mpegts: Provide an option to override the pcr period
[ffmpeg.git] / libavformat / mpegtsenc.c
1 /*
2  * MPEG2 transport stream (aka DVB) muxer
3  * Copyright (c) 2003 Fabrice Bellard
4  *
5  * This file is part of Libav.
6  *
7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 #include "libavutil/bswap.h"
23 #include "libavutil/crc.h"
24 #include "libavutil/dict.h"
25 #include "libavutil/intreadwrite.h"
26 #include "libavutil/mathematics.h"
27 #include "libavutil/opt.h"
28 #include "libavcodec/internal.h"
29 #include "avformat.h"
30 #include "internal.h"
31 #include "mpegts.h"
32
33 #define PCR_TIME_BASE 27000000
34
35 /* write DVB SI sections */
36
37 /*********************************************/
38 /* mpegts section writer */
39
40 typedef struct MpegTSSection {
41     int pid;
42     int cc;
43     void (*write_packet)(struct MpegTSSection *s, const uint8_t *packet);
44     void *opaque;
45 } MpegTSSection;
46
47 typedef struct MpegTSService {
48     MpegTSSection pmt; /* MPEG2 pmt table context */
49     int sid;           /* service ID */
50     char *name;
51     char *provider_name;
52     int pcr_pid;
53     int pcr_packet_count;
54     int pcr_packet_period;
55 } MpegTSService;
56
57 typedef struct MpegTSWrite {
58     const AVClass *av_class;
59     MpegTSSection pat; /* MPEG2 pat table */
60     MpegTSSection sdt; /* MPEG2 sdt table context */
61     MpegTSService **services;
62     int sdt_packet_count;
63     int sdt_packet_period;
64     int pat_packet_count;
65     int pat_packet_period;
66     int nb_services;
67     int onid;
68     int tsid;
69     int64_t first_pcr;
70     int mux_rate; ///< set to 1 when VBR
71     int pes_payload_size;
72
73     int transport_stream_id;
74     int original_network_id;
75     int service_id;
76
77     int pmt_start_pid;
78     int start_pid;
79
80     int reemit_pat_pmt; // backward compatibility
81
82     int pcr_period;
83 #define MPEGTS_FLAG_REEMIT_PAT_PMT  0x01
84 #define MPEGTS_FLAG_AAC_LATM        0x02
85     int flags;
86 } MpegTSWrite;
87
88 /* a PES packet header is generated every DEFAULT_PES_HEADER_FREQ packets */
89 #define DEFAULT_PES_HEADER_FREQ 16
90 #define DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE ((DEFAULT_PES_HEADER_FREQ - 1) * 184 + 170)
91
92 /* NOTE: 4 bytes must be left at the end for the crc32 */
93 static void mpegts_write_section(MpegTSSection *s, uint8_t *buf, int len)
94 {
95     unsigned int crc;
96     unsigned char packet[TS_PACKET_SIZE];
97     const unsigned char *buf_ptr;
98     unsigned char *q;
99     int first, b, len1, left;
100
101     crc = av_bswap32(av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE), -1, buf, len - 4));
102     buf[len - 4] = (crc >> 24) & 0xff;
103     buf[len - 3] = (crc >> 16) & 0xff;
104     buf[len - 2] = (crc >> 8) & 0xff;
105     buf[len - 1] = (crc) & 0xff;
106
107     /* send each packet */
108     buf_ptr = buf;
109     while (len > 0) {
110         first = (buf == buf_ptr);
111         q = packet;
112         *q++ = 0x47;
113         b = (s->pid >> 8);
114         if (first)
115             b |= 0x40;
116         *q++ = b;
117         *q++ = s->pid;
118         s->cc = (s->cc + 1) & 0xf;
119         *q++ = 0x10 | s->cc;
120         if (first)
121             *q++ = 0; /* 0 offset */
122         len1 = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
123         if (len1 > len)
124             len1 = len;
125         memcpy(q, buf_ptr, len1);
126         q += len1;
127         /* add known padding data */
128         left = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
129         if (left > 0)
130             memset(q, 0xff, left);
131
132         s->write_packet(s, packet);
133
134         buf_ptr += len1;
135         len -= len1;
136     }
137 }
138
139 static inline void put16(uint8_t **q_ptr, int val)
140 {
141     uint8_t *q;
142     q = *q_ptr;
143     *q++ = val >> 8;
144     *q++ = val;
145     *q_ptr = q;
146 }
147
148 static int mpegts_write_section1(MpegTSSection *s, int tid, int id,
149                           int version, int sec_num, int last_sec_num,
150                           uint8_t *buf, int len)
151 {
152     uint8_t section[1024], *q;
153     unsigned int tot_len;
154     /* reserved_future_use field must be set to 1 for SDT */
155     unsigned int flags = tid == SDT_TID ? 0xf000 : 0xb000;
156
157     tot_len = 3 + 5 + len + 4;
158     /* check if not too big */
159     if (tot_len > 1024)
160         return -1;
161
162     q = section;
163     *q++ = tid;
164     put16(&q, flags | (len + 5 + 4)); /* 5 byte header + 4 byte CRC */
165     put16(&q, id);
166     *q++ = 0xc1 | (version << 1); /* current_next_indicator = 1 */
167     *q++ = sec_num;
168     *q++ = last_sec_num;
169     memcpy(q, buf, len);
170
171     mpegts_write_section(s, section, tot_len);
172     return 0;
173 }
174
175 /*********************************************/
176 /* mpegts writer */
177
178 #define DEFAULT_PROVIDER_NAME   "Libav"
179 #define DEFAULT_SERVICE_NAME    "Service01"
180
181 /* we retransmit the SI info at this rate */
182 #define SDT_RETRANS_TIME 500
183 #define PAT_RETRANS_TIME 100
184 #define PCR_RETRANS_TIME 20
185
186 typedef struct MpegTSWriteStream {
187     struct MpegTSService *service;
