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 "riff.h"
  24 #include "isom.h"
  25 #include "matroska.h"
  26 #include "avc.h"
  27 #include "flacenc.h"
  28 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  29 #include "libavutil/md5.h"
  30 #include "libavcodec/xiph.h"
  31 #include "libavcodec/mpeg4audio.h"
  32
  33 typedef struct ebml_master {
  34     int64_t         pos;                ///< absolute offset in the file where the master's elements start
  35     int             sizebytes;          ///< how many bytes were reserved for the size
  36 } ebml_master;
  37
  38 typedef struct mkv_seekhead_entry {
  39     unsigned int    elementid;
  40     uint64_t        segmentpos;
  41 } mkv_seekhead_entry;
  42
  43 typedef struct mkv_seekhead {
  44     int64_t                 filepos;
  45     int64_t                 segment_offset;     ///< the file offset to the beginning of the segment
  46     int                     reserved_size;      ///< -1 if appending to file
  47     int                     max_entries;
  48     mkv_seekhead_entry      *entries;
  49     int                     num_entries;
  50 } mkv_seekhead;
  51
  52 typedef struct {
  53     uint64_t        pts;
  54     int             tracknum;
  55     int64_t         cluster_pos;        ///< file offset of the cluster containing the block
  56 } mkv_cuepoint;
  57
  58 typedef struct {
  59     int64_t         segment_offset;
  60     mkv_cuepoint    *entries;
  61     int             num_entries;
  62 } mkv_cues;
  63
  64 typedef struct MatroskaMuxContext {
  65     ebml_master     segment;
  66     int64_t         segment_offset;
  67     int64_t         segment_uid;
  68     ebml_master     cluster;
  69     int64_t         cluster_pos;        ///< file offset of the current cluster
  70     uint64_t        cluster_pts;
  71     int64_t         duration_offset;
  72     uint64_t        duration;
  73     mkv_seekhead    *main_seekhead;
  74     mkv_seekhead    *cluster_seekhead;
  75     mkv_cues        *cues;
  76
  77     struct AVMD5    *md5_ctx;
  78 } MatroskaMuxContext;
  79
  80
  81 /** 2 bytes * 3 for EBML IDs, 3 1-byte EBML lengths, 8 bytes for 64 bit
  82  * offset, 4 bytes for target EBML ID */
  83 #define MAX_SEEKENTRY_SIZE 21
  84
  85 /** per-cuepoint-track - 3 1-byte EBML IDs, 3 1-byte EBML sizes, 2
  86  * 8-byte uint max */
  87 #define MAX_CUETRACKPOS_SIZE 22
  88
  89 /** per-cuepoint - 2 1-byte EBML IDs, 2 1-byte EBML sizes, 8-byte uint max */
  90 #define MAX_CUEPOINT_SIZE(num_tracks) 12 + MAX_CUETRACKPOS_SIZE*num_tracks
  91
  92
  93 static int ebml_id_size(unsigned int id)
  94 {
  95     return (av_log2(id+1)-1)/7+1;
  96 }
  97
  98 static void put_ebml_id(ByteIOContext *pb, unsigned int id)
  99 {
 100     int i = ebml_id_size(id);
 101     while (i--)
 102         put_byte(pb, id >> (i*8));
 103 }
 104
 105 /**
 106  * Write an EBML size meaning "unknown size".
 107  *
 108  * @param bytes The number of bytes the size should occupy (maximum: 8).
 109  */
 110 static void put_ebml_size_unknown(ByteIOContext *pb, int bytes)
 111 {
 112     assert(bytes <= 8);
 113     put_byte(pb, 0x1ff >> bytes);
 114     while (--bytes)
 115         put_byte(pb, 0xff);
 116 }
 117
 118 /**
 119  * Calculate how many bytes are needed to represent a given number in EBML.
 120  */
 121 static int ebml_num_size(uint64_t num)
 122 {
 123     int bytes = 1;
 124     while ((num+1) >> bytes*7) bytes++;
 125     return bytes;
 126 }
 127
 128 /**
 129  * Write a number in EBML variable length format.
 130  *
 131  * @param bytes The number of bytes that need to be used to write the number.
 132  *              If zero, any number of bytes can be used.
 133  */
 134 static void put_ebml_num(ByteIOContext *pb, uint64_t num, int bytes)
 135 {
 136     int i, needed_bytes = ebml_num_size(num);
 137
 138     // sizes larger than this are currently undefined in EBML
 139     assert(num < (1ULL<<56)-1);
 140
 141     if (bytes == 0)
 142         // don't care how many bytes are used, so use the min
 143         bytes = needed_bytes;
 144     // the bytes needed to write the given size would exceed the bytes
 145     // that we need to use, so write unknown size. This shouldn't happen.
