mkvenc: write dts for VFW mode
[ffmpeg.git] / libavformat / matroskaenc.c
1 /*
2  * Matroska muxer
3  * Copyright (c) 2007 David Conrad
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 "avformat.h"
23 #include "riff.h"
24 #include "isom.h"
25 #include "matroska.h"
26 #include "avc.h"
27 #include "flacenc.h"
28 #include "libavutil/intreadwrite.h"
29 #include "libavutil/md5.h"
30 #include "libavcodec/xiph.h"
31 #include "libavcodec/mpeg4audio.h"
32
33 typedef struct ebml_master {
34     int64_t         pos;                ///< absolute offset in the file where the master's elements start
35     int             sizebytes;          ///< how many bytes were reserved for the size
36 } ebml_master;
37
38 typedef struct mkv_seekhead_entry {
39     unsigned int    elementid;
40     uint64_t        segmentpos;
41 } mkv_seekhead_entry;
42
43 typedef struct mkv_seekhead {
44     int64_t                 filepos;
45     int64_t                 segment_offset;     ///< the file offset to the beginning of the segment
46     int                     reserved_size;      ///< -1 if appending to file
47     int                     max_entries;
48     mkv_seekhead_entry      *entries;
49     int                     num_entries;
50 } mkv_seekhead;
51
52 typedef struct {
53     uint64_t        pts;
54     int             tracknum;
55     int64_t         cluster_pos;        ///< file offset of the cluster containing the block
56 } mkv_cuepoint;
57
58 typedef struct {
59     int64_t         segment_offset;
60     mkv_cuepoint    *entries;
61     int             num_entries;
62 } mkv_cues;
63
64 typedef struct {
65     int             write_dts;
66 } mkv_track;
67
68 typedef struct MatroskaMuxContext {
69     ByteIOContext   *dyn_bc;
70     ebml_master     segment;
71     int64_t         segment_offset;
72     int64_t         segment_uid;
73     ebml_master     cluster;
74     int64_t         cluster_pos;        ///< file offset of the current cluster
75     uint64_t        cluster_pts;
76     int64_t         duration_offset;
77     uint64_t        duration;
78     mkv_seekhead    *main_seekhead;
79     mkv_seekhead    *cluster_seekhead;
80     mkv_cues        *cues;
81     mkv_track       *tracks;
82
83     struct AVMD5    *md5_ctx;
84 } MatroskaMuxContext;
85
86
87 /** 2 bytes * 3 for EBML IDs, 3 1-byte EBML lengths, 8 bytes for 64 bit
88  * offset, 4 bytes for target EBML ID */
89 #define MAX_SEEKENTRY_SIZE 21
90
91 /** per-cuepoint-track - 3 1-byte EBML IDs, 3 1-byte EBML sizes, 2
92  * 8-byte uint max */
93 #define MAX_CUETRACKPOS_SIZE 22
94
95 /** per-cuepoint - 2 1-byte EBML IDs, 2 1-byte EBML sizes, 8-byte uint max */
96 #define MAX_CUEPOINT_SIZE(num_tracks) 12 + MAX_CUETRACKPOS_SIZE*num_tracks
97
98
99 static int ebml_id_size(unsigned int id)
100 {
101     return (av_log2(id+1)-1)/7+1;
102 }
103
104 static void put_ebml_id(ByteIOContext *pb, unsigned int id)
105 {
106     int i = ebml_id_size(id);
107     while (i--)
108         put_byte(pb, id >> (i*8));
109 }
110
111 /**
112  * Write an EBML size meaning "unknown size".
113  *
114  * @param bytes The number of bytes the size should occupy (maximum: 8).
115  */
116 static void put_ebml_size_unknown(ByteIOContext *pb, int bytes)
117 {
118     assert(bytes <= 8);
119     put_byte(pb, 0x1ff >> bytes);
120     while (--bytes)
121         put_byte(pb, 0xff);
122 }
123
124 /**
125  * Calculate how many bytes are needed to represent a given number in EBML.
126  */
127 static int ebml_num_size(uint64_t num)
128 {
129     int bytes = 1;
130     while ((num+1) >> bytes*7) bytes++;
131     return bytes;
132 }
133
134 /**
135  * Write a number in EBML variable length format.
136  *
137  * @param bytes The number of bytes that need to be used to write the number.
138  *              If zero, any number of bytes can be used.
139  */
140 static void put_ebml_num(ByteIOContext *pb, uint64_t num, int bytes)
141 {
142     int i, needed_bytes = ebml_num_size(num);
143
144     // sizes larger than this are currently undefined in EBML
145     assert(num < (1ULL<<56)-1);
146
147     if (bytes == 0)
148         // don't care how many bytes are used, so use the min
149         bytes = needed_bytes;
150     // the bytes needed to write the given size would exceed the bytes
151     // that we need to use, so write unknown size. This shouldn't happen.
