avio: avio: avio_ prefixes for put_* functions
[ffmpeg.git] / libavformat / dvenc.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) support
12  * Copyright (c) 2006 Daniel Maas <dmaas@maasdigital.com>
13  *
14  * This file is part of FFmpeg.
15  *
16  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
17  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
18  * License as published by the Free Software Foundation; either
19  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
20  *
21  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
22  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
23  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
24  * Lesser General Public License for more details.
25  *
26  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
27  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
28  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
29  */
30 #include <time.h>
31 #include <stdarg.h>
32
33 #include "avformat.h"
34 #include "internal.h"
35 #include "libavcodec/dvdata.h"
36 #include "dv.h"
37 #include "libavutil/fifo.h"
38
39 struct DVMuxContext {
40     const DVprofile*  sys;           /* current DV profile, e.g.: 525/60, 625/50 */
41     int               n_ast;         /* number of stereo audio streams (up to 2) */
42     AVStream         *ast[2];        /* stereo audio streams */
43     AVFifoBuffer     *audio_data[2]; /* FIFO for storing excessive amounts of PCM */
44     int               frames;        /* current frame number */
45     time_t            start_time;    /* recording start time */
46     int               has_audio;     /* frame under contruction has audio */
47     int               has_video;     /* frame under contruction has video */
48     uint8_t           frame_buf[DV_MAX_FRAME_SIZE]; /* frame under contruction */
49 };
50
51 static const int dv_aaux_packs_dist[12][9] = {
52     { 0xff, 0xff, 0xff, 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff },
53     { 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
54     { 0xff, 0xff, 0xff, 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff },
55     { 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
56     { 0xff, 0xff, 0xff, 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff },
57     { 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
58     { 0xff, 0xff, 0xff, 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff },
59     { 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
60     { 0xff, 0xff, 0xff, 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff },
61     { 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
62     { 0xff, 0xff, 0xff, 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff },
63     { 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
64 };
65
66 static int dv_audio_frame_size(const DVprofile* sys, int frame)
67 {
68     return sys->audio_samples_dist[frame % (sizeof(sys->audio_samples_dist) /
69                                             sizeof(sys->audio_samples_dist[0]))];
70 }
71
72 static int dv_write_pack(enum dv_pack_type pack_id, DVMuxContext *c, uint8_t* buf, ...)
73 {
74     struct tm tc;
75     time_t ct;
76     int ltc_frame;
77     va_list ap;
78
79     buf[0] = (uint8_t)pack_id;
80     switch (pack_id) {
81     case dv_timecode:
82         ct = (time_t)av_rescale_rnd(c->frames, c->sys->time_base.num,
83                                     c->sys->time_base.den, AV_ROUND_DOWN);
84         brktimegm(ct, &tc);
85         /*
86          * LTC drop-frame frame counter drops two frames (0 and 1) every
87          * minute, unless it is exactly divisible by 10
88          */
89         ltc_frame = (c->frames + 2 * ct / 60 - 2 * ct / 600) % c->sys->ltc_divisor;
90         buf[1] = (0                 << 7) | /* color frame: 0 - unsync; 1 - sync mode */
91                  (1                 << 6) | /* drop frame timecode: 0 - nondrop; 1 - drop */
92                  ((ltc_frame / 10)  << 4) | /* tens of frames */
93                  (ltc_frame % 10);          /* units of frames */
94         buf[2] = (1                 << 7) | /* biphase mark polarity correction: 0 - even; 1 - odd */
95                  ((tc.tm_sec / 10)  << 4) | /* tens of seconds */
96                  (tc.tm_sec % 10);          /* units of seconds */
97         buf[3] = (1                 << 7) | /* binary group flag BGF0 */
98                  ((tc.tm_min / 10)  << 4) | /* tens of minutes */