 146     assert(bytes >= needed_bytes);
 147
 148     num |= 1ULL << bytes*7;
 149     for (i = bytes - 1; i >= 0; i--)
 150         put_byte(pb, num >> i*8);
 151 }
 152
 153 static void put_ebml_uint(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, uint64_t val)
 154 {
 155     int i, bytes = 1;
 156     uint64_t tmp = val;
 157     while (tmp>>=8) bytes++;
 158
 159     put_ebml_id(pb, elementid);
 160     put_ebml_num(pb, bytes, 0);
 161     for (i = bytes - 1; i >= 0; i--)
 162         put_byte(pb, val >> i*8);
 163 }
 164
 165 static void put_ebml_float(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, double val)
 166 {
 167     put_ebml_id(pb, elementid);
 168     put_ebml_num(pb, 8, 0);
 169     put_be64(pb, av_dbl2int(val));
 170 }
 171
 172 static void put_ebml_binary(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid,
 173                             const uint8_t *buf, int size)
 174 {
 175     put_ebml_id(pb, elementid);
 176     put_ebml_num(pb, size, 0);
 177     put_buffer(pb, buf, size);
 178 }
 179
 180 static void put_ebml_string(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, const char *str)
 181 {
 182     put_ebml_binary(pb, elementid, str, strlen(str));
 183 }
 184
 185 /**
 186  * Writes a void element of a given size. Useful for reserving space in
 187  * the file to be written to later.
 188  *
 189  * @param size The number of bytes to reserve, which must be at least 2.
 190  */
 191 static void put_ebml_void(ByteIOContext *pb, uint64_t size)
 192 {
 193     int64_t currentpos = url_ftell(pb);
 194
 195     assert(size >= 2);
 196
 197     put_ebml_id(pb, EBML_ID_VOID);
 198     // we need to subtract the length needed to store the size from the
 199     // size we need to reserve so 2 cases, we use 8 bytes to store the
 200     // size if possible, 1 byte otherwise
 201     if (size < 10)
 202         put_ebml_num(pb, size-1, 0);
 203     else
 204         put_ebml_num(pb, size-9, 8);
 205     while(url_ftell(pb) < currentpos + size)
 206         put_byte(pb, 0);
 207 }
 208
 209 static ebml_master start_ebml_master(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, uint64_t expectedsize)
 210 {
 211     int bytes = expectedsize ? ebml_num_size(expectedsize) : 8;
 212     put_ebml_id(pb, elementid);
 213     put_ebml_size_unknown(pb, bytes);
 214     return (ebml_master){ url_ftell(pb), bytes };
 215 }
 216
 217 static void end_ebml_master(ByteIOContext *pb, ebml_master master)
 218 {
 219     int64_t pos = url_ftell(pb);
 220
 221     // leave the unknown size for masters when streaming
 222     if (url_is_streamed(pb))
 223         return;
 224
 225     url_fseek(pb, master.pos - master.sizebytes, SEEK_SET);
 226     put_ebml_num(pb, pos - master.pos, master.sizebytes);
 227     url_fseek(pb, pos, SEEK_SET);
 228 }
 229
 230 static void put_xiph_size(ByteIOContext *pb, int size)
 231 {
 232     int i;
 233     for (i = 0; i < size / 255; i++)
 234         put_byte(pb, 255);
 235     put_byte(pb, size % 255);
 236 }
 237
 238 /**
 239  * Initialize a mkv_seekhead element to be ready to index level 1 Matroska
 240  * elements. If a maximum number of elements is specified, enough space
 241  * will be reserved at the current file location to write a seek head of
 242  * that size.
 243  *
 244  * @param segment_offset The absolute offset to the position in the file
 245  *                       where the segment begins.
 246  * @param numelements The maximum number of elements that will be indexed
 247  *                    by this seek head, 0 if unlimited.