152     assert(bytes >= needed_bytes);
153
154     num |= 1ULL << bytes*7;
155     for (i = bytes - 1; i >= 0; i--)
156         put_byte(pb, num >> i*8);
157 }
158
159 static void put_ebml_uint(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, uint64_t val)
160 {
161     int i, bytes = 1;
162     uint64_t tmp = val;
163     while (tmp>>=8) bytes++;
164
165     put_ebml_id(pb, elementid);
166     put_ebml_num(pb, bytes, 0);
167     for (i = bytes - 1; i >= 0; i--)
168         put_byte(pb, val >> i*8);
169 }
170
171 static void put_ebml_float(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, double val)
172 {
173     put_ebml_id(pb, elementid);
174     put_ebml_num(pb, 8, 0);
175     put_be64(pb, av_dbl2int(val));
176 }
177
178 static void put_ebml_binary(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid,
179                             const uint8_t *buf, int size)
180 {
181     put_ebml_id(pb, elementid);
182     put_ebml_num(pb, size, 0);
183     put_buffer(pb, buf, size);
184 }
185
186 static void put_ebml_string(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, const char *str)
187 {
188     put_ebml_binary(pb, elementid, str, strlen(str));
189 }
190
191 /**
192  * Writes a void element of a given size. Useful for reserving space in
193  * the file to be written to later.
194  *
195  * @param size The number of bytes to reserve, which must be at least 2.
196  */
197 static void put_ebml_void(ByteIOContext *pb, uint64_t size)
198 {
199     int64_t currentpos = url_ftell(pb);
200
201     assert(size >= 2);
202
203     put_ebml_id(pb, EBML_ID_VOID);
204     // we need to subtract the length needed to store the size from the
205     // size we need to reserve so 2 cases, we use 8 bytes to store the
206     // size if possible, 1 byte otherwise
207     if (size < 10)
208         put_ebml_num(pb, size-1, 0);
209     else
210         put_ebml_num(pb, size-9, 8);
211     while(url_ftell(pb) < currentpos + size)
212         put_byte(pb, 0);
213 }
214
215 static ebml_master start_ebml_master(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, uint64_t expectedsize)
216 {
217     int bytes = expectedsize ? ebml_num_size(expectedsize) : 8;
218     put_ebml_id(pb, elementid);
219     put_ebml_size_unknown(pb, bytes);
220     return (ebml_master){ url_ftell(pb), bytes };
221 }
222
223 static void end_ebml_master(ByteIOContext *pb, ebml_master master)
224 {
225     int64_t pos = url_ftell(pb);
226
227     if (url_fseek(pb, master.pos - master.sizebytes, SEEK_SET) < 0)
228         return;
229     put_ebml_num(pb, pos - master.pos, master.sizebytes);
230     url_fseek(pb, pos, SEEK_SET);
231 }
232
233 static void put_xiph_size(ByteIOContext *pb, int size)
234 {
235     int i;
236     for (i = 0; i < size / 255; i++)
237         put_byte(pb, 255);
238     put_byte(pb, size % 255);
239 }
240
241 /**
242  * Initialize a mkv_seekhead element to be ready to index level 1 Matroska
243  * elements. If a maximum number of elements is specified, enough space
244  * will be reserved at the current file location to write a seek head of
245  * that size.
246  *
247  * @param segment_offset The absolute offset to the position in the file
248  *                       where the segment begins.
249  * @param numelements The maximum number of elements that will be indexed
250  *                    by this seek head, 0 if unlimited.
251  */
252 static mkv_seekhead * mkv_start_seekhead(ByteIOContext *pb, int64_t segment_offset, int numelements)
253 {
254     mkv_seekhead *new_seekhead = av_mallocz(sizeof(mkv_seekhead));
255     if (new_seekhead == NULL)
256         return NULL;
257
258     new_seekhead->segment_offset = segment_offset;
259
260     if (numelements > 0) {
261         new_seekhead->filepos = url_ftell(pb);
262         // 21 bytes max for a seek entry, 10 bytes max for the SeekHead ID
263         // and size, and 3 bytes to guarantee that an EBML void element
264         // will fit afterwards
265         new_seekhead->reserved_size = numelements * MAX_SEEKENTRY_SIZE + 13;
266         new_seekhead->max_entries = numelements;
267         put_ebml_void(pb, new_seekhead->reserved_size);
268     }
269     return new_seekhead;
270 }
271
272 static int mkv_add_seekhead_entry(mkv_seekhead *seekhead, unsigned int elementid, uint64_t filepos)
273 {
274     mkv_seekhead_entry *entries = seekhead->entries;
275
276     // don't store more elements than we reserved space for
277     if (seekhead->max_entries > 0 && seekhead->max_entries <= seekhead->num_entries)
278         return -1;
279
280     entries = av_realloc(entries, (seekhead->num_entries + 1) * sizeof(mkv_seekhead_entry));
281     if (entries == NULL)
282         return AVERROR(ENOMEM);
283
284     entries[seekhead->num_entries  ].elementid = elementid;
285     entries[seekhead->num_entries++].segmentpos = filepos - seekhead->segment_offset;
286
287     seekhead->entries = entries;
288     return 0;
289 }
290
291 /**
292  * Write the seek head to the file and free it. If a maximum number of
293  * elements was specified to mkv_start_seekhead(), the seek head will
294  * be written at the location reserved for it. Otherwise, it is written
295  * at the current location in the file.