188     int pid; /* stream associated pid */
189     int cc;
190     int payload_size;
191     int first_pts_check; ///< first pts check needed
192     int64_t payload_pts;
193     int64_t payload_dts;
194     int payload_flags;
195     uint8_t *payload;
196     AVFormatContext *amux;
197 } MpegTSWriteStream;
198
199 static void mpegts_write_pat(AVFormatContext *s)
200 {
201     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
202     MpegTSService *service;
203     uint8_t data[1012], *q;
204     int i;
205
206     q = data;
207     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
208         service = ts->services[i];
209         put16(&q, service->sid);
210         put16(&q, 0xe000 | service->pmt.pid);
211     }
212     mpegts_write_section1(&ts->pat, PAT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
213                           data, q - data);
214 }
215
216 static void mpegts_write_pmt(AVFormatContext *s, MpegTSService *service)
217 {
218     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
219     uint8_t data[1012], *q, *desc_length_ptr, *program_info_length_ptr;
220     int val, stream_type, i;
221
222     q = data;
223     put16(&q, 0xe000 | service->pcr_pid);
224
225     program_info_length_ptr = q;
226     q += 2; /* patched after */
227
228     /* put program info here */
229
230     val = 0xf000 | (q - program_info_length_ptr - 2);
231     program_info_length_ptr[0] = val >> 8;
232     program_info_length_ptr[1] = val;
233
234     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
235         AVStream *st = s->streams[i];
236         MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
237         AVDictionaryEntry *lang = av_dict_get(st->metadata, "language", NULL,0);
238         switch(st->codec->codec_id) {
239         case AV_CODEC_ID_MPEG1VIDEO:
240         case AV_CODEC_ID_MPEG2VIDEO:
241             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG2;
242             break;
243         case AV_CODEC_ID_MPEG4:
244             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG4;
245             break;
246         case AV_CODEC_ID_H264:
247             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_H264;
248             break;
249         case AV_CODEC_ID_CAVS:
250             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_CAVS;
251             break;
252         case AV_CODEC_ID_DIRAC:
253             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_DIRAC;
254             break;
255         case AV_CODEC_ID_MP2:
256         case AV_CODEC_ID_MP3:
257             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_MPEG1;
258             break;
259         case AV_CODEC_ID_AAC:
260             stream_type = (ts->flags & MPEGTS_FLAG_AAC_LATM) ? STREAM_TYPE_AUDIO_AAC_LATM : STREAM_TYPE_AUDIO_AAC;
261             break;
262         case AV_CODEC_ID_AAC_LATM:
263             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AAC_LATM;
264             break;
265         case AV_CODEC_ID_AC3:
266             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AC3;
267             break;
268         default:
269             stream_type = STREAM_TYPE_PRIVATE_DATA;
270             break;
271         }
272         *q++ = stream_type;
273         put16(&q, 0xe000 | ts_st->pid);
274         desc_length_ptr = q;
275         q += 2; /* patched after */
276
277         /* write optional descriptors here */
278         switch(st->codec->codec_type) {
279         case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
280             if (lang) {
281                 char *p;
282                 char *next = lang->value;
283                 uint8_t *len_ptr;
284
285                 *q++ = 0x0a; /* ISO 639 language descriptor */
286                 len_ptr = q++;
287                 *len_ptr = 0;
288
289                 for (p = lang->value; next && *len_ptr < 255 / 4 * 4; p = next + 1) {
290                     next = strchr(p, ',');
291                     if (strlen(p) != 3 && (!next || next != p + 3))
292                         continue; /* not a 3-letter code */
293
294                     *q++ = *p++;
295                     *q++ = *p++;
296                     *q++ = *p++;
297
298                 if (st->disposition & AV_DISPOSITION_CLEAN_EFFECTS)
299                     *q++ = 0x01;
300                 else if (st->disposition & AV_DISPOSITION_HEARING_IMPAIRED)
301                     *q++ = 0x02;
302                 else if (st->disposition & AV_DISPOSITION_VISUAL_IMPAIRED)
303                     *q++ = 0x03;
304                 else
305                     *q++ = 0; /* undefined type */
306
307                     *len_ptr += 4;
308                 }
309
310                 if (*len_ptr == 0)
311                     q -= 2; /* no language codes were written */
312             }
313             break;
314         case AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE:
315             {
316                 const char *language;
317                 language = lang && strlen(lang->value)==3 ? lang->value : "eng";
318                 *q++ = 0x59;
319                 *q++ = 8;
320                 *q++ = language[0];
321                 *q++ = language[1];
322                 *q++ = language[2];
