17e44d97d06d19300563d5c8c06b71fdcf0c60a0
[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 /* The section length is 12 bits. The first 2 are set to 0, the remaining
93  * 10 bits should not exceed 1021. */
94 #define SECTION_LENGTH 1020
95
96 /* NOTE: 4 bytes must be left at the end for the crc32 */
97 static void mpegts_write_section(MpegTSSection *s, uint8_t *buf, int len)
98 {
99     unsigned int crc;
100     unsigned char packet[TS_PACKET_SIZE];
101     const unsigned char *buf_ptr;
102     unsigned char *q;
103     int first, b, len1, left;
104
105     crc = av_bswap32(av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE), -1, buf, len - 4));
106     buf[len - 4] = (crc >> 24) & 0xff;
107     buf[len - 3] = (crc >> 16) & 0xff;
108     buf[len - 2] = (crc >> 8) & 0xff;
109     buf[len - 1] = (crc) & 0xff;
110
111     /* send each packet */
112     buf_ptr = buf;
113     while (len > 0) {
114         first = (buf == buf_ptr);
115         q = packet;
116         *q++ = 0x47;
117         b = (s->pid >> 8);
118         if (first)
119             b |= 0x40;
120         *q++ = b;
121         *q++ = s->pid;
122         s->cc = (s->cc + 1) & 0xf;
123         *q++ = 0x10 | s->cc;
124         if (first)
125             *q++ = 0; /* 0 offset */
126         len1 = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
127         if (len1 > len)
128             len1 = len;
129         memcpy(q, buf_ptr, len1);
130         q += len1;
131         /* add known padding data */
132         left = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
133         if (left > 0)
134             memset(q, 0xff, left);
135
136         s->write_packet(s, packet);
137
138         buf_ptr += len1;
139         len -= len1;
140     }
141 }
142
143 static inline void put16(uint8_t **q_ptr, int val)
144 {
145     uint8_t *q;
146     q = *q_ptr;
147     *q++ = val >> 8;
148     *q++ = val;
149     *q_ptr = q;
150 }
151
152 static int mpegts_write_section1(MpegTSSection *s, int tid, int id,
153                           int version, int sec_num, int last_sec_num,
154                           uint8_t *buf, int len)
155 {
156     uint8_t section[1024], *q;
157     unsigned int tot_len;
158     /* reserved_future_use field must be set to 1 for SDT */
159     unsigned int flags = tid == SDT_TID ? 0xf000 : 0xb000;
160
161     tot_len = 3 + 5 + len + 4;
162     /* check if not too big */
163     if (tot_len > 1024)
164         return -1;
165
166     q = section;
167     *q++ = tid;
168     put16(&q, flags | (len + 5 + 4)); /* 5 byte header + 4 byte CRC */
169     put16(&q, id);
170     *q++ = 0xc1 | (version << 1); /* current_next_indicator = 1 */
171     *q++ = sec_num;
172     *q++ = last_sec_num;
173     memcpy(q, buf, len);
174
175     mpegts_write_section(s, section, tot_len);
176     return 0;
177 }
178
179 /*********************************************/
180 /* mpegts writer */
181
182 #define DEFAULT_PROVIDER_NAME   "Libav"
183 #define DEFAULT_SERVICE_NAME    "Service01"
184
185 /* we retransmit the SI info at this rate */
186 #define SDT_RETRANS_TIME 500
187 #define PAT_RETRANS_TIME 100
188 #define PCR_RETRANS_TIME 20
189
190 typedef struct MpegTSWriteStream {
191     struct MpegTSService *service;
192     int pid; /* stream associated pid */
193     int cc;
194     int payload_size;
195     int first_pts_check; ///< first pts check needed
196     int64_t payload_pts;
197     int64_t payload_dts;
198     int payload_flags;
199     uint8_t *payload;
200     AVFormatContext *amux;
201     AVRational user_tb;
202 } MpegTSWriteStream;
203
204 static void mpegts_write_pat(AVFormatContext *s)
205 {
206     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
207     MpegTSService *service;
208     uint8_t data[SECTION_LENGTH], *q;
209     int i;
210
211     q = data;
212     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
213         service = ts->services[i];
214         put16(&q, service->sid);
215         put16(&q, 0xe000 | service->pmt.pid);
216     }
217     mpegts_write_section1(&ts->pat, PAT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
218                           data, q - data);
219 }
220
221 static void mpegts_write_pmt(AVFormatContext *s, MpegTSService *service)
222 {
223     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
224     uint8_t data[SECTION_LENGTH], *q, *desc_length_ptr, *program_info_length_ptr;
225     int val, stream_type, i;
226
227     q = data;
228     put16(&q, 0xe000 | service->pcr_pid);
229
230     program_info_length_ptr = q;
231     q += 2; /* patched after */
232
233     /* put program info here */
234
235     val = 0xf000 | (q - program_info_length_ptr - 2);
236     program_info_length_ptr[0] = val >> 8;
