93b5f40d5f6146f61724dc483f6bf8dc155d6cae
[ffmpeg.git] / libavformat / mpeg.c
1 /*
2  * MPEG1/2 demuxer
3  * Copyright (c) 2000, 2001, 2002 Fabrice Bellard.
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 "mpeg.h"
24
25 //#define DEBUG_SEEK
26
27 #undef NDEBUG
28 #include <assert.h>
29
30 /*********************************************/
31 /* demux code */
32
33 #define MAX_SYNC_SIZE 100000
34
35 static int cdxa_probe(AVProbeData *p)
36 {
37     /* check file header */
38     if (p->buf[0] == 'R' && p->buf[1] == 'I' &&
39         p->buf[2] == 'F' && p->buf[3] == 'F' &&
40         p->buf[8] == 'C' && p->buf[9] == 'D' &&
41         p->buf[10] == 'X' && p->buf[11] == 'A')
42         return AVPROBE_SCORE_MAX;
43     else
44         return 0;
45 }
46
47 static int check_pes(uint8_t *p, uint8_t *end){
48     int pes1;
49     int pes2=      (p[3] & 0xC0) == 0x80
50                 && (p[4] & 0xC0) != 0x40
51                 &&((p[4] & 0xC0) == 0x00 || (p[4]&0xC0)>>2 == (p[6]&0xF0));
52
53     for(p+=3; p<end && *p == 0xFF; p++);
54     if((*p&0xC0) == 0x40) p+=2;
55     if((*p&0xF0) == 0x20){
56         pes1= p[0]&p[2]&p[4]&1;
57         p+=5;
58     }else if((*p&0xF0) == 0x30){
59         pes1= p[0]&p[2]&p[4]&p[5]&p[7]&p[9]&1;
60         p+=10;
61     }else
62         pes1 = *p == 0x0F;
63
64     return pes1||pes2;
65 }
66
67 static int mpegps_probe(AVProbeData *p)
68 {
69     uint32_t code= -1;
70     int sys=0, pspack=0, priv1=0, vid=0, audio=0;
71     int i;
72     int score=0;
73
74     score = cdxa_probe(p);
75     if (score > 0) return score;
76
77     /* Search for MPEG stream */
78     for(i=0; i<p->buf_size; i++){
79         code = (code<<8) + p->buf[i];
80         if ((code & 0xffffff00) == 0x100) {
81             int pes= check_pes(p->buf+i, p->buf+p->buf_size);
82
83             if(code == SYSTEM_HEADER_START_CODE) sys++;
84             else if(code == PRIVATE_STREAM_1)    priv1++;
85             else if(code == PACK_START_CODE)     pspack++;
86             else if((code & 0xf0) == VIDEO_ID && pes) vid++;
87             else if((code & 0xe0) == AUDIO_ID && pes) audio++;
88         }
89     }
90
91     if(vid || audio)            /* invalid VDR files nd short PES streams */
92         score= AVPROBE_SCORE_MAX/4;
93
94 //av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d %d %d %d %d len:%d\n", sys, priv1, pspack,vid, audio, p->buf_size);
95     if(sys && sys*9 <= pspack*10)
96         return AVPROBE_SCORE_MAX/2+2; // +1 for .mpg
97     if((priv1 || vid || audio) && (priv1+vid+audio)*9 <= pspack*10)
98         return AVPROBE_SCORE_MAX/2+2; // +1 for .mpg
99     if((!!vid ^ !!audio) && (audio+vid > 1) && !sys && !pspack && p->buf_size>2048) /* PES stream */
100         return AVPROBE_SCORE_MAX/2+2;
101
102     //02-Penguin.flac has sys:0 priv1:0 pspack:0 vid:0 audio:1
103     return score;
104 }
105
106
107 typedef struct MpegDemuxContext {
108     int32_t header_state;
109     unsigned char psm_es_type[256];
110 } MpegDemuxContext;
111
112 static int mpegps_read_header(AVFormatContext *s,
113                               AVFormatParameters *ap)
114 {
115     MpegDemuxContext *m = s->priv_data;
116     m->header_state = 0xff;
117     s->ctx_flags |= AVFMTCTX_NOHEADER;
118
119     /* no need to do more */
