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