237     program_info_length_ptr[1] = val;
238
239     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
240         AVStream *st = s->streams[i];
241         MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
242         AVDictionaryEntry *lang = av_dict_get(st->metadata, "language", NULL,0);
243         switch(st->codec->codec_id) {
244         case AV_CODEC_ID_MPEG1VIDEO:
245         case AV_CODEC_ID_MPEG2VIDEO:
246             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG2;
247             break;
248         case AV_CODEC_ID_MPEG4:
249             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG4;
250             break;
251         case AV_CODEC_ID_H264:
252             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_H264;
253             break;
254         case AV_CODEC_ID_HEVC:
255             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_HEVC;
256             break;
257         case AV_CODEC_ID_CAVS:
258             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_CAVS;
259             break;
260         case AV_CODEC_ID_DIRAC:
261             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_DIRAC;
262             break;
263         case AV_CODEC_ID_MP2:
264         case AV_CODEC_ID_MP3:
265             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_MPEG1;
266             break;
267         case AV_CODEC_ID_AAC:
268             stream_type = (ts->flags & MPEGTS_FLAG_AAC_LATM) ? STREAM_TYPE_AUDIO_AAC_LATM : STREAM_TYPE_AUDIO_AAC;
269             break;
270         case AV_CODEC_ID_AAC_LATM:
271             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AAC_LATM;
272             break;
273         case AV_CODEC_ID_AC3:
274             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AC3;
275             break;
276         default:
277             stream_type = STREAM_TYPE_PRIVATE_DATA;
278             break;
279         }
280         *q++ = stream_type;
281         put16(&q, 0xe000 | ts_st->pid);
282         desc_length_ptr = q;
283         q += 2; /* patched after */
284
285         /* write optional descriptors here */
286         switch(st->codec->codec_type) {
287         case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
288             if (lang) {
289                 char *p;
290                 char *next = lang->value;
291                 uint8_t *len_ptr;
292
293                 *q++ = 0x0a; /* ISO 639 language descriptor */
294                 len_ptr = q++;
295                 *len_ptr = 0;
296
297                 for (p = lang->value; next && *len_ptr < 255 / 4 * 4; p = next + 1) {
298                     next = strchr(p, ',');
299                     if (strlen(p) != 3 && (!next || next != p + 3))
300                         continue; /* not a 3-letter code */
301
302                     *q++ = *p++;
303                     *q++ = *p++;
304                     *q++ = *p++;
305
306                 if (st->disposition & AV_DISPOSITION_CLEAN_EFFECTS)
307                     *q++ = 0x01;
308                 else if (st->disposition & AV_DISPOSITION_HEARING_IMPAIRED)
309                     *q++ = 0x02;
310                 else if (st->disposition & AV_DISPOSITION_VISUAL_IMPAIRED)
311                     *q++ = 0x03;
312                 else
313                     *q++ = 0; /* undefined type */
314
315                     *len_ptr += 4;
316                 }
317
318                 if (*len_ptr == 0)
319                     q -= 2; /* no language codes were written */
320             }
321             break;
322         case AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE:
323             {
324                 const char *language;
325                 language = lang && strlen(lang->value)==3 ? lang->value : "eng";
326                 *q++ = 0x59;
327                 *q++ = 8;
328                 *q++ = language[0];
329                 *q++ = language[1];
330                 *q++ = language[2];
331                 *q++ = 0x10; /* normal subtitles (0x20 = if hearing pb) */
332                 if(st->codec->extradata_size == 4) {
333                     memcpy(q, st->codec->extradata, 4);
334                     q += 4;
335                 } else {
336                     put16(&q, 1); /* page id */
337                     put16(&q, 1); /* ancillary page id */
338                 }
339             }
340             break;
341         case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
342             if (stream_type == STREAM_TYPE_VIDEO_DIRAC) {
343                 *q++ = 0x05; /*MPEG-2 registration descriptor*/
344                 *q++ = 4;
345                 *q++ = 'd';
346                 *q++ = 'r';
