Add 'disposition' bitfield to AVStream and use it for both muxing and demuxing
[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 "md5.h"
24 #include "riff.h"
25 #include "xiph.h"
26 #include "matroska.h"
27 #include "avc.h"
28
29 typedef struct ebml_master {
30     offset_t        pos;                ///< absolute offset in the file where the master's elements start
31     int             sizebytes;          ///< how many bytes were reserved for the size
32 } ebml_master;
33
34 typedef struct mkv_seekhead_entry {
35     unsigned int    elementid;
36     uint64_t        segmentpos;
37 } mkv_seekhead_entry;
38
39 typedef struct mkv_seekhead {
40     offset_t                filepos;
41     offset_t                segment_offset;     ///< the file offset to the beginning of the segment
42     int                     reserved_size;      ///< -1 if appending to file
43     int                     max_entries;
44     mkv_seekhead_entry      *entries;
45     int                     num_entries;
46 } mkv_seekhead;
47
48 typedef struct {
49     uint64_t        pts;
50     int             tracknum;
51     offset_t        cluster_pos;        ///< file offset of the cluster containing the block
52 } mkv_cuepoint;
53
54 typedef struct {
55     offset_t        segment_offset;
56     mkv_cuepoint    *entries;
57     int             num_entries;
58 } mkv_cues;
59
60 typedef struct MatroskaMuxContext {
61     ebml_master     segment;
62     offset_t        segment_offset;
63     offset_t        segment_uid;
64     ebml_master     cluster;
65     offset_t        cluster_pos;        ///< file offset of the current cluster
66     uint64_t        cluster_pts;
67     offset_t        duration_offset;
68     uint64_t        duration;
69     mkv_seekhead    *main_seekhead;
70     mkv_seekhead    *cluster_seekhead;
71     mkv_cues        *cues;
72
73     struct AVMD5    *md5_ctx;
74 } MatroskaMuxContext;
75
76
77 /** 2 bytes * 3 for EBML IDs, 3 1-byte EBML lengths, 8 bytes for 64 bit
78  * offset, 4 bytes for target EBML ID */
79 #define MAX_SEEKENTRY_SIZE 21
80
81 /** per-cuepoint-track - 3 1-byte EBML IDs, 3 1-byte EBML sizes, 2
82  * 8-byte uint max */
83 #define MAX_CUETRACKPOS_SIZE 22
84
85 /** per-cuepoint - 2 1-byte EBML IDs, 2 1-byte EBML sizes, 8-byte uint max */
86 #define MAX_CUEPOINT_SIZE(num_tracks) 12 + MAX_CUETRACKPOS_SIZE*num_tracks
87
88
89 static int ebml_id_size(unsigned int id)
90 {
91     return (av_log2(id+1)-1)/7+1;
92 }
93
94 static void put_ebml_id(ByteIOContext *pb, unsigned int id)
95 {
96     int i = ebml_id_size(id);
97     while (i--)
98         put_byte(pb, id >> (i*8));
99 }
100
101 /**
102  * Write an EBML size meaning "unknown size".
103  *
104  * @param bytes The number of bytes the size should occupy (maximum: 8).
105  */
106 static void put_ebml_size_unknown(ByteIOContext *pb, int bytes)
107 {
108     assert(bytes <= 8);
109     put_byte(pb, 0x1ff >> bytes);
110     while (--bytes)
111         put_byte(pb, 0xff);
112 }
113
114 /**
115  * Calculate how many bytes are needed to represent a given number in EBML.
116  */
117 static int ebml_num_size(uint64_t num)
118 {
119     int bytes = 1;
120     while ((num+1) >> bytes*7) bytes++;
121     return bytes;
122 }
123
124 /**
125  * Write a number in EBML variable length format.
126  *
127  * @param bytes The number of bytes that need to be used to write the number.
128  *              If zero, any number of bytes can be used.
