libavformat/matroskaenc.c

   1 /*
   2  * Matroska file 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
  28 typedef struct mkv_seekhead_entry {
  29     unsigned int    elementid;
  30     uint64_t        segmentpos;
  31 } mkv_seekhead_entry;
  32
  33 typedef struct mkv_seekhead {
  34     offset_t                filepos;
  35     offset_t                segment_offset;     ///< the file offset to the beginning of the segment
  36     int                     reserved_size;      ///< -1 if appending to file
  37     int                     max_entries;
  38     mkv_seekhead_entry      *entries;
  39     int                     num_entries;
  40 } mkv_seekhead;
  41
  42 typedef struct {
  43     uint64_t        pts;
  44     int             tracknum;
  45     offset_t        cluster_pos;        ///< file offset of the cluster containing the block
  46 } mkv_cuepoint;
  47
  48 typedef struct {
  49     offset_t        segment_offset;
  50     mkv_cuepoint    *entries;
  51     int             num_entries;
  52 } mkv_cues;
  53
  54 typedef struct MatroskaMuxContext {
  55     offset_t        segment;
  56     offset_t        segment_offset;
  57     offset_t        segment_uid;
  58     offset_t        cluster;
  59     offset_t        cluster_pos;        ///< file offset of the current cluster
  60     uint64_t        cluster_pts;
  61     offset_t        duration_offset;
  62     uint64_t        duration;
  63     mkv_seekhead    *main_seekhead;
  64     mkv_seekhead    *cluster_seekhead;
  65     mkv_cues        *cues;
  66
  67     struct AVMD5    *md5_ctx;
  68 } MatroskaMuxContext;
  69
  70 static void put_ebml_id(ByteIOContext *pb, unsigned int id)
  71 {
  72     if (id >= 0x3fffff)
  73         put_byte(pb, id >> 24);
  74     if (id >= 0x7fff)
  75         put_byte(pb, id >> 16);
  76     if (id >= 0xff)
  77         put_byte(pb, id >> 8);
  78     put_byte(pb, id);
  79 }
  80
  81 static int ebml_id_size(unsigned int id)
  82 {
  83     return (av_log2(id+1)-1)/7+1;
  84 }
  85
  86 /**
  87  * Write an EBML size meaning "unknown size"
  88  *
  89  * @param bytes The number of bytes the size should occupy. Maximum of 8.
  90  */
  91 static void put_ebml_size_unknown(ByteIOContext *pb, int bytes)
  92 {
  93     uint64_t value = 0;
  94     int i;
  95
  96     bytes = FFMIN(bytes, 8);
  97     for (i = 0; i < bytes*7 + 1; i++)
  98         value |= 1ULL << i;
  99     for (i = bytes-1; i >= 0; i--)
 100         put_byte(pb, value >> i*8);
 101 }
 102
 103 // XXX: test this thoroughly and get rid of minbytes hack (currently needed to
 104 // use up all of the space reserved in start_ebml_master)
 105 static void put_ebml_size(ByteIOContext *pb, uint64_t size, int minbytes)
 106 {
 107     int bytes = minbytes;
 108
 109     // sizes larger than this are currently undefined in EBML
 110     // so write "unknown" size
 111     if (size >= (1ULL<<56)-1) {
 112         put_ebml_size_unknown(pb, 1);
 113         return;
 114     }
 115
 116     while ((size+1) >> (bytes*7 + 7)) bytes++;
 117
 118     put_byte(pb, (0x80 >> bytes) | (size >> bytes*8));
 119     for (bytes -= 1; bytes >= 0; bytes--)
 120         put_byte(pb, size >> bytes*8);
 121 }
 122
 123 static void put_ebml_uint(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, uint64_t val)
 124 {
 125     int bytes = 1;
 126     while (val >> bytes*8) bytes++;
 127
 128     put_ebml_id(pb, elementid);
 129     put_ebml_size(pb, bytes, 0);
 130     for (bytes -= 1; bytes >= 0; bytes--)
 131         put_byte(pb, val >> bytes*8);
 132 }
 133
 134 static void put_ebml_float(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, double val)
 135 {
 136     put_ebml_id(pb, elementid);
 137     put_ebml_size(pb, 8, 0);
 138     put_be64(pb, av_dbl2int(val));
 139 }
 140
 141 static void put_ebml_binary(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid,
 142                             const uint8_t *buf, int size)
 143 {
 144     put_ebml_id(pb, elementid);
 145     put_ebml_size(pb, size, 0);
 146     put_buffer(pb, buf, size);
 147 }
 148
 149 static void put_ebml_string(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, const char *str)
 150 {
 151     put_ebml_binary(pb, elementid, str, strlen(str));
 152 }
 153
 154 /**
 155  * Writes a void element of a given size. Useful for reserving space in the file to be
 156  * written to later.
