Merge remote-tracking branch 'qatar/master'
[ffmpeg.git] / libavformat / gxf.c
1 /*
2  * GXF demuxer.
3  * Copyright (c) 2006 Reimar Doeffinger
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 "libavutil/common.h"
23 #include "avformat.h"
24 #include "internal.h"
25 #include "gxf.h"
26
27 struct gxf_stream_info {
28     int64_t first_field;
29     int64_t last_field;
30     AVRational frames_per_second;
31     int32_t fields_per_frame;
32 };
33
34 /**
35  * @brief parses a packet header, extracting type and length
36  * @param pb AVIOContext to read header from
37  * @param type detected packet type is stored here
38  * @param length detected packet length, excluding header is stored here
39  * @return 0 if header not found or contains invalid data, 1 otherwise
40  */
41 static int parse_packet_header(AVIOContext *pb, GXFPktType *type, int *length) {
42     if (avio_rb32(pb))
43         return 0;
44     if (avio_r8(pb) != 1)
45         return 0;
46     *type = avio_r8(pb);
47     *length = avio_rb32(pb);
48     if ((*length >> 24) || *length < 16)
49         return 0;
50     *length -= 16;
51     if (avio_rb32(pb))
52         return 0;
53     if (avio_r8(pb) != 0xe1)
54         return 0;
55     if (avio_r8(pb) != 0xe2)
56         return 0;
57     return 1;
58 }
59
60 /**
61  * @brief check if file starts with a PKT_MAP header
62  */
63 static int gxf_probe(AVProbeData *p) {
64     static const uint8_t startcode[] = {0, 0, 0, 0, 1, 0xbc}; // start with map packet
65     static const uint8_t endcode[] = {0, 0, 0, 0, 0xe1, 0xe2};
66     if (!memcmp(p->buf, startcode, sizeof(startcode)) &&
67         !memcmp(&p->buf[16 - sizeof(endcode)], endcode, sizeof(endcode)))
68         return AVPROBE_SCORE_MAX;
69     return 0;
70 }
71
72 /**
73  * @brief gets the stream index for the track with the specified id, creates new
74  *        stream if not found
75  * @param id     id of stream to find / add
76  * @param format stream format identifier
77  */
78 static int get_sindex(AVFormatContext *s, int id, int format) {
79     int i;
80     AVStream *st = NULL;
81     i = ff_find_stream_index(s, id);
82     if (i >= 0)
83         return i;
84     st = av_new_stream(s, id);
85     if (!st)
86         return AVERROR(ENOMEM);
87     switch (format) {
88         case 3:
89         case 4:
90             st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
91             st->codec->codec_id = CODEC_ID_MJPEG;
92             break;
93         case 13:
94         case 15:
95             st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
96             st->codec->codec_id = CODEC_ID_DVVIDEO;
97             break;
98         case 14:
99         case 16:
100             st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
101             st->codec->codec_id = CODEC_ID_DVVIDEO;
102             break;
103         case 11:
104         case 12:
105         case 20:
106             st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
107             st->codec->codec_id = CODEC_ID_MPEG2VIDEO;
108             st->need_parsing = AVSTREAM_PARSE_HEADERS; //get keyframe flag etc.
109             break;
110         case 22:
111         case 23:
112             st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
113             st->codec->codec_id = CODEC_ID_MPEG1VIDEO;
114             st->need_parsing = AVSTREAM_PARSE_HEADERS; //get keyframe flag etc.
