6bc10050c44d43909704deb68433a6e1677fda77
[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/random_seed.h"
30 #include "libavutil/lfg.h"
31 #include "libavcodec/xiph.h"
32 #include "libavcodec/mpeg4audio.h"
33
34 typedef struct ebml_master {
35     int64_t         pos;                ///< absolute offset in the file where the master's elements start
36     int             sizebytes;          ///< how many bytes were reserved for the size
37 } ebml_master;
38
39 typedef struct mkv_seekhead_entry {
40     unsigned int    elementid;
41     uint64_t        segmentpos;
42 } mkv_seekhead_entry;
43
44 typedef struct mkv_seekhead {
45     int64_t                 filepos;
46     int64_t                 segment_offset;     ///< the file offset to the beginning of the segment
47     int                     reserved_size;      ///< -1 if appending to file
48     int                     max_entries;
49     mkv_seekhead_entry      *entries;
50     int                     num_entries;
51 } mkv_seekhead;
52
53 typedef struct {
54     uint64_t        pts;
55     int             tracknum;
56     int64_t         cluster_pos;        ///< file offset of the cluster containing the block
57 } mkv_cuepoint;
58
59 typedef struct {
60     int64_t         segment_offset;
61     mkv_cuepoint    *entries;
62     int             num_entries;
63 } mkv_cues;
64
65 typedef struct {
66     int             write_dts;
67 } mkv_track;
68
69 #define MODE_MATROSKAv2 0x01
70 #define MODE_WEBM       0x02
71
72 typedef struct MatroskaMuxContext {
73     int             mode;
74     ByteIOContext   *dyn_bc;
75     ebml_master     segment;
76     int64_t         segment_offset;
77     ebml_master     cluster;
78     int64_t         cluster_pos;        ///< file offset of the current cluster
79     int64_t         cluster_pts;
80     int64_t         duration_offset;
81     int64_t         duration;
82     mkv_seekhead    *main_seekhead;
83     mkv_seekhead    *cluster_seekhead;
84     mkv_cues        *cues;
85     mkv_track       *tracks;
86
87     AVLFG           lfg;
88     unsigned int    audio_buffer_size;
89     AVPacket        cur_audio_pkt;
90 } MatroskaMuxContext;
91
92
93 /** 2 bytes * 3 for EBML IDs, 3 1-byte EBML lengths, 8 bytes for 64 bit
94  * offset, 4 bytes for target EBML ID */
95 #define MAX_SEEKENTRY_SIZE 21
96
97 /** per-cuepoint-track - 3 1-byte EBML IDs, 3 1-byte EBML sizes, 2
98  * 8-byte uint max */
99 #define MAX_CUETRACKPOS_SIZE 22
100
101 /** per-cuepoint - 2 1-byte EBML IDs, 2 1-byte EBML sizes, 8-byte uint max */
102 #define MAX_CUEPOINT_SIZE(num_tracks) 12 + MAX_CUETRACKPOS_SIZE*num_tracks
103
104
105 static int ebml_id_size(unsigned int id)
106 {
107     return (av_log2(id+1)-1)/7+1;
108 }
109
110 static void put_ebml_id(ByteIOContext *pb, unsigned int id)
111 {
112     int i = ebml_id_size(id);
113     while (i--)
114         put_byte(pb, id >> (i*8));
115 }
116
117 /**
118  * Write an EBML size meaning "unknown size".
119  *
120  * @param bytes The number of bytes the size should occupy (maximum: 8).
121  */
122 static void put_ebml_size_unknown(ByteIOContext *pb, int bytes)
123 {
124     assert(bytes <= 8);
125     put_byte(pb, 0x1ff >> bytes);
126     while (--bytes)
127         put_byte(pb, 0xff);
128 }
129
130 /**
131  * Calculate how many bytes are needed to represent a given number in EBML.
132  */
133 static int ebml_num_size(uint64_t num)
134 {
135     int bytes = 1;
136     while ((num+1) >> bytes*7) bytes++;
137     return bytes;
138 }
139
140 /**
141  * Write a number in EBML variable length format.
142  *
143  * @param bytes The number of bytes that need to be used to write the number.
144  *              If zero, any number of bytes can be used.
145  */
146 static void put_ebml_num(ByteIOContext *pb, uint64_t num, int bytes)
147 {
148     int i, needed_bytes = ebml_num_size(num);
149
150     // sizes larger than this are currently undefined in EBML
151     assert(num < (1ULL<<56)-1);
152
153     if (bytes == 0)
154         // don't care how many bytes are used, so use the min
155         bytes = needed_bytes;
156     // the bytes needed to write the given size would exceed the bytes
157     // that we need to use, so write unknown size. This shouldn't happen.
158     assert(bytes >= needed_bytes);
159
160     num |= 1ULL << bytes*7;
161     for (i = bytes - 1; i >= 0; i--)
162         put_byte(pb, num >> i*8);
163 }
164
165 static void put_ebml_uint(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, uint64_t val)
166 {
167     int i, bytes = 1;
168     uint64_t tmp = val;
169     while (tmp>>=8) bytes++;
170
171     put_ebml_id(pb, elementid);
172     put_ebml_num(pb, bytes, 0);
173     for (i = bytes - 1; i >= 0; i--)
174         put_byte(pb, val >> i*8);
175 }
176
177 static void put_ebml_float(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, double val)
178 {
179     put_ebml_id(pb, elementid);
180     put_ebml_num(pb, 8, 0);
181     put_be64(pb, av_dbl2int(val));
182 }
183
184 static void put_ebml_binary(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid,
185                             const void *buf, int size)
186 {
187     put_ebml_id(pb, elementid);
188     put_ebml_num(pb, size, 0);
189     put_buffer(pb, buf, size);
190 }
191
192 static void put_ebml_string(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, const char *str)
193 {
194     put_ebml_binary(pb, elementid, str, strlen(str));
195 }
196
197 /**
198  * Writes a void element of a given size. Useful for reserving space in
199  * the file to be written to later.