99                  (tc.tm_min % 10);          /* units of minutes */
100         buf[4] = (1                 << 7) | /* binary group flag BGF2 */
101                  (1                 << 6) | /* binary group flag BGF1 */
102                  ((tc.tm_hour / 10) << 4) | /* tens of hours */
103                  (tc.tm_hour % 10);         /* units of hours */
104         break;
105     case dv_audio_source:  /* AAUX source pack */
106         va_start(ap, buf);
107         buf[1] = (1 << 7) | /* locked mode -- SMPTE only supports locked mode */
108                  (1 << 6) | /* reserved -- always 1 */
109                  (dv_audio_frame_size(c->sys, c->frames) -
110                   c->sys->audio_min_samples[0]);
111                             /* # of samples      */
112         buf[2] = (0 << 7) | /* multi-stereo      */
113                  (0 << 5) | /* #of audio channels per block: 0 -- 1 channel */
114                  (0 << 4) | /* pair bit: 0 -- one pair of channels */
115                  !!va_arg(ap, int); /* audio mode        */
116         buf[3] = (1 << 7) | /* res               */
117                  (1 << 6) | /* multi-language flag */
118                  (c->sys->dsf << 5) | /*  system: 60fields/50fields */
119                  (c->sys->n_difchan & 2); /* definition: 0 -- 25Mbps, 2 -- 50Mbps */
120         buf[4] = (1 << 7) | /* emphasis: 1 -- off */
121                  (0 << 6) | /* emphasis time constant: 0 -- reserved */
122                  (0 << 3) | /* frequency: 0 -- 48kHz, 1 -- 44,1kHz, 2 -- 32kHz */
123                   0;        /* quantization: 0 -- 16bit linear, 1 -- 12bit nonlinear */
124         va_end(ap);
125         break;
126     case dv_audio_control:
127         buf[1] = (0 << 6) | /* copy protection: 0 -- unrestricted */
128                  (1 << 4) | /* input source: 1 -- digital input */
129                  (3 << 2) | /* compression: 3 -- no information */
130                   0;        /* misc. info/SMPTE emphasis off */
131         buf[2] = (1 << 7) | /* recording start point: 1 -- no */
132                  (1 << 6) | /* recording end point: 1 -- no */
133                  (1 << 3) | /* recording mode: 1 -- original */
134                   7;
135         buf[3] = (1 << 7) | /* direction: 1 -- forward */
136                  (c->sys->pix_fmt == PIX_FMT_YUV420P ? 0x20 : /* speed */
137                                                        c->sys->ltc_divisor * 4);
138         buf[4] = (1 << 7) | /* reserved -- always 1 */
139                   0x7f;     /* genre category */
140         break;
141     case dv_audio_recdate:
142     case dv_video_recdate:  /* VAUX recording date */
143         ct = c->start_time + av_rescale_rnd(c->frames, c->sys->time_base.num,
144                                             c->sys->time_base.den, AV_ROUND_DOWN);
145         brktimegm(ct, &tc);
146         buf[1] = 0xff; /* ds, tm, tens of time zone, units of time zone */
147                        /* 0xff is very likely to be "unknown" */
148         buf[2] = (3 << 6) | /* reserved -- always 1 */
149                  ((tc.tm_mday / 10) << 4) | /* Tens of day */
150                  (tc.tm_mday % 10);         /* Units of day */
151         buf[3] = /* we set high 4 bits to 0, shouldn't we set them to week? */
152                  ((tc.tm_mon / 10) << 4) |    /* Tens of month */
153                  (tc.tm_mon  % 10);           /* Units of month */
154         buf[4] = (((tc.tm_year % 100) / 10) << 4) | /* Tens of year */
155                  (tc.tm_year % 10);                 /* Units of year */
156         break;
157     case dv_audio_rectime:  /* AAUX recording time */
158     case dv_video_rectime:  /* VAUX recording time */
159         ct = c->start_time + av_rescale_rnd(c->frames, c->sys->time_base.num,
160                                                        c->sys->time_base.den, AV_ROUND_DOWN);
161         brktimegm(ct, &tc);
162         buf[1] = (3 << 6) | /* reserved -- always 1 */
163                  0x3f; /* tens of frame, units of frame: 0x3f - "unknown" ? */
164         buf[2] = (1 << 7) | /* reserved -- always 1 */
165                  ((tc.tm_sec / 10) << 4) | /* Tens of seconds */
166                  (tc.tm_sec % 10);         /* Units of seconds */
167         buf[3] = (1 << 7) | /* reserved -- always 1 */
168                  ((tc.tm_min / 10) << 4) | /* Tens of minutes */
169                  (tc.tm_min % 10);         /* Units of minutes */