 157  *
 158  * @param size The amount of space to reserve, which must be at least 2.
 159  */
 160 static void put_ebml_void(ByteIOContext *pb, uint64_t size)
 161 {
 162     offset_t currentpos = url_ftell(pb);
 163
 164     if (size < 2)
 165         return;
 166
 167     put_ebml_id(pb, EBML_ID_VOID);
 168     // we need to subtract the length needed to store the size from the size we need to reserve
 169     // so 2 cases, we use 8 bytes to store the size if possible, 1 byte otherwise
 170     if (size < 10)
 171         put_ebml_size(pb, size-1, 0);
 172     else
 173         put_ebml_size(pb, size-9, 7);
 174     url_fseek(pb, currentpos + size, SEEK_SET);
 175 }
 176
 177 static offset_t start_ebml_master(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid)
 178 {
 179     put_ebml_id(pb, elementid);
 180     // XXX: this always reserves the maximum needed space to store any size value
 181     // we should be smarter (additional parameter for expected size?)
 182     put_ebml_size_unknown(pb, 8);
 183     return url_ftell(pb);
 184 }
 185
 186 static void end_ebml_master(ByteIOContext *pb, offset_t start)
 187 {
 188     offset_t pos = url_ftell(pb);
 189
 190     url_fseek(pb, start - 8, SEEK_SET);
 191     put_ebml_size(pb, pos - start, 7);
 192     url_fseek(pb, pos, SEEK_SET);
 193 }
 194
 195 static void put_xiph_size(ByteIOContext *pb, int size)
 196 {
 197     int i;
 198     for (i = 0; i < size / 255; i++)
 199         put_byte(pb, 255);
 200     put_byte(pb, size % 255);
 201 }
 202
 203 /**
 204  * Initialize a mkv_seekhead element to be ready to index level 1 Matroska elements.
 205  * If a maximum number of elements is specified, enough space will be reserved at
 206  * the current file location to write a seek head of that size.
 207  *
 208  * @param segment_offset the absolute offset into the file that the segment begins
 209  * @param numelements the maximum number of elements that will be indexed by this
 210  *                    seek head, 0 if unlimited.
 211  */
 212 static mkv_seekhead * mkv_start_seekhead(ByteIOContext *pb, offset_t segment_offset, int numelements)
 213 {
 214     mkv_seekhead *new_seekhead = av_mallocz(sizeof(mkv_seekhead));
 215     if (new_seekhead == NULL)
 216         return NULL;
 217
 218     new_seekhead->segment_offset = segment_offset;
 219
 220     if (numelements > 0) {
 221         new_seekhead->filepos = url_ftell(pb);
 222         // 21 bytes max for a seek entry, 10 bytes max for the SeekHead ID and size,
 223         // and 3 bytes to guarantee that an EBML void element will fit afterwards
 224         // XXX: 28 bytes right now because begin_ebml_master() reserves more than necessary
 225         new_seekhead->reserved_size = numelements * 28 + 13;
 226         new_seekhead->max_entries = numelements;
 227         put_ebml_void(pb, new_seekhead->reserved_size);
 228     }
 229     return new_seekhead;
 230 }
 231
 232 static int mkv_add_seekhead_entry(mkv_seekhead *seekhead, unsigned int elementid, uint64_t filepos)
 233 {
 234     mkv_seekhead_entry *entries = seekhead->entries;
 235     int new_entry = seekhead->num_entries;
 236
 237     // don't store more elements than we reserved space for
 238     if (seekhead->max_entries > 0 && seekhead->max_entries <= seekhead->num_entries)
 239         return -1;
 240
 241     entries = av_realloc(entries, (seekhead->num_entries + 1) * sizeof(mkv_seekhead_entry));
 242     if (entries == NULL)
 243         return -1;
 244
 245     entries[new_entry].elementid = elementid;
 246     entries[new_entry].segmentpos = filepos - seekhead->segment_offset;
 247
 248     seekhead->entries = entries;
 249     seekhead->num_entries++;
 250
 251     return 0;
 252 }
 253
 254 /**
 255  * Write the seek head to the file and free it. If a maximum number of elements was
 256  * specified to mkv_start_seekhead(), the seek head will be written at the location
 257  * reserved for it. Otherwise, it is written at the current location in the file.
