matroskaenc: Fix writing TRACKDEFAULTFLAG
[ffmpeg.git] / libavformat / dv.c
1 /*
2  * General DV muxer/demuxer
3  * Copyright (c) 2003 Roman Shaposhnik
4  *
5  * Many thanks to Dan Dennedy <dan@dennedy.org> for providing wealth
6  * of DV technical info.
7  *
8  * Raw DV format
9  * Copyright (c) 2002 Fabrice Bellard
10  *
11  * 50 Mbps (DVCPRO50) and 100 Mbps (DVCPRO HD) support
12  * Copyright (c) 2006 Daniel Maas <dmaas@maasdigital.com>
13  * Funded by BBC Research & Development
14  *
15  * This file is part of Libav.
16  *
17  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
18  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
19  * License as published by the Free Software Foundation; either
20  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
21  *
22  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
23  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
24  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
25  * Lesser General Public License for more details.
26  *
27  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
28  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
29  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
30  */
31 #include <time.h>
32 #include "avformat.h"
33 #include "internal.h"
34 #include "libavcodec/dv_profile.h"
35 #include "libavcodec/dvdata.h"
36 #include "libavutil/channel_layout.h"
37 #include "libavutil/intreadwrite.h"
38 #include "libavutil/mathematics.h"
39 #include "dv.h"
40
41 struct DVDemuxContext {
42     const DVprofile*  sys;    /* Current DV profile. E.g.: 525/60, 625/50 */
43     AVFormatContext*  fctx;
44     AVStream*         vst;
45     AVStream*         ast[4];
46     AVPacket          audio_pkt[4];
47     uint8_t           audio_buf[4][8192];
48     int               ach;
49     int               frames;
50     uint64_t          abytes;
51 };
52
53 static inline uint16_t dv_audio_12to16(uint16_t sample)
54 {
55     uint16_t shift, result;
56
57     sample = (sample < 0x800) ? sample : sample | 0xf000;
58     shift  = (sample & 0xf00) >> 8;
59
60     if (shift < 0x2 || shift > 0xd) {
61         result = sample;
62     } else if (shift < 0x8) {
63         shift--;
64         result = (sample - (256 * shift)) << shift;
65     } else {
66         shift  = 0xe - shift;
67         result = ((sample + ((256 * shift) + 1)) << shift) - 1;
68     }
69
70     return result;
71 }
72
73 /*
74  * This is the dumbest implementation of all -- it simply looks at
75  * a fixed offset and if pack isn't there -- fails. We might want
76  * to have a fallback mechanism for complete search of missing packs.
77  */
78 static const uint8_t *dv_extract_pack(uint8_t *frame, enum dv_pack_type t)
79 {
80     int offs;
81
82     switch (t) {
83     case dv_audio_source:
84         offs = (80 * 6 + 80 * 16 * 3 + 3);
85         break;
86     case dv_audio_control:
87         offs = (80 * 6 + 80 * 16 * 4 + 3);
88         break;
89     case dv_video_control:
90         offs = (80 * 5 + 48 + 5);
91         break;
92     default:
93         return NULL;
94     }
95
96     return frame[offs] == t ? &frame[offs] : NULL;
97 }
98
99 static const int dv_audio_frequency[3] = {
100     48000, 44100, 32000,
101 };
102
103 /*
104  * There's a couple of assumptions being made here:
105  * 1. By default we silence erroneous (0x8000/16bit 0x800/12bit) audio samples.
106  *    We can pass them upwards when libavcodec will be ready to deal with them.
107  * 2. We don't do software emphasis.
108  * 3. Audio is always returned as 16bit linear samples: 12bit nonlinear samples
109  *    are converted into 16bit linear ones.