129  */
130 static void put_ebml_num(ByteIOContext *pb, uint64_t num, int bytes)
131 {
132     int i, needed_bytes = ebml_num_size(num);
133
134     // sizes larger than this are currently undefined in EBML
135     assert(num < (1ULL<<56)-1);
136
137     if (bytes == 0)
138         // don't care how many bytes are used, so use the min
139         bytes = needed_bytes;
140     // the bytes needed to write the given size would exceed the bytes
141     // that we need to use, so write unknown size. This shouldn't happen.
142     assert(bytes >= needed_bytes);
143
144     num |= 1ULL << bytes*7;
145     for (i = bytes - 1; i >= 0; i--)
146         put_byte(pb, num >> i*8);
147 }
148
149 static void put_ebml_uint(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, uint64_t val)
150 {
151     int i, bytes = 1;
152     uint64_t tmp = val;
153     while (tmp>>=8) bytes++;
154
155     put_ebml_id(pb, elementid);
156     put_ebml_num(pb, bytes, 0);
157     for (i = bytes - 1; i >= 0; i--)
158         put_byte(pb, val >> i*8);
159 }
160
161 static void put_ebml_float(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, double val)
162 {
163     put_ebml_id(pb, elementid);
164     put_ebml_num(pb, 8, 0);
165     put_be64(pb, av_dbl2int(val));
166 }
167
168 static void put_ebml_binary(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid,
169                             const uint8_t *buf, int size)
170 {
171     put_ebml_id(pb, elementid);
172     put_ebml_num(pb, size, 0);
173     put_buffer(pb, buf, size);
174 }
175
176 static void put_ebml_string(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, const char *str)
177 {
178     put_ebml_binary(pb, elementid, str, strlen(str));
179 }
180
181 /**
182  * Writes a void element of a given size. Useful for reserving space in
183  * the file to be written to later.
184  *
185  * @param size The number of bytes to reserve, which must be at least 2.
186  */
187 static void put_ebml_void(ByteIOContext *pb, uint64_t size)
188 {
189     offset_t currentpos = url_ftell(pb);
190
191     assert(size >= 2);
192
193     put_ebml_id(pb, EBML_ID_VOID);
194     // we need to subtract the length needed to store the size from the
195     // size we need to reserve so 2 cases, we use 8 bytes to store the
196     // size if possible, 1 byte otherwise
197     if (size < 10)
198         put_ebml_num(pb, size-1, 0);
199     else
200         put_ebml_num(pb, size-9, 8);
201     while(url_ftell(pb) < currentpos + size)
202         put_byte(pb, 0);
203 }
204
205 static ebml_master start_ebml_master(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, uint64_t expectedsize)
206 {
207     int bytes = expectedsize ? ebml_num_size(expectedsize) : 8;
208     put_ebml_id(pb, elementid);
209     put_ebml_size_unknown(pb, bytes);
210     return (ebml_master){ url_ftell(pb), bytes };
211 }
212
213 static void end_ebml_master(ByteIOContext *pb, ebml_master master)
214 {
215     offset_t pos = url_ftell(pb);
216
217     // leave the unknown size for masters when streaming
218     if (url_is_streamed(pb))
219         return;
220
221     url_fseek(pb, master.pos - master.sizebytes, SEEK_SET);
222     put_ebml_num(pb, pos - master.pos, master.sizebytes);
223     url_fseek(pb, pos, SEEK_SET);
224 }
225
226 static void put_xiph_size(ByteIOContext *pb, int size)
227 {
228     int i;
229     for (i = 0; i < size / 255; i++)
230         put_byte(pb, 255);
231     put_byte(pb, size % 255);
232 }
233
234 /**
235  * Initialize a mkv_seekhead element to be ready to index level 1 Matroska
236  * elements. If a maximum number of elements is specified, enough space
237  * will be reserved at the current file location to write a seek head of
238  * that size.
239  *
240  * @param segment_offset The absolute offset to the position in the file
241  *                       where the segment begins.
