dv: check stype
[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/dvdata.h"
35 #include "libavutil/intreadwrite.h"
36 #include "libavutil/mathematics.h"
37 #include "dv.h"
38
39 struct DVDemuxContext {
40     const DVprofile*  sys;    /* Current DV profile. E.g.: 525/60, 625/50 */
41     AVFormatContext*  fctx;
42     AVStream*         vst;
43     AVStream*         ast[4];
44     AVPacket          audio_pkt[4];
45     uint8_t           audio_buf[4][8192];
46     int               ach;
47     int               frames;
48     uint64_t          abytes;
49 };
50
51 static inline uint16_t dv_audio_12to16(uint16_t sample)
52 {
53     uint16_t shift, result;
54
55     sample = (sample < 0x800) ? sample : sample | 0xf000;
56     shift  = (sample & 0xf00) >> 8;
57
58     if (shift < 0x2 || shift > 0xd) {
59         result = sample;
60     } else if (shift < 0x8) {
61         shift--;
62         result = (sample - (256 * shift)) << shift;
63     } else {
64         shift = 0xe - shift;
65         result = ((sample + ((256 * shift) + 1)) << shift) - 1;
66     }
67
68     return result;
69 }
70
71 /*
72  * This is the dumbest implementation of all -- it simply looks at
73  * a fixed offset and if pack isn't there -- fails. We might want
74  * to have a fallback mechanism for complete search of missing packs.
75  */
76 static const uint8_t* dv_extract_pack(uint8_t* frame, enum dv_pack_type t)
77 {
78     int offs;
79
80     switch (t) {
81     case dv_audio_source:
82         offs = (80*6 + 80*16*3 + 3);
83         break;
84     case dv_audio_control:
85         offs = (80*6 + 80*16*4 + 3);
86         break;
87     case dv_video_control:
88         offs = (80*5 + 48 + 5);
89         break;
90     default:
91         return NULL;
92     }
93
94     return frame[offs] == t ? &frame[offs] : NULL;
95 }
96
97 /*
98  * There's a couple of assumptions being made here:
99  * 1. By default we silence erroneous (0x8000/16bit 0x800/12bit) audio samples.
100  *    We can pass them upwards when libavcodec will be ready to deal with them.
101  * 2. We don't do software emphasis.
102  * 3. Audio is always returned as 16bit linear samples: 12bit nonlinear samples
103  *    are converted into 16bit linear ones.
104  */
105 static int dv_extract_audio(uint8_t* frame, uint8_t* ppcm[4],
106                             const DVprofile *sys)
107 {
108     int size, chan, i, j, d, of, smpls, freq, quant, half_ch;
109     uint16_t lc, rc;
110     const uint8_t* as_pack;
111     uint8_t *pcm, ipcm;
112
113     as_pack = dv_extract_pack(frame, dv_audio_source);
114     if (!as_pack)    /* No audio ? */
115         return 0;
116
117     smpls =  as_pack[1] & 0x3f;       /* samples in this frame - min. samples */
118     freq  = (as_pack[4] >> 3) & 0x07; /* 0 - 48kHz, 1 - 44,1kHz, 2 - 32kHz */
119     quant =  as_pack[4] & 0x07;       /* 0 - 16bit linear, 1 - 12bit nonlinear */
120
121     if (quant > 1)
122         return -1; /* unsupported quantization */
123
124     size = (sys->audio_min_samples[freq] + smpls) * 4; /* 2ch, 2bytes */
125     half_ch = sys->difseg_size / 2;
126
127     /* We work with 720p frames split in half, thus even frames have
128      * channels 0,1 and odd 2,3. */
129     ipcm = (sys->height == 720 && !(frame[1] & 0x0C)) ? 2 : 0;
130     pcm  = ppcm[ipcm++];
131
132     /* for each DIF channel */