200  *
201  * @param size The number of bytes to reserve, which must be at least 2.
202  */
203 static void put_ebml_void(ByteIOContext *pb, uint64_t size)
204 {
205     int64_t currentpos = url_ftell(pb);
206
207     assert(size >= 2);
208
209     put_ebml_id(pb, EBML_ID_VOID);
210     // we need to subtract the length needed to store the size from the
211     // size we need to reserve so 2 cases, we use 8 bytes to store the
212     // size if possible, 1 byte otherwise
213     if (size < 10)
214         put_ebml_num(pb, size-1, 0);
215     else
216         put_ebml_num(pb, size-9, 8);
217     while(url_ftell(pb) < currentpos + size)
218         put_byte(pb, 0);
219 }
220
221 static ebml_master start_ebml_master(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, uint64_t expectedsize)
222 {
223     int bytes = expectedsize ? ebml_num_size(expectedsize) : 8;
224     put_ebml_id(pb, elementid);
225     put_ebml_size_unknown(pb, bytes);
226     return (ebml_master){ url_ftell(pb), bytes };
227 }
228
229 static void end_ebml_master(ByteIOContext *pb, ebml_master master)
230 {
231     int64_t pos = url_ftell(pb);
232
233     if (url_fseek(pb, master.pos - master.sizebytes, SEEK_SET) < 0)
234         return;
235     put_ebml_num(pb, pos - master.pos, master.sizebytes);
236     url_fseek(pb, pos, SEEK_SET);
237 }
238
239 static void put_xiph_size(ByteIOContext *pb, int size)
240 {
241     int i;
242     for (i = 0; i < size / 255; i++)
243         put_byte(pb, 255);
244     put_byte(pb, size % 255);
245 }
246
247 /**
248  * Initialize a mkv_seekhead element to be ready to index level 1 Matroska
249  * elements. If a maximum number of elements is specified, enough space
250  * will be reserved at the current file location to write a seek head of
251  * that size.
252  *
253  * @param segment_offset The absolute offset to the position in the file
254  *                       where the segment begins.
255  * @param numelements The maximum number of elements that will be indexed
256  *                    by this seek head, 0 if unlimited.
257  */
258 static mkv_seekhead * mkv_start_seekhead(ByteIOContext *pb, int64_t segment_offset, int numelements)
259 {
260     mkv_seekhead *new_seekhead = av_mallocz(sizeof(mkv_seekhead));
261     if (new_seekhead == NULL)
262         return NULL;
263
264     new_seekhead->segment_offset = segment_offset;
265
266     if (numelements > 0) {
267         new_seekhead->filepos = url_ftell(pb);
268         // 21 bytes max for a seek entry, 10 bytes max for the SeekHead ID
269         // and size, and 3 bytes to guarantee that an EBML void element
270         // will fit afterwards
271         new_seekhead->reserved_size = numelements * MAX_SEEKENTRY_SIZE + 13;
272         new_seekhead->max_entries = numelements;
273         put_ebml_void(pb, new_seekhead->reserved_size);
274     }
275     return new_seekhead;
276 }
277
278 static int mkv_add_seekhead_entry(mkv_seekhead *seekhead, unsigned int elementid, uint64_t filepos)
279 {
280     mkv_seekhead_entry *entries = seekhead->entries;
281
282     // don't store more elements than we reserved space for
283     if (seekhead->max_entries > 0 && seekhead->max_entries <= seekhead->num_entries)
284         return -1;
285
286     entries = av_realloc(entries, (seekhead->num_entries + 1) * sizeof(mkv_seekhead_entry));
287     if (entries == NULL)
288         return AVERROR(ENOMEM);
289
290     entries[seekhead->num_entries  ].elementid = elementid;
291     entries[seekhead->num_entries++].segmentpos = filepos - seekhead->segment_offset;
292
293     seekhead->entries = entries;
294     return 0;
295 }
296
297 /**
298  * Write the seek head to the file and free it. If a maximum number of
299  * elements was specified to mkv_start_seekhead(), the seek head will
300  * be written at the location reserved for it. Otherwise, it is written
301  * at the current location in the file.
302  *
303  * @return The file offset where the seekhead was written,
304  * -1 if an error occurred.