 248  */
 249 static mkv_seekhead * mkv_start_seekhead(ByteIOContext *pb, int64_t segment_offset, int numelements)
 250 {
 251     mkv_seekhead *new_seekhead = av_mallocz(sizeof(mkv_seekhead));
 252     if (new_seekhead == NULL)
 253         return NULL;
 254
 255     new_seekhead->segment_offset = segment_offset;
 256
 257     if (numelements > 0) {
 258         new_seekhead->filepos = url_ftell(pb);
 259         // 21 bytes max for a seek entry, 10 bytes max for the SeekHead ID
 260         // and size, and 3 bytes to guarantee that an EBML void element
 261         // will fit afterwards
 262         new_seekhead->reserved_size = numelements * MAX_SEEKENTRY_SIZE + 13;
 263         new_seekhead->max_entries = numelements;
 264         put_ebml_void(pb, new_seekhead->reserved_size);
 265     }
 266     return new_seekhead;
 267 }
 268
 269 static int mkv_add_seekhead_entry(mkv_seekhead *seekhead, unsigned int elementid, uint64_t filepos)
 270 {
 271     mkv_seekhead_entry *entries = seekhead->entries;
 272
 273     // don't store more elements than we reserved space for
 274     if (seekhead->max_entries > 0 && seekhead->max_entries <= seekhead->num_entries)
 275         return -1;
 276
 277     entries = av_realloc(entries, (seekhead->num_entries + 1) * sizeof(mkv_seekhead_entry));
 278     if (entries == NULL)
 279         return AVERROR(ENOMEM);
 280
 281     entries[seekhead->num_entries  ].elementid = elementid;
 282     entries[seekhead->num_entries++].segmentpos = filepos - seekhead->segment_offset;
 283
 284     seekhead->entries = entries;
 285     return 0;
 286 }
 287
 288 /**
 289  * Write the seek head to the file and free it. If a maximum number of
 290  * elements was specified to mkv_start_seekhead(), the seek head will
 291  * be written at the location reserved for it. Otherwise, it is written
 292  * at the current location in the file.
 293  *
 294  * @return The file offset where the seekhead was written.
 295  */
 296 static int64_t mkv_write_seekhead(ByteIOContext *pb, mkv_seekhead *seekhead)
 297 {
 298     ebml_master metaseek, seekentry;
 299     int64_t currentpos;
 300     int i;
 301
 302     currentpos = url_ftell(pb);
 303
 304     if (seekhead->reserved_size > 0)
 305         url_fseek(pb, seekhead->filepos, SEEK_SET);
 306
 307     metaseek = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEEKHEAD, seekhead->reserved_size);
 308     for (i = 0; i < seekhead->num_entries; i++) {
 309         mkv_seekhead_entry *entry = &seekhead->entries[i];
 310
 311         seekentry = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEEKENTRY, MAX_SEEKENTRY_SIZE);
 312
 313         put_ebml_id(pb, MATROSKA_ID_SEEKID);
 314         put_ebml_num(pb, ebml_id_size(entry->elementid), 0);
 315         put_ebml_id(pb, entry->elementid);
 316
 317         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_SEEKPOSITION, entry->segmentpos);
 318         end_ebml_master(pb, seekentry);
 319     }
 320     end_ebml_master(pb, metaseek);
 321
 322     if (seekhead->reserved_size > 0) {
 323         uint64_t remaining = seekhead->filepos + seekhead->reserved_size - url_ftell(pb);
 324         put_ebml_void(pb, remaining);
 325         url_fseek(pb, currentpos, SEEK_SET);
 326
 327         currentpos = seekhead->filepos;
 328     }
 329     av_free(seekhead->entries);
 330     av_free(seekhead);
 331
 332     return currentpos;
 333 }
 334
 335 static mkv_cues * mkv_start_cues(int64_t segment_offset)
 336 {
 337     mkv_cues *cues = av_mallocz(sizeof(mkv_cues));
 338     if (cues == NULL)
 339         return NULL;
 340
 341     cues->segment_offset = segment_offset;
 342     return cues;
 343 }
 344
 345 static int mkv_add_cuepoint(mkv_cues *cues, AVPacket *pkt, int64_t cluster_pos)
 346 {
 347     mkv_cuepoint *entries = cues->entries;
 348
 349     entries = av_realloc(entries, (cues->num_entries + 1) * sizeof(mkv_cuepoint));
 350     if (entries == NULL)
 351         return AVERROR(ENOMEM);
 352
 353     entries[cues->num_entries  ].pts = pkt->pts;
 354     entries[cues->num_entries  ].tracknum = pkt->stream_index + 1;
 355     entries[cues->num_entries++].cluster_pos = cluster_pos - cues->segment_offset;
 356
 357     cues->entries = entries;
 358     return 0;
 359 }
 360
 361 static int64_t mkv_write_cues(ByteIOContext *pb, mkv_cues *cues, int num_tracks)
 362 {
 363     ebml_master cues_element;
 364     int64_t currentpos;
 365     int i, j;
 366
 367     currentpos = url_ftell(pb);
 368     cues_element = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CUES, 0);
 369