296  *
297  * @return The file offset where the seekhead was written,
298  * -1 if an error occurred.
299  */
300 static int64_t mkv_write_seekhead(ByteIOContext *pb, mkv_seekhead *seekhead)
301 {
302     ebml_master metaseek, seekentry;
303     int64_t currentpos;
304     int i;
305
306     currentpos = url_ftell(pb);
307
308     if (seekhead->reserved_size > 0)
309         if (url_fseek(pb, seekhead->filepos, SEEK_SET) < 0)
310             return -1;
311
312     metaseek = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEEKHEAD, seekhead->reserved_size);
313     for (i = 0; i < seekhead->num_entries; i++) {
314         mkv_seekhead_entry *entry = &seekhead->entries[i];
315
316         seekentry = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEEKENTRY, MAX_SEEKENTRY_SIZE);
317
318         put_ebml_id(pb, MATROSKA_ID_SEEKID);
319         put_ebml_num(pb, ebml_id_size(entry->elementid), 0);
320         put_ebml_id(pb, entry->elementid);
321
322         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_SEEKPOSITION, entry->segmentpos);
323         end_ebml_master(pb, seekentry);
324     }
325     end_ebml_master(pb, metaseek);
326
327     if (seekhead->reserved_size > 0) {
328         uint64_t remaining = seekhead->filepos + seekhead->reserved_size - url_ftell(pb);
329         put_ebml_void(pb, remaining);
330         url_fseek(pb, currentpos, SEEK_SET);
331
332         currentpos = seekhead->filepos;
333     }
334     av_free(seekhead->entries);
335     av_free(seekhead);
336
337     return currentpos;
338 }
339
340 static mkv_cues * mkv_start_cues(int64_t segment_offset)
341 {
342     mkv_cues *cues = av_mallocz(sizeof(mkv_cues));
343     if (cues == NULL)
344         return NULL;
345
346     cues->segment_offset = segment_offset;
347     return cues;
348 }
349
350 static int mkv_add_cuepoint(mkv_cues *cues, int stream, int64_t ts, int64_t cluster_pos)
351 {
352     mkv_cuepoint *entries = cues->entries;
353
354     entries = av_realloc(entries, (cues->num_entries + 1) * sizeof(mkv_cuepoint));
355     if (entries == NULL)
356         return AVERROR(ENOMEM);
357
358     entries[cues->num_entries  ].pts = ts;
359     entries[cues->num_entries  ].tracknum = stream + 1;
360     entries[cues->num_entries++].cluster_pos = cluster_pos - cues->segment_offset;
361
362     cues->entries = entries;
363     return 0;
364 }
365
366 static int64_t mkv_write_cues(ByteIOContext *pb, mkv_cues *cues, int num_tracks)
367 {
368     ebml_master cues_element;
369     int64_t currentpos;
370     int i, j;
371
372     currentpos = url_ftell(pb);
373     cues_element = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CUES, 0);
374
375     for (i = 0; i < cues->num_entries; i++) {
376         ebml_master cuepoint, track_positions;
377         mkv_cuepoint *entry = &cues->entries[i];
378         uint64_t pts = entry->pts;
379
380         cuepoint = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_POINTENTRY, MAX_CUEPOINT_SIZE(num_tracks));
381         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUETIME, pts);
382
383         // put all the entries from different tracks that have the exact same
384         // timestamp into the same CuePoint
385         for (j = 0; j < cues->num_entries - i && entry[j].pts == pts; j++) {
386             track_positions = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CUETRACKPOSITION, MAX_CUETRACKPOS_SIZE);
387             put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUETRACK          , entry[j].tracknum   );
388             put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUECLUSTERPOSITION, entry[j].cluster_pos);
389             end_ebml_master(pb, track_positions);
390         }
391         i += j - 1;
392         end_ebml_master(pb, cuepoint);
393     }
394     end_ebml_master(pb, cues_element);
395
396     av_free(cues->entries);
397     av_free(cues);
398     return currentpos;
399 }
400
401 static int put_xiph_codecpriv(AVFormatContext *s, ByteIOContext *pb, AVCodecContext *codec)
402 {
403     uint8_t *header_start[3];
404     int header_len[3];
405     int first_header_size;
406     int j;
407
408     if (codec->codec_id == CODEC_ID_VORBIS)
409         first_header_size = 30;
410     else
411         first_header_size = 42;
412
413     if (ff_split_xiph_headers(codec->extradata, codec->extradata_size,
414                               first_header_size, header_start, header_len) < 0) {
415         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Extradata corrupt.\n");
416         return -1;
417     }
418
419     put_byte(pb, 2);                    // number packets - 1
420     for (j = 0; j < 2; j++) {
421         put_xiph_size(pb, header_len[j]);
422     }
423     for (j = 0; j < 3; j++)
424         put_buffer(pb, header_start[j], header_len[j]);
425
426     return 0;
427 }
428
429 static void get_aac_sample_rates(AVFormatContext *s, AVCodecContext *codec, int *sample_rate, int *output_sample_rate)
430 {
431     int sri;
432
433     if (codec->extradata_size < 2) {