 258  *
 259  * @return the file offset where the seekhead was written
 260  */
 261 static offset_t mkv_write_seekhead(ByteIOContext *pb, mkv_seekhead *seekhead)
 262 {
 263     offset_t metaseek, seekentry, currentpos;
 264     int i;
 265
 266     currentpos = url_ftell(pb);
 267
 268     if (seekhead->reserved_size > 0)
 269         url_fseek(pb, seekhead->filepos, SEEK_SET);
 270
 271     metaseek = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEEKHEAD);
 272     for (i = 0; i < seekhead->num_entries; i++) {
 273         mkv_seekhead_entry *entry = &seekhead->entries[i];
 274
 275         seekentry = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEEKENTRY);
 276
 277         put_ebml_id(pb, MATROSKA_ID_SEEKID);
 278         put_ebml_size(pb, ebml_id_size(entry->elementid), 0);
 279         put_ebml_id(pb, entry->elementid);
 280
 281         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_SEEKPOSITION, entry->segmentpos);
 282         end_ebml_master(pb, seekentry);
 283     }
 284     end_ebml_master(pb, metaseek);
 285
 286     if (seekhead->reserved_size > 0) {
 287         uint64_t remaining = seekhead->filepos + seekhead->reserved_size - url_ftell(pb);
 288         put_ebml_void(pb, remaining);
 289         url_fseek(pb, currentpos, SEEK_SET);
 290
 291         currentpos = seekhead->filepos;
 292     }
 293     av_free(seekhead->entries);
 294     av_free(seekhead);
 295
 296     return currentpos;
 297 }
 298
 299 static mkv_cues * mkv_start_cues(offset_t segment_offset)
 300 {
 301     mkv_cues *cues = av_mallocz(sizeof(mkv_cues));
 302     if (cues == NULL)
 303         return NULL;
 304
 305     cues->segment_offset = segment_offset;
 306     return cues;
 307 }
 308
 309 static int mkv_add_cuepoint(mkv_cues *cues, AVPacket *pkt, offset_t cluster_pos)
 310 {
 311     mkv_cuepoint *entries = cues->entries;
 312     int new_entry = cues->num_entries;
 313
 314     entries = av_realloc(entries, (cues->num_entries + 1) * sizeof(mkv_cuepoint));
 315     if (entries == NULL)
 316         return -1;
 317
 318     entries[new_entry].pts = pkt->pts;
 319     entries[new_entry].tracknum = pkt->stream_index + 1;
 320     entries[new_entry].cluster_pos = cluster_pos - cues->segment_offset;
 321
 322     cues->entries = entries;
 323     cues->num_entries++;
 324     return 0;
 325 }
 326
 327 static offset_t mkv_write_cues(ByteIOContext *pb, mkv_cues *cues)
 328 {
 329     offset_t currentpos, cues_element;
 330     int i, j;
 331
 332     currentpos = url_ftell(pb);
 333     cues_element = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CUES);
 334
 335     for (i = 0; i < cues->num_entries; i++) {
 336         offset_t cuepoint, track_positions;
 337         mkv_cuepoint *entry = &cues->entries[i];
 338         uint64_t pts = entry->pts;
 339
 340         cuepoint = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_POINTENTRY);
 341         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUETIME, pts);
 342
 343         // put all the entries from different tracks that have the exact same
 344         // timestamp into the same CuePoint
 345         for (j = 0; j < cues->num_entries - i && entry[j].pts == pts; j++) {
 346             track_positions = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CUETRACKPOSITION);
 347             put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUETRACK          , entry[j].tracknum   );
 348             put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUECLUSTERPOSITION, entry[j].cluster_pos);
 349             end_ebml_master(pb, track_positions);
 350         }
 351         i += j - 1;
 352         end_ebml_master(pb, cuepoint);
 353     }
 354     end_ebml_master(pb, cues_element);
 355
 356     av_free(cues->entries);
 357     av_free(cues);
 358     return currentpos;
 359 }
 360
 361 static int put_xiph_codecpriv(ByteIOContext *pb, AVCodecContext *codec)
 362 {
 363     offset_t codecprivate;
 364     uint8_t *header_start[3];
 365     int header_len[3];
 366     int first_header_size;
 367     int j;
 368
 369     if (codec->codec_id == CODEC_ID_VORBIS)
 370         first_header_size = 30;
 371     else
 372         first_header_size = 42;
 373
 374     if (ff_split_xiph_headers(codec->extradata, codec->extradata_size,
 375                               first_header_size, header_start, header_len) < 0) {