 370     for (i = 0; i < cues->num_entries; i++) {
 371         ebml_master cuepoint, track_positions;
 372         mkv_cuepoint *entry = &cues->entries[i];
 373         uint64_t pts = entry->pts;
 374
 375         cuepoint = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_POINTENTRY, MAX_CUEPOINT_SIZE(num_tracks));
 376         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUETIME, pts);
 377
 378         // put all the entries from different tracks that have the exact same
 379         // timestamp into the same CuePoint
 380         for (j = 0; j < cues->num_entries - i && entry[j].pts == pts; j++) {
 381             track_positions = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CUETRACKPOSITION, MAX_CUETRACKPOS_SIZE);
 382             put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUETRACK          , entry[j].tracknum   );
 383             put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUECLUSTERPOSITION, entry[j].cluster_pos);
 384             end_ebml_master(pb, track_positions);
 385         }
 386         i += j - 1;
 387         end_ebml_master(pb, cuepoint);
 388     }
 389     end_ebml_master(pb, cues_element);
 390
 391     av_free(cues->entries);
 392     av_free(cues);
 393     return currentpos;
 394 }
 395
 396 static int put_xiph_codecpriv(AVFormatContext *s, ByteIOContext *pb, AVCodecContext *codec)
 397 {
 398     uint8_t *header_start[3];
 399     int header_len[3];
 400     int first_header_size;
 401     int j;
 402
 403     if (codec->codec_id == CODEC_ID_VORBIS)
 404         first_header_size = 30;
 405     else
 406         first_header_size = 42;
 407
 408     if (ff_split_xiph_headers(codec->extradata, codec->extradata_size,
 409                               first_header_size, header_start, header_len) < 0) {
 410         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Extradata corrupt.\n");
 411         return -1;
 412     }
 413
 414     put_byte(pb, 2);                    // number packets - 1
 415     for (j = 0; j < 2; j++) {
 416         put_xiph_size(pb, header_len[j]);
 417     }
 418     for (j = 0; j < 3; j++)
 419         put_buffer(pb, header_start[j], header_len[j]);
 420
 421     return 0;
 422 }
 423
 424 static void get_aac_sample_rates(AVFormatContext *s, AVCodecContext *codec, int *sample_rate, int *output_sample_rate)
 425 {
 426     int sri;
 427
 428     if (codec->extradata_size < 2) {
 429         av_log(s, AV_LOG_WARNING, "No AAC extradata, unable to determine samplerate.\n");
 430         return;
 431     }
 432
 433     sri = ((codec->extradata[0] << 1) & 0xE) | (codec->extradata[1] >> 7);
 434     if (sri > 12) {
 435         av_log(s, AV_LOG_WARNING, "AAC samplerate index out of bounds\n");
 436         return;
 437     }
 438     *sample_rate = ff_mpeg4audio_sample_rates[sri];
 439
 440     // if sbr, get output sample rate as well
 441     if (codec->extradata_size == 5) {
 442         sri = (codec->extradata[4] >> 3) & 0xF;
 443         if (sri > 12) {
 444             av_log(s, AV_LOG_WARNING, "AAC output samplerate index out of bounds\n");
 445             return;
 446         }
 447         *output_sample_rate = ff_mpeg4audio_sample_rates[sri];
 448     }
 449 }
 450
 451 static int mkv_write_codecprivate(AVFormatContext *s, ByteIOContext *pb, AVCodecContext *codec, int native_id, int qt_id)
 452 {
 453     ByteIOContext *dyn_cp;
 454     uint8_t *codecpriv;
 455     int ret, codecpriv_size;
 456
 457     ret = url_open_dyn_buf(&dyn_cp);
 458     if(ret < 0)
 459         return ret;
 460
 461     if (native_id) {
 462         if (codec->codec_id == CODEC_ID_VORBIS || codec->codec_id == CODEC_ID_THEORA)
 463             ret = put_xiph_codecpriv(s, dyn_cp, codec);
 464         else if (codec->codec_id == CODEC_ID_FLAC)
 465             ret = ff_flac_write_header(dyn_cp, codec);
 466         else if (codec->codec_id == CODEC_ID_H264)
 467             ret = ff_isom_write_avcc(dyn_cp, codec->extradata, codec->extradata_size);
 468         else if (codec->extradata_size)
 469             put_buffer(dyn_cp, codec->extradata, codec->extradata_size);
 470     } else if (codec->codec_type == CODEC_TYPE_VIDEO) {
 471         if (qt_id) {
 472             if (!codec->codec_tag)
 473                 codec->codec_tag = codec_get_tag(codec_movvideo_tags, codec->codec_id);
 474             if (codec->extradata_size)
 475                 put_buffer(dyn_cp, codec->extradata, codec->extradata_size);
 476         } else {
 477         if (!codec->codec_tag)
 478             codec->codec_tag = codec_get_tag(codec_bmp_tags, codec->codec_id);