242  * @param numelements The maximum number of elements that will be indexed
243  *                    by this seek head, 0 if unlimited.
244  */
245 static mkv_seekhead * mkv_start_seekhead(ByteIOContext *pb, offset_t segment_offset, int numelements)
246 {
247     mkv_seekhead *new_seekhead = av_mallocz(sizeof(mkv_seekhead));
248     if (new_seekhead == NULL)
249         return NULL;
250
251     new_seekhead->segment_offset = segment_offset;
252
253     if (numelements > 0) {
254         new_seekhead->filepos = url_ftell(pb);
255         // 21 bytes max for a seek entry, 10 bytes max for the SeekHead ID
256         // and size, and 3 bytes to guarantee that an EBML void element
257         // will fit afterwards
258         new_seekhead->reserved_size = numelements * MAX_SEEKENTRY_SIZE + 13;
259         new_seekhead->max_entries = numelements;
260         put_ebml_void(pb, new_seekhead->reserved_size);
261     }
262     return new_seekhead;
263 }
264
265 static int mkv_add_seekhead_entry(mkv_seekhead *seekhead, unsigned int elementid, uint64_t filepos)
266 {
267     mkv_seekhead_entry *entries = seekhead->entries;
268
269     // don't store more elements than we reserved space for
270     if (seekhead->max_entries > 0 && seekhead->max_entries <= seekhead->num_entries)
271         return -1;
272
273     entries = av_realloc(entries, (seekhead->num_entries + 1) * sizeof(mkv_seekhead_entry));
274     if (entries == NULL)
275         return AVERROR(ENOMEM);
276
277     entries[seekhead->num_entries  ].elementid = elementid;
278     entries[seekhead->num_entries++].segmentpos = filepos - seekhead->segment_offset;
279
280     seekhead->entries = entries;
281     return 0;
282 }
283
284 /**
285  * Write the seek head to the file and free it. If a maximum number of
286  * elements was specified to mkv_start_seekhead(), the seek head will
287  * be written at the location reserved for it. Otherwise, it is written
288  * at the current location in the file.
289  *
290  * @return The file offset where the seekhead was written.
291  */
292 static offset_t mkv_write_seekhead(ByteIOContext *pb, mkv_seekhead *seekhead)
293 {
294     ebml_master metaseek, seekentry;
295     offset_t currentpos;
296     int i;
297
298     currentpos = url_ftell(pb);
299
300     if (seekhead->reserved_size > 0)
301         url_fseek(pb, seekhead->filepos, SEEK_SET);
302
303     metaseek = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEEKHEAD, seekhead->reserved_size);
304     for (i = 0; i < seekhead->num_entries; i++) {
305         mkv_seekhead_entry *entry = &seekhead->entries[i];
306
307         seekentry = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEEKENTRY, MAX_SEEKENTRY_SIZE);
308
309         put_ebml_id(pb, MATROSKA_ID_SEEKID);
310         put_ebml_num(pb, ebml_id_size(entry->elementid), 0);
311         put_ebml_id(pb, entry->elementid);
312
313         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_SEEKPOSITION, entry->segmentpos);
314         end_ebml_master(pb, seekentry);
315     }
316     end_ebml_master(pb, metaseek);
317
318     if (seekhead->reserved_size > 0) {
319         uint64_t remaining = seekhead->filepos + seekhead->reserved_size - url_ftell(pb);
320         put_ebml_void(pb, remaining);
321         url_fseek(pb, currentpos, SEEK_SET);
322
323         currentpos = seekhead->filepos;
324     }
325     av_free(seekhead->entries);
326     av_free(seekhead);
327
328     return currentpos;
329 }
330
331 static mkv_cues * mkv_start_cues(offset_t segment_offset)
332 {
333     mkv_cues *cues = av_mallocz(sizeof(mkv_cues));
334     if (cues == NULL)
335         return NULL;
336
337     cues->segment_offset = segment_offset;
338     return cues;
339 }
340
341 static int mkv_add_cuepoint(mkv_cues *cues, AVPacket *pkt, offset_t cluster_pos)
342 {
343     mkv_cuepoint *entries = cues->entries;
344
345     entries = av_realloc(entries, (cues->num_entries + 1) * sizeof(mkv_cuepoint));
346     if (entries == NULL)