305  */
306 static int64_t mkv_write_seekhead(ByteIOContext *pb, mkv_seekhead *seekhead)
307 {
308     ebml_master metaseek, seekentry;
309     int64_t currentpos;
310     int i;
311
312     currentpos = url_ftell(pb);
313
314     if (seekhead->reserved_size > 0)
315         if (url_fseek(pb, seekhead->filepos, SEEK_SET) < 0)
316             return -1;
317
318     metaseek = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEEKHEAD, seekhead->reserved_size);
319     for (i = 0; i < seekhead->num_entries; i++) {
320         mkv_seekhead_entry *entry = &seekhead->entries[i];
321
322         seekentry = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEEKENTRY, MAX_SEEKENTRY_SIZE);
323
324         put_ebml_id(pb, MATROSKA_ID_SEEKID);
325         put_ebml_num(pb, ebml_id_size(entry->elementid), 0);
326         put_ebml_id(pb, entry->elementid);
327
328         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_SEEKPOSITION, entry->segmentpos);
329         end_ebml_master(pb, seekentry);
330     }
331     end_ebml_master(pb, metaseek);
332
333     if (seekhead->reserved_size > 0) {
334         uint64_t remaining = seekhead->filepos + seekhead->reserved_size - url_ftell(pb);
335         put_ebml_void(pb, remaining);
336         url_fseek(pb, currentpos, SEEK_SET);
337
338         currentpos = seekhead->filepos;
339     }
340     av_free(seekhead->entries);
341     av_free(seekhead);
342
343     return currentpos;
344 }
345
346 static mkv_cues * mkv_start_cues(int64_t segment_offset)
347 {
348     mkv_cues *cues = av_mallocz(sizeof(mkv_cues));
349     if (cues == NULL)
350         return NULL;
351
352     cues->segment_offset = segment_offset;
353     return cues;
354 }
355
356 static int mkv_add_cuepoint(mkv_cues *cues, int stream, int64_t ts, int64_t cluster_pos)
357 {
358     mkv_cuepoint *entries = cues->entries;
359
360     entries = av_realloc(entries, (cues->num_entries + 1) * sizeof(mkv_cuepoint));
361     if (entries == NULL)
362         return AVERROR(ENOMEM);
363
364     if (ts < 0)
365         return 0;
366
367     entries[cues->num_entries  ].pts = ts;
368     entries[cues->num_entries  ].tracknum = stream + 1;
369     entries[cues->num_entries++].cluster_pos = cluster_pos - cues->segment_offset;
370
371     cues->entries = entries;
372     return 0;
373 }
374
375 static int64_t mkv_write_cues(ByteIOContext *pb, mkv_cues *cues, int num_tracks)
376 {
377     ebml_master cues_element;
378     int64_t currentpos;
379     int i, j;
380
381     currentpos = url_ftell(pb);
382     cues_element = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CUES, 0);
383
384     for (i = 0; i < cues->num_entries; i++) {
385         ebml_master cuepoint, track_positions;
386         mkv_cuepoint *entry = &cues->entries[i];
387         uint64_t pts = entry->pts;
388
389         cuepoint = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_POINTENTRY, MAX_CUEPOINT_SIZE(num_tracks));
390         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUETIME, pts);
391
392         // put all the entries from different tracks that have the exact same
393         // timestamp into the same CuePoint
394         for (j = 0; j < cues->num_entries - i && entry[j].pts == pts; j++) {
395             track_positions = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CUETRACKPOSITION, MAX_CUETRACKPOS_SIZE);
396             put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUETRACK          , entry[j].tracknum   );
397             put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUECLUSTERPOSITION, entry[j].cluster_pos);
398             end_ebml_master(pb, track_positions);
399         }
400         i += j - 1;
401         end_ebml_master(pb, cuepoint);
402     }
403     end_ebml_master(pb, cues_element);
404
405     av_free(cues->entries);
406     av_free(cues);
407     return currentpos;
408 }
409
410 static int put_xiph_codecpriv(AVFormatContext *s, ByteIOContext *pb, AVCodecContext *codec)
411 {
412     uint8_t *header_start[3];
413     int header_len[3];
414     int first_header_size;
415     int j;
416
417     if (codec->codec_id == CODEC_ID_VORBIS)
418         first_header_size = 30;
419     else
420         first_header_size = 42;
421
422     if (ff_split_xiph_headers(codec->extradata, codec->extradata_size,
423                               first_header_size, header_start, header_len) < 0) {
424         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Extradata corrupt.\n");
425         return -1;
426     }
427
428     put_byte(pb, 2);                    // number packets - 1
429     for (j = 0; j < 2; j++) {
430         put_xiph_size(pb, header_len[j]);
431     }
432     for (j = 0; j < 3; j++)
433         put_buffer(pb, header_start[j], header_len[j]);
434
435     return 0;
436 }
437
438 static void get_aac_sample_rates(AVFormatContext *s, AVCodecContext *codec, int *sample_rate, int *output_sample_rate)
439 {
440     int sri;
441
442     if (codec->extradata_size < 2) {
443         av_log(s, AV_LOG_WARNING, "No AAC extradata, unable to determine samplerate.\n");
444         return;
445     }
446
447     sri = ((codec->extradata[0] << 1) & 0xE) | (codec->extradata[1] >> 7);
448     if (sri > 12) {
449         av_log(s, AV_LOG_WARNING, "AAC samplerate index out of bounds\n");
450         return;
451     }
452     *sample_rate = ff_mpeg4audio_sample_rates[sri];
453
454     // if sbr, get output sample rate as well
455     if (codec->extradata_size == 5) {
456         sri = (codec->extradata[4] >> 3) & 0xF;
457         if (sri > 12) {
458             av_log(s, AV_LOG_WARNING, "AAC output samplerate index out of bounds\n");
459             return;
460         }
461         *output_sample_rate = ff_mpeg4audio_sample_rates[sri];
462     }
463 }
464
465 static int mkv_write_codecprivate(AVFormatContext *s, ByteIOContext *pb, AVCodecContext *codec, int native_id, int qt_id)
466 {
467     ByteIOContext *dyn_cp;
468     uint8_t *codecpriv;
469     int ret, codecpriv_size;
470
471     ret = url_open_dyn_buf(&dyn_cp);
472     if(ret < 0)
473         return ret;
474
475     if (native_id) {