434         av_log(s, AV_LOG_WARNING, "No AAC extradata, unable to determine samplerate.\n");
435         return;
436     }
437
438     sri = ((codec->extradata[0] << 1) & 0xE) | (codec->extradata[1] >> 7);
439     if (sri > 12) {
440         av_log(s, AV_LOG_WARNING, "AAC samplerate index out of bounds\n");
441         return;
442     }
443     *sample_rate = ff_mpeg4audio_sample_rates[sri];
444
445     // if sbr, get output sample rate as well
446     if (codec->extradata_size == 5) {
447         sri = (codec->extradata[4] >> 3) & 0xF;
448         if (sri > 12) {
449             av_log(s, AV_LOG_WARNING, "AAC output samplerate index out of bounds\n");
450             return;
451         }
452         *output_sample_rate = ff_mpeg4audio_sample_rates[sri];
453     }
454 }
455
456 static int mkv_write_codecprivate(AVFormatContext *s, ByteIOContext *pb, AVCodecContext *codec, int native_id, int qt_id)
457 {
458     ByteIOContext *dyn_cp;
459     uint8_t *codecpriv;
460     int ret, codecpriv_size;
461
462     ret = url_open_dyn_buf(&dyn_cp);
463     if(ret < 0)
464         return ret;
465
466     if (native_id) {
467         if (codec->codec_id == CODEC_ID_VORBIS || codec->codec_id == CODEC_ID_THEORA)
468             ret = put_xiph_codecpriv(s, dyn_cp, codec);
469         else if (codec->codec_id == CODEC_ID_FLAC)
470             ret = ff_flac_write_header(dyn_cp, codec);
471         else if (codec->codec_id == CODEC_ID_H264)
472             ret = ff_isom_write_avcc(dyn_cp, codec->extradata, codec->extradata_size);
473         else if (codec->extradata_size)
474             put_buffer(dyn_cp, codec->extradata, codec->extradata_size);
475     } else if (codec->codec_type == CODEC_TYPE_VIDEO) {
476         if (qt_id) {
477             if (!codec->codec_tag)
478                 codec->codec_tag = ff_codec_get_tag(codec_movvideo_tags, codec->codec_id);
479             if (codec->extradata_size)
480                 put_buffer(dyn_cp, codec->extradata, codec->extradata_size);
481         } else {
482             if (!codec->codec_tag)
483                 codec->codec_tag = ff_codec_get_tag(ff_codec_bmp_tags, codec->codec_id);
484             if (!codec->codec_tag) {
485                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "No bmp codec ID found.");
486                 ret = -1;
487             }
488
489             ff_put_bmp_header(dyn_cp, codec, ff_codec_bmp_tags, 0);
490         }
491
492     } else if (codec->codec_type == CODEC_TYPE_AUDIO) {
493         if (!codec->codec_tag)
494             codec->codec_tag = ff_codec_get_tag(ff_codec_wav_tags, codec->codec_id);
495         if (!codec->codec_tag) {
496             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "No wav codec ID found.");
497             ret = -1;
498         }
499
500         ff_put_wav_header(dyn_cp, codec);
501     }
502
503     codecpriv_size = url_close_dyn_buf(dyn_cp, &codecpriv);
504     if (codecpriv_size)
505         put_ebml_binary(pb, MATROSKA_ID_CODECPRIVATE, codecpriv, codecpriv_size);
506     av_free(codecpriv);
507     return ret;
508 }
509
510 static int mkv_write_tracks(AVFormatContext *s)
511 {
512     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
513     ByteIOContext *pb = s->pb;
514     ebml_master tracks;
515     int i, j, ret;
516
517     ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_TRACKS, url_ftell(pb));
518     if (ret < 0) return ret;
519
520     tracks = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKS, 0);
521     for (i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
522         AVStream *st = s->streams[i];
523         AVCodecContext *codec = st->codec;
524         ebml_master subinfo, track;
525         int native_id = 0;
526         int qt_id = 0;
527         int bit_depth = av_get_bits_per_sample(codec->codec_id);
528         int sample_rate = codec->sample_rate;
529         int output_sample_rate = 0;
530         AVMetadataTag *tag;
531
532         if (!bit_depth)
533             bit_depth = av_get_bits_per_sample_format(codec->sample_fmt);
534
535         if (codec->codec_id == CODEC_ID_AAC)
536             get_aac_sample_rates(s, codec, &sample_rate, &output_sample_rate);
537
538         track = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKENTRY, 0);
539         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKNUMBER     , i + 1);
540         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKUID        , i + 1);
541         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKFLAGLACING , 0);    // no lacing (yet)
542         put_ebml_float(pb, MATROSKA_ID_TRACKTIMECODESCALE, 1.0);
543
544         if ((tag = av_metadata_get(st->metadata, "title", NULL, 0)))
545             put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TRACKNAME, tag->value);
546         tag = av_metadata_get(st->metadata, "language", NULL, 0);
547         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TRACKLANGUAGE, tag ? tag->value:"und");
548
549         if (st->disposition)
