt->size % fc->size_mul != fc->size_lsb)
 468             continue;
 469         if(flags & FLAG_SIZE_MSB)
 470             length += get_length(pkt->size / fc->size_mul);
 471
 472         if(flags & FLAG_CHECKSUM)
 473             length+=4;
 474
 475         if(flags & FLAG_CODED_PTS)
 476             length += get_length(coded_pts);
 477
 478         length*=4;
 479         length+= !(flags & FLAG_CODED_PTS);
 480         length+= !(flags & FLAG_CHECKSUM);
 481
 482         if(length < best_length){
 483             best_length= length;
 484             frame_code=i;
 485         }
 486     }
 487     assert(frame_code != -1);
 488     fc= &nut->frame_code[frame_code];
 489     flags= fc->flags;
 490     needed_flags= get_needed_flags(nut, nus, fc, pkt);
 491
 492     init_checksum(bc, av_crc04C11DB7_update, 0);
 493     put_byte(bc, frame_code);
 494     if(flags & FLAG_CODED){
 495         put_v(bc, (flags^needed_flags) & ~(FLAG_CODED));
 496         flags = needed_flags;
 497     }
 498     if(flags & FLAG_STREAM_ID)  put_v(bc, pkt->stream_index);
 499     if(flags & FLAG_CODED_PTS)  put_v(bc, coded_pts);
 500     if(flags & FLAG_SIZE_MSB)   put_v(bc, pkt->size / fc->size_mul);
 501
 502     if(flags & FLAG_CHECKSUM)   put_le32(bc, get_checksum(bc));
 503     else                        get_checksum(bc);
 504
 505     put_buffer(bc, pkt->data, pkt->size);
 506     nus->last_flags= flags;
 507
 508     //FIXME just store one per syncpoint
 509     if(flags & FLAG_KEY)
 510         av_add_index_entry(
 511             s->streams[pkt->stream_index],
 512             nut->last_syncpoint_pos,
 513             pkt->pts,
 514             0,
 515             0,
 516             AVINDEX_KEYFRAME);
 517
 518     return 0;
 519 }
 520
 521 static int write_trailer(AVFormatContext *s){
 522     NUTContext *nut= s->priv_data;
 523     ByteIOContext *bc= &s->pb;
 524
 525     write_headers(nut, bc);
 526     put_flush_packet(bc);
 527
 528     return 0;
 529 }
 530
 531 AVOutputFormat nut_muxer = {
 532     "nut",
 533     "nut format",
 534     "video/x-nut",
 535     "nut",
 536     sizeof(NUTContext),
 537 #ifdef CONFIG_LIBVORBIS
 538     CODEC_ID_VORBIS,
 539 #elif defined(CONFIG_LIBMP3LAME)
 540     CODEC_ID_MP3,
 541 #else
 542     CODEC_ID_MP2, /* AC3 needs liba52 decoder */
 543 #endif
 544     CODEC_ID_MPEG4,
 545     write_header,
 546     write_packet,
 547     write_trailer,
 548     .flags = AVFMT_GLOBALHEADER,
 549     .codec_tag= (const AVCodecTag*[]){codec_bmp_tags, codec_wav_tags, 0},
 550 };