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