550             put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKFLAGDEFAULT, !!(st->disposition & AV_DISPOSITION_DEFAULT));
551
552         // look for a codec ID string specific to mkv to use,
553         // if none are found, use AVI codes
554         for (j = 0; ff_mkv_codec_tags[j].id != CODEC_ID_NONE; j++) {
555             if (ff_mkv_codec_tags[j].id == codec->codec_id) {
556                 put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, ff_mkv_codec_tags[j].str);
557                 native_id = 1;
558                 break;
559             }
560         }
561
562         switch (codec->codec_type) {
563             case CODEC_TYPE_VIDEO:
564                 put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKTYPE, MATROSKA_TRACK_TYPE_VIDEO);
565
566                 if (!native_id &&
567                       ff_codec_get_tag(codec_movvideo_tags, codec->codec_id) &&
568                     (!ff_codec_get_tag(ff_codec_bmp_tags,   codec->codec_id)
569                      || codec->codec_id == CODEC_ID_SVQ1
570                      || codec->codec_id == CODEC_ID_SVQ3
571                      || codec->codec_id == CODEC_ID_CINEPAK))
572                     qt_id = 1;
573
574                 if (qt_id)
575                     put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, "V_QUICKTIME");
576                 else if (!native_id) {
577                     // if there is no mkv-specific codec ID, use VFW mode
578                     put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, "V_MS/VFW/FOURCC");
579                     mkv->tracks[i].write_dts = 1;
580                 }
581
582                 subinfo = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKVIDEO, 0);
583                 // XXX: interlace flag?
584                 put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_VIDEOPIXELWIDTH , codec->width);
585                 put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_VIDEOPIXELHEIGHT, codec->height);
586                 if (st->sample_aspect_ratio.num) {
587                     int d_width = codec->width*av_q2d(st->sample_aspect_ratio);
588                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_VIDEODISPLAYWIDTH , d_width);
589                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_VIDEODISPLAYHEIGHT, codec->height);
590                 }
591                 end_ebml_master(pb, subinfo);
592                 break;
593
594             case CODEC_TYPE_AUDIO:
595                 put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKTYPE, MATROSKA_TRACK_TYPE_AUDIO);
596
597                 if (!native_id)
598                     // no mkv-specific ID, use ACM mode
599                     put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, "A_MS/ACM");
600
601                 subinfo = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKAUDIO, 0);
602                 put_ebml_uint  (pb, MATROSKA_ID_AUDIOCHANNELS    , codec->channels);
603                 put_ebml_float (pb, MATROSKA_ID_AUDIOSAMPLINGFREQ, sample_rate);
604                 if (output_sample_rate)
605                     put_ebml_float(pb, MATROSKA_ID_AUDIOOUTSAMPLINGFREQ, output_sample_rate);
606                 if (bit_depth)
607                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_AUDIOBITDEPTH, bit_depth);
608                 end_ebml_master(pb, subinfo);
609                 break;
610
611             case CODEC_TYPE_SUBTITLE:
612                 put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKTYPE, MATROSKA_TRACK_TYPE_SUBTITLE);
613                 break;
614             default:
615                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Only audio, video, and subtitles are supported for Matroska.");
616                 break;
617         }
618         ret = mkv_write_codecprivate(s, pb, codec, native_id, qt_id);
619         if (ret < 0) return ret;
620
621         end_ebml_master(pb, track);
622
623         // ms precision is the de-facto standard timescale for mkv files
624         av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000);
625     }
626     end_ebml_master(pb, tracks);
627     return 0;
628 }
629
630 static int mkv_write_chapters(AVFormatContext *s)
631 {
632     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
633     ByteIOContext *pb = s->pb;
634     ebml_master chapters, editionentry;
635     AVRational scale = {1, 1E9};
636     int i, ret;
637
638     if (!s->nb_chapters)
639         return 0;
640
641     ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_CHAPTERS, url_ftell(pb));
642     if (ret < 0) return ret;
643
644     chapters     = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERS    , 0);
645     editionentry = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_EDITIONENTRY, 0);
646     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_EDITIONFLAGDEFAULT, 1);
647     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_EDITIONFLAGHIDDEN , 0);
648     for (i = 0; i < s->nb_chapters; i++) {
