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