323                 *q++ = 0x10; /* normal subtitles (0x20 = if hearing pb) */
324                 if(st->codec->extradata_size == 4) {
325                     memcpy(q, st->codec->extradata, 4);
326                     q += 4;
327                 } else {
328                     put16(&q, 1); /* page id */
329                     put16(&q, 1); /* ancillary page id */
330                 }
331             }
332             break;
333         case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
334             if (stream_type == STREAM_TYPE_VIDEO_DIRAC) {
335                 *q++ = 0x05; /*MPEG-2 registration descriptor*/
336                 *q++ = 4;
337                 *q++ = 'd';
338                 *q++ = 'r';
339                 *q++ = 'a';
340                 *q++ = 'c';
341             }
342             break;
343         }
344
345         val = 0xf000 | (q - desc_length_ptr - 2);
346         desc_length_ptr[0] = val >> 8;
347         desc_length_ptr[1] = val;
348     }
349     mpegts_write_section1(&service->pmt, PMT_TID, service->sid, 0, 0, 0,
350                           data, q - data);
351 }
352
353 /* NOTE: str == NULL is accepted for an empty string */
354 static void putstr8(uint8_t **q_ptr, const char *str)
355 {
356     uint8_t *q;
357     int len;
358
359     q = *q_ptr;
360     if (!str)
361         len = 0;
362     else
363         len = strlen(str);
364     *q++ = len;
365     memcpy(q, str, len);
366     q += len;
367     *q_ptr = q;
368 }
369
370 static void mpegts_write_sdt(AVFormatContext *s)
371 {
372     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
373     MpegTSService *service;
374     uint8_t data[1012], *q, *desc_list_len_ptr, *desc_len_ptr;
375     int i, running_status, free_ca_mode, val;
376
377     q = data;
378     put16(&q, ts->onid);
379     *q++ = 0xff;
380     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
381         service = ts->services[i];
382         put16(&q, service->sid);
383         *q++ = 0xfc | 0x00; /* currently no EIT info */
384         desc_list_len_ptr = q;
385         q += 2;
386         running_status = 4; /* running */
387         free_ca_mode = 0;
388
389         /* write only one descriptor for the service name and provider */
390         *q++ = 0x48;
391         desc_len_ptr = q;
392         q++;
393         *q++ = 0x01; /* digital television service */
394         putstr8(&q, service->provider_name);
395         putstr8(&q, service->name);
396         desc_len_ptr[0] = q - desc_len_ptr - 1;
397
398         /* fill descriptor length */
399         val = (running_status << 13) | (free_ca_mode << 12) |
400             (q - desc_list_len_ptr - 2);
401         desc_list_len_ptr[0] = val >> 8;
402         desc_list_len_ptr[1] = val;
403     }
404     mpegts_write_section1(&ts->sdt, SDT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
405                           data, q - data);
406 }
407
408 static MpegTSService *mpegts_add_service(MpegTSWrite *ts,
409                                          int sid,
410                                          const char *provider_name,
411                                          const char *name)
412 {
413     MpegTSService *service;
414
415     service = av_mallocz(sizeof(MpegTSService));
416     if (!service)
417         return NULL;
418     service->pmt.pid = ts->pmt_start_pid + ts->nb_services;
419     service->sid = sid;
420     service->provider_name = av_strdup(provider_name);
421     service->name = av_strdup(name);
422     service->pcr_pid = 0x1fff;
423     dynarray_add(&ts->services, &ts->nb_services, service);
424     return service;
425 }
426
427 static void section_write_packet(MpegTSSection *s, const uint8_t *packet)
428 {
429     AVFormatContext *ctx = s->opaque;
430     avio_write(ctx->pb, packet, TS_PACKET_SIZE);
431 }
432
433 static int mpegts_write_header(AVFormatContext *s)
434 {
435     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
436     MpegTSWriteStream *ts_st;
437     MpegTSService *service;
438     AVStream *st, *pcr_st = NULL;
439     AVDictionaryEntry *title, *provider;
440     int i, j;
441     const char *service_name;
442     const char *provider_name;
443     int *pids;
444     int ret;
445
446     if (s->max_delay < 0) /* Not set by the caller */
447         s->max_delay = 0;
448
449     // round up to a whole number of TS packets
450     ts->pes_payload_size = (ts->pes_payload_size + 14 + 183) / 184 * 184 - 14;
451
452     ts->tsid = ts->transport_stream_id;
453     ts->onid = ts->original_network_id;
454     /* allocate a single DVB service */
455     title = av_dict_get(s->metadata, "service_name", NULL, 0);
456     if (!title)
457         title = av_dict_get(s->metadata, "title", NULL, 0);
458     service_name = title ? title->value : DEFAULT_SERVICE_NAME;
459     provider = av_dict_get(s->metadata, "service_provider", NULL, 0);
460     provider_name = provider ? provider->value : DEFAULT_PROVIDER_NAME;
461     service = mpegts_add_service(ts, ts->service_id, provider_name, service_name);
462     service->pmt.write_packet = section_write_packet;
463     service->pmt.opaque = s;
464     service->pmt.cc = 15;
465
466     ts->pat.pid = PAT_PID;