 479         if (!codec->codec_tag) {
 480             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "No bmp codec ID found.");
 481             ret = -1;
 482         }
 483
 484         put_bmp_header(dyn_cp, codec, codec_bmp_tags, 0);
 485         }
 486
 487     } else if (codec->codec_type == CODEC_TYPE_AUDIO) {
 488         if (!codec->codec_tag)
 489             codec->codec_tag = codec_get_tag(codec_wav_tags, codec->codec_id);
 490         if (!codec->codec_tag) {
 491             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "No wav codec ID found.");
 492             ret = -1;
 493         }
 494
 495         put_wav_header(dyn_cp, codec);
 496     }
 497
 498     codecpriv_size = url_close_dyn_buf(dyn_cp, &codecpriv);
 499     if (codecpriv_size)
 500         put_ebml_binary(pb, MATROSKA_ID_CODECPRIVATE, codecpriv, codecpriv_size);
 501     av_free(codecpriv);
 502     return ret;
 503 }
 504
 505 static int mkv_write_tracks(AVFormatContext *s)
 506 {
 507     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
 508     ByteIOContext *pb = s->pb;
 509     ebml_master tracks;
 510     int i, j, ret;
 511
 512     ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_TRACKS, url_ftell(pb));
 513     if (ret < 0) return ret;
 514
 515     tracks = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKS, 0);
 516     for (i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
 517         AVStream *st = s->streams[i];
 518         AVCodecContext *codec = st->codec;
 519         ebml_master subinfo, track;
 520         int native_id = 0;
 521         int qt_id = 0;
 522         int bit_depth = av_get_bits_per_sample(codec->codec_id);
 523         int sample_rate = codec->sample_rate;
 524         int output_sample_rate = 0;
 525         AVMetadataTag *tag;
 526
 527         if (!bit_depth)
 528             bit_depth = av_get_bits_per_sample_format(codec->sample_fmt);
 529
 530         if (codec->codec_id == CODEC_ID_AAC)
 531             get_aac_sample_rates(s, codec, &sample_rate, &output_sample_rate);
 532
 533         track = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKENTRY, 0);
 534         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKNUMBER     , i + 1);
 535         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKUID        , i + 1);
 536         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKFLAGLACING , 0);    // no lacing (yet)
 537
 538         if ((tag = av_metadata_get(st->metadata, "description", NULL, 0)))
 539             put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TRACKNAME, tag->value);
 540         tag = av_metadata_get(st->metadata, "language", NULL, 0);
 541         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TRACKLANGUAGE, tag ? tag->value:"und");
 542
 543         if (st->disposition)
 544             put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKFLAGDEFAULT, !!(st->disposition & AV_DISPOSITION_DEFAULT));
 545
 546         // look for a codec ID string specific to mkv to use,
 547         // if none are found, use AVI codes
 548         for (j = 0; ff_mkv_codec_tags[j].id != CODEC_ID_NONE; j++) {
 549             if (ff_mkv_codec_tags[j].id == codec->codec_id) {
 550                 put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, ff_mkv_codec_tags[j].str);
 551                 native_id = 1;
 552                 break;
 553             }
 554         }
 555
 556         switch (codec->codec_type) {
 557             case CODEC_TYPE_VIDEO:
 558                 put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKTYPE, MATROSKA_TRACK_TYPE_VIDEO);
 559
 560                 if (!native_id &&
 561                       codec_get_tag(codec_movvideo_tags, codec->codec_id) &&
 562                     (!codec_get_tag(codec_bmp_tags,      codec->codec_id)
 563                      || codec->codec_id == CODEC_ID_SVQ1
 564                      || codec->codec_id == CODEC_ID_SVQ3
 565                      || codec->codec_id == CODEC_ID_CINEPAK))
 566                     qt_id = 1;
 567
 568                 if (qt_id)
 569                     put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, "V_QUICKTIME");
 570                 else if (!native_id)
 571                     // if there is no mkv-specific codec ID, use VFW mode
 572                     put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, "V_MS/VFW/FOURCC");
 573
 574                 subinfo = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKVIDEO, 0);
 575                 // XXX: interlace flag?