476         if (codec->codec_id == CODEC_ID_VORBIS || codec->codec_id == CODEC_ID_THEORA)
477             ret = put_xiph_codecpriv(s, dyn_cp, codec);
478         else if (codec->codec_id == CODEC_ID_FLAC)
479             ret = ff_flac_write_header(dyn_cp, codec, 1);
480         else if (codec->codec_id == CODEC_ID_H264)
481             ret = ff_isom_write_avcc(dyn_cp, codec->extradata, codec->extradata_size);
482         else if (codec->extradata_size)
483             put_buffer(dyn_cp, codec->extradata, codec->extradata_size);
484     } else if (codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
485         if (qt_id) {
486             if (!codec->codec_tag)
487                 codec->codec_tag = ff_codec_get_tag(codec_movvideo_tags, codec->codec_id);
488             if (codec->extradata_size)
489                 put_buffer(dyn_cp, codec->extradata, codec->extradata_size);
490         } else {
491             if (!codec->codec_tag)
492                 codec->codec_tag = ff_codec_get_tag(ff_codec_bmp_tags, codec->codec_id);
493             if (!codec->codec_tag) {
494                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "No bmp codec ID found.\n");
495                 ret = -1;
496             }
497
498             ff_put_bmp_header(dyn_cp, codec, ff_codec_bmp_tags, 0);
499         }
500
501     } else if (codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
502         unsigned int tag;
503         tag = ff_codec_get_tag(ff_codec_wav_tags, codec->codec_id);
504         if (!tag) {
505             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "No wav codec ID found.\n");
506             ret = -1;
507         }
508         if (!codec->codec_tag)
509             codec->codec_tag = tag;
510
511         ff_put_wav_header(dyn_cp, codec);
512     }
513
514     codecpriv_size = url_close_dyn_buf(dyn_cp, &codecpriv);
515     if (codecpriv_size)
516         put_ebml_binary(pb, MATROSKA_ID_CODECPRIVATE, codecpriv, codecpriv_size);
517     av_free(codecpriv);
518     return ret;
519 }
520
521 static int mkv_write_tracks(AVFormatContext *s)
522 {
523     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
524     ByteIOContext *pb = s->pb;
525     ebml_master tracks;
526     int i, j, ret;
527
528     ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_TRACKS, url_ftell(pb));
529     if (ret < 0) return ret;
530
531     tracks = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKS, 0);
532     for (i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
533         AVStream *st = s->streams[i];
534         AVCodecContext *codec = st->codec;
535         ebml_master subinfo, track;
536         int native_id = 0;
537         int qt_id = 0;
538         int bit_depth = av_get_bits_per_sample(codec->codec_id);
539         int sample_rate = codec->sample_rate;
540         int output_sample_rate = 0;
541         AVMetadataTag *tag;
542
543         if (!bit_depth)
544             bit_depth = av_get_bits_per_sample_format(codec->sample_fmt);
545
546         if (codec->codec_id == CODEC_ID_AAC)
547             get_aac_sample_rates(s, codec, &sample_rate, &output_sample_rate);
548
549         track = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKENTRY, 0);
550         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKNUMBER     , i + 1);
551         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKUID        , i + 1);
552         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKFLAGLACING , 0);    // no lacing (yet)
553
554         if ((tag = av_metadata_get(st->metadata, "title", NULL, 0)))
555             put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TRACKNAME, tag->value);
556         tag = av_metadata_get(st->metadata, "language", NULL, 0);
557         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TRACKLANGUAGE, tag ? tag->value:"und");
558
559         if (st->disposition)
560             put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKFLAGDEFAULT, !!(st->disposition & AV_DISPOSITION_DEFAULT));
561
562         // look for a codec ID string specific to mkv to use,
563         // if none are found, use AVI codes
564         for (j = 0; ff_mkv_codec_tags[j].id != CODEC_ID_NONE; j++) {
565             if (ff_mkv_codec_tags[j].id == codec->codec_id) {
566                 put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, ff_mkv_codec_tags[j].str);
567                 native_id = 1;
568                 break;
569             }
570         }
571
572         if (mkv->mode == MODE_WEBM && !(codec->codec_id == CODEC_ID_VP8 ||
573                                         codec->codec_id == CODEC_ID_VORBIS)) {
574             av_log(s, AV_LOG_ERROR,
575                    "Only VP8 video and Vorbis audio are supported for WebM.\n");
576             return AVERROR(EINVAL);
577         }
578
579         switch (codec->codec_type) {
580             case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
581                 put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKTYPE, MATROSKA_TRACK_TYPE_VIDEO);
582                 put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKDEFAULTDURATION, av_q2d(codec->time_base)*1E9);
583
584                 if (!native_id &&
585                       ff_codec_get_tag(codec_movvideo_tags, codec->codec_id) &&
586                     (!ff_codec_get_tag(ff_codec_bmp_tags,   codec->codec_id)
587                      || codec->codec_id == CODEC_ID_SVQ1
588                      || codec->codec_id == CODEC_ID_SVQ3
589                      || codec->codec_id == CODEC_ID_CINEPAK))
590                     qt_id = 1;
591
592                 if (qt_id)
593                     put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, "V_QUICKTIME");
594                 else if (!native_id) {
595                     // if there is no mkv-specific codec ID, use VFW mode
596                     put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, "V_MS/VFW/FOURCC");
597                     mkv->tracks[i].write_dts = 1;
598                 }
599
600                 subinfo = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKVIDEO, 0);
601                 // XXX: interlace flag?