110  */
111 static int dv_extract_audio(uint8_t *frame, uint8_t *ppcm[4],
112                             const DVprofile *sys)
113 {
114     int size, chan, i, j, d, of, smpls, freq, quant, half_ch;
115     uint16_t lc, rc;
116     const uint8_t *as_pack;
117     uint8_t *pcm, ipcm;
118
119     as_pack = dv_extract_pack(frame, dv_audio_source);
120     if (!as_pack)    /* No audio ? */
121         return 0;
122
123     smpls = as_pack[1]      & 0x3f; /* samples in this frame - min. samples */
124     freq  = as_pack[4] >> 3 & 0x07; /* 0 - 48kHz, 1 - 44,1kHz, 2 - 32kHz */
125     quant = as_pack[4]      & 0x07; /* 0 - 16bit linear, 1 - 12bit nonlinear */
126
127     if (quant > 1)
128         return -1;  /* unsupported quantization */
129
130     if (freq >= FF_ARRAY_ELEMS(dv_audio_frequency))
131         return AVERROR_INVALIDDATA;
132
133     size    = (sys->audio_min_samples[freq] + smpls) * 4; /* 2ch, 2bytes */
134     half_ch = sys->difseg_size / 2;
135
136     /* We work with 720p frames split in half, thus even frames have
137      * channels 0,1 and odd 2,3. */
138     ipcm = (sys->height == 720 && !(frame[1] & 0x0C)) ? 2 : 0;
139
140     /* for each DIF channel */
141     for (chan = 0; chan < sys->n_difchan; chan++) {
142         /* next stereo channel (50Mbps and 100Mbps only) */
143         pcm = ppcm[ipcm++];
144         if (!pcm)
145             break;
146
147         /* for each DIF segment */
148         for (i = 0; i < sys->difseg_size; i++) {
149             frame += 6 * 80; /* skip DIF segment header */
150             if (quant == 1 && i == half_ch) {
151                 /* next stereo channel (12bit mode only) */
152                 pcm = ppcm[ipcm++];
153                 if (!pcm)
154                     break;
155             }
156
157             /* for each AV sequence */
158             for (j = 0; j < 9; j++) {
159                 for (d = 8; d < 80; d += 2) {
160                     if (quant == 0) {  /* 16bit quantization */
161                         of = sys->audio_shuffle[i][j] +
162                              (d - 8) / 2 * sys->audio_stride;
163                         if (of * 2 >= size)
164                             continue;
165
166                         /* FIXME: maybe we have to admit that DV is a
167                          * big-endian PCM */
168                         pcm[of * 2]     = frame[d + 1];
169                         pcm[of * 2 + 1] = frame[d];
170
171                         if (pcm[of * 2 + 1] == 0x80 && pcm[of * 2] == 0x00)
172                             pcm[of * 2 + 1] = 0;
173                     } else {           /* 12bit quantization */
174                         lc = ((uint16_t)frame[d]     << 4) |
175                              ((uint16_t)frame[d + 2] >> 4);
176                         rc = ((uint16_t)frame[d + 1] << 4) |
177                              ((uint16_t)frame[d + 2] & 0x0f);
178                         lc = (lc == 0x800 ? 0 : dv_audio_12to16(lc));
179                         rc = (rc == 0x800 ? 0 : dv_audio_12to16(rc));
180
181                         of = sys->audio_shuffle[i % half_ch][j] +
182                              (d - 8) / 3 * sys->audio_stride;
183                         if (of * 2 >= size)
184                             continue;
185
186                         /* FIXME: maybe we have to admit that DV is a
187                          * big-endian PCM */
188                         pcm[of * 2]     = lc & 0xff;
189                         pcm[of * 2 + 1] = lc >> 8;
190                         of = sys->audio_shuffle[i % half_ch + half_ch][j] +
191                              (d - 8) / 3 * sys->audio_stride;
192                         /* FIXME: maybe we have to admit that DV is a
193                          * big-endian PCM */
194                         pcm[of * 2]     = rc & 0xff;
195                         pcm[of * 2 + 1] = rc >> 8;
196                         ++d;
197                     }
198                 }
199