347         return AVERROR(ENOMEM);
348
349     entries[cues->num_entries  ].pts = pkt->pts;
350     entries[cues->num_entries  ].tracknum = pkt->stream_index + 1;
351     entries[cues->num_entries++].cluster_pos = cluster_pos - cues->segment_offset;
352
353     cues->entries = entries;
354     return 0;
355 }
356
357 static offset_t mkv_write_cues(ByteIOContext *pb, mkv_cues *cues, int num_tracks)
358 {
359     ebml_master cues_element;
360     offset_t currentpos;
361     int i, j;
362
363     currentpos = url_ftell(pb);
364     cues_element = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CUES, 0);
365
366     for (i = 0; i < cues->num_entries; i++) {
367         ebml_master cuepoint, track_positions;
368         mkv_cuepoint *entry = &cues->entries[i];
369         uint64_t pts = entry->pts;
370
371         cuepoint = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_POINTENTRY, MAX_CUEPOINT_SIZE(num_tracks));
372         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUETIME, pts);
373
374         // put all the entries from different tracks that have the exact same
375         // timestamp into the same CuePoint
376         for (j = 0; j < cues->num_entries - i && entry[j].pts == pts; j++) {
377             track_positions = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CUETRACKPOSITION, MAX_CUETRACKPOS_SIZE);
378             put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUETRACK          , entry[j].tracknum   );
379             put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUECLUSTERPOSITION, entry[j].cluster_pos);
380             end_ebml_master(pb, track_positions);
381         }
382         i += j - 1;
383         end_ebml_master(pb, cuepoint);
384     }
385     end_ebml_master(pb, cues_element);
386
387     av_free(cues->entries);
388     av_free(cues);
389     return currentpos;
390 }
391
392 static int put_xiph_codecpriv(AVFormatContext *s, ByteIOContext *pb, AVCodecContext *codec)
393 {
394     uint8_t *header_start[3];
395     int header_len[3];
396     int first_header_size;
397     int j;
398
399     if (codec->codec_id == CODEC_ID_VORBIS)
400         first_header_size = 30;
401     else
402         first_header_size = 42;
403
404     if (ff_split_xiph_headers(codec->extradata, codec->extradata_size,
405                               first_header_size, header_start, header_len) < 0) {
406         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Extradata corrupt.\n");
407         return -1;
408     }
409
410     put_byte(pb, 2);                    // number packets - 1
411     for (j = 0; j < 2; j++) {
412         put_xiph_size(pb, header_len[j]);
413     }
414     for (j = 0; j < 3; j++)
415         put_buffer(pb, header_start[j], header_len[j]);
416
417     return 0;
418 }
419
420 #define FLAC_STREAMINFO_SIZE 34
421
422 static int put_flac_codecpriv(AVFormatContext *s, ByteIOContext *pb, AVCodecContext *codec)
423 {
424     // if the extradata_size is greater than FLAC_STREAMINFO_SIZE,
425     // assume that it's in Matroska's format already
426     if (codec->extradata_size < FLAC_STREAMINFO_SIZE) {
427         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Invalid FLAC extradata\n");
428         return -1;
429     } else if (codec->extradata_size == FLAC_STREAMINFO_SIZE) {
430         // only the streaminfo packet
431         put_byte(pb, 0);
432         put_xiph_size(pb, codec->extradata_size);
433         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Only one packet\n");
434     }
435     put_buffer(pb, codec->extradata, codec->extradata_size);
436     return 0;
437 }
438
439 static void get_aac_sample_rates(AVFormatContext *s, AVCodecContext *codec, int *sample_rate, int *output_sample_rate)
440 {
441     static const int aac_sample_rates[] = {
442         96000, 88200, 64000, 48000, 44100, 32000,
443         24000, 22050, 16000, 12000, 11025,  8000,
444     };
445     int sri;
446
447     if (codec->extradata_size < 2) {