170         buf[4] = (3 << 6) | /* reserved -- always 1 */
171                  ((tc.tm_hour / 10) << 4) | /* Tens of hours */
172                  (tc.tm_hour % 10);         /* Units of hours */
173         break;
174     default:
175         buf[1] = buf[2] = buf[3] = buf[4] = 0xff;
176     }
177     return 5;
178 }
179
180 static void dv_inject_audio(DVMuxContext *c, int channel, uint8_t* frame_ptr)
181 {
182     int i, j, d, of, size;
183     size = 4 * dv_audio_frame_size(c->sys, c->frames);
184     frame_ptr += channel * c->sys->difseg_size * 150 * 80;
185     for (i = 0; i < c->sys->difseg_size; i++) {
186         frame_ptr += 6 * 80; /* skip DIF segment header */
187         for (j = 0; j < 9; j++) {
188             dv_write_pack(dv_aaux_packs_dist[i][j], c, &frame_ptr[3], i >= c->sys->difseg_size/2);
189             for (d = 8; d < 80; d+=2) {
190                 of = c->sys->audio_shuffle[i][j] + (d - 8)/2 * c->sys->audio_stride;
191                 if (of*2 >= size)
192                     continue;
193
194                 frame_ptr[d]   = av_fifo_peek(c->audio_data[channel], of*2+1); // FIXME: maybe we have to admit
195                 frame_ptr[d+1] = av_fifo_peek(c->audio_data[channel], of*2);   //        that DV is a big-endian PCM
196             }
197             frame_ptr += 16 * 80; /* 15 Video DIFs + 1 Audio DIF */
198         }
199     }
200 }
201
202 static void dv_inject_metadata(DVMuxContext *c, uint8_t* frame)
203 {
204     int j, k;
205     uint8_t* buf;
206
207     for (buf = frame; buf < frame + c->sys->frame_size; buf += 150 * 80) {
208         /* DV subcode: 2nd and 3d DIFs */
209         for (j = 80; j < 80 * 3; j += 80) {
210             for (k = 6; k < 6 * 8; k += 8)
211                 dv_write_pack(dv_timecode, c, &buf[j+k]);
212
213             if (((long)(buf-frame)/(c->sys->frame_size/(c->sys->difseg_size*c->sys->n_difchan))%c->sys->difseg_size) > 5) { /* FIXME: is this really needed ? */
214                 dv_write_pack(dv_video_recdate, c, &buf[j+14]);
215                 dv_write_pack(dv_video_rectime, c, &buf[j+22]);
216                 dv_write_pack(dv_video_recdate, c, &buf[j+38]);
217                 dv_write_pack(dv_video_rectime, c, &buf[j+46]);
218             }
219         }
220
221         /* DV VAUX: 4th, 5th and 6th 3DIFs */
222         for (j = 80*3 + 3; j < 80*6; j += 80) {
223             dv_write_pack(dv_video_recdate, c, &buf[j+5*2]);
224             dv_write_pack(dv_video_rectime, c, &buf[j+5*3]);
225             dv_write_pack(dv_video_recdate, c, &buf[j+5*11]);
226             dv_write_pack(dv_video_rectime, c, &buf[j+5*12]);
227         }
228     }
229 }
230
231 /*
232  * The following 3 functions constitute our interface to the world
233  */
234
235 static int dv_assemble_frame(DVMuxContext *c, AVStream* st,
236                              uint8_t* data, int data_size, uint8_t** frame)
237 {
238     int i, reqasize;
239
240     *frame = &c->frame_buf[0];
241     reqasize = 4 * dv_audio_frame_size(c->sys, c->frames);
242
243     switch (st->codec->codec_type) {
244     case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
245         /* FIXME: we have to have more sensible approach than this one */
246         if (c->has_video)
247             av_log(st->codec, AV_LOG_ERROR, "Can't process DV frame #%d. Insufficient audio data or severe sync problem.\n", c->frames);
248
249         memcpy(*frame, data, c->sys->frame_size);
250         c->has_video = 1;
251         break;
252     case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
253         for (i = 0; i < c->n_ast && st != c->ast[i]; i++);
254
255           /* FIXME: we have to have more sensible approach than this one */
256         if (av_fifo_size(c->audio_data[i]) + data_size >= 100*AVCODEC_MAX_AUDIO_FRAME_SIZE)
257             av_log(st->codec, AV_LOG_ERROR, "Can't process DV frame #%d. Insufficient video data or severe sync problem.\n", c->frames);
258         av_fifo_generic_write(c->audio_data[i], data, data_size, NULL);
259
260         /* Let us see if we've got enough audio for one DV frame. */
261         c->has_audio |= ((reqasize <= av_fifo_size(c->audio_data[i])) << i);
262
263         break;
264     default:
265         break;
266     }
267
268     /* Let us see if we have enough data to construct one DV frame. */
269     if (c->has_video == 1 && c->has_audio + 1 == 1 << c->n_ast) {
270         dv_inject_metadata(c, *frame);
271         c->has_audio = 0;