347                 *q++ = 'a';
348                 *q++ = 'c';
349             }
350             break;
351         }
352
353         val = 0xf000 | (q - desc_length_ptr - 2);
354         desc_length_ptr[0] = val >> 8;
355         desc_length_ptr[1] = val;
356     }
357     mpegts_write_section1(&service->pmt, PMT_TID, service->sid, 0, 0, 0,
358                           data, q - data);
359 }
360
361 /* NOTE: str == NULL is accepted for an empty string */
362 static void putstr8(uint8_t **q_ptr, const char *str)
363 {
364     uint8_t *q;
365     int len;
366
367     q = *q_ptr;
368     if (!str)
369         len = 0;
370     else
371         len = strlen(str);
372     *q++ = len;
373     memcpy(q, str, len);
374     q += len;
375     *q_ptr = q;
376 }
377
378 static void mpegts_write_sdt(AVFormatContext *s)
379 {
380     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
381     MpegTSService *service;
382     uint8_t data[SECTION_LENGTH], *q, *desc_list_len_ptr, *desc_len_ptr;
383     int i, running_status, free_ca_mode, val;
384
385     q = data;
386     put16(&q, ts->onid);
387     *q++ = 0xff;
388     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
389         service = ts->services[i];
390         put16(&q, service->sid);
391         *q++ = 0xfc | 0x00; /* currently no EIT info */
392         desc_list_len_ptr = q;
393         q += 2;
394         running_status = 4; /* running */
395         free_ca_mode = 0;
396
397         /* write only one descriptor for the service name and provider */
398         *q++ = 0x48;
399         desc_len_ptr = q;
400         q++;
401         *q++ = 0x01; /* digital television service */
402         putstr8(&q, service->provider_name);
403         putstr8(&q, service->name);
404         desc_len_ptr[0] = q - desc_len_ptr - 1;
405
406         /* fill descriptor length */
407         val = (running_status << 13) | (free_ca_mode << 12) |
408             (q - desc_list_len_ptr - 2);
409         desc_list_len_ptr[0] = val >> 8;
410         desc_list_len_ptr[1] = val;
411     }
412     mpegts_write_section1(&ts->sdt, SDT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
413                           data, q - data);
414 }
415
416 static MpegTSService *mpegts_add_service(MpegTSWrite *ts,
417                                          int sid,
418                                          const char *provider_name,
419                                          const char *name)
420 {
421     MpegTSService *service;
422
423     service = av_mallocz(sizeof(MpegTSService));
424     if (!service)
425         return NULL;
426     service->pmt.pid = ts->pmt_start_pid + ts->nb_services;
427     service->sid = sid;
428     service->provider_name = av_strdup(provider_name);
429     service->name = av_strdup(name);
430     service->pcr_pid = 0x1fff;
431     dynarray_add(&ts->services, &ts->nb_services, service);
432     return service;
433 }
434
435 static void section_write_packet(MpegTSSection *s, const uint8_t *packet)
436 {
437     AVFormatContext *ctx = s->opaque;
438     avio_write(ctx->pb, packet, TS_PACKET_SIZE);
439 }
440
441 static int mpegts_write_header(AVFormatContext *s)
442 {
443     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
444     MpegTSWriteStream *ts_st;
445     MpegTSService *service;
446     AVStream *st, *pcr_st = NULL;
447     AVDictionaryEntry *title, *provider;
448     int i, j;
449     const char *service_name;
450     const char *provider_name;
451     int *pids;
452     int ret;
453
454     if (s->max_delay < 0) /* Not set by the caller */
455         s->max_delay = 0;
456
457     // round up to a whole number of TS packets
458     ts->pes_payload_size = (ts->pes_payload_size + 14 + 183) / 184 * 184 - 14;
459
460     ts->tsid = ts->transport_stream_id;
461     ts->onid = ts->original_network_id;
462     /* allocate a single DVB service */
463     title = av_dict_get(s->metadata, "service_name", NULL, 0);
464     if (!title)
465         title = av_dict_get(s->metadata, "title", NULL, 0);
466     service_name = title ? title->value : DEFAULT_SERVICE_NAME;
467     provider = av_dict_get(s->metadata, "service_provider", NULL, 0);
468     provider_name = provider ? provider->value : DEFAULT_PROVIDER_NAME;
469     service = mpegts_add_service(ts, ts->service_id, provider_name, service_name);
470     service->pmt.write_packet = section_write_packet;
471     service->pmt.opaque = s;
472     service->pmt.cc = 15;
473
474     ts->pat.pid = PAT_PID;
475     ts->pat.cc = 15; // Initialize at 15 so that it wraps and be equal to 0 for the first packet we write
476     ts->pat.write_packet = section_write_packet;
477     ts->pat.opaque = s;
478
479     ts->sdt.pid = SDT_PID;