467     ts->pat.cc = 15; // Initialize at 15 so that it wraps and be equal to 0 for the first packet we write
468     ts->pat.write_packet = section_write_packet;
469     ts->pat.opaque = s;
470
471     ts->sdt.pid = SDT_PID;
472     ts->sdt.cc = 15;
473     ts->sdt.write_packet = section_write_packet;
474     ts->sdt.opaque = s;
475
476     pids = av_malloc(s->nb_streams * sizeof(*pids));
477     if (!pids)
478         return AVERROR(ENOMEM);
479
480     /* assign pids to each stream */
481     for(i = 0;i < s->nb_streams; i++) {
482         st = s->streams[i];
483         avpriv_set_pts_info(st, 33, 1, 90000);
484         ts_st = av_mallocz(sizeof(MpegTSWriteStream));
485         if (!ts_st) {
486             ret = AVERROR(ENOMEM);
487             goto fail;
488         }
489         st->priv_data = ts_st;
490         ts_st->payload = av_mallocz(ts->pes_payload_size);
491         if (!ts_st->payload) {
492             ret = AVERROR(ENOMEM);
493             goto fail;
494         }
495         ts_st->service = service;
496         /* MPEG pid values < 16 are reserved. Applications which set st->id in
497          * this range are assigned a calculated pid. */
498         if (st->id < 16) {
499             ts_st->pid = ts->start_pid + i;
500         } else if (st->id < 0x1FFF) {
501             ts_st->pid = st->id;
502         } else {
503             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Invalid stream id %d, must be less than 8191\n", st->id);
504             ret = AVERROR(EINVAL);
505             goto fail;
506         }
507         if (ts_st->pid == service->pmt.pid) {
508             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Duplicate stream id %d\n", ts_st->pid);
509             ret = AVERROR(EINVAL);
510             goto fail;
511         }
512         for (j = 0; j < i; j++)
513             if (pids[j] == ts_st->pid) {
514                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Duplicate stream id %d\n", ts_st->pid);
515                 ret = AVERROR(EINVAL);
516                 goto fail;
517             }
518         pids[i] = ts_st->pid;
519         ts_st->payload_pts = AV_NOPTS_VALUE;
520         ts_st->payload_dts = AV_NOPTS_VALUE;
521         ts_st->first_pts_check = 1;
522         ts_st->cc = 15;
523         /* update PCR pid by using the first video stream */
524         if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO &&
525             service->pcr_pid == 0x1fff) {
526             service->pcr_pid = ts_st->pid;
527             pcr_st = st;
528         }
529         if (st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_AAC &&
530             st->codec->extradata_size > 0)
531         {
532             AVStream *ast;
533             ts_st->amux = avformat_alloc_context();
534             if (!ts_st->amux) {
535                 ret = AVERROR(ENOMEM);
536                 goto fail;
537             }
538             ts_st->amux->oformat = av_guess_format((ts->flags & MPEGTS_FLAG_AAC_LATM) ? "latm" : "adts", NULL, NULL);
539             if (!ts_st->amux->oformat) {
540                 ret = AVERROR(EINVAL);
541                 goto fail;
542             }
543             ast = avformat_new_stream(ts_st->amux, NULL);
544             ret = avcodec_copy_context(ast->codec, st->codec);
545             if (ret != 0)
546                 goto fail;
547             ret = avformat_write_header(ts_st->amux, NULL);
548             if (ret < 0)
549                 goto fail;
550         }
551     }
552
553     av_free(pids);
554
555     /* if no video stream, use the first stream as PCR */
556     if (service->pcr_pid == 0x1fff && s->nb_streams > 0) {
557         pcr_st = s->streams[0];
558         ts_st = pcr_st->priv_data;
559         service->pcr_pid = ts_st->pid;
560     }
561
562     if (ts->mux_rate > 1) {
563         service->pcr_packet_period = (ts->mux_rate * ts->pcr_period) /
564             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
565         ts->sdt_packet_period      = (ts->mux_rate * SDT_RETRANS_TIME) /
566             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
567         ts->pat_packet_period      = (ts->mux_rate * PAT_RETRANS_TIME) /
568             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
569
570         ts->first_pcr = av_rescale(s->max_delay, PCR_TIME_BASE, AV_TIME_BASE);
571     } else {
572         /* Arbitrary values, PAT/PMT could be written on key frames */
573         ts->sdt_packet_period = 200;
574         ts->pat_packet_period = 40;
575         if (pcr_st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
576             if (!pcr_st->codec->frame_size) {
577                 av_log(s, AV_LOG_WARNING, "frame size not set\n");
578                 service->pcr_packet_period =
579                     pcr_st->codec->sample_rate/(10*512);
580             } else {
581                 service->pcr_packet_period =
582                     pcr_st->codec->sample_rate/(10*pcr_st->codec->frame_size);
583             }
584         } else {
585             // max delta PCR 0.1s
586             service->pcr_packet_period =
587                 pcr_st->codec->time_base.den/(10*pcr_st->codec->time_base.num);
588         }
589     }
590
591     // output a PCR as soon as possible