602                 put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_VIDEOPIXELWIDTH , codec->width);
603                 put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_VIDEOPIXELHEIGHT, codec->height);
604                 if (st->sample_aspect_ratio.num) {
605                     int d_width = codec->width*av_q2d(st->sample_aspect_ratio);
606                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_VIDEODISPLAYWIDTH , d_width);
607                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_VIDEODISPLAYHEIGHT, codec->height);
608                 }
609                 end_ebml_master(pb, subinfo);
610                 break;
611
612             case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
613                 put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKTYPE, MATROSKA_TRACK_TYPE_AUDIO);
614
615                 if (!native_id)
616                     // no mkv-specific ID, use ACM mode
617                     put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, "A_MS/ACM");
618
619                 subinfo = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKAUDIO, 0);
620                 put_ebml_uint  (pb, MATROSKA_ID_AUDIOCHANNELS    , codec->channels);
621                 put_ebml_float (pb, MATROSKA_ID_AUDIOSAMPLINGFREQ, sample_rate);
622                 if (output_sample_rate)
623                     put_ebml_float(pb, MATROSKA_ID_AUDIOOUTSAMPLINGFREQ, output_sample_rate);
624                 if (bit_depth)
625                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_AUDIOBITDEPTH, bit_depth);
626                 end_ebml_master(pb, subinfo);
627                 break;
628
629             case AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE:
630                 put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKTYPE, MATROSKA_TRACK_TYPE_SUBTITLE);
631                 break;
632             default:
633                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Only audio, video, and subtitles are supported for Matroska.");
634                 break;
635         }
636         ret = mkv_write_codecprivate(s, pb, codec, native_id, qt_id);
637         if (ret < 0) return ret;
638
639         end_ebml_master(pb, track);
640
641         // ms precision is the de-facto standard timescale for mkv files
642         av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000);
643     }
644     end_ebml_master(pb, tracks);
645     return 0;
646 }
647
648 static int mkv_write_chapters(AVFormatContext *s)
649 {
650     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
651     ByteIOContext *pb = s->pb;
652     ebml_master chapters, editionentry;
653     AVRational scale = {1, 1E9};
654     int i, ret;
655
656     if (!s->nb_chapters)
657         return 0;
658
659     ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_CHAPTERS, url_ftell(pb));
660     if (ret < 0) return ret;
661
662     chapters     = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERS    , 0);
663     editionentry = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_EDITIONENTRY, 0);
664     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_EDITIONFLAGDEFAULT, 1);
665     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_EDITIONFLAGHIDDEN , 0);
666     for (i = 0; i < s->nb_chapters; i++) {
667         ebml_master chapteratom, chapterdisplay;
668         AVChapter *c     = s->chapters[i];
669         AVMetadataTag *t = NULL;
670
671         chapteratom = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERATOM, 0);
672         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERUID, c->id);
673         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERTIMESTART,
674                       av_rescale_q(c->start, c->time_base, scale));
675         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERTIMEEND,
676                       av_rescale_q(c->end,   c->time_base, scale));
677         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERFLAGHIDDEN , 0);
678         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERFLAGENABLED, 1);
679         if ((t = av_metadata_get(c->metadata, "title", NULL, 0))) {
680             chapterdisplay = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERDISPLAY, 0);
681             put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CHAPSTRING, t->value);
682             put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CHAPLANG  , "und");
683             end_ebml_master(pb, chapterdisplay);
684         }
685         end_ebml_master(pb, chapteratom);
686     }
687     end_ebml_master(pb, editionentry);
688     end_ebml_master(pb, chapters);
689     return 0;
690 }
691
692 static int mkv_write_header(AVFormatContext *s)
693 {
694     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
695     ByteIOContext *pb = s->pb;
696     ebml_master ebml_header, segment_info;
697     AVMetadataTag *tag;
698     int ret, i;
699
700     if (!strcmp(s->oformat->name, "webm")) mkv->mode = MODE_WEBM;
701     else                                   mkv->mode = MODE_MATROSKAv2;
702
703     av_lfg_init(&mkv->lfg, av_get_random_seed());
704
705     mkv->tracks = av_mallocz(s->nb_streams * sizeof(*mkv->tracks));
706     if (!mkv->tracks)
707         return AVERROR(ENOMEM);
708
709     ebml_header = start_ebml_master(pb, EBML_ID_HEADER, 0);
710     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLVERSION        ,           1);