120     return 0;
121 }
122
123 static int64_t get_pts(ByteIOContext *pb, int c)
124 {
125     int64_t pts;
126     int val;
127
128     if (c < 0)
129         c = get_byte(pb);
130     pts = (int64_t)((c >> 1) & 0x07) << 30;
131     val = get_be16(pb);
132     pts |= (int64_t)(val >> 1) << 15;
133     val = get_be16(pb);
134     pts |= (int64_t)(val >> 1);
135     return pts;
136 }
137
138 static int find_next_start_code(ByteIOContext *pb, int *size_ptr,
139                                 int32_t *header_state)
140 {
141     unsigned int state, v;
142     int val, n;
143
144     state = *header_state;
145     n = *size_ptr;
146     while (n > 0) {
147         if (url_feof(pb))
148             break;
149         v = get_byte(pb);
150         n--;
151         if (state == 0x000001) {
152             state = ((state << 8) | v) & 0xffffff;
153             val = state;
154             goto found;
155         }
156         state = ((state << 8) | v) & 0xffffff;
157     }
158     val = -1;
159  found:
160     *header_state = state;
161     *size_ptr = n;
162     return val;
163 }
164
165 #if 0 /* unused, remove? */
166 /* XXX: optimize */
167 static int find_prev_start_code(ByteIOContext *pb, int *size_ptr)
168 {
169     int64_t pos, pos_start;
170     int max_size, start_code;
171
172     max_size = *size_ptr;
173     pos_start = url_ftell(pb);
174
175     /* in order to go faster, we fill the buffer */
176     pos = pos_start - 16386;
177     if (pos < 0)
178         pos = 0;
179     url_fseek(pb, pos, SEEK_SET);
180     get_byte(pb);
181
182     pos = pos_start;
183     for(;;) {
184         pos--;
185         if (pos < 0 || (pos_start - pos) >= max_size) {
186             start_code = -1;
187             goto the_end;
188         }
189         url_fseek(pb, pos, SEEK_SET);
190         start_code = get_be32(pb);
191         if ((start_code & 0xffffff00) == 0x100)
192             break;
193     }
194  the_end:
195     *size_ptr = pos_start - pos;
196     return start_code;
197 }
198 #endif
199
200 /**
201  * Extracts stream types from a program stream map
202  * According to ISO/IEC 13818-1 ('MPEG-2 Systems') table 2-35
203  *
204  * @return number of bytes occupied by PSM in the bitstream
205  */
206 static long mpegps_psm_parse(MpegDemuxContext *m, ByteIOContext *pb)
207 {
208     int psm_length, ps_info_length, es_map_length;
209
210     psm_length = get_be16(pb);
211     get_byte(pb);
212     get_byte(pb);
213     ps_info_length = get_be16(pb);
214
215     /* skip program_stream_info */
216     url_fskip(pb, ps_info_length);
217     es_map_length = get_be16(pb);
218
219     /* at least one es available? */
220     while (es_map_length >= 4){
221         unsigned char type = get_byte(pb);
222         unsigned char es_id = get_byte(pb);
223         uint16_t es_info_length = get_be16(pb);
224         /* remember mapping from stream id to stream type */
225         m->psm_es_type[es_id] = type;
226         /* skip program_stream_info */
227         url_fskip(pb, es_info_length);
228         es_map_length -= 4 + es_info_length;
229     }
230     get_be32(pb); /* crc32 */
231     return 2 + psm_length;
232 }
233
234 /* read the next PES header. Return its position in ppos
235    (if not NULL), and its start code, pts and dts.