480     ts->sdt.cc = 15;
481     ts->sdt.write_packet = section_write_packet;
482     ts->sdt.opaque = s;
483
484     pids = av_malloc(s->nb_streams * sizeof(*pids));
485     if (!pids)
486         return AVERROR(ENOMEM);
487
488     /* assign pids to each stream */
489     for(i = 0;i < s->nb_streams; i++) {
490         st = s->streams[i];
491
492         ts_st = av_mallocz(sizeof(MpegTSWriteStream));
493         if (!ts_st) {
494             ret = AVERROR(ENOMEM);
495             goto fail;
496         }
497         st->priv_data = ts_st;
498
499         ts_st->user_tb = st->time_base;
500         avpriv_set_pts_info(st, 33, 1, 90000);
501
502         ts_st->payload = av_mallocz(ts->pes_payload_size);
503         if (!ts_st->payload) {
504             ret = AVERROR(ENOMEM);
505             goto fail;
506         }
507         ts_st->service = service;
508         /* MPEG pid values < 16 are reserved. Applications which set st->id in
509          * this range are assigned a calculated pid. */
510         if (st->id < 16) {
511             ts_st->pid = ts->start_pid + i;
512         } else if (st->id < 0x1FFF) {
513             ts_st->pid = st->id;
514         } else {
515             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Invalid stream id %d, must be less than 8191\n", st->id);
516             ret = AVERROR(EINVAL);
517             goto fail;
518         }
519         if (ts_st->pid == service->pmt.pid) {
520             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Duplicate stream id %d\n", ts_st->pid);
521             ret = AVERROR(EINVAL);
522             goto fail;
523         }
524         for (j = 0; j < i; j++)
525             if (pids[j] == ts_st->pid) {
526                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Duplicate stream id %d\n", ts_st->pid);
527                 ret = AVERROR(EINVAL);
528                 goto fail;
529             }
530         pids[i] = ts_st->pid;
531         ts_st->payload_pts = AV_NOPTS_VALUE;
532         ts_st->payload_dts = AV_NOPTS_VALUE;
533         ts_st->first_pts_check = 1;
534         ts_st->cc = 15;
535         /* update PCR pid by using the first video stream */
536         if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO &&
537             service->pcr_pid == 0x1fff) {
538             service->pcr_pid = ts_st->pid;
539             pcr_st = st;
540         }
541         if (st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_AAC &&
542             st->codec->extradata_size > 0)
543         {
544             AVStream *ast;
545             ts_st->amux = avformat_alloc_context();
546             if (!ts_st->amux) {
547                 ret = AVERROR(ENOMEM);
548                 goto fail;
549             }
550             ts_st->amux->oformat = av_guess_format((ts->flags & MPEGTS_FLAG_AAC_LATM) ? "latm" : "adts", NULL, NULL);
551             if (!ts_st->amux->oformat) {
552                 ret = AVERROR(EINVAL);
553                 goto fail;
554             }
555             ast = avformat_new_stream(ts_st->amux, NULL);
556             ret = avcodec_copy_context(ast->codec, st->codec);
557             if (ret != 0)
558                 goto fail;
559             ret = avformat_write_header(ts_st->amux, NULL);
560             if (ret < 0)
561                 goto fail;
562         }
563     }
564
565     av_free(pids);
566
567     /* if no video stream, use the first stream as PCR */
568     if (service->pcr_pid == 0x1fff && s->nb_streams > 0) {
569         pcr_st = s->streams[0];
570         ts_st = pcr_st->priv_data;
571         service->pcr_pid = ts_st->pid;
572     } else
573         ts_st = pcr_st->priv_data;
574
575     if (ts->mux_rate > 1) {
576         service->pcr_packet_period = (ts->mux_rate * ts->pcr_period) /
577             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
578         ts->sdt_packet_period      = (ts->mux_rate * SDT_RETRANS_TIME) /
579             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
580         ts->pat_packet_period      = (ts->mux_rate * PAT_RETRANS_TIME) /
581             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
582
583         ts->first_pcr = av_rescale(s->max_delay, PCR_TIME_BASE, AV_TIME_BASE);
584     } else {
585         /* Arbitrary values, PAT/PMT could be written on key frames */
586         ts->sdt_packet_period = 200;
587         ts->pat_packet_period = 40;
588         if (pcr_st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
589             if (!pcr_st->codec->frame_size) {
590                 av_log(s, AV_LOG_WARNING, "frame size not set\n");
591                 service->pcr_packet_period =
592                     pcr_st->codec->sample_rate/(10*512);