592     service->pcr_packet_count = service->pcr_packet_period;
593     ts->pat_packet_count = ts->pat_packet_period-1;
594     ts->sdt_packet_count = ts->sdt_packet_period-1;
595
596     if (ts->mux_rate == 1)
597         av_log(s, AV_LOG_VERBOSE, "muxrate VBR, ");
598     else
599         av_log(s, AV_LOG_VERBOSE, "muxrate %d, ", ts->mux_rate);
600     av_log(s, AV_LOG_VERBOSE, "pcr every %d pkts, "
601            "sdt every %d, pat/pmt every %d pkts\n",
602            service->pcr_packet_period,
603            ts->sdt_packet_period, ts->pat_packet_period);
604
605     avio_flush(s->pb);
606
607     return 0;
608
609  fail:
610     av_free(pids);
611     for(i = 0;i < s->nb_streams; i++) {
612         MpegTSWriteStream *ts_st;
613         st = s->streams[i];
614         ts_st = st->priv_data;
615         if (ts_st) {
616             av_freep(&ts_st->payload);
617             if (ts_st->amux) {
618                 avformat_free_context(ts_st->amux);
619                 ts_st->amux = NULL;
620             }
621         }
622         av_freep(&st->priv_data);
623     }
624     return ret;
625 }
626
627 /* send SDT, PAT and PMT tables regulary */
628 static void retransmit_si_info(AVFormatContext *s)
629 {
630     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
631     int i;
632
633     if (++ts->sdt_packet_count == ts->sdt_packet_period) {
634         ts->sdt_packet_count = 0;
635         mpegts_write_sdt(s);
636     }
637     if (++ts->pat_packet_count == ts->pat_packet_period) {
638         ts->pat_packet_count = 0;
639         mpegts_write_pat(s);
640         for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
641             mpegts_write_pmt(s, ts->services[i]);
642         }
643     }
644 }
645
646 static int64_t get_pcr(const MpegTSWrite *ts, AVIOContext *pb)
647 {
648     return av_rescale(avio_tell(pb) + 11, 8 * PCR_TIME_BASE, ts->mux_rate) +
649            ts->first_pcr;
650 }
651
652 static int write_pcr_bits(uint8_t *buf, int64_t pcr)
653 {
654     int64_t pcr_low = pcr % 300, pcr_high = pcr / 300;
655
656     *buf++ = pcr_high >> 25;
657     *buf++ = pcr_high >> 17;
658     *buf++ = pcr_high >> 9;
659     *buf++ = pcr_high >> 1;
660     *buf++ = pcr_high << 7 | pcr_low >> 8 | 0x7e;
661     *buf++ = pcr_low;
662
663     return 6;
664 }
665
666 /* Write a single null transport stream packet */
667 static void mpegts_insert_null_packet(AVFormatContext *s)
668 {
669     uint8_t *q;
670     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
671
672     q = buf;
673     *q++ = 0x47;
674     *q++ = 0x00 | 0x1f;
675     *q++ = 0xff;
676     *q++ = 0x10;
677     memset(q, 0x0FF, TS_PACKET_SIZE - (q - buf));
678     avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
679 }
680
681 /* Write a single transport stream packet with a PCR and no payload */
682 static void mpegts_insert_pcr_only(AVFormatContext *s, AVStream *st)
683 {
684     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
685     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
686     uint8_t *q;
687     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
688
689     q = buf;
690     *q++ = 0x47;
691     *q++ = ts_st->pid >> 8;
692     *q++ = ts_st->pid;
693     *q++ = 0x20 | ts_st->cc;   /* Adaptation only */
694     /* Continuity Count field does not increment (see 13818-1 section 2.4.3.3) */
695     *q++ = TS_PACKET_SIZE - 5; /* Adaptation Field Length */
696     *q++ = 0x10;               /* Adaptation flags: PCR present */
697
698     /* PCR coded into 6 bytes */
699     q += write_pcr_bits(q, get_pcr(ts, s->pb));
700
701     /* stuffing bytes */
702     memset(q, 0xFF, TS_PACKET_SIZE - (q - buf));
703     avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
704 }
705
706 static void write_pts(uint8_t *q, int fourbits, int64_t pts)
707 {
708     int val;
709
710     val = fourbits << 4 | (((pts >> 30) & 0x07) << 1) | 1;
711     *q++ = val;
712     val = (((pts >> 15) & 0x7fff) << 1) | 1;
713     *q++ = val >> 8;
714     *q++ = val;
715     val = (((pts) & 0x7fff) << 1) | 1;
716     *q++ = val >> 8;
717     *q++ = val;
718 }
719
720 /* Set an adaptation field flag in an MPEG-TS packet*/
721 static void set_af_flag(uint8_t *pkt, int flag)
722 {
723     // expect at least one flag to set
724     assert(flag);
725
726     if ((pkt[3] & 0x20) == 0) {
727         // no AF yet, set adaptation field flag
728         pkt[3] |= 0x20;
729         // 1 byte length, no flags
730         pkt[4] = 1;
731         pkt[5] = 0;
732     }
733     pkt[5] |= flag;
734 }
735
736 /* Extend the adaptation field by size bytes */
737 static void extend_af(uint8_t *pkt, int size)
738 {
739     // expect already existing adaptation field
740     assert(pkt[3] & 0x20);
741     pkt[4] += size;
742 }
743
744 /* Get a pointer to MPEG-TS payload (right after TS packet header) */
745 static uint8_t *get_ts_payload_start(uint8_t *pkt)
746 {
747     if (pkt[3] & 0x20)
748         return pkt + 5 + pkt[4];
749     else
750         return pkt + 4;
751 }
752
753 /* Add a pes header to the front of payload, and segment into an integer number of
754  * ts packets. The final ts packet is padded using an over-sized adaptation header
755  * to exactly fill the last ts packet.
756  * NOTE: 'payload' contains a complete PES payload.