236  */
237 static int mpegps_read_pes_header(AVFormatContext *s,
238                                   int64_t *ppos, int *pstart_code,
239                                   int64_t *ppts, int64_t *pdts)
240 {
241     MpegDemuxContext *m = s->priv_data;
242     int len, size, startcode, c, flags, header_len;
243     int pes_ext, ext2_len, id_ext, skip;
244     int64_t pts, dts;
245     int64_t last_sync= url_ftell(&s->pb);
246
247  error_redo:
248         url_fseek(&s->pb, last_sync, SEEK_SET);
249  redo:
250         /* next start code (should be immediately after) */
251         m->header_state = 0xff;
252         size = MAX_SYNC_SIZE;
253         startcode = find_next_start_code(&s->pb, &size, &m->header_state);
254         last_sync = url_ftell(&s->pb);
255     //printf("startcode=%x pos=0x%"PRIx64"\n", startcode, url_ftell(&s->pb));
256     if (startcode < 0)
257         return AVERROR(EIO);
258     if (startcode == PACK_START_CODE)
259         goto redo;
260     if (startcode == SYSTEM_HEADER_START_CODE)
261         goto redo;
262     if (startcode == PADDING_STREAM ||
263         startcode == PRIVATE_STREAM_2) {
264         /* skip them */
265         len = get_be16(&s->pb);
266         url_fskip(&s->pb, len);
267         goto redo;
268     }
269     if (startcode == PROGRAM_STREAM_MAP) {
270         mpegps_psm_parse(m, &s->pb);
271         goto redo;
272     }
273
274     /* find matching stream */
275     if (!((startcode >= 0x1c0 && startcode <= 0x1df) ||
276           (startcode >= 0x1e0 && startcode <= 0x1ef) ||
277           (startcode == 0x1bd) || (startcode == 0x1fd)))
278         goto redo;
279     if (ppos) {
280         *ppos = url_ftell(&s->pb) - 4;
281     }
282     len = get_be16(&s->pb);
283     pts =
284     dts = AV_NOPTS_VALUE;
285     /* stuffing */
286     for(;;) {
287         if (len < 1)
288             goto error_redo;
289         c = get_byte(&s->pb);
290         len--;
291         /* XXX: for mpeg1, should test only bit 7 */
292         if (c != 0xff)
293             break;
294     }
295     if ((c & 0xc0) == 0x40) {
296         /* buffer scale & size */
297         get_byte(&s->pb);
298         c = get_byte(&s->pb);
299         len -= 2;
300     }
301     if ((c & 0xe0) == 0x20) {
302         dts = pts = get_pts(&s->pb, c);
303         len -= 4;
304         if (c & 0x10){
305             dts = get_pts(&s->pb, -1);
306             len -= 5;
307         }
308     } else if ((c & 0xc0) == 0x80) {
309         /* mpeg 2 PES */
310 #if 0 /* some streams have this field set for no apparent reason */
311         if ((c & 0x30) != 0) {
312             /* Encrypted multiplex not handled */
313             goto redo;
314         }
315 #endif
316         flags = get_byte(&s->pb);
317         header_len = get_byte(&s->pb);
318         len -= 2;
319         if (header_len > len)
320             goto error_redo;
321         len -= header_len;
322         if (flags & 0x80) {
323             dts = pts = get_pts(&s->pb, -1);
324             header_len -= 5;
325             if (flags & 0x40) {
326                 dts = get_pts(&s->pb, -1);
327                 header_len -= 5;
328             }
329         }
330         if (flags & 0x01) { /* PES extension */
331             pes_ext = get_byte(&s->pb);
332             header_len--;
333             if (pes_ext & 0x40) { /* pack header - should be zero in PS */
334                 goto error_redo;
335             }
336             /* Skip PES private data, program packet sequence counter and P-STD buffer */
337             skip = (pes_ext >> 4) & 0xb;
338             skip += skip & 0x9;
339             url_fskip(&s->pb, skip);
340             header_len -= skip;
341
342             if (pes_ext & 0x01) { /* PES extension 2 */
343                 ext2_len = get_byte(&s->pb);
344                 header_len--;
345                 if ((ext2_len & 0x7f) > 0) {
346                     id_ext = get_byte(&s->pb);
347                     if ((id_ext & 0x80) == 0)
348                         startcode = ((startcode & 0xff) << 8) | id_ext;