711     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLREADVERSION    ,           1);
712     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLMAXIDLENGTH    ,           4);
713     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLMAXSIZELENGTH  ,           8);
714     put_ebml_string (pb, EBML_ID_DOCTYPE            , s->oformat->name);
715     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_DOCTYPEVERSION     ,           2);
716     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_DOCTYPEREADVERSION ,           2);
717     end_ebml_master(pb, ebml_header);
718
719     mkv->segment = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEGMENT, 0);
720     mkv->segment_offset = url_ftell(pb);
721
722     // we write 2 seek heads - one at the end of the file to point to each
723     // cluster, and one at the beginning to point to all other level one
724     // elements (including the seek head at the end of the file), which
725     // isn't more than 10 elements if we only write one of each other
726     // currently defined level 1 element
727     mkv->main_seekhead    = mkv_start_seekhead(pb, mkv->segment_offset, 10);
728     mkv->cluster_seekhead = mkv_start_seekhead(pb, mkv->segment_offset, 0);
729     if (mkv->main_seekhead == NULL || mkv->cluster_seekhead == NULL)
730         return AVERROR(ENOMEM);
731
732     ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_INFO, url_ftell(pb));
733     if (ret < 0) return ret;
734
735     segment_info = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_INFO, 0);
736     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TIMECODESCALE, 1000000);
737     if ((tag = av_metadata_get(s->metadata, "title", NULL, 0)))
738         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TITLE, tag->value);
739     if (!(s->streams[0]->codec->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)) {
740         uint32_t segment_uid[4];
741         for (i = 0; i < 4; i++)
742             segment_uid[i] = av_lfg_get(&mkv->lfg);
743
744         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_MUXINGAPP , LIBAVFORMAT_IDENT);
745         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_WRITINGAPP, LIBAVFORMAT_IDENT);
746         put_ebml_binary(pb, MATROSKA_ID_SEGMENTUID, segment_uid, 16);
747     }
748
749     // reserve space for the duration
750     mkv->duration = 0;
751     mkv->duration_offset = url_ftell(pb);
752     put_ebml_void(pb, 11);                  // assumes double-precision float to be written
753     end_ebml_master(pb, segment_info);
754
755     ret = mkv_write_tracks(s);
756     if (ret < 0) return ret;
757
758     if (mkv->mode != MODE_WEBM) {
759         ret = mkv_write_chapters(s);
760         if (ret < 0) return ret;
761     }
762
763     if (url_is_streamed(s->pb))
764         mkv_write_seekhead(pb, mkv->main_seekhead);
765
766     mkv->cues = mkv_start_cues(mkv->segment_offset);
767     if (mkv->cues == NULL)
768         return AVERROR(ENOMEM);
769
770     av_init_packet(&mkv->cur_audio_pkt);
771     mkv->cur_audio_pkt.size = 0;
772     mkv->audio_buffer_size  = 0;
773
774     put_flush_packet(pb);
775     return 0;
776 }
777
778 static int mkv_blockgroup_size(int pkt_size)
779 {
780     int size = pkt_size + 4;
781     size += ebml_num_size(size);
782     size += 2;              // EBML ID for block and block duration
783     size += 8;              // max size of block duration
784     size += ebml_num_size(size);
785     size += 1;              // blockgroup EBML ID
786     return size;
787 }
788
789 static int ass_get_duration(const uint8_t *p)
790 {
791     int sh, sm, ss, sc, eh, em, es, ec;
792     uint64_t start, end;
793
794     if (sscanf(p, "%*[^,],%d:%d:%d%*c%d,%d:%d:%d%*c%d",
795                &sh, &sm, &ss, &sc, &eh, &em, &es, &ec) != 8)
796         return 0;
797     start = 3600000*sh + 60000*sm + 1000*ss + 10*sc;
798     end   = 3600000*eh + 60000*em + 1000*es + 10*ec;
799     return end - start;
800 }
801
802 static int mkv_write_ass_blocks(AVFormatContext *s, ByteIOContext *pb, AVPacket *pkt)
803 {
804     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
805     int i, layer = 0, max_duration = 0, size, line_size, data_size = pkt->size;
806     uint8_t *start, *end, *data = pkt->data;
807     ebml_master blockgroup;
808     char buffer[2048];
809
810     while (data_size) {
811         int duration = ass_get_duration(data);
812         max_duration = FFMAX(duration, max_duration);
813         end = memchr(data, '\n', data_size);
814         size = line_size = end ? end-data+1 : data_size;
815         size -= end ? (end[-1]=='\r')+1 : 0;
816         start = data;
817         for (i=0; i<3; i++, start++)
818             if (!(start = memchr(start, ',', size-(start-data))))
819                 return max_duration;
820         size -= start - data;
821         sscanf(data, "Dialogue: %d,", &layer);
822         i = snprintf(buffer, sizeof(buffer), "%"PRId64",%d,",
823                      s->streams[pkt->stream_index]->nb_frames++, layer);
824         size = FFMIN(i+size, sizeof(buffer));
825         memcpy(buffer+i, start, size-i);
826
827         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "Writing block at offset %" PRIu64 ", size %d, "
828                "pts %" PRId64 ", duration %d\n",
829                url_ftell(pb), size, pkt->pts, duration);