593             } else {
594                 service->pcr_packet_period =
595                     pcr_st->codec->sample_rate/(10*pcr_st->codec->frame_size);
596             }
597         } else {
598             // max delta PCR 0.1s
599             // TODO: should be avg_frame_rate
600             service->pcr_packet_period =
601                 ts_st->user_tb.den / (10 * ts_st->user_tb.num);
602         }
603     }
604
605     // output a PCR as soon as possible
606     service->pcr_packet_count = service->pcr_packet_period;
607     ts->pat_packet_count = ts->pat_packet_period-1;
608     ts->sdt_packet_count = ts->sdt_packet_period-1;
609
610     if (ts->mux_rate == 1)
611         av_log(s, AV_LOG_VERBOSE, "muxrate VBR, ");
612     else
613         av_log(s, AV_LOG_VERBOSE, "muxrate %d, ", ts->mux_rate);
614     av_log(s, AV_LOG_VERBOSE, "pcr every %d pkts, "
615            "sdt every %d, pat/pmt every %d pkts\n",
616            service->pcr_packet_period,
617            ts->sdt_packet_period, ts->pat_packet_period);
618
619     avio_flush(s->pb);
620
621     return 0;
622
623  fail:
624     av_free(pids);
625     for(i = 0;i < s->nb_streams; i++) {
626         MpegTSWriteStream *ts_st;
627         st = s->streams[i];
628         ts_st = st->priv_data;
629         if (ts_st) {
630             av_freep(&ts_st->payload);
631             if (ts_st->amux) {
632                 avformat_free_context(ts_st->amux);
633                 ts_st->amux = NULL;
634             }
635         }
636         av_freep(&st->priv_data);
637     }
638     return ret;
639 }
640
641 /* send SDT, PAT and PMT tables regulary */
642 static void retransmit_si_info(AVFormatContext *s)
643 {
644     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
645     int i;
646
647     if (++ts->sdt_packet_count == ts->sdt_packet_period) {
648         ts->sdt_packet_count = 0;
649         mpegts_write_sdt(s);
650     }
651     if (++ts->pat_packet_count == ts->pat_packet_period) {
652         ts->pat_packet_count = 0;
653         mpegts_write_pat(s);
654         for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
655             mpegts_write_pmt(s, ts->services[i]);
656         }
657     }
658 }
659
660 static int64_t get_pcr(const MpegTSWrite *ts, AVIOContext *pb)
661 {
662     return av_rescale(avio_tell(pb) + 11, 8 * PCR_TIME_BASE, ts->mux_rate) +
663            ts->first_pcr;
664 }
665
666 static int write_pcr_bits(uint8_t *buf, int64_t pcr)
667 {
668     int64_t pcr_low = pcr % 300, pcr_high = pcr / 300;
669
670     *buf++ = pcr_high >> 25;
671     *buf++ = pcr_high >> 17;
672     *buf++ = pcr_high >> 9;
673     *buf++ = pcr_high >> 1;
674     *buf++ = pcr_high << 7 | pcr_low >> 8 | 0x7e;
675     *buf++ = pcr_low;
676
677     return 6;
678 }
679
680 /* Write a single null transport stream packet */
681 static void mpegts_insert_null_packet(AVFormatContext *s)
682 {
683     uint8_t *q;
684     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
685
686     q = buf;
687     *q++ = 0x47;
688     *q++ = 0x00 | 0x1f;
689     *q++ = 0xff;
690     *q++ = 0x10;
691     memset(q, 0x0FF, TS_PACKET_SIZE - (q - buf));
692     avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
693 }
694
695 /* Write a single transport stream packet with a PCR and no payload */
696 static void mpegts_insert_pcr_only(AVFormatContext *s, AVStream *st)
697 {
698     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
699     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
700     uint8_t *q;
701     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
702
703     q = buf;
704     *q++ = 0x47;
705     *q++ = ts_st->pid >> 8;
706     *q++ = ts_st->pid;
707     *q++ = 0x20 | ts_st->cc;   /* Adaptation only */
708     /* Continuity Count field does not increment (see 13818-1 section 2.4.3.3) */
709     *q++ = TS_PACKET_SIZE - 5; /* Adaptation Field Length */
710     *q++ = 0x10;               /* Adaptation flags: PCR present */
711
712     /* PCR coded into 6 bytes */
713     q += write_pcr_bits(q, get_pcr(ts, s->pb));
714
715     /* stuffing bytes */
716     memset(q, 0xFF, TS_PACKET_SIZE - (q - buf));
717     avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
718 }
719
720 static void write_pts(uint8_t *q, int fourbits, int64_t pts)
721 {
722     int val;
723
724     val = fourbits << 4 | (((pts >> 30) & 0x07) << 1) | 1;
725     *q++ = val;
726     val = (((pts >> 15) & 0x7fff) << 1) | 1;
727     *q++ = val >> 8;
728     *q++ = val;
729     val = (((pts) & 0x7fff) << 1) | 1;
730     *q++ = val >> 8;
731     *q++ = val;
732 }
733
734 /* Set an adaptation field flag in an MPEG-TS packet*/
735 static void set_af_flag(uint8_t *pkt, int flag)
736 {
737     // expect at least one flag to set