 376         av_log(codec, AV_LOG_ERROR, "Extradata corrupt.\n");
 377         return -1;
 378     }
 379
 380     codecprivate = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CODECPRIVATE);
 381     put_byte(pb, 2);                    // number packets - 1
 382     for (j = 0; j < 2; j++) {
 383         put_xiph_size(pb, header_len[j]);
 384     }
 385     for (j = 0; j < 3; j++)
 386         put_buffer(pb, header_start[j], header_len[j]);
 387     end_ebml_master(pb, codecprivate);
 388
 389     return 0;
 390 }
 391
 392 #define FLAC_STREAMINFO_SIZE 34
 393
 394 static int put_flac_codecpriv(ByteIOContext *pb, AVCodecContext *codec)
 395 {
 396     offset_t codecpriv = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CODECPRIVATE);
 397
 398     // if the extradata_size is greater than FLAC_STREAMINFO_SIZE,
 399     // assume that it's in Matroska's format already
 400     if (codec->extradata_size < FLAC_STREAMINFO_SIZE) {
 401         av_log(codec, AV_LOG_ERROR, "Invalid FLAC extradata\n");
 402         return -1;
 403     } else if (codec->extradata_size == FLAC_STREAMINFO_SIZE) {
 404         // only the streaminfo packet
 405         put_byte(pb, 0);
 406         put_xiph_size(pb, codec->extradata_size);
 407         av_log(codec, AV_LOG_ERROR, "Only one packet\n");
 408     }
 409     put_buffer(pb, codec->extradata, codec->extradata_size);
 410     end_ebml_master(pb, codecpriv);
 411     return 0;
 412 }
 413
 414 static void get_aac_sample_rates(AVCodecContext *codec, int *sample_rate, int *output_sample_rate)
 415 {
 416     static const int aac_sample_rates[] = {
 417         96000, 88200, 64000, 48000, 44100, 32000,
 418         24000, 22050, 16000, 12000, 11025,  8000,
 419     };
 420     int sri;
 421
 422     if (codec->extradata_size < 2) {
 423         av_log(codec, AV_LOG_WARNING, "no aac extradata, unable to determine sample rate\n");
 424         return;
 425     }
 426
 427     sri = ((codec->extradata[0] << 1) & 0xE) | (codec->extradata[1] >> 7);
 428     if (sri > 12) {
 429         av_log(codec, AV_LOG_WARNING, "aac samplerate index out of bounds\n");
 430         return;
 431     }
 432     *sample_rate = aac_sample_rates[sri];
 433
 434     // if sbr, get output sample rate as well
 435     if (codec->extradata_size == 5) {
 436         sri = (codec->extradata[4] >> 3) & 0xF;
 437         if (sri > 12) {
 438             av_log(codec, AV_LOG_WARNING, "aac output samplerate index out of bounds\n");
 439             return;
 440         }
 441         *output_sample_rate = aac_sample_rates[sri];
 442     }
 443 }
 444
 445 static int mkv_write_tracks(AVFormatContext *s)
 446 {
 447     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
 448     ByteIOContext *pb = &s->pb;
 449     offset_t tracks;
 450     int i, j;
 451
 452     if (mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_TRACKS, url_ftell(pb)) < 0)
 453         return -1;
 454
 455     tracks = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKS);
 456     for (i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
 457         AVStream *st = s->streams[i];
 458         AVCodecContext *codec = st->codec;
 459         offset_t subinfo, track;
 460         int native_id = 0;
 461         int bit_depth = av_get_bits_per_sample(codec->codec_id);
 462         int sample_rate = codec->sample_rate;
 463         int output_sample_rate = 0;
 464
 465         if (codec->codec_id == CODEC_ID_AAC)
 466             get_aac_sample_rates(codec, &sample_rate, &output_sample_rate);
 467
 468         track = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKENTRY);
 469         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKNUMBER     , i + 1);
 470         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKUID        , i + 1);
 471         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKFLAGLACING , 0);    // no lacing (yet)
 472
 473         if (st->language[0])
 474             put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TRACKLANGUAGE, st->language);
 475         else
 476             put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TRACKLANGUAGE, "und");
 477
 478         // look for a codec id string specific to mkv to use, if none are found, use AVI codes
 479         for (j = 0; ff_mkv_codec_tags[j].id != CODEC_ID_NONE; j++) {
 480             if (ff_mkv_codec_tags[j].id == codec->codec_id) {