133     for (chan = 0; chan < sys->n_difchan; chan++) {
134         /* for each DIF segment */
135         for (i = 0; i < sys->difseg_size; i++) {
136             frame += 6 * 80; /* skip DIF segment header */
137             if (quant == 1 && i == half_ch) {
138                 /* next stereo channel (12bit mode only) */
139                 pcm = ppcm[ipcm++];
140                 if (!pcm)
141                     break;
142             }
143
144             /* for each AV sequence */
145             for (j = 0; j < 9; j++) {
146                 for (d = 8; d < 80; d += 2) {
147                     if (quant == 0) {  /* 16bit quantization */
148                         of = sys->audio_shuffle[i][j] + (d - 8) / 2 * sys->audio_stride;
149                         if (of*2 >= size)
150                             continue;
151
152                         pcm[of*2]   = frame[d+1]; // FIXME: maybe we have to admit
153                         pcm[of*2+1] = frame[d];   //        that DV is a big-endian PCM
154                         if (pcm[of*2+1] == 0x80 && pcm[of*2] == 0x00)
155                             pcm[of*2+1] = 0;
156                     } else {           /* 12bit quantization */
157                         lc = ((uint16_t)frame[d]   << 4) |
158                              ((uint16_t)frame[d+2] >> 4);
159                         rc = ((uint16_t)frame[d+1] << 4) |
160                              ((uint16_t)frame[d+2] & 0x0f);
161                         lc = (lc == 0x800 ? 0 : dv_audio_12to16(lc));
162                         rc = (rc == 0x800 ? 0 : dv_audio_12to16(rc));
163
164                         of = sys->audio_shuffle[i%half_ch][j] + (d - 8) / 3 * sys->audio_stride;
165                         if (of*2 >= size)
166                             continue;
167
168                         pcm[of*2]   = lc & 0xff; // FIXME: maybe we have to admit
169                         pcm[of*2+1] = lc >> 8;   //        that DV is a big-endian PCM
170                         of = sys->audio_shuffle[i%half_ch+half_ch][j] +
171                             (d - 8) / 3 * sys->audio_stride;
172                         pcm[of*2]   = rc & 0xff; // FIXME: maybe we have to admit
173                         pcm[of*2+1] = rc >> 8;   //        that DV is a big-endian PCM
174                         ++d;
175                     }
176                 }
177
178                 frame += 16 * 80; /* 15 Video DIFs + 1 Audio DIF */
179             }
180         }
181
182         /* next stereo channel (50Mbps and 100Mbps only) */
183         pcm = ppcm[ipcm++];
184         if (!pcm)
185             break;
186     }
187
188     return size;
189 }
190
191 static int dv_extract_audio_info(DVDemuxContext* c, uint8_t* frame)
192 {
193     const uint8_t* as_pack;
194     int freq, stype, smpls, quant, i, ach;
195
196     as_pack = dv_extract_pack(frame, dv_audio_source);
197     if (!as_pack || !c->sys) {    /* No audio ? */
198         c->ach = 0;
199         return 0;
200     }
201
202     smpls =  as_pack[1] & 0x3f;       /* samples in this frame - min. samples */
203     freq  = (as_pack[4] >> 3) & 0x07; /* 0 - 48kHz, 1 - 44,1kHz, 2 - 32kHz */
204     stype = (as_pack[3] & 0x1f);      /* 0 - 2CH, 2 - 4CH, 3 - 8CH */
205     quant =  as_pack[4] & 0x07;       /* 0 - 16bit linear, 1 - 12bit nonlinear */
206
207     if (stype > 3) {