 576                 put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_VIDEOPIXELWIDTH , codec->width);
 577                 put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_VIDEOPIXELHEIGHT, codec->height);
 578                 if (st->sample_aspect_ratio.num) {
 579                     int d_width = codec->width*av_q2d(st->sample_aspect_ratio);
 580                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_VIDEODISPLAYWIDTH , d_width);
 581                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_VIDEODISPLAYHEIGHT, codec->height);
 582                 }
 583                 end_ebml_master(pb, subinfo);
 584                 break;
 585
 586             case CODEC_TYPE_AUDIO:
 587                 put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKTYPE, MATROSKA_TRACK_TYPE_AUDIO);
 588
 589                 if (!native_id)
 590                     // no mkv-specific ID, use ACM mode
 591                     put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, "A_MS/ACM");
 592
 593                 subinfo = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKAUDIO, 0);
 594                 put_ebml_uint  (pb, MATROSKA_ID_AUDIOCHANNELS    , codec->channels);
 595                 put_ebml_float (pb, MATROSKA_ID_AUDIOSAMPLINGFREQ, sample_rate);
 596                 if (output_sample_rate)
 597                     put_ebml_float(pb, MATROSKA_ID_AUDIOOUTSAMPLINGFREQ, output_sample_rate);
 598                 if (bit_depth)
 599                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_AUDIOBITDEPTH, bit_depth);
 600                 end_ebml_master(pb, subinfo);
 601                 break;
 602
 603             case CODEC_TYPE_SUBTITLE:
 604                 put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKTYPE, MATROSKA_TRACK_TYPE_SUBTITLE);
 605                 break;
 606             default:
 607                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Only audio, video, and subtitles are supported for Matroska.");
 608                 break;
 609         }
 610         ret = mkv_write_codecprivate(s, pb, codec, native_id, qt_id);
 611         if (ret < 0) return ret;
 612
 613         end_ebml_master(pb, track);
 614
 615         // ms precision is the de-facto standard timescale for mkv files
 616         av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000);
 617     }
 618     end_ebml_master(pb, tracks);
 619     return 0;
 620 }
 621
 622 static int mkv_write_header(AVFormatContext *s)
 623 {
 624     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
 625     ByteIOContext *pb = s->pb;
 626     ebml_master ebml_header, segment_info;
 627     AVMetadataTag *tag;
 628     int ret;
 629
 630     mkv->md5_ctx = av_mallocz(av_md5_size);
 631     av_md5_init(mkv->md5_ctx);
 632
 633     ebml_header = start_ebml_master(pb, EBML_ID_HEADER, 0);
 634     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLVERSION        ,           1);
 635     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLREADVERSION    ,           1);
 636     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLMAXIDLENGTH    ,           4);
 637     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLMAXSIZELENGTH  ,           8);
 638     put_ebml_string (pb, EBML_ID_DOCTYPE            ,  "matroska");
 639     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_DOCTYPEVERSION     ,           2);
 640     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_DOCTYPEREADVERSION ,           2);
 641     end_ebml_master(pb, ebml_header);
 642
 643     mkv->segment = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEGMENT, 0);
 644     mkv->segment_offset = url_ftell(pb);
 645
 646     // we write 2 seek heads - one at the end of the file to point to each
 647     // cluster, and one at the beginning to point to all other level one
 648     // elements (including the seek head at the end of the file), which
 649     // isn't more than 10 elements if we only write one of each other
 650     // currently defined level 1 element
 651     mkv->main_seekhead    = mkv_start_seekhead(pb, mkv->segment_offset, 10);
 652     mkv->cluster_seekhead = mkv_start_seekhead(pb, mkv->segment_offset, 0);
 653     if (mkv->main_seekhead == NULL || mkv->cluster_seekhead == NULL)
 654         return AVERROR(ENOMEM);
 655
 656     ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_INFO, url_ftell(pb));
 657     if (ret < 0) return ret;
 658
 659     segment_info = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_INFO, 0);
 660     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TIMECODESCALE, 1000000);
 661     if ((tag = av_metadata_get(s->metadata, "title", NULL, 0)))
 662         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TITLE, tag->value);
 663     if (!(s->streams[0]->codec->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)) {
 664         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_MUXINGAPP , LIBAVFORMAT_IDENT);
 665         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_WRITINGAPP, LIBAVFORMAT_IDENT);
 666
 667         // reserve space to write the segment UID later