448         av_log(s, AV_LOG_WARNING, "No AAC extradata, unable to determine samplerate.\n");
449         return;
450     }
451
452     sri = ((codec->extradata[0] << 1) & 0xE) | (codec->extradata[1] >> 7);
453     if (sri > 12) {
454         av_log(s, AV_LOG_WARNING, "AAC samplerate index out of bounds\n");
455         return;
456     }
457     *sample_rate = aac_sample_rates[sri];
458
459     // if sbr, get output sample rate as well
460     if (codec->extradata_size == 5) {
461         sri = (codec->extradata[4] >> 3) & 0xF;
462         if (sri > 12) {
463             av_log(s, AV_LOG_WARNING, "AAC output samplerate index out of bounds\n");
464             return;
465         }
466         *output_sample_rate = aac_sample_rates[sri];
467     }
468 }
469
470 static int mkv_write_codecprivate(AVFormatContext *s, ByteIOContext *pb, AVCodecContext *codec, int native_id)
471 {
472     ByteIOContext *dyn_cp;
473     uint8_t *codecpriv;
474     int ret, codecpriv_size;
475
476     ret = url_open_dyn_buf(&dyn_cp);
477     if(ret < 0)
478         return ret;
479
480     if (native_id) {
481         if (codec->codec_id == CODEC_ID_VORBIS || codec->codec_id == CODEC_ID_THEORA)
482             ret = put_xiph_codecpriv(s, dyn_cp, codec);
483         else if (codec->codec_id == CODEC_ID_FLAC)
484             ret = put_flac_codecpriv(s, dyn_cp, codec);
485         else if (codec->codec_id == CODEC_ID_H264)
486             ret = ff_isom_write_avcc(dyn_cp, codec->extradata, codec->extradata_size);
487         else if (codec->extradata_size)
488             put_buffer(dyn_cp, codec->extradata, codec->extradata_size);
489     } else if (codec->codec_type == CODEC_TYPE_VIDEO) {
490         if (!codec->codec_tag)
491             codec->codec_tag = codec_get_tag(codec_bmp_tags, codec->codec_id);
492         if (!codec->codec_tag) {
493             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "No bmp codec ID found.");
494             ret = -1;
495         }
496
497         put_bmp_header(dyn_cp, codec, codec_bmp_tags, 0);
498
499     } else if (codec->codec_type == CODEC_TYPE_AUDIO) {
500         if (!codec->codec_tag)
501             codec->codec_tag = codec_get_tag(codec_wav_tags, codec->codec_id);
502         if (!codec->codec_tag) {
503             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "No wav codec ID found.");
504             ret = -1;
505         }
506
507         put_wav_header(dyn_cp, codec);
508     }
509
510     codecpriv_size = url_close_dyn_buf(dyn_cp, &codecpriv);
511     if (codecpriv_size)
512         put_ebml_binary(pb, MATROSKA_ID_CODECPRIVATE, codecpriv, codecpriv_size);
513     av_free(codecpriv);
514     return ret;
515 }
516
517 static int mkv_write_tracks(AVFormatContext *s)
518 {
519     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
520     ByteIOContext *pb = s->pb;
521     ebml_master tracks;
522     int i, j, ret;
523
524     ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_TRACKS, url_ftell(pb));
525     if (ret < 0) return ret;
526
527     tracks = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKS, 0);
528     for (i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
529         AVStream *st = s->streams[i];
530         AVCodecContext *codec = st->codec;
531         ebml_master subinfo, track;
532         int native_id = 0;
533         int bit_depth = av_get_bits_per_sample(codec->codec_id);
534         int sample_rate = codec->sample_rate;
535         int output_sample_rate = 0;
536
537         if (!bit_depth)
538             bit_depth = av_get_bits_per_sample_format(codec->sample_fmt);
539
540         if (codec->codec_id == CODEC_ID_AAC)
541             get_aac_sample_rates(s, codec, &sample_rate, &output_sample_rate);
542
543         track = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKENTRY, 0);
544         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKNUMBER     , i + 1);
545         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKUID        , i + 1);