200                 frame += 16 * 80; /* 15 Video DIFs + 1 Audio DIF */
201             }
202         }
203     }
204
205     return size;
206 }
207
208 static int dv_extract_audio_info(DVDemuxContext *c, uint8_t *frame)
209 {
210     const uint8_t *as_pack;
211     int freq, stype, smpls, quant, i, ach;
212
213     as_pack = dv_extract_pack(frame, dv_audio_source);
214     if (!as_pack || !c->sys) {    /* No audio ? */
215         c->ach = 0;
216         return 0;
217     }
218
219     smpls = as_pack[1]      & 0x3f; /* samples in this frame - min. samples */
220     freq  = as_pack[4] >> 3 & 0x07; /* 0 - 48kHz, 1 - 44,1kHz, 2 - 32kHz */
221     stype = as_pack[3]      & 0x1f; /* 0 - 2CH, 2 - 4CH, 3 - 8CH */
222     quant = as_pack[4]      & 0x07; /* 0 - 16bit linear, 1 - 12bit nonlinear */
223
224     if (freq >= FF_ARRAY_ELEMS(dv_audio_frequency)) {
225         av_log(c->fctx, AV_LOG_ERROR,
226                "Unrecognized audio sample rate index (%d)\n", freq);
227         return 0;
228     }
229
230     if (stype > 3) {
231         av_log(c->fctx, AV_LOG_ERROR, "stype %d is invalid\n", stype);
232         c->ach = 0;
233         return 0;
234     }
235
236     /* note: ach counts PAIRS of channels (i.e. stereo channels) */
237     ach = ((int[4]) { 1, 0, 2, 4 })[stype];
238     if (ach == 1 && quant && freq == 2)
239         ach = 2;
240
241     /* Dynamic handling of the audio streams in DV */
242     for (i = 0; i < ach; i++) {
243         if (!c->ast[i]) {
244             c->ast[i] = avformat_new_stream(c->fctx, NULL);
245             if (!c->ast[i])
246                 break;
247             avpriv_set_pts_info(c->ast[i], 64, 1, 30000);
248             c->ast[i]->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO;
249             c->ast[i]->codec->codec_id   = AV_CODEC_ID_PCM_S16LE;
250
251             av_init_packet(&c->audio_pkt[i]);
252             c->audio_pkt[i].size         = 0;
253             c->audio_pkt[i].data         = c->audio_buf[i];
254             c->audio_pkt[i].stream_index = c->ast[i]->index;
255             c->audio_pkt[i].flags       |= AV_PKT_FLAG_KEY;
256         }
257         c->ast[i]->codec->sample_rate    = dv_audio_frequency[freq];
258         c->ast[i]->codec->channels       = 2;
259         c->ast[i]->codec->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_STEREO;
260         c->ast[i]->codec->bit_rate       = 2 * dv_audio_frequency[freq] * 16;
261         c->ast[i]->start_time            = 0;
262     }
263     c->ach = i;
264
265     return (c->sys->audio_min_samples[freq] + smpls) * 4; /* 2ch, 2bytes */
266 }
267
268 static int dv_extract_video_info(DVDemuxContext *c, uint8_t *frame)
269 {
270     const uint8_t *vsc_pack;
271     AVCodecContext *avctx;
272     int apt, is16_9;
273     int size = 0;
274
275     if (c->sys) {
276         avctx = c->vst->codec;
277
278         avpriv_set_pts_info(c->vst, 64, c->sys->time_base.num,
279                             c->sys->time_base.den);
280         avctx->time_base = c->sys->time_base;
281         if (!avctx->width) {
282             avctx->width  = c->sys->width;
283             avctx->height = c->sys->height;
284         }
285         avctx->pix_fmt = c->sys->pix_fmt;
286
287         /* finding out SAR is a little bit messy */
288         vsc_pack = dv_extract_pack(frame, dv_video_control);
289         apt      = frame[4] & 0x07;
290         is16_9   = (vsc_pack && ((vsc_pack[2] & 0x07) == 0x02 ||
291                                  (!apt && (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x07)));
292         c->vst->sample_aspect_ratio = c->sys->sar[is16_9];
293         avctx->bit_rate = av_rescale_q(c->sys->frame_size,
294                                        (AVRational) { 8, 1 },
295                                        c->sys->time_base);
296         size = c->sys->frame_size;
297     }
298     return size;
299 }
300
301 /* The following 3 functions constitute our interface to the world */
302
303 DVDemuxContext *avpriv_dv_init_demux(AVFormatContext *s)