115             break;
116         case 9:
117             st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO;
118             st->codec->codec_id = CODEC_ID_PCM_S24LE;
119             st->codec->channels = 1;
120             st->codec->sample_rate = 48000;
121             st->codec->bit_rate = 3 * 1 * 48000 * 8;
122             st->codec->block_align = 3 * 1;
123             st->codec->bits_per_coded_sample = 24;
124             break;
125         case 10:
126             st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO;
127             st->codec->codec_id = CODEC_ID_PCM_S16LE;
128             st->codec->channels = 1;
129             st->codec->sample_rate = 48000;
130             st->codec->bit_rate = 2 * 1 * 48000 * 8;
131             st->codec->block_align = 2 * 1;
132             st->codec->bits_per_coded_sample = 16;
133             break;
134         case 17:
135             st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO;
136             st->codec->codec_id = CODEC_ID_AC3;
137             st->codec->channels = 2;
138             st->codec->sample_rate = 48000;
139             break;
140         // timecode tracks:
141         case 7:
142         case 8:
143         case 24:
144             st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_DATA;
145             st->codec->codec_id = CODEC_ID_NONE;
146             break;
147         default:
148             st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_UNKNOWN;
149             st->codec->codec_id = CODEC_ID_NONE;
150             break;
151     }
152     return s->nb_streams - 1;
153 }
154
155 /**
156  * @brief filters out interesting tags from material information.
157  * @param len length of tag section, will be adjusted to contain remaining bytes
158  * @param si struct to store collected information into
159  */
160 static void gxf_material_tags(AVIOContext *pb, int *len, struct gxf_stream_info *si) {
161     si->first_field = AV_NOPTS_VALUE;
162     si->last_field = AV_NOPTS_VALUE;
163     while (*len >= 2) {
164         GXFMatTag tag = avio_r8(pb);
165         int tlen = avio_r8(pb);
166         *len -= 2;
167         if (tlen > *len)
168             return;
169         *len -= tlen;
170         if (tlen == 4) {
171             uint32_t value = avio_rb32(pb);
172             if (tag == MAT_FIRST_FIELD)
173                 si->first_field = value;
174             else if (tag == MAT_LAST_FIELD)
175                 si->last_field = value;
176         } else
177             avio_skip(pb, tlen);
178     }
179 }
180
181 /**
182  * @brief convert fps tag value to AVRational fps
183  * @param fps fps value from tag
184  * @return fps as AVRational, or 0 / 0 if unknown
185  */
186 static AVRational fps_tag2avr(int32_t fps) {
187     extern const AVRational ff_frame_rate_tab[];
188     if (fps < 1 || fps > 9) fps = 9;
189     return ff_frame_rate_tab[9 - fps]; // values have opposite order
190 }
191
192 /**
193  * @brief convert UMF attributes flags to AVRational fps
194  * @param flags UMF flags to convert
195  * @return fps as AVRational, or 0 / 0 if unknown
196  */
197 static AVRational fps_umf2avr(uint32_t flags) {
198     static const AVRational map[] = {{50, 1}, {60000, 1001}, {24, 1},
199         {25, 1}, {30000, 1001}};
200     int idx =  av_log2((flags & 0x7c0) >> 6);
201     return map[idx];
202 }
203
204 /**
205  * @brief filters out interesting tags from track information.