546         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKFLAGLACING , 0);    // no lacing (yet)
547
548         if (st->language[0])
549             put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TRACKLANGUAGE, st->language);
550         else
551             put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TRACKLANGUAGE, "und");
552
553         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKFLAGDEFAULT, !!(st->disposition & AV_DISPOSITION_DEFAULT));
554
555         // look for a codec ID string specific to mkv to use,
556         // if none are found, use AVI codes
557         for (j = 0; ff_mkv_codec_tags[j].id != CODEC_ID_NONE; j++) {
558             if (ff_mkv_codec_tags[j].id == codec->codec_id) {
559                 put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, ff_mkv_codec_tags[j].str);
560                 native_id = 1;
561                 break;
562             }
563         }
564
565         switch (codec->codec_type) {
566             case CODEC_TYPE_VIDEO:
567                 put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKTYPE, MATROSKA_TRACK_TYPE_VIDEO);
568
569                 if (!native_id)
570                     // if there is no mkv-specific codec ID, use VFW mode
571                     put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, MATROSKA_CODEC_ID_VIDEO_VFW_FOURCC);
572
573                 subinfo = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKVIDEO, 0);
574                 // XXX: interlace flag?
575                 put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_VIDEOPIXELWIDTH , codec->width);
576                 put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_VIDEOPIXELHEIGHT, codec->height);
577                 if (codec->sample_aspect_ratio.num) {
578                     AVRational dar = av_mul_q(codec->sample_aspect_ratio,
579                                     (AVRational){codec->width, codec->height});
580                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_VIDEODISPLAYWIDTH , dar.num);
581                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_VIDEODISPLAYHEIGHT, dar.den);
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, MATROSKA_CODEC_ID_AUDIO_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);
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     int ret;
628
629     mkv->md5_ctx = av_mallocz(av_md5_size);
630     av_md5_init(mkv->md5_ctx);
631
632     ebml_header = start_ebml_master(pb, EBML_ID_HEADER, 0);
633     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLVERSION        ,           1);
634     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLREADVERSION    ,           1);
635     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLMAXIDLENGTH    ,           4);
636     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLMAXSIZELENGTH  ,           8);
637     put_ebml_string (pb, EBML_ID_DOCTYPE            ,  "matroska");
638     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_DOCTYPEVERSION     ,           2);
639     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_DOCTYPEREADVERSION ,           2);
640     end_ebml_master(pb, ebml_header);
641
642     mkv->segment = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEGMENT, 0);
643     mkv->segment_offset = url_ftell(pb);
644
645     // we write 2 seek heads - one at the end of the file to point to each
646     // cluster, and one at the beginning to point to all other level one
647     // elements (including the seek head at the end of the file), which
648     // isn't more than 10 elements if we only write one of each other
649     // currently defined level 1 element
650     mkv->main_seekhead    = mkv_start_seekhead(pb, mkv->segment_offset, 10);
651     mkv->cluster_seekhead = mkv_start_seekhead(pb, mkv->segment_offset, 0);
652     if (mkv->main_seekhead == NULL || mkv->cluster_seekhead == NULL)
653         return AVERROR(ENOMEM);
654