304 {
305     DVDemuxContext *c;
306
307     c = av_mallocz(sizeof(DVDemuxContext));
308     if (!c)
309         return NULL;
310
311     c->vst = avformat_new_stream(s, NULL);
312     if (!c->vst) {
313         av_free(c);
314         return NULL;
315     }
316
317     c->fctx                   = s;
318     c->vst->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
319     c->vst->codec->codec_id   = AV_CODEC_ID_DVVIDEO;
320     c->vst->codec->bit_rate   = 25000000;
321     c->vst->start_time        = 0;
322
323     return c;
324 }
325
326 int avpriv_dv_get_packet(DVDemuxContext *c, AVPacket *pkt)
327 {
328     int size = -1;
329     int i;
330
331     for (i = 0; i < c->ach; i++) {
332         if (c->ast[i] && c->audio_pkt[i].size) {
333             *pkt                 = c->audio_pkt[i];
334             c->audio_pkt[i].size = 0;
335             size                 = pkt->size;
336             break;
337         }
338     }
339
340     return size;
341 }
342
343 int avpriv_dv_produce_packet(DVDemuxContext *c, AVPacket *pkt,
344                              uint8_t *buf, int buf_size)
345 {
346     int size, i;
347     uint8_t *ppcm[4] = { 0 };
348
349     if (buf_size < DV_PROFILE_BYTES ||
350         !(c->sys = avpriv_dv_frame_profile(c->sys, buf, buf_size)) ||
351         buf_size < c->sys->frame_size) {
352         return -1;   /* Broken frame, or not enough data */
353     }
354
355     /* Queueing audio packet */
356     /* FIXME: in case of no audio/bad audio we have to do something */
357     size = dv_extract_audio_info(c, buf);
358     for (i = 0; i < c->ach; i++) {
359         c->audio_pkt[i].size = size;
360         c->audio_pkt[i].pts  = c->abytes * 30000 * 8 /
361                                c->ast[i]->codec->bit_rate;
362         ppcm[i] = c->audio_buf[i];
363     }
364     if (c->ach)
365         dv_extract_audio(buf, ppcm, c->sys);
366
367     /* We work with 720p frames split in half, thus even frames have
368      * channels 0,1 and odd 2,3. */
369     if (c->sys->height == 720) {
370         if (buf[1] & 0x0C) {
371             c->audio_pkt[2].size = c->audio_pkt[3].size = 0;
372         } else {
373             c->audio_pkt[0].size = c->audio_pkt[1].size = 0;
374             c->abytes           += size;
375         }
376     } else {
377         c->abytes += size;
378     }
379
380     /* Now it's time to return video packet */
381     size = dv_extract_video_info(c, buf);
382     av_init_packet(pkt);
383     pkt->data         = buf;
384     pkt->size         = size;
385     pkt->flags       |= AV_PKT_FLAG_KEY;
386     pkt->stream_index = c->vst->index;
387     pkt->pts          = c->frames;
388
389     c->frames++;
390
391     return size;
392 }
393
394 static int64_t dv_frame_offset(AVFormatContext *s, DVDemuxContext *c,
395                                int64_t timestamp, int flags)
396 {
397     // FIXME: sys may be wrong if last dv_read_packet() failed (buffer is junk)
398     const DVprofile *sys = avpriv_dv_codec_profile(c->vst->codec);
399     int64_t offset;
400     int64_t size       = avio_size(s->pb) - s->data_offset;
401     int64_t max_offset = ((size - 1) / sys->frame_size) * sys->frame_size;
402
403     offset = sys->frame_size * timestamp;
404
405     if (size >= 0 && offset > max_offset)
406         offset = max_offset;
407     else if (offset < 0)
408         offset = 0;
409
410     return offset + s->data_offset;
411 }
412
413 void ff_dv_offset_reset(DVDemuxContext *c, int64_t frame_offset)
414 {
415     c->frames = frame_offset;
416     if (c->ach)
417         c->abytes = av_rescale_q(c->frames, c->sys->time_base,
418                                  (AVRational) { 8, c->ast[0]->codec->bit_rate });
419
420     c->audio_pkt[0].size = c->audio_pkt[1].size = 0;
421     c->audio_pkt[2].size = c->audio_pkt[3].size = 0;
422 }
423
424 /************************************************************
425  * Implementation of the easiest DV storage of all -- raw DV.