206  * @param len length of tag section, will be adjusted to contain remaining bytes
207  * @param si struct to store collected information into
208  */
209 static void gxf_track_tags(AVIOContext *pb, int *len, struct gxf_stream_info *si) {
210     si->frames_per_second = (AVRational){0, 0};
211     si->fields_per_frame = 0;
212     while (*len >= 2) {
213         GXFTrackTag tag = avio_r8(pb);
214         int tlen = avio_r8(pb);
215         *len -= 2;
216         if (tlen > *len)
217             return;
218         *len -= tlen;
219         if (tlen == 4) {
220             uint32_t value = avio_rb32(pb);
221             if (tag == TRACK_FPS)
222                 si->frames_per_second = fps_tag2avr(value);
223             else if (tag == TRACK_FPF && (value == 1 || value == 2))
224                 si->fields_per_frame = value;
225         } else
226             avio_skip(pb, tlen);
227     }
228 }
229
230 /**
231  * @brief read index from FLT packet into stream 0 av_index
232  */
233 static void gxf_read_index(AVFormatContext *s, int pkt_len) {
234     AVIOContext *pb = s->pb;
235     AVStream *st = s->streams[0];
236     uint32_t fields_per_map = avio_rl32(pb);
237     uint32_t map_cnt = avio_rl32(pb);
238     int i;
239     pkt_len -= 8;
240     if (s->flags & AVFMT_FLAG_IGNIDX) {
241         avio_skip(pb, pkt_len);
242         return;
243     }
244     if (map_cnt > 1000) {
245         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "too many index entries %u (%x)\n", map_cnt, map_cnt);
246         map_cnt = 1000;
247     }
248     if (pkt_len < 4 * map_cnt) {
249         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "invalid index length\n");
250         avio_skip(pb, pkt_len);
251         return;
252     }
253     pkt_len -= 4 * map_cnt;
254     av_add_index_entry(st, 0, 0, 0, 0, 0);
255     for (i = 0; i < map_cnt; i++)
256         av_add_index_entry(st, (uint64_t)avio_rl32(pb) * 1024,
257                            i * (uint64_t)fields_per_map + 1, 0, 0, 0);
258     avio_skip(pb, pkt_len);
259 }
260
261 static int gxf_header(AVFormatContext *s, AVFormatParameters *ap) {
262     AVIOContext *pb = s->pb;
263     GXFPktType pkt_type;
264     int map_len;
265     int len;
266     AVRational main_timebase = {0, 0};
267     struct gxf_stream_info *si = s->priv_data;
268     int i;
269     if (!parse_packet_header(pb, &pkt_type, &map_len) || pkt_type != PKT_MAP) {
270         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "map packet not found\n");
271         return 0;
272     }
273     map_len -= 2;
274     if (avio_r8(pb) != 0x0e0 || avio_r8(pb) != 0xff) {
275         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "unknown version or invalid map preamble\n");
276         return 0;
277     }
278     map_len -= 2;
279     len = avio_rb16(pb); // length of material data section
280     if (len > map_len) {
281         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "material data longer than map data\n");
282         return 0;
283     }
284     map_len -= len;
285     gxf_material_tags(pb, &len, si);
286     avio_skip(pb, len);
287     map_len -= 2;
288     len = avio_rb16(pb); // length of track description
289     if (len > map_len) {
290         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "track description longer than map data\n");
291         return 0;
292     }
293     map_len -= len;
294     while (len > 0) {
295         int track_type, track_id, track_len;
296         AVStream *st;
297         int idx;
298         len -= 4;
299         track_type = avio_r8(pb);
300         track_id = avio_r8(pb);
301         track_len = avio_rb16(pb);
302         len -= track_len;
303         gxf_track_tags(pb, &track_len, si);
304         avio_skip(pb, track_len);
305         if (!(track_type & 0x80)) {
306            av_log(s, AV_LOG_ERROR, "invalid track type %x\n", track_type);
307            continue;
308         }
309         track_type &= 0x7f;
310         if ((track_id & 0xc0) != 0xc0) {
311            av_log(s, AV_LOG_ERROR, "invalid track id %x\n", track_id);
312            continue;
313         }
314         track_id &= 0x3f;
315         idx = get_sindex(s, track_id, track_type);
316         if (idx < 0) continue;
317         st = s->streams[idx];
318         if (!main_timebase.num || !main_timebase.den) {
319             main_timebase.num = si->frames_per_second.den;
320             main_timebase.den = si->frames_per_second.num * 2;
321         }
322         st->start_time = si->first_field;
323         if (si->first_field != AV_NOPTS_VALUE && si->last_field != AV_NOPTS_VALUE)
324             st->duration = si->last_field - si->first_field;
325     }
326     if (len < 0)
327         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "invalid track description length specified\n");
328     if (map_len)
329         avio_skip(pb, map_len);
330     if (!parse_packet_header(pb, &pkt_type, &len)) {
331         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "sync lost in header\n");
332         return -1;
333     }
334     if (pkt_type == PKT_FLT) {
335         gxf_read_index(s, len);
336         if (!parse_packet_header(pb, &pkt_type, &len)) {
337             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "sync lost in header\n");
338             return -1;
339         }
340     }
341     if (pkt_type == PKT_UMF) {
342         if (len >= 0x39) {
343             AVRational fps;
344             len -= 0x39;
345             avio_skip(pb, 5); // preamble
346             avio_skip(pb, 0x30); // payload description
347             fps = fps_umf2avr(avio_rl32(pb));
348             if (!main_timebase.num || !main_timebase.den) {
349                 // this may not always be correct, but simply the best we can get
350                 main_timebase.num = fps.den;
351                 main_timebase.den = fps.num * 2;
352             }
353         } else
354             av_log(s, AV_LOG_INFO, "UMF packet too short\n");
355     } else
356         av_log(s, AV_LOG_INFO, "UMF packet missing\n");
357     avio_skip(pb, len);
358     // set a fallback value, 60000/1001 is specified for audio-only files
359     // so use that regardless of why we do not know the video frame rate.