649         ebml_master chapteratom, chapterdisplay;
650         AVChapter *c     = s->chapters[i];
651         AVMetadataTag *t = NULL;
652
653         chapteratom = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERATOM, 0);
654         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERUID, c->id);
655         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERTIMESTART,
656                       av_rescale_q(c->start, c->time_base, scale));
657         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERTIMEEND,
658                       av_rescale_q(c->end,   c->time_base, scale));
659         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERFLAGHIDDEN , 0);
660         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERFLAGENABLED, 1);
661         if ((t = av_metadata_get(c->metadata, "title", NULL, 0))) {
662             chapterdisplay = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERDISPLAY, 0);
663             put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CHAPSTRING, t->value);
664             put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CHAPLANG  , "und");
665             end_ebml_master(pb, chapterdisplay);
666         }
667         end_ebml_master(pb, chapteratom);
668     }
669     end_ebml_master(pb, editionentry);
670     end_ebml_master(pb, chapters);
671     return 0;
672 }
673
674 static int mkv_write_header(AVFormatContext *s)
675 {
676     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
677     ByteIOContext *pb = s->pb;
678     ebml_master ebml_header, segment_info;
679     AVMetadataTag *tag;
680     int ret;
681
682     mkv->md5_ctx = av_mallocz(av_md5_size);
683     av_md5_init(mkv->md5_ctx);
684     mkv->tracks = av_mallocz(s->nb_streams * sizeof(*mkv->tracks));
685
686     ebml_header = start_ebml_master(pb, EBML_ID_HEADER, 0);
687     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLVERSION        ,           1);
688     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLREADVERSION    ,           1);
689     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLMAXIDLENGTH    ,           4);
690     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLMAXSIZELENGTH  ,           8);
691     put_ebml_string (pb, EBML_ID_DOCTYPE            ,  "matroska");
692     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_DOCTYPEVERSION     ,           2);
693     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_DOCTYPEREADVERSION ,           2);
694     end_ebml_master(pb, ebml_header);
695
696     mkv->segment = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEGMENT, 0);
697     mkv->segment_offset = url_ftell(pb);
698
699     // we write 2 seek heads - one at the end of the file to point to each
700     // cluster, and one at the beginning to point to all other level one
701     // elements (including the seek head at the end of the file), which
702     // isn't more than 10 elements if we only write one of each other
703     // currently defined level 1 element
704     mkv->main_seekhead    = mkv_start_seekhead(pb, mkv->segment_offset, 10);
705     mkv->cluster_seekhead = mkv_start_seekhead(pb, mkv->segment_offset, 0);
706     if (mkv->main_seekhead == NULL || mkv->cluster_seekhead == NULL)
707         return AVERROR(ENOMEM);
708
709     ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_INFO, url_ftell(pb));
710     if (ret < 0) return ret;
711
712     segment_info = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_INFO, 0);
713     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TIMECODESCALE, 1000000);
714     if ((tag = av_metadata_get(s->metadata, "title", NULL, 0)))
715         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TITLE, tag->value);
716     if (!(s->streams[0]->codec->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)) {
717         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_MUXINGAPP , LIBAVFORMAT_IDENT);
718         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_WRITINGAPP, LIBAVFORMAT_IDENT);
719
720         // reserve space to write the segment UID later
721         mkv->segment_uid = url_ftell(pb);
722         put_ebml_void(pb, 19);
723     }
724
725     // reserve space for the duration
726     mkv->duration = 0;
727     mkv->duration_offset = url_ftell(pb);
728     put_ebml_void(pb, 11);                  // assumes double-precision float to be written
729     end_ebml_master(pb, segment_info);
730
731     ret = mkv_write_tracks(s);
732     if (ret < 0) return ret;
733
734     ret = mkv_write_chapters(s);
735     if (ret < 0) return ret;
736
737     if (url_is_streamed(s->pb))
738         mkv_write_seekhead(pb, mkv->main_seekhead);
739
740     mkv->cues = mkv_start_cues(mkv->segment_offset);
741     if (mkv->cues == NULL)
742         return AVERROR(ENOMEM);
743
744     put_flush_packet(pb);
745     return 0;
746 }
747
748 static int mkv_blockgroup_size(int pkt_size)
749 {
750     int size = pkt_size + 4;
751     size += ebml_num_size(size);
752     size += 2;              // EBML ID for block and block duration