738     assert(flag);
739
740     if ((pkt[3] & 0x20) == 0) {
741         // no AF yet, set adaptation field flag
742         pkt[3] |= 0x20;
743         // 1 byte length, no flags
744         pkt[4] = 1;
745         pkt[5] = 0;
746     }
747     pkt[5] |= flag;
748 }
749
750 /* Extend the adaptation field by size bytes */
751 static void extend_af(uint8_t *pkt, int size)
752 {
753     // expect already existing adaptation field
754     assert(pkt[3] & 0x20);
755     pkt[4] += size;
756 }
757
758 /* Get a pointer to MPEG-TS payload (right after TS packet header) */
759 static uint8_t *get_ts_payload_start(uint8_t *pkt)
760 {
761     if (pkt[3] & 0x20)
762         return pkt + 5 + pkt[4];
763     else
764         return pkt + 4;
765 }
766
767 /* Add a pes header to the front of payload, and segment into an integer number of
768  * ts packets. The final ts packet is padded using an over-sized adaptation header
769  * to exactly fill the last ts packet.
770  * NOTE: 'payload' contains a complete PES payload.
771  */
772 static void mpegts_write_pes(AVFormatContext *s, AVStream *st,
773                              const uint8_t *payload, int payload_size,
774                              int64_t pts, int64_t dts, int key)
775 {
776     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
777     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
778     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
779     uint8_t *q;
780     int val, is_start, len, header_len, write_pcr, private_code, flags;
781     int afc_len, stuffing_len;
782     int64_t pcr = -1; /* avoid warning */
783     int64_t delay = av_rescale(s->max_delay, 90000, AV_TIME_BASE);
784
785     is_start = 1;
786     while (payload_size > 0) {
787         retransmit_si_info(s);
788
789         write_pcr = 0;
790         if (ts_st->pid == ts_st->service->pcr_pid) {
791             if (ts->mux_rate > 1 || is_start) // VBR pcr period is based on frames
792                 ts_st->service->pcr_packet_count++;
793             if (ts_st->service->pcr_packet_count >=
794                 ts_st->service->pcr_packet_period) {
795                 ts_st->service->pcr_packet_count = 0;
796                 write_pcr = 1;
797             }
798         }
799
800         if (ts->mux_rate > 1 && dts != AV_NOPTS_VALUE &&
801             (dts - get_pcr(ts, s->pb)/300) > delay) {
802             /* pcr insert gets priority over null packet insert */
803             if (write_pcr)
804                 mpegts_insert_pcr_only(s, st);
805             else
806                 mpegts_insert_null_packet(s);
807             continue; /* recalculate write_pcr and possibly retransmit si_info */
808         }
809
810         /* prepare packet header */
811         q = buf;
812         *q++ = 0x47;
813         val = (ts_st->pid >> 8);
814         if (is_start)
815             val |= 0x40;
816         *q++ = val;
817         *q++ = ts_st->pid;
818         ts_st->cc = (ts_st->cc + 1) & 0xf;
819         *q++ = 0x10 | ts_st->cc; // payload indicator + CC
820         if (key && is_start && pts != AV_NOPTS_VALUE) {
821             // set Random Access for key frames
822             if (ts_st->pid == ts_st->service->pcr_pid)
823                 write_pcr = 1;
824             set_af_flag(buf, 0x40);
825             q = get_ts_payload_start(buf);
826         }
827         if (write_pcr) {
828             set_af_flag(buf, 0x10);
829             q = get_ts_payload_start(buf);
830             // add 11, pcr references the last byte of program clock reference base
831             if (ts->mux_rate > 1)
832                 pcr = get_pcr(ts, s->pb);
833             else
834                 pcr = (dts - delay)*300;
835             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && dts < pcr / 300)
836                 av_log(s, AV_LOG_WARNING, "dts < pcr, TS is invalid\n");
837             extend_af(buf, write_pcr_bits(q, pcr));
838             q = get_ts_payload_start(buf);
839         }
840         if (is_start) {
841             int pes_extension = 0;
842             /* write PES header */
843             *q++ = 0x00;
844             *q++ = 0x00;
845             *q++ = 0x01;
846             private_code = 0;
847             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
848                 if (st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_DIRAC) {
849                     *q++ = 0xfd;
850                 } else
851                     *q++ = 0xe0;
852             } else if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO &&
853                        (st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_MP2 ||
854                         st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_MP3 ||