349                     header_len--;
350                 }
351             }
352         }
353         if(header_len < 0)
354             goto error_redo;
355         url_fskip(&s->pb, header_len);
356     }
357     else if( c!= 0xf )
358         goto redo;
359
360     if (startcode == PRIVATE_STREAM_1 && !m->psm_es_type[startcode & 0xff]) {
361         startcode = get_byte(&s->pb);
362         len--;
363         if (startcode >= 0x80 && startcode <= 0xcf) {
364             /* audio: skip header */
365             get_byte(&s->pb);
366             get_byte(&s->pb);
367             get_byte(&s->pb);
368             len -= 3;
369             if (startcode >= 0xb0 && startcode <= 0xbf) {
370                 /* MLP/TrueHD audio has a 4-byte header */
371                 get_byte(&s->pb);
372                 len--;
373             }
374         }
375     }
376     if(len<0)
377         goto error_redo;
378     if(dts != AV_NOPTS_VALUE && ppos){
379         int i;
380         for(i=0; i<s->nb_streams; i++){
381             if(startcode == s->streams[i]->id) {
382                 av_add_index_entry(s->streams[i], *ppos, dts, 0, 0, AVINDEX_KEYFRAME /* FIXME keyframe? */);
383             }
384         }
385     }
386
387     *pstart_code = startcode;
388     *ppts = pts;
389     *pdts = dts;
390     return len;
391 }
392
393 static int mpegps_read_packet(AVFormatContext *s,
394                               AVPacket *pkt)
395 {
396     MpegDemuxContext *m = s->priv_data;
397     AVStream *st;
398     int len, startcode, i, type, codec_id = 0, es_type;
399     int64_t pts, dts, dummy_pos; //dummy_pos is needed for the index building to work
400
401  redo:
402     len = mpegps_read_pes_header(s, &dummy_pos, &startcode, &pts, &dts);
403     if (len < 0)
404         return len;
405
406     /* now find stream */
407     for(i=0;i<s->nb_streams;i++) {
408         st = s->streams[i];
409         if (st->id == startcode)
410             goto found;
411     }
412
413     es_type = m->psm_es_type[startcode & 0xff];
414     if(es_type > 0){
415         if(es_type == STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG1){
416             codec_id = CODEC_ID_MPEG2VIDEO;
417             type = CODEC_TYPE_VIDEO;
418         } else if(es_type == STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG2){
419             codec_id = CODEC_ID_MPEG2VIDEO;
420             type = CODEC_TYPE_VIDEO;
421         } else if(es_type == STREAM_TYPE_AUDIO_MPEG1 ||
422                   es_type == STREAM_TYPE_AUDIO_MPEG2){
423             codec_id = CODEC_ID_MP3;
424             type = CODEC_TYPE_AUDIO;
425         } else if(es_type == STREAM_TYPE_AUDIO_AAC){
426             codec_id = CODEC_ID_AAC;
427             type = CODEC_TYPE_AUDIO;
428         } else if(es_type == STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG4){
429             codec_id = CODEC_ID_MPEG4;
430             type = CODEC_TYPE_VIDEO;
431         } else if(es_type == STREAM_TYPE_VIDEO_H264){
432             codec_id = CODEC_ID_H264;
433             type = CODEC_TYPE_VIDEO;
434         } else if(es_type == STREAM_TYPE_AUDIO_AC3){
435             codec_id = CODEC_ID_AC3;
436             type = CODEC_TYPE_AUDIO;
437         } else {
438             goto skip;
439         }
440     } else if (startcode >= 0x1e0 && startcode <= 0x1ef) {
441         static const unsigned char avs_seqh[4] = { 0, 0, 1, 0xb0 };
442         unsigned char buf[8];
443         get_buffer(&s->pb, buf, 8);
444         url_fseek(&s->pb, -8, SEEK_CUR);
445         if(!memcmp(buf, avs_seqh, 4) && (buf[6] != 0 || buf[7] != 1))
446             codec_id = CODEC_ID_CAVS;
447         else
448             codec_id = CODEC_ID_MPEG2VIDEO;
449         type = CODEC_TYPE_VIDEO;
450     } else if (startcode >= 0x1c0 && startcode <= 0x1df) {
451         type = CODEC_TYPE_AUDIO;
452         codec_id = CODEC_ID_MP2;
453     } else if (startcode >= 0x80 && startcode <= 0x87) {
454         type = CODEC_TYPE_AUDIO;
455         codec_id = CODEC_ID_AC3;