753     size += 8;              // max size of block duration
754     size += ebml_num_size(size);
755     size += 1;              // blockgroup EBML ID
756     return size;
757 }
758
759 static int ass_get_duration(const uint8_t *p)
760 {
761     int sh, sm, ss, sc, eh, em, es, ec;
762     uint64_t start, end;
763
764     if (sscanf(p, "%*[^,],%d:%d:%d%*c%d,%d:%d:%d%*c%d",
765                &sh, &sm, &ss, &sc, &eh, &em, &es, &ec) != 8)
766         return 0;
767     start = 3600000*sh + 60000*sm + 1000*ss + 10*sc;
768     end   = 3600000*eh + 60000*em + 1000*es + 10*ec;
769     return end - start;
770 }
771
772 static int mkv_write_ass_blocks(AVFormatContext *s, ByteIOContext *pb, AVPacket *pkt)
773 {
774     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
775     int i, layer = 0, max_duration = 0, size, line_size, data_size = pkt->size;
776     uint8_t *start, *end, *data = pkt->data;
777     ebml_master blockgroup;
778     char buffer[2048];
779
780     while (data_size) {
781         int duration = ass_get_duration(data);
782         max_duration = FFMAX(duration, max_duration);
783         end = memchr(data, '\n', data_size);
784         size = line_size = end ? end-data+1 : data_size;
785         size -= end ? (end[-1]=='\r')+1 : 0;
786         start = data;
787         for (i=0; i<3; i++, start++)
788             if (!(start = memchr(start, ',', size-(start-data))))
789                 return max_duration;
790         size -= start - data;
791         sscanf(data, "Dialogue: %d,", &layer);
792         i = snprintf(buffer, sizeof(buffer), "%"PRId64",%d,",
793                      s->streams[pkt->stream_index]->nb_frames++, layer);
794         size = FFMIN(i+size, sizeof(buffer));
795         memcpy(buffer+i, start, size-i);
796
797         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "Writing block at offset %" PRIu64 ", size %d, "
798                "pts %" PRId64 ", duration %d\n",
799                url_ftell(pb), size, pkt->pts, duration);
800         blockgroup = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_BLOCKGROUP, mkv_blockgroup_size(size));
801         put_ebml_id(pb, MATROSKA_ID_BLOCK);
802         put_ebml_num(pb, size+4, 0);
803         put_byte(pb, 0x80 | (pkt->stream_index + 1));     // this assumes stream_index is less than 126
804         put_be16(pb, pkt->pts - mkv->cluster_pts);
805         put_byte(pb, 0);
806         put_buffer(pb, buffer, size);
807         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_BLOCKDURATION, duration);
808         end_ebml_master(pb, blockgroup);
809
810         data += line_size;
811         data_size -= line_size;
812     }
813
814     return max_duration;
815 }
816
817 static void mkv_write_block(AVFormatContext *s, ByteIOContext *pb,
818                             unsigned int blockid, AVPacket *pkt, int flags)
819 {
820     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
821     AVCodecContext *codec = s->streams[pkt->stream_index]->codec;
822     uint8_t *data = NULL;
823     int size = pkt->size;
824     int64_t ts = mkv->tracks[pkt->stream_index].write_dts ? pkt->dts : pkt->pts;
825
826     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "Writing block at offset %" PRIu64 ", size %d, "
827            "pts %" PRId64 ", dts %" PRId64 ", duration %d, flags %d\n",
828            url_ftell(pb), pkt->size, pkt->pts, pkt->dts, pkt->duration, flags);
829     if (codec->codec_id == CODEC_ID_H264 && codec->extradata_size > 0 &&
830         (AV_RB24(codec->extradata) == 1 || AV_RB32(codec->extradata) == 1))
831         ff_avc_parse_nal_units_buf(pkt->data, &data, &size);
832     else
833         data = pkt->data;
834     put_ebml_id(pb, blockid);
835     put_ebml_num(pb, size+4, 0);
836     put_byte(pb, 0x80 | (pkt->stream_index + 1));     // this assumes stream_index is less than 126
837     put_be16(pb, ts - mkv->cluster_pts);
838     put_byte(pb, flags);
839     put_buffer(pb, data, size);
840     if (data != pkt->data)
841         av_free(data);
842 }
843
844 static void mkv_flush_dynbuf(AVFormatContext *s)
845 {
846     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
847     int bufsize;
848     uint8_t *dyn_buf;
849
850     if (!mkv->dyn_bc)
851         return;
852
853     bufsize = url_close_dyn_buf(mkv->dyn_bc, &dyn_buf);
854     put_buffer(s->pb, dyn_buf, bufsize);
855     av_free(dyn_buf);
856     mkv->dyn_bc = NULL;
857 }
858
859 static int mkv_write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
860 {
861     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
862     ByteIOContext *pb = s->pb;
863     AVCodecContext *codec = s->streams[pkt->stream_index]->codec;
864     int keyframe = !!(pkt->flags & PKT_FLAG_KEY);
865     int duration = pkt->duration;
866     int ret;
867     int64_t ts = mkv->tracks[pkt->stream_index].write_dts ? pkt->dts : pkt->pts;
868
869     if (url_is_streamed(s->pb)) {
870         if (!mkv->dyn_bc)
871             url_open_dyn_buf(&mkv->dyn_bc);
872         pb = mkv->dyn_bc;
873     }
874