757  */
758 static void mpegts_write_pes(AVFormatContext *s, AVStream *st,
759                              const uint8_t *payload, int payload_size,
760                              int64_t pts, int64_t dts, int key)
761 {
762     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
763     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
764     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
765     uint8_t *q;
766     int val, is_start, len, header_len, write_pcr, private_code, flags;
767     int afc_len, stuffing_len;
768     int64_t pcr = -1; /* avoid warning */
769     int64_t delay = av_rescale(s->max_delay, 90000, AV_TIME_BASE);
770
771     is_start = 1;
772     while (payload_size > 0) {
773         retransmit_si_info(s);
774
775         write_pcr = 0;
776         if (ts_st->pid == ts_st->service->pcr_pid) {
777             if (ts->mux_rate > 1 || is_start) // VBR pcr period is based on frames
778                 ts_st->service->pcr_packet_count++;
779             if (ts_st->service->pcr_packet_count >=
780                 ts_st->service->pcr_packet_period) {
781                 ts_st->service->pcr_packet_count = 0;
782                 write_pcr = 1;
783             }
784         }
785
786         if (ts->mux_rate > 1 && dts != AV_NOPTS_VALUE &&
787             (dts - get_pcr(ts, s->pb)/300) > delay) {
788             /* pcr insert gets priority over null packet insert */
789             if (write_pcr)
790                 mpegts_insert_pcr_only(s, st);
791             else
792                 mpegts_insert_null_packet(s);
793             continue; /* recalculate write_pcr and possibly retransmit si_info */
794         }
795
796         /* prepare packet header */
797         q = buf;
798         *q++ = 0x47;
799         val = (ts_st->pid >> 8);
800         if (is_start)
801             val |= 0x40;
802         *q++ = val;
803         *q++ = ts_st->pid;
804         ts_st->cc = (ts_st->cc + 1) & 0xf;
805         *q++ = 0x10 | ts_st->cc; // payload indicator + CC
806         if (key && is_start && pts != AV_NOPTS_VALUE) {
807             // set Random Access for key frames
808             if (ts_st->pid == ts_st->service->pcr_pid)
809                 write_pcr = 1;
810             set_af_flag(buf, 0x40);
811             q = get_ts_payload_start(buf);
812         }
813         if (write_pcr) {
814             set_af_flag(buf, 0x10);
815             q = get_ts_payload_start(buf);
816             // add 11, pcr references the last byte of program clock reference base
817             if (ts->mux_rate > 1)
818                 pcr = get_pcr(ts, s->pb);
819             else
820                 pcr = (dts - delay)*300;
821             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && dts < pcr / 300)
822                 av_log(s, AV_LOG_WARNING, "dts < pcr, TS is invalid\n");
823             extend_af(buf, write_pcr_bits(q, pcr));
824             q = get_ts_payload_start(buf);
825         }
826         if (is_start) {
827             int pes_extension = 0;
828             /* write PES header */
829             *q++ = 0x00;
830             *q++ = 0x00;
831             *q++ = 0x01;
832             private_code = 0;
833             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
834                 if (st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_DIRAC) {
835                     *q++ = 0xfd;
836                 } else
837                     *q++ = 0xe0;
838             } else if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO &&
839                        (st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_MP2 ||
840                         st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_MP3 ||
841                         st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_AAC)) {
842                 *q++ = 0xc0;
843             } else {
844                 *q++ = 0xbd;
845                 if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE) {
846                     private_code = 0x20;
847                 }
848             }
849             header_len = 0;
850             flags = 0;
851             if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
852                 header_len += 5;
853                 flags |= 0x80;
854             }
855             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && pts != AV_NOPTS_VALUE && dts != pts) {
856                 header_len += 5;
857                 flags |= 0x40;
858             }
859             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO &&
860                 st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_DIRAC) {
861                 /* set PES_extension_flag */
862                 pes_extension = 1;
863                 flags |= 0x01;
864
865                 /*
866                 * One byte for PES2 extension flag +
867                 * one byte for extension length +
868                 * one byte for extension id
869                 */
870                 header_len += 3;
871             }
872             len = payload_size + header_len + 3;
873             if (private_code != 0)
874                 len++;
875             if (len > 0xffff)
876                 len = 0;
877             *q++ = len >> 8;
878             *q++ = len;
879             val = 0x80;
880             /* data alignment indicator is required for subtitle data */
881             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE)
882                 val |= 0x04;
883             *q++ = val;
884             *q++ = flags;
885             *q++ = header_len;
886             if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
887                 write_pts(q, flags >> 6, pts);
888                 q += 5;
889             }
890             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && pts != AV_NOPTS_VALUE && dts != pts) {
891                 write_pts(q, 1, dts);
892                 q += 5;
893             }
894             if (pes_extension && st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_DIRAC) {
895                 flags = 0x01;  /* set PES_extension_flag_2 */
896                 *q++ = flags;
897                 *q++ = 0x80 | 0x01;  /* marker bit + extension length */
898                 /*
899                 * Set the stream id extension flag bit to 0 and
900                 * write the extended stream id