 668         mkv->segment_uid = url_ftell(pb);
 669         put_ebml_void(pb, 19);
 670     }
 671
 672     // reserve space for the duration
 673     mkv->duration = 0;
 674     mkv->duration_offset = url_ftell(pb);
 675     put_ebml_void(pb, 11);                  // assumes double-precision float to be written
 676     end_ebml_master(pb, segment_info);
 677
 678     ret = mkv_write_tracks(s);
 679     if (ret < 0) return ret;
 680
 681     ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->cluster_seekhead, MATROSKA_ID_CLUSTER, url_ftell(pb));
 682     if (ret < 0) return ret;
 683
 684     mkv->cluster_pos = url_ftell(pb);
 685     mkv->cluster = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CLUSTER, 0);
 686     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CLUSTERTIMECODE, 0);
 687     mkv->cluster_pts = 0;
 688
 689     mkv->cues = mkv_start_cues(mkv->segment_offset);
 690     if (mkv->cues == NULL)
 691         return AVERROR(ENOMEM);
 692
 693     put_flush_packet(pb);
 694     return 0;
 695 }
 696
 697 static int mkv_blockgroup_size(int pkt_size)
 698 {
 699     int size = pkt_size + 4;
 700     size += ebml_num_size(size);
 701     size += 2;              // EBML ID for block and block duration
 702     size += 8;              // max size of block duration
 703     size += ebml_num_size(size);
 704     size += 1;              // blockgroup EBML ID
 705     return size;
 706 }
 707
 708 static int ass_get_duration(const uint8_t *p)
 709 {
 710     int sh, sm, ss, sc, eh, em, es, ec;
 711     uint64_t start, end;
 712
 713     if (sscanf(p, "%*[^,],%d:%d:%d%*c%d,%d:%d:%d%*c%d",
 714                &sh, &sm, &ss, &sc, &eh, &em, &es, &ec) != 8)
 715         return 0;
 716     start = 3600000*sh + 60000*sm + 1000*ss + 10*sc;
 717     end   = 3600000*eh + 60000*em + 1000*es + 10*ec;
 718     return end - start;
 719 }
 720
 721 static int mkv_write_ass_blocks(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 722 {
 723     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
 724     ByteIOContext *pb = s->pb;
 725     int i, layer = 0, max_duration = 0, size, line_size, data_size = pkt->size;
 726     uint8_t *start, *end, *data = pkt->data;
 727     ebml_master blockgroup;
 728     char buffer[2048];
 729
 730     while (data_size) {
 731         int duration = ass_get_duration(data);
 732         max_duration = FFMAX(duration, max_duration);
 733         end = memchr(data, '\n', data_size);
 734         size = line_size = end ? end-data+1 : data_size;
 735         size -= end ? (end[-1]=='\r')+1 : 0;
 736         start = data;
 737         for (i=0; i<3; i++, start++)
 738             if (!(start = memchr(start, ',', size-(start-data))))
 739                 return max_duration;
 740         size -= start - data;
 741         sscanf(data, "Dialogue: %d,", &layer);
 742         i = snprintf(buffer, sizeof(buffer), "%"PRId64",%d,",
 743                      s->streams[pkt->stream_index]->nb_frames++, layer);
 744         size = FFMIN(i+size, sizeof(buffer));
 745         memcpy(buffer+i, start, size-i);
 746
 747         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "Writing block at offset %" PRIu64 ", size %d, "
 748                "pts %" PRId64 ", duration %d\n",
 749                url_ftell(pb), size, pkt->pts, duration);
 750         blockgroup = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_BLOCKGROUP, mkv_blockgroup_size(size));
 751         put_ebml_id(pb, MATROSKA_ID_BLOCK);
 752         put_ebml_num(pb, size+4, 0);
 753         put_byte(pb, 0x80 | (pkt->stream_index + 1));     // this assumes stream_index is less than 126
 754         put_be16(pb, pkt->pts - mkv->cluster_pts);
 755         put_byte(pb, 0);
 756         put_buffer(pb, buffer, size);
 757         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_BLOCKDURATION, duration);
 758         end_ebml_master(pb, blockgroup);
 759
 760         data += line_size;
 761         data_size -= line_size;
 762     }
 763
 764     return max_duration;
 765 }
 766
 767 static void mkv_write_block(AVFormatContext *s, unsigned int blockid, AVPacket *pkt, int flags)
 768 {
 769     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
 770     ByteIOContext *pb = s->pb;
 771     AVCodecContext *codec = s->streams[pkt->stream_index]->codec;
 772     uint8_t *data = NULL;
 773     int size = pkt->size;
 774
 775     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "Writing block at offset %" PRIu64 ", size %d, "
 776            "pts %" PRId64 ", dts %" PRId64 ", duration %d, flags %d\n",
 777            url_ftell(pb), pkt->size, pkt->pts, pkt->dts, pkt->duration, flags);
 778     if (codec->codec_id == CODEC_ID_H264 && codec->extradata_size > 0 &&
 779         (AV_RB24(codec->extradata) == 1 || AV_RB32(codec->extradata) == 1))
 780         ff_avc_parse_nal_units_buf(pkt->data, &data, &size);
 781     else
 782         data = pkt->data;
 783     put_ebml_id(pb, blockid);
 784     put_ebml_num(pb, size+4, 0);
 785     put_byte(pb, 0x80 | (pkt->stream_index + 1));     // this assumes stream_index is less than 126