875     if (!mkv->cluster_pos) {
876         ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->cluster_seekhead, MATROSKA_ID_CLUSTER, url_ftell(pb));
877         if (ret < 0) return ret;
878
879         mkv->cluster_pos = url_ftell(s->pb);
880         mkv->cluster = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CLUSTER, 0);
881         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CLUSTERTIMECODE, ts);
882         mkv->cluster_pts = ts;
883         av_md5_update(mkv->md5_ctx, pkt->data, FFMIN(200, pkt->size));
884     }
885
886     if (codec->codec_type != CODEC_TYPE_SUBTITLE) {
887         mkv_write_block(s, pb, MATROSKA_ID_SIMPLEBLOCK, pkt, keyframe << 7);
888     } else if (codec->codec_id == CODEC_ID_SSA) {
889         duration = mkv_write_ass_blocks(s, pb, pkt);
890     } else {
891         ebml_master blockgroup = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_BLOCKGROUP, mkv_blockgroup_size(pkt->size));
892         duration = pkt->convergence_duration;
893         mkv_write_block(s, pb, MATROSKA_ID_BLOCK, pkt, 0);
894         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_BLOCKDURATION, duration);
895         end_ebml_master(pb, blockgroup);
896     }
897
898     if (codec->codec_type == CODEC_TYPE_VIDEO && keyframe) {
899         ret = mkv_add_cuepoint(mkv->cues, pkt->stream_index, ts, mkv->cluster_pos);
900         if (ret < 0) return ret;
901     }
902
903     // start a new cluster every 5 MB or 5 sec, or 32k / 1 sec for streaming
904     if (url_is_streamed(s->pb) && (url_ftell(pb) > 32*1024 || ts > mkv->cluster_pts + 1000)
905         ||  url_ftell(pb) > mkv->cluster_pos + 5*1024*1024 || ts > mkv->cluster_pts + 5000) {
906         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "Starting new cluster at offset %" PRIu64
907                " bytes, pts %" PRIu64 "\n", url_ftell(pb), ts);
908         end_ebml_master(pb, mkv->cluster);
909         mkv->cluster_pos = 0;
910         if (mkv->dyn_bc)
911             mkv_flush_dynbuf(s);
912     }
913
914     mkv->duration = FFMAX(mkv->duration, ts + duration);
915     return 0;
916 }
917
918 static int mkv_write_trailer(AVFormatContext *s)
919 {
920     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
921     ByteIOContext *pb = s->pb;
922     int64_t currentpos, second_seekhead, cuespos;
923     int ret;
924
925     if (mkv->dyn_bc) {
926         end_ebml_master(mkv->dyn_bc, mkv->cluster);
927         mkv_flush_dynbuf(s);
928     } else if (mkv->cluster_pos) {
929         end_ebml_master(pb, mkv->cluster);
930     }
931
932     if (!url_is_streamed(pb)) {
933         cuespos = mkv_write_cues(pb, mkv->cues, s->nb_streams);
934         second_seekhead = mkv_write_seekhead(pb, mkv->cluster_seekhead);
935
936         ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_CUES    , cuespos);
937         if (ret < 0) return ret;
938         if (second_seekhead >= 0) {
939             ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_SEEKHEAD, second_seekhead);
940             if (ret < 0) return ret;
941         }
942         mkv_write_seekhead(pb, mkv->main_seekhead);
943
944         // update the duration
945         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "end duration = %" PRIu64 "\n", mkv->duration);
946         currentpos = url_ftell(pb);
947         url_fseek(pb, mkv->duration_offset, SEEK_SET);
948         put_ebml_float(pb, MATROSKA_ID_DURATION, mkv->duration);
949
950         // write the md5sum of some frames as the segment UID
951         if (!(s->streams[0]->codec->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)) {
952             uint8_t segment_uid[16];
953             av_md5_final(mkv->md5_ctx, segment_uid);
954             url_fseek(pb, mkv->segment_uid, SEEK_SET);
955             put_ebml_binary(pb, MATROSKA_ID_SEGMENTUID, segment_uid, 16);
956         }
957         url_fseek(pb, currentpos, SEEK_SET);
958     }
959
960     end_ebml_master(pb, mkv->segment);
961     av_free(mkv->md5_ctx);
962     av_free(mkv->tracks);
963     put_flush_packet(pb);
964     return 0;
965 }
966
967 AVOutputFormat matroska_muxer = {
968     "matroska",
969     NULL_IF_CONFIG_SMALL("Matroska file format"),
970     "video/x-matroska",
971     "mkv",
972     sizeof(MatroskaMuxContext),
973     CODEC_ID_MP2,
974     CODEC_ID_MPEG4,
975     mkv_write_header,
976     mkv_write_packet,
977     mkv_write_trailer,
978     .flags = AVFMT_GLOBALHEADER | AVFMT_VARIABLE_FPS,
979     .codec_tag = (const AVCodecTag* const []){ff_codec_bmp_tags, ff_codec_wav_tags, 0},
980     .subtitle_codec = CODEC_ID_TEXT,
981 };
982
983 AVOutputFormat matroska_audio_muxer = {
984     "matroska",
985     NULL_IF_CONFIG_SMALL("Matroska file format"),
986     "audio/x-matroska",
987     "mka",
988     sizeof(MatroskaMuxContext),
989     CODEC_ID_MP2,
990     CODEC_ID_NONE,
991     mkv_write_header,
992     mkv_write_packet,
993     mkv_write_trailer,
994     .flags = AVFMT_GLOBALHEADER,
995     .codec_tag = (const AVCodecTag* const []){ff_codec_wav_tags, 0},
996 };