901                 */
902                 *q++ = 0x00 | 0x60;
903             }
904             if (private_code != 0)
905                 *q++ = private_code;
906             is_start = 0;
907         }
908         /* header size */
909         header_len = q - buf;
910         /* data len */
911         len = TS_PACKET_SIZE - header_len;
912         if (len > payload_size)
913             len = payload_size;
914         stuffing_len = TS_PACKET_SIZE - header_len - len;
915         if (stuffing_len > 0) {
916             /* add stuffing with AFC */
917             if (buf[3] & 0x20) {
918                 /* stuffing already present: increase its size */
919                 afc_len = buf[4] + 1;
920                 memmove(buf + 4 + afc_len + stuffing_len,
921                         buf + 4 + afc_len,
922                         header_len - (4 + afc_len));
923                 buf[4] += stuffing_len;
924                 memset(buf + 4 + afc_len, 0xff, stuffing_len);
925             } else {
926                 /* add stuffing */
927                 memmove(buf + 4 + stuffing_len, buf + 4, header_len - 4);
928                 buf[3] |= 0x20;
929                 buf[4] = stuffing_len - 1;
930                 if (stuffing_len >= 2) {
931                     buf[5] = 0x00;
932                     memset(buf + 6, 0xff, stuffing_len - 2);
933                 }
934             }
935         }
936         memcpy(buf + TS_PACKET_SIZE - len, payload, len);
937         payload += len;
938         payload_size -= len;
939         avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
940     }
941     avio_flush(s->pb);
942 }
943
944 static int mpegts_write_packet_internal(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
945 {
946     AVStream *st = s->streams[pkt->stream_index];
947     int size = pkt->size;
948     uint8_t *buf= pkt->data;
949     uint8_t *data= NULL;
950     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
951     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
952     const uint64_t delay = av_rescale(s->max_delay, 90000, AV_TIME_BASE)*2;
953     int64_t dts = AV_NOPTS_VALUE, pts = AV_NOPTS_VALUE;
954
955     if (ts->reemit_pat_pmt) {
956         av_log(s, AV_LOG_WARNING, "resend_headers option is deprecated, use -mpegts_flags resend_headers\n");
957         ts->reemit_pat_pmt = 0;
958         ts->flags |= MPEGTS_FLAG_REEMIT_PAT_PMT;
959     }
960
961     if (ts->flags & MPEGTS_FLAG_REEMIT_PAT_PMT) {
962         ts->pat_packet_count = ts->pat_packet_period - 1;
963         ts->sdt_packet_count = ts->sdt_packet_period - 1;
964         ts->flags &= ~MPEGTS_FLAG_REEMIT_PAT_PMT;
965     }
966
967     if (pkt->pts != AV_NOPTS_VALUE)
968         pts = pkt->pts + delay;
969     if (pkt->dts != AV_NOPTS_VALUE)
970         dts = pkt->dts + delay;
971
972     if (ts_st->first_pts_check && pts == AV_NOPTS_VALUE) {
973         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "first pts value must set\n");
974         return AVERROR(EINVAL);
975     }
976     ts_st->first_pts_check = 0;
977
978     if (st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_H264) {
979         const uint8_t *p = buf, *buf_end = p+size;
980         uint32_t state = -1;
981
982         if (pkt->size < 5 || AV_RB32(pkt->data) != 0x0000001) {
983             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "H.264 bitstream malformed, "
984                    "no startcode found, use -bsf h264_mp4toannexb\n");
985             return AVERROR(EINVAL);
986         }
987
988         do {
989             p = avpriv_find_start_code(p, buf_end, &state);
990             av_dlog(s, "nal %d\n", state & 0x1f);
991         } while (p < buf_end && (state & 0x1f) != 9 &&
992                  (state & 0x1f) != 5 && (state & 0x1f) != 1);
993
994         if ((state & 0x1f) != 9) { // AUD NAL
995             data = av_malloc(pkt->size+6);
996             if (!data)
997                 return AVERROR(ENOMEM);
998             memcpy(data+6, pkt->data, pkt->size);
999             AV_WB32(data, 0x00000001);
1000             data[4] = 0x09;
1001             data[5] = 0xf0; // any slice type (0xe) + rbsp stop one bit
1002             buf  = data;
1003             size = pkt->size+6;
1004         }
1005     } else if (st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_AAC) {
1006         if (pkt->size < 2) {
1007             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "AAC packet too short\n");
1008             return AVERROR(EINVAL);
1009         }
1010         if ((AV_RB16(pkt->data) & 0xfff0) != 0xfff0) {
1011             int ret;
1012             AVPacket pkt2;
1013
1014             if (!ts_st->amux) {
1015                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "AAC bitstream not in ADTS format "
1016                        "and extradata missing\n");
1017                 return AVERROR(EINVAL);
1018             }
1019
1020             av_init_packet(&pkt2);
1021             pkt2.data = pkt->data;
1022             pkt2.size = pkt->size;
1023             ret = avio_open_dyn_buf(&ts_st->amux->pb);
1024             if (ret < 0)
1025                 return AVERROR(ENOMEM);
1026
1027             ret = av_write_frame(ts_st->amux, &pkt2);
1028             if (ret < 0) {
1029                 avio_close_dyn_buf(ts_st->amux->pb, &data);
1030                 ts_st->amux->pb = NULL;
1031                 av_free(data);
1032                 return ret;
1033             }
1034             size = avio_close_dyn_buf(ts_st->amux->pb, &data);
1035             ts_st->amux->pb = NULL;
1036             buf = data;
1037         }
1038     }
1039
1040     if (st->codec->codec_type != AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
1041         // for video and subtitle, write a single pes packet
1042         mpegts_write_pes(s, st, buf, size, pts, dts, pkt->flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1043         av_free(data);
1044         return 0;
1045     }
1046
1047     if (ts_st->payload_size + size > ts->pes_payload_size) {
1048         if (ts_st->payload_size) {
1049             mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_size,
1050                              ts_st->payload_pts, ts_st->payload_dts,
1051                              ts_st->payload_flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1052             ts_st->payload_size = 0;