830         blockgroup = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_BLOCKGROUP, mkv_blockgroup_size(size));
831         put_ebml_id(pb, MATROSKA_ID_BLOCK);
832         put_ebml_num(pb, size+4, 0);
833         put_byte(pb, 0x80 | (pkt->stream_index + 1));     // this assumes stream_index is less than 126
834         put_be16(pb, pkt->pts - mkv->cluster_pts);
835         put_byte(pb, 0);
836         put_buffer(pb, buffer, size);
837         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_BLOCKDURATION, duration);
838         end_ebml_master(pb, blockgroup);
839
840         data += line_size;
841         data_size -= line_size;
842     }
843
844     return max_duration;
845 }
846
847 static void mkv_write_block(AVFormatContext *s, ByteIOContext *pb,
848                             unsigned int blockid, AVPacket *pkt, int flags)
849 {
850     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
851     AVCodecContext *codec = s->streams[pkt->stream_index]->codec;
852     uint8_t *data = NULL;
853     int size = pkt->size;
854     int64_t ts = mkv->tracks[pkt->stream_index].write_dts ? pkt->dts : pkt->pts;
855
856     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "Writing block at offset %" PRIu64 ", size %d, "
857            "pts %" PRId64 ", dts %" PRId64 ", duration %d, flags %d\n",
858            url_ftell(pb), pkt->size, pkt->pts, pkt->dts, pkt->duration, flags);
859     if (codec->codec_id == CODEC_ID_H264 && codec->extradata_size > 0 &&
860         (AV_RB24(codec->extradata) == 1 || AV_RB32(codec->extradata) == 1))
861         ff_avc_parse_nal_units_buf(pkt->data, &data, &size);
862     else
863         data = pkt->data;
864     put_ebml_id(pb, blockid);
865     put_ebml_num(pb, size+4, 0);
866     put_byte(pb, 0x80 | (pkt->stream_index + 1));     // this assumes stream_index is less than 126
867     put_be16(pb, ts - mkv->cluster_pts);
868     put_byte(pb, flags);
869     put_buffer(pb, data, size);
870     if (data != pkt->data)
871         av_free(data);
872 }
873
874 static void mkv_flush_dynbuf(AVFormatContext *s)
875 {
876     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
877     int bufsize;
878     uint8_t *dyn_buf;
879
880     if (!mkv->dyn_bc)
881         return;
882
883     bufsize = url_close_dyn_buf(mkv->dyn_bc, &dyn_buf);
884     put_buffer(s->pb, dyn_buf, bufsize);
885     av_free(dyn_buf);
886     mkv->dyn_bc = NULL;
887 }
888
889 static int mkv_write_packet_internal(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
890 {
891     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
892     ByteIOContext *pb = s->pb;
893     AVCodecContext *codec = s->streams[pkt->stream_index]->codec;
894     int keyframe = !!(pkt->flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
895     int duration = pkt->duration;
896     int ret;
897     int64_t ts = mkv->tracks[pkt->stream_index].write_dts ? pkt->dts : pkt->pts;
898
899     if (ts == AV_NOPTS_VALUE) {
900         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Can't write packet with unknown timestamp\n");
901         return AVERROR(EINVAL);
902     }
903
904     if (url_is_streamed(s->pb)) {
905         if (!mkv->dyn_bc)
906             url_open_dyn_buf(&mkv->dyn_bc);
907         pb = mkv->dyn_bc;
908     }
909
910     if (!mkv->cluster_pos) {
911         ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->cluster_seekhead, MATROSKA_ID_CLUSTER, url_ftell(pb));
912         if (ret < 0) return ret;
913
914         mkv->cluster_pos = url_ftell(s->pb);
915         mkv->cluster = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CLUSTER, 0);
916         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CLUSTERTIMECODE, FFMAX(0, ts));
917         mkv->cluster_pts = FFMAX(0, ts);
918     }
919
920     if (codec->codec_type != AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE) {
921         mkv_write_block(s, pb, MATROSKA_ID_SIMPLEBLOCK, pkt, keyframe << 7);
922     } else if (codec->codec_id == CODEC_ID_SSA) {
923         duration = mkv_write_ass_blocks(s, pb, pkt);
924     } else {
925         ebml_master blockgroup = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_BLOCKGROUP, mkv_blockgroup_size(pkt->size));
926         duration = pkt->convergence_duration;
927         mkv_write_block(s, pb, MATROSKA_ID_BLOCK, pkt, 0);
928         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_BLOCKDURATION, duration);
929         end_ebml_master(pb, blockgroup);
930     }
931
932     if (codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO && keyframe) {
933         ret = mkv_add_cuepoint(mkv->cues, pkt->stream_index, ts, mkv->cluster_pos);
934         if (ret < 0) return ret;
935     }
936
937     mkv->duration = FFMAX(mkv->duration, ts + duration);
938     return 0;
939 }
940
941 static int mkv_copy_packet(MatroskaMuxContext *mkv, const AVPacket *pkt)
942 {
943     uint8_t *data           = mkv->cur_audio_pkt.data;
944     mkv->cur_audio_pkt      = *pkt;
945     mkv->cur_audio_pkt.data = av_fast_realloc(data, &mkv->audio_buffer_size, pkt->size);
946     if (!mkv->cur_audio_pkt.data)
947         return AVERROR(ENOMEM);
948
949     memcpy(mkv->cur_audio_pkt.data, pkt->data, pkt->size);
950     mkv->cur_audio_pkt.size = pkt->size;
951     return 0;
952 }
953
954 static int mkv_write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
955 {
956     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
957     ByteIOContext *pb = url_is_streamed(s->pb) ? mkv->dyn_bc : s->pb;