 481                 put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, ff_mkv_codec_tags[j].str);
 482                 native_id = 1;
 483                 break;
 484             }
 485         }
 486
 487         if (native_id) {
 488             if (codec->codec_id == CODEC_ID_VORBIS || codec->codec_id == CODEC_ID_THEORA) {
 489                 if (put_xiph_codecpriv(pb, codec) < 0)
 490                     return -1;
 491             } else if (codec->codec_id == CODEC_ID_FLAC) {
 492                 if (put_flac_codecpriv(pb, codec) < 0)
 493                     return -1;
 494             } else if (codec->extradata_size) {
 495                 put_ebml_binary(pb, MATROSKA_ID_CODECPRIVATE, codec->extradata, codec->extradata_size);
 496             }
 497         }
 498
 499         switch (codec->codec_type) {
 500             case CODEC_TYPE_VIDEO:
 501                 put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKTYPE, MATROSKA_TRACK_TYPE_VIDEO);
 502
 503                 if (!native_id) {
 504                     offset_t bmp_header;
 505                     // if there is no mkv-specific codec id, use VFW mode
 506                     if (!codec->codec_tag)
 507                         codec->codec_tag = codec_get_tag(codec_bmp_tags, codec->codec_id);
 508
 509                     put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, MATROSKA_CODEC_ID_VIDEO_VFW_FOURCC);
 510                     bmp_header = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CODECPRIVATE);
 511                     put_bmp_header(pb, codec, codec_bmp_tags, 0);
 512                     end_ebml_master(pb, bmp_header);
 513                 }
 514                 subinfo = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKVIDEO);
 515                 // XXX: interlace flag?
 516                 put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_VIDEOPIXELWIDTH , codec->width);
 517                 put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_VIDEOPIXELHEIGHT, codec->height);
 518                 if (codec->sample_aspect_ratio.num) {
 519                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_VIDEODISPLAYWIDTH , codec->sample_aspect_ratio.num);
 520                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_VIDEODISPLAYHEIGHT, codec->sample_aspect_ratio.den);
 521                 }
 522                 end_ebml_master(pb, subinfo);
 523                 break;
 524
 525             case CODEC_TYPE_AUDIO:
 526                 put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKTYPE, MATROSKA_TRACK_TYPE_AUDIO);
 527
 528                 if (!native_id) {
 529                     offset_t wav_header;
 530                     // no mkv-specific ID, use ACM mode
 531                     codec->codec_tag = codec_get_tag(codec_wav_tags, codec->codec_id);
 532                     if (!codec->codec_tag) {
 533                         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "no codec id found for stream %d", i);
 534                         return -1;
 535                     }
 536
 537                     put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, MATROSKA_CODEC_ID_AUDIO_ACM);
 538                     wav_header = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CODECPRIVATE);
 539                     put_wav_header(pb, codec);
 540                     end_ebml_master(pb, wav_header);
 541                 }
 542                 subinfo = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKAUDIO);
 543                 put_ebml_uint  (pb, MATROSKA_ID_AUDIOCHANNELS    , codec->channels);
 544                 put_ebml_float (pb, MATROSKA_ID_AUDIOSAMPLINGFREQ, sample_rate);
 545                 if (output_sample_rate)
 546                     put_ebml_float(pb, MATROSKA_ID_AUDIOOUTSAMPLINGFREQ, output_sample_rate);
 547                 if (bit_depth)
 548                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_AUDIOBITDEPTH, bit_depth);
 549                 end_ebml_master(pb, subinfo);
 550                 break;
 551
 552                 case CODEC_TYPE_SUBTITLE:
 553                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKTYPE, MATROSKA_TRACK_TYPE_SUBTITLE);
 554                     break;
 555             default:
 556                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Only audio and video are supported for Matroska.");
 557                 break;
 558         }
 559         end_ebml_master(pb, track);
 560
 561         // ms precision is the de-facto standard timescale for mkv files
 562         av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000);
 563     }
 564     end_ebml_master(pb, tracks);
 565     return 0;
 566 }
 567
 568 static int mkv_write_header(AVFormatContext *s)
 569 {
 570     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
 571     ByteIOContext *pb = &s->pb;
 572     offset_t ebml_header, segment_info;
 573
 574     mkv->md5_ctx = av_mallocz(av_md5_size);
 575     av_md5_init(mkv->md5_ctx);
 576
 577     ebml_header = start_ebml_master(pb, EBML_ID_HEADER);
 578     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLVERSION        ,           1);
 579     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLREADVERSION    ,           1);
 580     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLMAXIDLENGTH    ,           4);
 581     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLMAXSIZELENGTH  ,           8);
 582     put_ebml_string (pb, EBML_ID_DOCTYPE            ,  "matroska");
 583     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_DOCTYPEVERSION     ,           2);
 584     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_DOCTYPEREADVERSION ,           2);
 585     end_ebml_master(pb, ebml_header);
 586
 587     mkv->segment = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEGMENT);
 588     mkv->segment_offset = url_ftell(pb);
 589
 590     // we write 2 seek heads - one at the end of the file to point to each cluster, and
 591     // one at the beginning to point to all other level one elements (including the seek
 592     // head at the end of the file), which isn't more than 10 elements if we only write one
 593     // of each other currently defined level 1 element
 594     mkv->main_seekhead    = mkv_start_seekhead(pb, mkv->segment_offset, 10);
 595     mkv->cluster_seekhead = mkv_start_seekhead(pb, mkv->segment_offset, 0);
 596
 597     if (mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_INFO, url_ftell(pb)) < 0)
 598         return -1;
 599
 600     segment_info = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_INFO);
 601     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TIMECODESCALE, 1000000);
 602     if (strlen(s->title))
 603         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TITLE, s->title);
 604     if (!(s->streams[0]->codec->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)) {
 605         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_MUXINGAPP , LIBAVFORMAT_IDENT);
 606         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_WRITINGAPP, LIBAVFORMAT_IDENT);
 607
 608         // reserve space to write the segment UID later
 609         mkv->segment_uid = url_ftell(pb);
 610         put_ebml_void(pb, 19);
 611     }
 612
 613     // reserve space for the duration
 614     mkv->duration = 0;
 615     mkv->duration_offset = url_ftell(pb);
 616     put_ebml_void(pb, 11);                  // assumes double-precision float to be written
 617     end_ebml_master(pb, segment_info);
 618
 619     if (mkv_write_tracks(s) < 0)
 620         return -1;
 621
 622     if (mkv_add_seekhead_entry(mkv->cluster_seekhead, MATROSKA_ID_CLUSTER, url_ftell(pb)) < 0)
 623         return -1;
 624
 625     mkv->cluster_pos = url_ftell(pb);
 626     mkv->cluster = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CLUSTER);
 627     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CLUSTERTIMECODE, 0);
 628     mkv->cluster_pts = 0;
 629
 630     mkv->cues = mkv_start_cues(mkv->segment_offset);
 631     if (mkv->cues == NULL)
 632         return -1;
 633
 634     return 0;
 635 }
 636
 637 static void mkv_write_block(AVFormatContext *s, unsigned int blockid, AVPacket *pkt, int flags)
 638 {
 639     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
 640     ByteIOContext *pb = &s->pb;
 641
 642     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "Writing block at offset %llu, size %d, pts %lld, dts %lld, duration %d, flags %d\n",
 643            url_ftell(pb), pkt->size, pkt->pts, pkt->dts, pkt->duration, flags);
 644     put_ebml_id(pb, blockid);
 645     put_ebml_size(pb, pkt->size + 4, 0);