1053         }
1054         if (size > ts->pes_payload_size) {
1055             mpegts_write_pes(s, st, buf, size, pts, dts,
1056                              pkt->flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1057             av_free(data);
1058             return 0;
1059         }
1060     }
1061
1062     if (!ts_st->payload_size) {
1063         ts_st->payload_pts = pts;
1064         ts_st->payload_dts = dts;
1065         ts_st->payload_flags = pkt->flags;
1066     }
1067
1068     memcpy(ts_st->payload + ts_st->payload_size, buf, size);
1069     ts_st->payload_size += size;
1070
1071     av_free(data);
1072
1073     return 0;
1074 }
1075
1076 static void mpegts_write_flush(AVFormatContext *s)
1077 {
1078     int i;
1079
1080     /* flush current packets */
1081     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
1082         AVStream *st = s->streams[i];
1083         MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
1084         if (ts_st->payload_size > 0) {
1085             mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_size,
1086                              ts_st->payload_pts, ts_st->payload_dts,
1087                              ts_st->payload_flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1088             ts_st->payload_size = 0;
1089         }
1090     }
1091     avio_flush(s->pb);
1092 }
1093
1094 static int mpegts_write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
1095 {
1096     if (!pkt) {
1097         mpegts_write_flush(s);
1098         return 1;
1099     } else {
1100         return mpegts_write_packet_internal(s, pkt);
1101     }
1102 }
1103
1104 static int mpegts_write_end(AVFormatContext *s)
1105 {
1106     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
1107     MpegTSService *service;
1108     int i;
1109
1110     mpegts_write_flush(s);
1111
1112     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
1113         AVStream *st = s->streams[i];
1114         MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
1115         av_freep(&ts_st->payload);
1116         if (ts_st->amux) {
1117             avformat_free_context(ts_st->amux);
1118             ts_st->amux = NULL;
1119         }
1120     }
1121
1122     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
1123         service = ts->services[i];
1124         av_freep(&service->provider_name);
1125         av_freep(&service->name);
1126         av_free(service);
1127     }
1128     av_free(ts->services);
1129
1130     return 0;
1131 }
1132
1133 static const AVOption options[] = {
1134     { "mpegts_transport_stream_id", "Set transport_stream_id field.",
1135       offsetof(MpegTSWrite, transport_stream_id), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0x0001 }, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1136     { "mpegts_original_network_id", "Set original_network_id field.",
1137       offsetof(MpegTSWrite, original_network_id), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0x0001 }, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1138     { "mpegts_service_id", "Set service_id field.",
1139       offsetof(MpegTSWrite, service_id), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0x0001 }, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1140     { "mpegts_pmt_start_pid", "Set the first pid of the PMT.",
1141       offsetof(MpegTSWrite, pmt_start_pid), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0x1000 }, 0x1000, 0x1f00, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1142     { "mpegts_start_pid", "Set the first pid.",
1143       offsetof(MpegTSWrite, start_pid), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0x0100 }, 0x0100, 0x0f00, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1144     { "muxrate", NULL, offsetof(MpegTSWrite, mux_rate), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 1}, 0, INT_MAX, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1145     { "pes_payload_size", "Minimum PES packet payload in bytes",
1146       offsetof(MpegTSWrite, pes_payload_size), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE}, 0, INT_MAX, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1147     { "mpegts_flags", "MPEG-TS muxing flags", offsetof(MpegTSWrite, flags), AV_OPT_TYPE_FLAGS, {.i64 = 0}, 0, INT_MAX,
1148       AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM, "mpegts_flags" },
1149     { "resend_headers", "Reemit PAT/PMT before writing the next packet",
1150       0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MPEGTS_FLAG_REEMIT_PAT_PMT}, 0, INT_MAX,
1151       AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM, "mpegts_flags"},
1152     { "latm", "Use LATM packetization for AAC",
1153       0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MPEGTS_FLAG_AAC_LATM}, 0, INT_MAX,
1154       AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM, "mpegts_flags"},
1155     // backward compatibility
1156     { "resend_headers", "Reemit PAT/PMT before writing the next packet",
1157       offsetof(MpegTSWrite, reemit_pat_pmt), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT_MAX, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1158     { "pcr_period", "PCR retransmission time",
1159       offsetof(MpegTSWrite, pcr_period), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = PCR_RETRANS_TIME }, 0, INT_MAX, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM },
1160     { NULL },
1161 };
1162
1163 static const AVClass mpegts_muxer_class = {
1164     .class_name     = "MPEGTS muxer",
1165     .item_name      = av_default_item_name,
1166     .option         = options,
1167     .version        = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1168 };
1169
1170 AVOutputFormat ff_mpegts_muxer = {
1171     .name              = "mpegts",
1172     .long_name         = NULL_IF_CONFIG_SMALL("MPEG-TS (MPEG-2 Transport Stream)"),
1173     .mime_type         = "video/x-mpegts",
1174     .extensions        = "ts,m2t",
1175     .priv_data_size    = sizeof(MpegTSWrite),
1176     .audio_codec       = AV_CODEC_ID_MP2,
1177     .video_codec       = AV_CODEC_ID_MPEG2VIDEO,
1178     .write_header      = mpegts_write_header,
1179     .write_packet      = mpegts_write_packet,
1180     .write_trailer     = mpegts_write_end,
1181     .flags             = AVFMT_ALLOW_FLUSH,
1182     .priv_class        = &mpegts_muxer_class,
1183 };