426  ************************************************************/
427
428 typedef struct RawDVContext {
429     DVDemuxContext *dv_demux;
430     uint8_t         buf[DV_MAX_FRAME_SIZE];
431 } RawDVContext;
432
433 static int dv_read_header(AVFormatContext *s)
434 {
435     unsigned state, marker_pos = 0;
436     RawDVContext *c = s->priv_data;
437
438     c->dv_demux = avpriv_dv_init_demux(s);
439     if (!c->dv_demux)
440         return -1;
441
442     state = avio_rb32(s->pb);
443     while ((state & 0xffffff7f) != 0x1f07003f) {
444         if (s->pb->eof_reached) {
445             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Cannot find DV header.\n");
446             return -1;
447         }
448         if (state == 0x003f0700 || state == 0xff3f0700)
449             marker_pos = avio_tell(s->pb);
450         if (state == 0xff3f0701 && avio_tell(s->pb) - marker_pos == 80) {
451             avio_seek(s->pb, -163, SEEK_CUR);
452             state = avio_rb32(s->pb);
453             break;
454         }
455         state = (state << 8) | avio_r8(s->pb);
456     }
457     AV_WB32(c->buf, state);
458
459     if (avio_read(s->pb, c->buf + 4, DV_PROFILE_BYTES - 4) <= 0 ||
460         avio_seek(s->pb, -DV_PROFILE_BYTES, SEEK_CUR) < 0)
461         return AVERROR(EIO);
462
463     c->dv_demux->sys = avpriv_dv_frame_profile(c->dv_demux->sys,
464                                                c->buf,
465                                                DV_PROFILE_BYTES);
466     if (!c->dv_demux->sys) {
467         av_log(s, AV_LOG_ERROR,
468                "Can't determine profile of DV input stream.\n");
469         return -1;
470     }
471
472     s->bit_rate = av_rescale_q(c->dv_demux->sys->frame_size,
473                                (AVRational) { 8, 1 },
474                                c->dv_demux->sys->time_base);
475
476     return 0;
477 }
478
479 static int dv_read_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
480 {
481     int size;
482     RawDVContext *c = s->priv_data;
483
484     size = avpriv_dv_get_packet(c->dv_demux, pkt);
485
486     if (size < 0) {
487         if (!c->dv_demux->sys)
488             return AVERROR(EIO);
489         size = c->dv_demux->sys->frame_size;
490         if (avio_read(s->pb, c->buf, size) <= 0)
491             return AVERROR(EIO);
492
493         size = avpriv_dv_produce_packet(c->dv_demux, pkt, c->buf, size);
494     }
495
496     return size;
497 }
498
499 static int dv_read_seek(AVFormatContext *s, int stream_index,
500                         int64_t timestamp, int flags)
501 {
502     RawDVContext *r   = s->priv_data;
503     DVDemuxContext *c = r->dv_demux;
504     int64_t offset    = dv_frame_offset(s, c, timestamp, flags);
505
506     if (avio_seek(s->pb, offset, SEEK_SET) < 0)
507         return -1;
508
509     ff_dv_offset_reset(c, offset / c->sys->frame_size);
510     return 0;
511 }
512
513 static int dv_read_close(AVFormatContext *s)
514 {
515     RawDVContext *c = s->priv_data;
516     av_free(c->dv_demux);
517     return 0;
518 }
519
520 static int dv_probe(AVProbeData *p)
521 {
522     unsigned state, marker_pos = 0;
523     int i;
524     int matches           = 0;
525     int secondary_matches = 0;
526
527     if (p->buf_size < 5)
528         return 0;
529
530     state = AV_RB32(p->buf);
531     for (i = 4; i < p->buf_size; i++) {
532         if ((state & 0xffffff7f) == 0x1f07003f)
533             matches++;
534         // any section header, also with seq/chan num != 0,
535         // should appear around every 12000 bytes, at least 10 per frame
536         if ((state & 0xff07ff7f) == 0x1f07003f)
537             secondary_matches++;
538         if (state == 0x003f0700 || state == 0xff3f0700)
539             marker_pos = i;
540         if (state == 0xff3f0701 && i - marker_pos == 80)
541             matches++;
542         state = (state << 8) | p->buf[i];
543     }
544
545     if (matches && p->buf_size / matches < 1024 * 1024) {
546         if (matches > 4 ||
547             (secondary_matches >= 10 &&
548              p->buf_size / secondary_matches < 24000))
549             // not max to avoid dv in mov to match
550             return AVPROBE_SCORE_MAX * 3 / 4;
551         return AVPROBE_SCORE_MAX / 4;
552     }
553     return 0;
554 }
555
556 #if CONFIG_DV_DEMUXER
557 AVInputFormat ff_dv_demuxer = {
558     .name           = "dv",
559     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV (Digital Video)"),
560     .priv_data_size = sizeof(RawDVContext),
561     .read_probe     = dv_probe,
562     .read_header    = dv_read_header,
563     .read_packet    = dv_read_packet,
564     .read_close     = dv_read_close,
565     .read_seek      = dv_read_seek,
566     .extensions     = "dv,dif",
567 };
568 #endif