 646     put_byte(pb, 0x80 | (pkt->stream_index + 1));     // this assumes stream_index is less than 126
 647     put_be16(pb, pkt->pts - mkv->cluster_pts);
 648     put_byte(pb, flags);
 649     put_buffer(pb, pkt->data, pkt->size);
 650 }
 651
 652 static int mkv_write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 653 {
 654     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
 655     ByteIOContext *pb = &s->pb;
 656     AVCodecContext *codec = s->streams[pkt->stream_index]->codec;
 657     int keyframe = !!(pkt->flags & PKT_FLAG_KEY);
 658
 659     // start a new cluster every 5 MB or 5 sec
 660     if (url_ftell(pb) > mkv->cluster + 5*1024*1024 || pkt->pts > mkv->cluster_pts + 5000) {
 661         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "Starting new cluster at offset %llu bytes, pts %llu\n", url_ftell(pb), pkt->pts);
 662         end_ebml_master(pb, mkv->cluster);
 663
 664         if (mkv_add_seekhead_entry(mkv->cluster_seekhead, MATROSKA_ID_CLUSTER, url_ftell(pb)) < 0)
 665             return -1;
 666
 667         mkv->cluster_pos = url_ftell(pb);
 668         mkv->cluster = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CLUSTER);
 669         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CLUSTERTIMECODE, pkt->pts);
 670         mkv->cluster_pts = pkt->pts;
 671         av_md5_update(mkv->md5_ctx, pkt->data, FFMIN(200, pkt->size));
 672     }
 673
 674     if (codec->codec_type != CODEC_TYPE_SUBTITLE) {
 675         mkv_write_block(s, MATROSKA_ID_SIMPLEBLOCK, pkt, keyframe << 7);
 676     } else {
 677         offset_t blockgroup = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_BLOCKGROUP);
 678         mkv_write_block(s, MATROSKA_ID_BLOCK, pkt, 0);
 679         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_DURATION, pkt->duration);
 680         end_ebml_master(pb, blockgroup);
 681     }
 682
 683     if (codec->codec_type == CODEC_TYPE_VIDEO && keyframe) {
 684         if (mkv_add_cuepoint(mkv->cues, pkt, mkv->cluster_pos) < 0)
 685             return -1;
 686     }
 687
 688     mkv->duration = pkt->pts + pkt->duration;
 689     return 0;
 690 }
 691
 692 static int mkv_write_trailer(AVFormatContext *s)
 693 {
 694     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
 695     ByteIOContext *pb = &s->pb;
 696     offset_t currentpos, second_seekhead, cuespos;
 697
 698     end_ebml_master(pb, mkv->cluster);
 699
 700     cuespos = mkv_write_cues(pb, mkv->cues);
 701     second_seekhead = mkv_write_seekhead(pb, mkv->cluster_seekhead);
 702
 703     mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_CUES    , cuespos);
 704     mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_SEEKHEAD, second_seekhead);
 705     mkv_write_seekhead(pb, mkv->main_seekhead);
 706
 707     // update the duration
 708     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "end duration = %llu\n", mkv->duration);
 709     currentpos = url_ftell(pb);
 710     url_fseek(pb, mkv->duration_offset, SEEK_SET);
 711     put_ebml_float(pb, MATROSKA_ID_DURATION, mkv->duration);
 712
 713     // write the md5sum of some frames as the segment UID
 714     if (!(s->streams[0]->codec->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)) {
 715         uint8_t segment_uid[16];
 716         av_md5_final(mkv->md5_ctx, segment_uid);
 717         url_fseek(pb, mkv->segment_uid, SEEK_SET);
 718         put_ebml_binary(pb, MATROSKA_ID_SEGMENTUID, segment_uid, 16);
 719     }
 720     url_fseek(pb, currentpos, SEEK_SET);
 721
 722     end_ebml_master(pb, mkv->segment);
 723     av_free(mkv->md5_ctx);
 724     return 0;
 725 }
 726
 727 AVOutputFormat matroska_muxer = {
 728     "matroska",
 729     "Matroska File Format",
 730     "video/x-matroska",
 731     "mkv",
 732     sizeof(MatroskaMuxContext),
 733     CODEC_ID_MP2,
 734     CODEC_ID_MPEG4,
 735     mkv_write_header,
 736     mkv_write_packet,
 737     mkv_write_trailer,
 738     .codec_tag = (const AVCodecTag*[]){codec_bmp_tags, codec_wav_tags, 0},
 739 };
 740
 741 AVOutputFormat matroska_audio_muxer = {
 742     "matroska",
 743     "Matroska File Format",
 744     "audio/x-matroska",
 745     "mka",
 746     sizeof(MatroskaMuxContext),
 747     CODEC_ID_MP2,
 748     CODEC_ID_NONE,
 749     mkv_write_header,
 750     mkv_write_packet,
 751     mkv_write_trailer,
 752     .codec_tag = (const AVCodecTag*[]){codec_wav_tags, 0},
 753 };