855                         st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_AAC)) {
856                 *q++ = 0xc0;
857             } else {
858                 *q++ = 0xbd;
859                 if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE) {
860                     private_code = 0x20;
861                 }
862             }
863             header_len = 0;
864             flags = 0;
865             if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
866                 header_len += 5;
867                 flags |= 0x80;
868             }
869             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && pts != AV_NOPTS_VALUE && dts != pts) {
870                 header_len += 5;
871                 flags |= 0x40;
872             }
873             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO &&
874                 st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_DIRAC) {
875                 /* set PES_extension_flag */
876                 pes_extension = 1;
877                 flags |= 0x01;
878
879                 /*
880                 * One byte for PES2 extension flag +
881                 * one byte for extension length +
882                 * one byte for extension id
883                 */
884                 header_len += 3;
885             }
886             len = payload_size + header_len + 3;
887             if (private_code != 0)
888                 len++;
889             if (len > 0xffff)
890                 len = 0;
891             *q++ = len >> 8;
892             *q++ = len;
893             val = 0x80;
894             /* data alignment indicator is required for subtitle data */
895             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE)
896                 val |= 0x04;
897             *q++ = val;
898             *q++ = flags;
899             *q++ = header_len;
900             if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
901                 write_pts(q, flags >> 6, pts);
902                 q += 5;
903             }
904             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && pts != AV_NOPTS_VALUE && dts != pts) {
905                 write_pts(q, 1, dts);
906                 q += 5;
907             }
908             if (pes_extension && st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_DIRAC) {
909                 flags = 0x01;  /* set PES_extension_flag_2 */
910                 *q++ = flags;
911                 *q++ = 0x80 | 0x01;  /* marker bit + extension length */
912                 /*
913                 * Set the stream id extension flag bit to 0 and
914                 * write the extended stream id
915                 */
916                 *q++ = 0x00 | 0x60;
917             }
918             if (private_code != 0)
919                 *q++ = private_code;
920             is_start = 0;
921         }
922         /* header size */
923         header_len = q - buf;
924         /* data len */
925         len = TS_PACKET_SIZE - header_len;
926         if (len > payload_size)
927             len = payload_size;
928         stuffing_len = TS_PACKET_SIZE - header_len - len;
929         if (stuffing_len > 0) {
930             /* add stuffing with AFC */
931             if (buf[3] & 0x20) {
932                 /* stuffing already present: increase its size */
933                 afc_len = buf[4] + 1;
934                 memmove(buf + 4 + afc_len + stuffing_len,
935                         buf + 4 + afc_len,
936                         header_len - (4 + afc_len));
937                 buf[4] += stuffing_len;
938                 memset(buf + 4 + afc_len, 0xff, stuffing_len);
939             } else {
940                 /* add stuffing */
941                 memmove(buf + 4 + stuffing_len, buf + 4, header_len - 4);
942                 buf[3] |= 0x20;
943                 buf[4] = stuffing_len - 1;
944                 if (stuffing_len >= 2) {
945                     buf[5] = 0x00;
946                     memset(buf + 6, 0xff, stuffing_len - 2);
947                 }
948             }
949         }
950         memcpy(buf + TS_PACKET_SIZE - len, payload, len);
951         payload += len;
952         payload_size -= len;
953         avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
954     }
955     avio_flush(s->pb);
956 }
957
958 static int mpegts_write_packet_internal(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
959 {
960     AVStream *st = s->streams[pkt->stream_index];
961     int size = pkt->size;
962     uint8_t *buf= pkt->data;
963     uint8_t *data= NULL;
964     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
965     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