208         av_log(c->fctx, AV_LOG_ERROR, "stype %d is invalid\n", stype);
209         c->ach = 0;
210         return 0;
211     }
212
213     /* note: ach counts PAIRS of channels (i.e. stereo channels) */
214     ach = ((int[4]){  1,  0,  2,  4})[stype];
215     if (ach == 1 && quant && freq == 2)
216         ach = 2;
217
218     /* Dynamic handling of the audio streams in DV */
219     for (i = 0; i < ach; i++) {
220        if (!c->ast[i]) {
221            c->ast[i] = avformat_new_stream(c->fctx, NULL);
222            if (!c->ast[i])
223                break;
224            avpriv_set_pts_info(c->ast[i], 64, 1, 30000);
225            c->ast[i]->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO;
226            c->ast[i]->codec->codec_id   = CODEC_ID_PCM_S16LE;
227
228            av_init_packet(&c->audio_pkt[i]);
229            c->audio_pkt[i].size         = 0;
230            c->audio_pkt[i].data         = c->audio_buf[i];
231            c->audio_pkt[i].stream_index = c->ast[i]->index;
232            c->audio_pkt[i].flags       |= AV_PKT_FLAG_KEY;
233        }
234        c->ast[i]->codec->sample_rate = dv_audio_frequency[freq];
235        c->ast[i]->codec->channels    = 2;
236        c->ast[i]->codec->bit_rate    = 2 * dv_audio_frequency[freq] * 16;
237        c->ast[i]->start_time         = 0;
238     }
239     c->ach = i;
240
241     return (c->sys->audio_min_samples[freq] + smpls) * 4; /* 2ch, 2bytes */;
242 }
243
244 static int dv_extract_video_info(DVDemuxContext *c, uint8_t* frame)
245 {
246     const uint8_t* vsc_pack;
247     AVCodecContext* avctx;
248     int apt, is16_9;
249     int size = 0;
250
251     if (c->sys) {
252         avctx = c->vst->codec;
253
254         avpriv_set_pts_info(c->vst, 64, c->sys->time_base.num,
255                         c->sys->time_base.den);
256         avctx->time_base= c->sys->time_base;
257         if (!avctx->width){
258             avctx->width = c->sys->width;
259             avctx->height = c->sys->height;
260         }
261         avctx->pix_fmt = c->sys->pix_fmt;
262
263         /* finding out SAR is a little bit messy */
264         vsc_pack = dv_extract_pack(frame, dv_video_control);
265         apt      = frame[4] & 0x07;
266         is16_9   = (vsc_pack && ((vsc_pack[2] & 0x07) == 0x02 ||
267                                 (!apt && (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x07)));
268         c->vst->sample_aspect_ratio = c->sys->sar[is16_9];
269         avctx->bit_rate = av_rescale_q(c->sys->frame_size, (AVRational){8,1},
270                                        c->sys->time_base);
271         size = c->sys->frame_size;
272     }
273     return size;
274 }
275
276 /*
277  * The following 3 functions constitute our interface to the world
278  */
279
280 DVDemuxContext* avpriv_dv_init_demux(AVFormatContext *s)
281 {
282     DVDemuxContext *c;
283
284     c = av_mallocz(sizeof(DVDemuxContext));
285     if (!c)
286         return NULL;
287
288     c->vst = avformat_new_stream(s, NULL);
289     if (!c->vst) {
290         av_free(c);
291         return NULL;
292     }
293
294     c->sys  = NULL;
295     c->fctx = s;
296     memset(c->ast, 0, sizeof(c->ast));
297     c->ach    = 0;
298     c->frames = 0;
299     c->abytes = 0;
300
301     c->vst->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
302     c->vst->codec->codec_id   = CODEC_ID_DVVIDEO;