655     ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_INFO, url_ftell(pb));
656     if (ret < 0) return ret;
657
658     segment_info = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_INFO, 0);
659     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TIMECODESCALE, 1000000);
660     if (strlen(s->title))
661         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TITLE, s->title);
662     if (!(s->streams[0]->codec->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)) {
663         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_MUXINGAPP , LIBAVFORMAT_IDENT);
664         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_WRITINGAPP, LIBAVFORMAT_IDENT);
665
666         // reserve space to write the segment UID later
667         mkv->segment_uid = url_ftell(pb);
668         put_ebml_void(pb, 19);
669     }
670
671     // reserve space for the duration
672     mkv->duration = 0;
673     mkv->duration_offset = url_ftell(pb);
674     put_ebml_void(pb, 11);                  // assumes double-precision float to be written
675     end_ebml_master(pb, segment_info);
676
677     ret = mkv_write_tracks(s);
678     if (ret < 0) return ret;
679
680     ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->cluster_seekhead, MATROSKA_ID_CLUSTER, url_ftell(pb));
681     if (ret < 0) return ret;
682
683     mkv->cluster_pos = url_ftell(pb);
684     mkv->cluster = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CLUSTER, 0);
685     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CLUSTERTIMECODE, 0);
686     mkv->cluster_pts = 0;
687
688     mkv->cues = mkv_start_cues(mkv->segment_offset);
689     if (mkv->cues == NULL)
690         return AVERROR(ENOMEM);
691
692     return 0;
693 }
694
695 static int mkv_block_size(AVPacket *pkt)
696 {
697     int size = 4;           // track num + timecode + flags
698     return size + pkt->size;
699 }
700
701 static int mkv_blockgroup_size(AVPacket *pkt)
702 {
703     int size = mkv_block_size(pkt);
704     size += ebml_num_size(size);
705     size += 2;              // EBML ID for block and block duration
706     size += 8;              // max size of block duration
707     size += ebml_num_size(size);
708     size += 1;              // blockgroup EBML ID
709     return size;
710 }
711
712 static void mkv_write_block(AVFormatContext *s, unsigned int blockid, AVPacket *pkt, int flags)
713 {
714     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
715     ByteIOContext *pb = s->pb;
716
717     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "Writing block at offset %" PRIu64 ", size %d, "
718            "pts %" PRId64 ", dts %" PRId64 ", duration %d, flags %d\n",
719            url_ftell(pb), pkt->size, pkt->pts, pkt->dts, pkt->duration, flags);
720     put_ebml_id(pb, blockid);
721     put_ebml_num(pb, mkv_block_size(pkt), 0);
722     put_byte(pb, 0x80 | (pkt->stream_index + 1));     // this assumes stream_index is less than 126
723     put_be16(pb, pkt->pts - mkv->cluster_pts);
724     put_byte(pb, flags);
725     put_buffer(pb, pkt->data, pkt->size);
726 }
727
728 static int mkv_write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
729 {
730     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
731     ByteIOContext *pb = s->pb;
732     AVCodecContext *codec = s->streams[pkt->stream_index]->codec;
733     int keyframe = !!(pkt->flags & PKT_FLAG_KEY);
734     int ret;
735
736     // start a new cluster every 5 MB or 5 sec
737     if (url_ftell(pb) > mkv->cluster_pos + 5*1024*1024 || pkt->pts > mkv->cluster_pts + 5000) {
738         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "Starting new cluster at offset %" PRIu64
739                " bytes, pts %" PRIu64 "\n", url_ftell(pb), pkt->pts);
740         end_ebml_master(pb, mkv->cluster);
741
742         ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->cluster_seekhead, MATROSKA_ID_CLUSTER, url_ftell(pb));
743         if (ret < 0) return ret;
744
745         mkv->cluster_pos = url_ftell(pb);