958     AVCodecContext *codec = s->streams[pkt->stream_index]->codec;
959     int ret, keyframe = !!(pkt->flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
960     int64_t ts = mkv->tracks[pkt->stream_index].write_dts ? pkt->dts : pkt->pts;
961     int cluster_size = url_ftell(pb) - (url_is_streamed(s->pb) ? 0 : mkv->cluster_pos);
962
963     // start a new cluster every 5 MB or 5 sec, or 32k / 1 sec for streaming or
964     // after 4k and on a keyframe
965     if (mkv->cluster_pos &&
966         ((url_is_streamed(s->pb) && (cluster_size > 32*1024 || ts > mkv->cluster_pts + 1000))
967          ||                      cluster_size > 5*1024*1024 || ts > mkv->cluster_pts + 5000
968          || (codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO && keyframe && cluster_size > 4*1024))) {
969         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "Starting new cluster at offset %" PRIu64
970                " bytes, pts %" PRIu64 "\n", url_ftell(pb), ts);
971         end_ebml_master(pb, mkv->cluster);
972         mkv->cluster_pos = 0;
973         if (mkv->dyn_bc)
974             mkv_flush_dynbuf(s);
975     }
976
977     // check if we have an audio packet cached
978     if (mkv->cur_audio_pkt.size > 0) {
979         ret = mkv_write_packet_internal(s, &mkv->cur_audio_pkt);
980         mkv->cur_audio_pkt.size = 0;
981         if (ret < 0) {
982             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Could not write cached audio packet ret:%d\n", ret);
983             return ret;
984         }
985     }
986
987     // buffer an audio packet to ensure the packet containing the video
988     // keyframe's timecode is contained in the same cluster for WebM
989     if (codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO)
990         ret = mkv_copy_packet(mkv, pkt);
991     else
992         ret = mkv_write_packet_internal(s, pkt);
993     return ret;
994 }
995
996 static int mkv_write_trailer(AVFormatContext *s)
997 {
998     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
999     ByteIOContext *pb = s->pb;
1000     int64_t currentpos, second_seekhead, cuespos;
1001     int ret;
1002
1003     // check if we have an audio packet cached
1004     if (mkv->cur_audio_pkt.size > 0) {
1005         ret = mkv_write_packet_internal(s, &mkv->cur_audio_pkt);
1006         mkv->cur_audio_pkt.size = 0;
1007         if (ret < 0) {
1008             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Could not write cached audio packet ret:%d\n", ret);
1009             return ret;
1010         }
1011     }
1012
1013     if (mkv->dyn_bc) {
1014         end_ebml_master(mkv->dyn_bc, mkv->cluster);
1015         mkv_flush_dynbuf(s);
1016     } else if (mkv->cluster_pos) {
1017         end_ebml_master(pb, mkv->cluster);
1018     }
1019
1020     if (!url_is_streamed(pb)) {
1021         cuespos = mkv_write_cues(pb, mkv->cues, s->nb_streams);
1022         second_seekhead = mkv_write_seekhead(pb, mkv->cluster_seekhead);
1023
1024         ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_CUES    , cuespos);
1025         if (ret < 0) return ret;
1026         if (second_seekhead >= 0) {
1027             ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_SEEKHEAD, second_seekhead);
1028             if (ret < 0) return ret;
1029         }
1030         mkv_write_seekhead(pb, mkv->main_seekhead);
1031
1032         // update the duration
1033         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "end duration = %" PRIu64 "\n", mkv->duration);
1034         currentpos = url_ftell(pb);
1035         url_fseek(pb, mkv->duration_offset, SEEK_SET);
1036         put_ebml_float(pb, MATROSKA_ID_DURATION, mkv->duration);
1037
1038         url_fseek(pb, currentpos, SEEK_SET);
1039     }
1040
1041     end_ebml_master(pb, mkv->segment);
1042     av_free(mkv->tracks);
1043     av_destruct_packet(&mkv->cur_audio_pkt);
1044     put_flush_packet(pb);
1045     return 0;
1046 }
1047
1048 #if CONFIG_MATROSKA_MUXER
1049 AVOutputFormat matroska_muxer = {
1050     "matroska",
1051     NULL_IF_CONFIG_SMALL("Matroska file format"),
1052     "video/x-matroska",
1053     "mkv",
1054     sizeof(MatroskaMuxContext),
1055     CODEC_ID_MP2,
1056     CODEC_ID_MPEG4,
1057     mkv_write_header,
1058     mkv_write_packet,
1059     mkv_write_trailer,
1060     .flags = AVFMT_GLOBALHEADER | AVFMT_VARIABLE_FPS,
1061     .codec_tag = (const AVCodecTag* const []){ff_codec_bmp_tags, ff_codec_wav_tags, 0},
1062     .subtitle_codec = CODEC_ID_TEXT,
1063 };
1064 #endif
1065
1066 #if CONFIG_WEBM_MUXER
1067 AVOutputFormat webm_muxer = {
1068     "webm",
1069     NULL_IF_CONFIG_SMALL("WebM file format"),
1070     "video/webm",
1071     "webm",
1072     sizeof(MatroskaMuxContext),
1073     CODEC_ID_VORBIS,
1074     CODEC_ID_VP8,
1075     mkv_write_header,
1076     mkv_write_packet,
1077     mkv_write_trailer,
1078     .flags = AVFMT_GLOBALHEADER | AVFMT_VARIABLE_FPS,
1079 };
1080 #endif
1081
1082 #if CONFIG_MATROSKA_AUDIO_MUXER
1083 AVOutputFormat matroska_audio_muxer = {
1084     "matroska",
1085     NULL_IF_CONFIG_SMALL("Matroska file format"),
1086     "audio/x-matroska",
1087     "mka",
1088     sizeof(MatroskaMuxContext),
1089     CODEC_ID_MP2,
1090     CODEC_ID_NONE,
1091     mkv_write_header,
1092     mkv_write_packet,
1093     mkv_write_trailer,
1094     .flags = AVFMT_GLOBALHEADER,
1095     .codec_tag = (const AVCodecTag* const []){ff_codec_wav_tags, 0},
1096 };
1097 #endif