 786     put_be16(pb, pkt->pts - mkv->cluster_pts);
 787     put_byte(pb, flags);
 788     put_buffer(pb, data, size);
 789     if (data != pkt->data)
 790         av_free(data);
 791 }
 792
 793 static int mkv_write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 794 {
 795     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
 796     ByteIOContext *pb = s->pb;
 797     AVCodecContext *codec = s->streams[pkt->stream_index]->codec;
 798     int keyframe = !!(pkt->flags & PKT_FLAG_KEY);
 799     int duration = pkt->duration;
 800     int ret;
 801
 802     // start a new cluster every 5 MB or 5 sec
 803     if (url_ftell(pb) > mkv->cluster_pos + 5*1024*1024 || pkt->pts > mkv->cluster_pts + 5000) {
 804         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "Starting new cluster at offset %" PRIu64
 805                " bytes, pts %" PRIu64 "\n", url_ftell(pb), pkt->pts);
 806         end_ebml_master(pb, mkv->cluster);
 807
 808         ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->cluster_seekhead, MATROSKA_ID_CLUSTER, url_ftell(pb));
 809         if (ret < 0) return ret;
 810
 811         mkv->cluster_pos = url_ftell(pb);
 812         mkv->cluster = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CLUSTER, 0);
 813         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CLUSTERTIMECODE, pkt->pts);
 814         mkv->cluster_pts = pkt->pts;
 815         av_md5_update(mkv->md5_ctx, pkt->data, FFMIN(200, pkt->size));
 816     }
 817
 818     if (codec->codec_type != CODEC_TYPE_SUBTITLE) {
 819         mkv_write_block(s, MATROSKA_ID_SIMPLEBLOCK, pkt, keyframe << 7);
 820     } else if (codec->codec_id == CODEC_ID_SSA) {
 821         duration = mkv_write_ass_blocks(s, pkt);
 822     } else {
 823         ebml_master blockgroup = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_BLOCKGROUP, mkv_blockgroup_size(pkt->size));
 824         duration = pkt->convergence_duration;
 825         mkv_write_block(s, MATROSKA_ID_BLOCK, pkt, 0);
 826         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_BLOCKDURATION, duration);
 827         end_ebml_master(pb, blockgroup);
 828     }
 829
 830     if (codec->codec_type == CODEC_TYPE_VIDEO && keyframe) {
 831         ret = mkv_add_cuepoint(mkv->cues, pkt, mkv->cluster_pos);
 832         if (ret < 0) return ret;
 833     }
 834
 835     mkv->duration = FFMAX(mkv->duration, pkt->pts + duration);
 836     return 0;
 837 }
 838
 839 static int mkv_write_trailer(AVFormatContext *s)
 840 {
 841     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
 842     ByteIOContext *pb = s->pb;
 843     int64_t currentpos, second_seekhead, cuespos;
 844     int ret;
 845
 846     end_ebml_master(pb, mkv->cluster);
 847
 848     if (!url_is_streamed(pb)) {
 849         cuespos = mkv_write_cues(pb, mkv->cues, s->nb_streams);
 850         second_seekhead = mkv_write_seekhead(pb, mkv->cluster_seekhead);
 851
 852         ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_CUES    , cuespos);
 853         if (ret < 0) return ret;
 854         ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_SEEKHEAD, second_seekhead);
 855         if (ret < 0) return ret;
 856         mkv_write_seekhead(pb, mkv->main_seekhead);
 857
 858         // update the duration
 859         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "end duration = %" PRIu64 "\n", mkv->duration);
 860         currentpos = url_ftell(pb);
 861         url_fseek(pb, mkv->duration_offset, SEEK_SET);
 862         put_ebml_float(pb, MATROSKA_ID_DURATION, mkv->duration);
 863
 864         // write the md5sum of some frames as the segment UID
 865         if (!(s->streams[0]->codec->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)) {
 866             uint8_t segment_uid[16];
 867             av_md5_final(mkv->md5_ctx, segment_uid);
 868             url_fseek(pb, mkv->segment_uid, SEEK_SET);
 869             put_ebml_binary(pb, MATROSKA_ID_SEGMENTUID, segment_uid, 16);
 870         }
 871         url_fseek(pb, currentpos, SEEK_SET);
 872     }
 873
 874     end_ebml_master(pb, mkv->segment);
 875     av_free(mkv->md5_ctx);
 876     put_flush_packet(pb);
 877     return 0;
 878 }
 879
 880 AVOutputFormat matroska_muxer = {
 881     "matroska",
 882     NULL_IF_CONFIG_SMALL("Matroska file format"),
 883     "video/x-matroska",
 884     "mkv",
 885     sizeof(MatroskaMuxContext),
 886     CODEC_ID_MP2,
 887     CODEC_ID_MPEG4,
 888     mkv_write_header,
 889     mkv_write_packet,
 890     mkv_write_trailer,
 891     .flags = AVFMT_GLOBALHEADER | AVFMT_VARIABLE_FPS,
 892     .codec_tag = (const AVCodecTag* const []){codec_bmp_tags, codec_wav_tags, 0},
 893     .subtitle_codec = CODEC_ID_TEXT,
 894 };
 895
 896 AVOutputFormat matroska_audio_muxer = {
 897     "matroska",
 898     NULL_IF_CONFIG_SMALL("Matroska file format"),
 899     "audio/x-matroska",
 900     "mka",
 901     sizeof(MatroskaMuxContext),
 902     CODEC_ID_MP2,
 903     CODEC_ID_NONE,
 904     mkv_write_header,
 905     mkv_write_packet,
 906     mkv_write_trailer,
 907     .flags = AVFMT_GLOBALHEADER,
 908     .codec_tag = (const AVCodecTag* const []){codec_wav_tags, 0},
 909 };