360     if (!main_timebase.num || !main_timebase.den)
361         main_timebase = (AVRational){1001, 60000};
362     for (i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
363         AVStream *st = s->streams[i];
364         av_set_pts_info(st, 32, main_timebase.num, main_timebase.den);
365     }
366     return 0;
367 }
368
369 #define READ_ONE() \
370     { \
371         if (!max_interval-- || url_feof(pb)) \
372             goto out; \
373         tmp = tmp << 8 | avio_r8(pb); \
374     }
375
376 /**
377  * @brief resync the stream on the next media packet with specified properties
378  * @param max_interval how many bytes to search for matching packet at most
379  * @param track track id the media packet must belong to, -1 for any
380  * @param timestamp minimum timestamp (== field number) the packet must have, -1 for any
381  * @return timestamp of packet found
382  */
383 static int64_t gxf_resync_media(AVFormatContext *s, uint64_t max_interval, int track, int timestamp) {
384     uint32_t tmp;
385     uint64_t last_pos;
386     uint64_t last_found_pos = 0;
387     int cur_track;
388     int64_t cur_timestamp = AV_NOPTS_VALUE;
389     int len;
390     AVIOContext *pb = s->pb;
391     GXFPktType type;
392     tmp = avio_rb32(pb);
393 start:
394     while (tmp)
395         READ_ONE();
396     READ_ONE();
397     if (tmp != 1)
398         goto start;
399     last_pos = avio_tell(pb);
400     if (avio_seek(pb, -5, SEEK_CUR) < 0)
401         goto out;
402     if (!parse_packet_header(pb, &type, &len) || type != PKT_MEDIA) {
403         if (avio_seek(pb, last_pos, SEEK_SET) < 0)
404             goto out;
405         goto start;
406     }
407     avio_r8(pb);
408     cur_track = avio_r8(pb);
409     cur_timestamp = avio_rb32(pb);
410     last_found_pos = avio_tell(pb) - 16 - 6;
411     if ((track >= 0 && track != cur_track) || (timestamp >= 0 && timestamp > cur_timestamp)) {
412         if (avio_seek(pb, last_pos, SEEK_SET) >= 0)
413             goto start;
414     }
415 out:
416     if (last_found_pos)
417         avio_seek(pb, last_found_pos, SEEK_SET);
418     return cur_timestamp;
419 }
420
421 static int gxf_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt) {
422     AVIOContext *pb = s->pb;
423     GXFPktType pkt_type;
424     int pkt_len;
425     struct gxf_stream_info *si = s->priv_data;
426
427     while (!pb->eof_reached) {
428         AVStream *st;
429         int track_type, track_id, ret;
430         int field_nr, field_info, skip = 0;
431         int stream_index;
432         if (!parse_packet_header(pb, &pkt_type, &pkt_len)) {
433             if (!url_feof(pb))
434                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "sync lost\n");
435             return -1;
436         }
437         if (pkt_type == PKT_FLT) {
438             gxf_read_index(s, pkt_len);
439             continue;
440         }
441         if (pkt_type != PKT_MEDIA) {
442             avio_skip(pb, pkt_len);
443             continue;
444         }
445         if (pkt_len < 16) {
446             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "invalid media packet length\n");
447             continue;
448         }
449         pkt_len -= 16;
450         track_type = avio_r8(pb);
451         track_id = avio_r8(pb);
452         stream_index = get_sindex(s, track_id, track_type);