746         mkv->cluster = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CLUSTER, 0);
747         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CLUSTERTIMECODE, pkt->pts);
748         mkv->cluster_pts = pkt->pts;
749         av_md5_update(mkv->md5_ctx, pkt->data, FFMIN(200, pkt->size));
750     }
751
752     if (codec->codec_id == CODEC_ID_H264 &&
753         codec->extradata_size > 0 && AV_RB32(codec->extradata) == 0x00000001) {
754         /* from x264 or from bytestream h264 */
755         /* nal reformating needed */
756         int ret = ff_avc_parse_nal_units(pkt->data, &pkt->data, &pkt->size);
757         if (ret < 0)
758             return ret;
759         assert(pkt->size);
760     }
761
762     if (codec->codec_type != CODEC_TYPE_SUBTITLE) {
763         mkv_write_block(s, MATROSKA_ID_SIMPLEBLOCK, pkt, keyframe << 7);
764     } else {
765         ebml_master blockgroup = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_BLOCKGROUP, mkv_blockgroup_size(pkt));
766         mkv_write_block(s, MATROSKA_ID_BLOCK, pkt, 0);
767         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_DURATION, pkt->duration);
768         end_ebml_master(pb, blockgroup);
769     }
770
771     if (codec->codec_type == CODEC_TYPE_VIDEO && keyframe) {
772         ret = mkv_add_cuepoint(mkv->cues, pkt, mkv->cluster_pos);
773         if (ret < 0) return ret;
774     }
775
776     mkv->duration = FFMAX(mkv->duration, pkt->pts + pkt->duration);
777     return 0;
778 }
779
780 static int mkv_write_trailer(AVFormatContext *s)
781 {
782     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
783     ByteIOContext *pb = s->pb;
784     offset_t currentpos, second_seekhead, cuespos;
785     int ret;
786
787     end_ebml_master(pb, mkv->cluster);
788
789     if (!url_is_streamed(pb)) {
790         cuespos = mkv_write_cues(pb, mkv->cues, s->nb_streams);
791         second_seekhead = mkv_write_seekhead(pb, mkv->cluster_seekhead);
792
793         ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_CUES    , cuespos);
794         if (ret < 0) return ret;
795         ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_SEEKHEAD, second_seekhead);
796         if (ret < 0) return ret;
797         mkv_write_seekhead(pb, mkv->main_seekhead);
798
799         // update the duration
800         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "end duration = %" PRIu64 "\n", mkv->duration);
801         currentpos = url_ftell(pb);
802         url_fseek(pb, mkv->duration_offset, SEEK_SET);
803         put_ebml_float(pb, MATROSKA_ID_DURATION, mkv->duration);
804
805         // write the md5sum of some frames as the segment UID
806         if (!(s->streams[0]->codec->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)) {
807             uint8_t segment_uid[16];
808             av_md5_final(mkv->md5_ctx, segment_uid);
809             url_fseek(pb, mkv->segment_uid, SEEK_SET);
810             put_ebml_binary(pb, MATROSKA_ID_SEGMENTUID, segment_uid, 16);
811         }
812         url_fseek(pb, currentpos, SEEK_SET);
813     }
814
815     end_ebml_master(pb, mkv->segment);
816     av_free(mkv->md5_ctx);
817     return 0;
818 }
819
820 AVOutputFormat matroska_muxer = {
821     "matroska",
822     "Matroska File Format",
823     "video/x-matroska",
824     "mkv",
825     sizeof(MatroskaMuxContext),
826     CODEC_ID_MP2,
827     CODEC_ID_MPEG4,
828     mkv_write_header,
829     mkv_write_packet,
830     mkv_write_trailer,
831     .codec_tag = (const AVCodecTag*[]){codec_bmp_tags, codec_wav_tags, 0},
832     .subtitle_codec = CODEC_ID_TEXT,
833 };
834
835 AVOutputFormat matroska_audio_muxer = {
836     "matroska",
837     "Matroska File Format",
838     "audio/x-matroska",
839     "mka",
840     sizeof(MatroskaMuxContext),
841     CODEC_ID_MP2,
842     CODEC_ID_NONE,
843     mkv_write_header,
844     mkv_write_packet,
845     mkv_write_trailer,
846     .codec_tag = (const AVCodecTag*[]){codec_wav_tags, 0},
847 };