272         for (i=0; i < c->n_ast; i++) {
273             dv_inject_audio(c, i, *frame);
274             av_fifo_drain(c->audio_data[i], reqasize);
275             c->has_audio |= ((reqasize <= av_fifo_size(c->audio_data[i])) << i);
276         }
277
278         c->has_video = 0;
279
280         c->frames++;
281
282         return c->sys->frame_size;
283     }
284
285     return 0;
286 }
287
288 static DVMuxContext* dv_init_mux(AVFormatContext* s)
289 {
290     DVMuxContext *c = s->priv_data;
291     AVStream *vst = NULL;
292     int i;
293
294     /* we support at most 1 video and 2 audio streams */
295     if (s->nb_streams > 3)
296         return NULL;
297
298     c->n_ast  = 0;
299     c->ast[0] = c->ast[1] = NULL;
300
301     /* We have to sort out where audio and where video stream is */
302     for (i=0; i<s->nb_streams; i++) {
303         switch (s->streams[i]->codec->codec_type) {
304         case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
305             if (vst) return NULL;
306             vst = s->streams[i];
307             break;
308         case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
309             if (c->n_ast > 1) return NULL;
310             c->ast[c->n_ast++] = s->streams[i];
311             break;
312         default:
313             goto bail_out;
314         }
315     }
316
317     /* Some checks -- DV format is very picky about its incoming streams */
318     if (!vst || vst->codec->codec_id != CODEC_ID_DVVIDEO)
319         goto bail_out;
320     for (i=0; i<c->n_ast; i++) {
321         if (c->ast[i] && (c->ast[i]->codec->codec_id    != CODEC_ID_PCM_S16LE ||
322                           c->ast[i]->codec->sample_rate != 48000 ||
323                           c->ast[i]->codec->channels    != 2))
324             goto bail_out;
325     }
326     c->sys = ff_dv_codec_profile(vst->codec);
327     if (!c->sys)
328         goto bail_out;
329
330     if ((c->n_ast > 1) && (c->sys->n_difchan < 2)) {
331         /* only 1 stereo pair is allowed in 25Mbps mode */
332         goto bail_out;
333     }
334
335     /* Ok, everything seems to be in working order */
336     c->frames     = 0;
337     c->has_audio  = 0;
338     c->has_video  = 0;
339     c->start_time = (time_t)s->timestamp;
340
341     for (i=0; i < c->n_ast; i++) {
342         if (c->ast[i] && !(c->audio_data[i]=av_fifo_alloc(100*AVCODEC_MAX_AUDIO_FRAME_SIZE))) {
343             while (i > 0) {
344                 i--;
345                 av_fifo_free(c->audio_data[i]);
346             }
347             goto bail_out;
348         }
349     }
350
351     return c;
352
353 bail_out:
354     return NULL;
355 }
356
357 static void dv_delete_mux(DVMuxContext *c)
358 {
359     int i;
360     for (i=0; i < c->n_ast; i++)
361         av_fifo_free(c->audio_data[i]);
362 }
363
364 static int dv_write_header(AVFormatContext *s)
365 {
366     if (!dv_init_mux(s)) {
367         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Can't initialize DV format!\n"
368                     "Make sure that you supply exactly two streams:\n"
369                     "     video: 25fps or 29.97fps, audio: 2ch/48kHz/PCM\n"
370                     "     (50Mbps allows an optional second audio stream)\n");
371         return -1;
372     }
373     return 0;
374 }
375
376 static int dv_write_packet(struct AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
377 {
378     uint8_t* frame;
379     int fsize;
380
381     fsize = dv_assemble_frame(s->priv_data, s->streams[pkt->stream_index],
382                               pkt->data, pkt->size, &frame);
383     if (fsize > 0) {
384         avio_write(s->pb, frame, fsize);
385         put_flush_packet(s->pb);
386     }
387     return 0;
388 }
389
390 /*
391  * We might end up with some extra A/V data without matching counterpart.
392  * E.g. video data without enough audio to write the complete frame.
393  * Currently we simply drop the last frame. I don't know whether this
394  * is the best strategy of all
395  */
396 static int dv_write_trailer(struct AVFormatContext *s)
397 {
398     dv_delete_mux(s->priv_data);
399     return 0;
400 }
401
402 AVOutputFormat ff_dv_muxer = {
403     "dv",
404     NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV video format"),
405     NULL,
406     "dv",
407     sizeof(DVMuxContext),
408     CODEC_ID_PCM_S16LE,
409     CODEC_ID_DVVIDEO,
410     dv_write_header,
411     dv_write_packet,
412     dv_write_trailer,
413 };