303     c->vst->codec->bit_rate   = 25000000;
304     c->vst->start_time        = 0;
305
306     return c;
307 }
308
309 int avpriv_dv_get_packet(DVDemuxContext *c, AVPacket *pkt)
310 {
311     int size = -1;
312     int i;
313
314     for (i = 0; i < c->ach; i++) {
315        if (c->ast[i] && c->audio_pkt[i].size) {
316            *pkt = c->audio_pkt[i];
317            c->audio_pkt[i].size = 0;
318            size = pkt->size;
319            break;
320        }
321     }
322
323     return size;
324 }
325
326 int avpriv_dv_produce_packet(DVDemuxContext *c, AVPacket *pkt,
327                       uint8_t* buf, int buf_size)
328 {
329     int size, i;
330     uint8_t *ppcm[4] = {0};
331
332     if (buf_size < DV_PROFILE_BYTES ||
333         !(c->sys = avpriv_dv_frame_profile(c->sys, buf, buf_size)) ||
334         buf_size < c->sys->frame_size) {
335           return -1;   /* Broken frame, or not enough data */
336     }
337
338     /* Queueing audio packet */
339     /* FIXME: in case of no audio/bad audio we have to do something */
340     size = dv_extract_audio_info(c, buf);
341     for (i = 0; i < c->ach; i++) {
342        c->audio_pkt[i].size = size;
343        c->audio_pkt[i].pts  = c->abytes * 30000*8 / c->ast[i]->codec->bit_rate;
344        ppcm[i] = c->audio_buf[i];
345     }
346     dv_extract_audio(buf, ppcm, c->sys);
347
348     /* We work with 720p frames split in half, thus even frames have
349      * channels 0,1 and odd 2,3. */
350     if (c->sys->height == 720) {
351         if (buf[1] & 0x0C) {
352             c->audio_pkt[2].size = c->audio_pkt[3].size = 0;
353         } else {
354             c->audio_pkt[0].size = c->audio_pkt[1].size = 0;
355             c->abytes += size;
356         }
357     } else {
358         c->abytes += size;
359     }
360
361     /* Now it's time to return video packet */
362     size = dv_extract_video_info(c, buf);
363     av_init_packet(pkt);
364     pkt->data         = buf;
365     pkt->size         = size;
366     pkt->flags       |= AV_PKT_FLAG_KEY;
367     pkt->stream_index = c->vst->id;
368     pkt->pts          = c->frames;
369
370     c->frames++;
371
372     return size;
373 }
374
375 static int64_t dv_frame_offset(AVFormatContext *s, DVDemuxContext *c,
376                               int64_t timestamp, int flags)
377 {
378     // FIXME: sys may be wrong if last dv_read_packet() failed (buffer is junk)
379     const DVprofile* sys = avpriv_dv_codec_profile(c->vst->codec);
380     int64_t offset;
381     int64_t size = avio_size(s->pb) - s->data_offset;
382     int64_t max_offset = ((size-1) / sys->frame_size) * sys->frame_size;
383
384     offset = sys->frame_size * timestamp;
385
386     if (size >= 0 && offset > max_offset) offset = max_offset;
387     else if (offset < 0) offset = 0;
388
389     return offset + s->data_offset;
390 }
391
392 void dv_offset_reset(DVDemuxContext *c, int64_t frame_offset)
393 {
394     c->frames= frame_offset;
395     if (c->ach)
396         c->abytes= av_rescale_q(c->frames, c->sys->time_base,
397                                 (AVRational){8, c->ast[0]->codec->bit_rate});
398     c->audio_pkt[0].size = c->audio_pkt[1].size = 0;
399     c->audio_pkt[2].size = c->audio_pkt[3].size = 0;
400 }
401
402 /************************************************************
403  * Implementation of the easiest DV storage of all -- raw DV.