453         if (stream_index < 0)
454             return stream_index;
455         st = s->streams[stream_index];
456         field_nr = avio_rb32(pb);
457         field_info = avio_rb32(pb);
458         avio_rb32(pb); // "timeline" field number
459         avio_r8(pb); // flags
460         avio_r8(pb); // reserved
461         if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_PCM_S24LE ||
462             st->codec->codec_id == CODEC_ID_PCM_S16LE) {
463             int first = field_info >> 16;
464             int last  = field_info & 0xffff; // last is exclusive
465             int bps = av_get_bits_per_sample(st->codec->codec_id)>>3;
466             if (first <= last && last*bps <= pkt_len) {
467                 avio_skip(pb, first*bps);
468                 skip = pkt_len - last*bps;
469                 pkt_len = (last-first)*bps;
470             } else
471                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "invalid first and last sample values\n");
472         }
473         ret = av_get_packet(pb, pkt, pkt_len);
474         if (skip)
475             avio_skip(pb, skip);
476         pkt->stream_index = stream_index;
477         pkt->dts = field_nr;
478
479         //set duration manually for DV or else lavf misdetects the frame rate
480         if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_DVVIDEO)
481             pkt->duration = si->fields_per_frame;
482
483         return ret;
484     }
485     return AVERROR(EIO);
486 }
487
488 static int gxf_seek(AVFormatContext *s, int stream_index, int64_t timestamp, int flags) {
489     int res = 0;
490     uint64_t pos;
491     uint64_t maxlen = 100 * 1024 * 1024;
492     AVStream *st = s->streams[0];
493     int64_t start_time = s->streams[stream_index]->start_time;
494     int64_t found;
495     int idx;
496     if (timestamp < start_time) timestamp = start_time;
497     idx = av_index_search_timestamp(st, timestamp - start_time,
498                                     AVSEEK_FLAG_ANY | AVSEEK_FLAG_BACKWARD);
499     if (idx < 0)
500         return -1;
501     pos = st->index_entries[idx].pos;
502     if (idx < st->nb_index_entries - 2)
503         maxlen = st->index_entries[idx + 2].pos - pos;
504     maxlen = FFMAX(maxlen, 200 * 1024);
505     res = avio_seek(s->pb, pos, SEEK_SET);
506     if (res < 0)
507         return res;
508     found = gxf_resync_media(s, maxlen, -1, timestamp);
509     if (FFABS(found - timestamp) > 4)
510         return -1;
511     return 0;
512 }
513
514 static int64_t gxf_read_timestamp(AVFormatContext *s, int stream_index,
515                                   int64_t *pos, int64_t pos_limit) {
516     AVIOContext *pb = s->pb;
517     int64_t res;
518     if (avio_seek(pb, *pos, SEEK_SET) < 0)
519         return AV_NOPTS_VALUE;
520     res = gxf_resync_media(s, pos_limit - *pos, -1, -1);
521     *pos = avio_tell(pb);
522     return res;
523 }
524
525 AVInputFormat ff_gxf_demuxer = {
526     .name           = "gxf",
527     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("GXF format"),
528     .priv_data_size = sizeof(struct gxf_stream_info),
529     .read_probe     = gxf_probe,
530     .read_header    = gxf_header,
531     .read_packet    = gxf_packet,
532     .read_seek      = gxf_seek,
533     .read_timestamp = gxf_read_timestamp,
534 };