456     } else if ((startcode >= 0x88 && startcode <= 0x8f)
457                ||( startcode >= 0x98 && startcode <= 0x9f)) {
458         /* 0x90 - 0x97 is reserved for SDDS in DVD specs */
459         type = CODEC_TYPE_AUDIO;
460         codec_id = CODEC_ID_DTS;
461     } else if (startcode >= 0xa0 && startcode <= 0xaf) {
462         type = CODEC_TYPE_AUDIO;
463         codec_id = CODEC_ID_PCM_S16BE;
464     } else if (startcode >= 0xb0 && startcode <= 0xbf) {
465         type = CODEC_TYPE_AUDIO;
466         codec_id = CODEC_ID_MLP;
467     } else if (startcode >= 0xc0 && startcode <= 0xcf) {
468         /* Used for both AC-3 and E-AC-3 in EVOB files */
469         type = CODEC_TYPE_AUDIO;
470         codec_id = CODEC_ID_AC3;
471     } else if (startcode >= 0x20 && startcode <= 0x3f) {
472         type = CODEC_TYPE_SUBTITLE;
473         codec_id = CODEC_ID_DVD_SUBTITLE;
474     } else if (startcode >= 0xfd55 && startcode <= 0xfd5f) {
475         type = CODEC_TYPE_VIDEO;
476         codec_id = CODEC_ID_VC1;
477     } else {
478     skip:
479         /* skip packet */
480         url_fskip(&s->pb, len);
481         goto redo;
482     }
483     /* no stream found: add a new stream */
484     st = av_new_stream(s, startcode);
485     if (!st)
486         goto skip;
487     st->codec->codec_type = type;
488     st->codec->codec_id = codec_id;
489     if (codec_id != CODEC_ID_PCM_S16BE)
490         st->need_parsing = AVSTREAM_PARSE_FULL;
491  found:
492     if(st->discard >= AVDISCARD_ALL)
493         goto skip;
494     if (startcode >= 0xa0 && startcode <= 0xaf) {
495         int b1, freq;
496
497         /* for LPCM, we just skip the header and consider it is raw
498            audio data */
499         if (len <= 3)
500             goto skip;
501         get_byte(&s->pb); /* emphasis (1), muse(1), reserved(1), frame number(5) */
502         b1 = get_byte(&s->pb); /* quant (2), freq(2), reserved(1), channels(3) */
503         get_byte(&s->pb); /* dynamic range control (0x80 = off) */
504         len -= 3;
505         freq = (b1 >> 4) & 3;
506         st->codec->sample_rate = lpcm_freq_tab[freq];
507         st->codec->channels = 1 + (b1 & 7);
508         st->codec->bit_rate = st->codec->channels * st->codec->sample_rate * 2;
509     }
510     av_new_packet(pkt, len);
511     get_buffer(&s->pb, pkt->data, pkt->size);
512     pkt->pts = pts;
513     pkt->dts = dts;
514     pkt->stream_index = st->index;
515 #if 0
516     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "%d: pts=%0.3f dts=%0.3f size=%d\n",
517            pkt->stream_index, pkt->pts / 90000.0, pkt->dts / 90000.0, pkt->size);
518 #endif
519
520     return 0;
521 }
522
523 static int mpegps_read_close(AVFormatContext *s)
524 {
525     return 0;
526 }
527
528 static int64_t mpegps_read_dts(AVFormatContext *s, int stream_index,
529                                int64_t *ppos, int64_t pos_limit)
530 {
531     int len, startcode;
532     int64_t pos, pts, dts;
533
534     pos = *ppos;
535 #ifdef DEBUG_SEEK
536     printf("read_dts: pos=0x%"PRIx64" next=%d -> ", pos, find_next);
537 #endif
538     url_fseek(&s->pb, pos, SEEK_SET);
539     for(;;) {
540         len = mpegps_read_pes_header(s, &pos, &startcode, &pts, &dts);
541         if (len < 0) {
542 #ifdef DEBUG_SEEK
543             printf("none (ret=%d)\n", len);
544 #endif
545             return AV_NOPTS_VALUE;
546         }
547         if (startcode == s->streams[stream_index]->id &&
548             dts != AV_NOPTS_VALUE) {
549             break;
550         }
551         url_fskip(&s->pb, len);
552     }
553 #ifdef DEBUG_SEEK
554     printf("pos=0x%"PRIx64" dts=0x%"PRIx64" %0.3f\n", pos, dts, dts / 90000.0);
555 #endif
556     *ppos = pos;
557     return dts;
558 }
559
560 AVInputFormat mpegps_demuxer = {
561     "mpeg",
562     "MPEG PS format",
563     sizeof(MpegDemuxContext),
564     mpegps_probe,
565     mpegps_read_header,
566     mpegps_read_packet,
567     mpegps_read_close,
568     NULL, //mpegps_read_seek,
569     mpegps_read_dts,
570     .flags = AVFMT_SHOW_IDS,
571 };