404  ************************************************************/
405
406 typedef struct RawDVContext {
407     DVDemuxContext* dv_demux;
408     uint8_t         buf[DV_MAX_FRAME_SIZE];
409 } RawDVContext;
410
411 static int dv_read_header(AVFormatContext *s)
412 {
413     unsigned state, marker_pos = 0;
414     RawDVContext *c = s->priv_data;
415
416     c->dv_demux = avpriv_dv_init_demux(s);
417     if (!c->dv_demux)
418         return -1;
419
420     state = avio_rb32(s->pb);
421     while ((state & 0xffffff7f) != 0x1f07003f) {
422         if (s->pb->eof_reached) {
423             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Cannot find DV header.\n");
424             return -1;
425         }
426         if (state == 0x003f0700 || state == 0xff3f0700)
427             marker_pos = avio_tell(s->pb);
428         if (state == 0xff3f0701 && avio_tell(s->pb) - marker_pos == 80) {
429             avio_seek(s->pb, -163, SEEK_CUR);
430             state = avio_rb32(s->pb);
431             break;
432         }
433         state = (state << 8) | avio_r8(s->pb);
434     }
435     AV_WB32(c->buf, state);
436
437     if (avio_read(s->pb, c->buf + 4, DV_PROFILE_BYTES - 4) <= 0 ||
438         avio_seek(s->pb, -DV_PROFILE_BYTES, SEEK_CUR) < 0)
439         return AVERROR(EIO);
440
441     c->dv_demux->sys = avpriv_dv_frame_profile(c->dv_demux->sys, c->buf, DV_PROFILE_BYTES);
442     if (!c->dv_demux->sys) {
443         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Can't determine profile of DV input stream.\n");
444         return -1;
445     }
446
447     s->bit_rate = av_rescale_q(c->dv_demux->sys->frame_size, (AVRational){8,1},
448                                c->dv_demux->sys->time_base);
449
450     return 0;
451 }
452
453
454 static int dv_read_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
455 {
456     int size;
457     RawDVContext *c = s->priv_data;
458
459     size = avpriv_dv_get_packet(c->dv_demux, pkt);
460
461     if (size < 0) {
462         if (!c->dv_demux->sys)
463             return AVERROR(EIO);
464         size = c->dv_demux->sys->frame_size;
465         if (avio_read(s->pb, c->buf, size) <= 0)
466             return AVERROR(EIO);
467
468         size = avpriv_dv_produce_packet(c->dv_demux, pkt, c->buf, size);
469     }
470
471     return size;
472 }
473
474 static int dv_read_seek(AVFormatContext *s, int stream_index,
475                        int64_t timestamp, int flags)
476 {
477     RawDVContext *r   = s->priv_data;
478     DVDemuxContext *c = r->dv_demux;
479     int64_t offset    = dv_frame_offset(s, c, timestamp, flags);
480
481     dv_offset_reset(c, offset / c->sys->frame_size);
482
483     offset = avio_seek(s->pb, offset, SEEK_SET);
484     return (offset < 0) ? offset : 0;
485 }
486
487 static int dv_read_close(AVFormatContext *s)
488 {
489     RawDVContext *c = s->priv_data;
490     av_free(c->dv_demux);
491     return 0;
492 }
493
494 static int dv_probe(AVProbeData *p)
495 {
496     unsigned state, marker_pos = 0;
497     int i;
498     int matches = 0;
499     int secondary_matches = 0;
500
501     if (p->buf_size < 5)
502         return 0;
503
504     state = AV_RB32(p->buf);
505     for (i = 4; i < p->buf_size; i++) {
506         if ((state & 0xffffff7f) == 0x1f07003f)
507             matches++;
508         // any section header, also with seq/chan num != 0,
509         // should appear around every 12000 bytes, at least 10 per frame
510         if ((state & 0xff07ff7f) == 0x1f07003f)
511             secondary_matches++;
512         if (state == 0x003f0700 || state == 0xff3f0700)
513             marker_pos = i;
514         if (state == 0xff3f0701 && i - marker_pos == 80)
515             matches++;
516         state = (state << 8) | p->buf[i];
517     }
518
519     if (matches && p->buf_size / matches < 1024*1024) {
520         if (matches > 4 || (secondary_matches >= 10 && p->buf_size / secondary_matches < 24000))
521             return AVPROBE_SCORE_MAX*3/4; // not max to avoid dv in mov to match
522         return AVPROBE_SCORE_MAX/4;
523     }
524     return 0;
525 }
526
527 #if CONFIG_DV_DEMUXER
528 AVInputFormat ff_dv_demuxer = {
529     .name           = "dv",
530     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV video format"),
531     .priv_data_size = sizeof(RawDVContext),
532     .read_probe     = dv_probe,
533     .read_header    = dv_read_header,
534     .read_packet    = dv_read_packet,
535     .read_close     = dv_read_close,
536     .read_seek      = dv_read_seek,
537     .extensions = "dv,dif",
538 };
539 #endif