966     const uint64_t delay = av_rescale(s->max_delay, 90000, AV_TIME_BASE)*2;
967     int64_t dts = AV_NOPTS_VALUE, pts = AV_NOPTS_VALUE;
968
969     if (ts->reemit_pat_pmt) {
970         av_log(s, AV_LOG_WARNING, "resend_headers option is deprecated, use -mpegts_flags resend_headers\n");
971         ts->reemit_pat_pmt = 0;
972         ts->flags |= MPEGTS_FLAG_REEMIT_PAT_PMT;
973     }
974
975     if (ts->flags & MPEGTS_FLAG_REEMIT_PAT_PMT) {
976         ts->pat_packet_count = ts->pat_packet_period - 1;
977         ts->sdt_packet_count = ts->sdt_packet_period - 1;
978         ts->flags &= ~MPEGTS_FLAG_REEMIT_PAT_PMT;
979     }
980
981     if (pkt->pts != AV_NOPTS_VALUE)
982         pts = pkt->pts + delay;
983     if (pkt->dts != AV_NOPTS_VALUE)
984         dts = pkt->dts + delay;
985
986     if (ts_st->first_pts_check && pts == AV_NOPTS_VALUE) {
987         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "first pts value must set\n");
988         return AVERROR(EINVAL);
989     }
990     ts_st->first_pts_check = 0;
991
992     if (st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_H264) {
993         const uint8_t *p = buf, *buf_end = p+size;
994         uint32_t state = -1;
995
996         if (pkt->size < 5 || AV_RB32(pkt->data) != 0x0000001) {
997             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "H.264 bitstream malformed, "
998                    "no startcode found, use -bsf h264_mp4toannexb\n");
999             return AVERROR(EINVAL);
1000         }
1001
1002         do {
1003             p = avpriv_find_start_code(p, buf_end, &state);
1004             av_dlog(s, "nal %d\n", state & 0x1f);
1005         } while (p < buf_end && (state & 0x1f) != 9 &&
1006                  (state & 0x1f) != 5 && (state & 0x1f) != 1);
1007
1008         if ((state & 0x1f) != 9) { // AUD NAL
1009             data = av_malloc(pkt->size+6);
1010             if (!data)
1011                 return AVERROR(ENOMEM);
1012             memcpy(data+6, pkt->data, pkt->size);
1013             AV_WB32(data, 0x00000001);
1014             data[4] = 0x09;
1015             data[5] = 0xf0; // any slice type (0xe) + rbsp stop one bit
1016             buf  = data;
1017             size = pkt->size+6;
1018         }
1019     } else if (st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_AAC) {
1020         if (pkt->size < 2) {
1021             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "AAC packet too short\n");
1022             return AVERROR(EINVAL);
1023         }
1024         if ((AV_RB16(pkt->data) & 0xfff0) != 0xfff0) {
1025             int ret;
1026             AVPacket pkt2;
1027
1028             if (!ts_st->amux) {
1029                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "AAC bitstream not in ADTS format "
1030                        "and extradata missing\n");
1031                 return AVERROR(EINVAL);
1032             }
1033
1034             av_init_packet(&pkt2);
1035             pkt2.data = pkt->data;
1036             pkt2.size = pkt->size;
1037             ret = avio_open_dyn_buf(&ts_st->amux->pb);
1038             if (ret < 0)
1039                 return AVERROR(ENOMEM);
1040
1041             ret = av_write_frame(ts_st->amux, &pkt2);
1042             if (ret < 0) {
1043                 avio_close_dyn_buf(ts_st->amux->pb, &data);
1044                 ts_st->amux->pb = NULL;
1045                 av_free(data);
1046                 return ret;
1047             }
1048             size = avio_close_dyn_buf(ts_st->amux->pb, &data);
1049             ts_st->amux->pb = NULL;
1050             buf = data;
1051         }
1052     }
1053
1054     if (st->codec->codec_type != AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
1055         // for video and subtitle, write a single pes packet
1056         mpegts_write_pes(s, st, buf, size, pts, dts, pkt->flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1057         av_free(data);
1058         return 0;
1059     }
1060
1061     if (ts_st->payload_size + size > ts->pes_payload_size) {
1062         if (ts_st->payload_size) {
1063             mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_size,
1064                              ts_st->payload_pts, ts_st->payload_dts,
1065                              ts_st->payload_flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1066             ts_st->payload_size = 0;
1067         }
1068         if (size > ts->pes_payload_size) {
1069             mpegts_write_pes(s, st, buf, size, pts, dts,
1070                              pkt->flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1071             av_free(data);
1072             return 0;
1073         }
1074     }
1075
1076     if (!ts_st->payload_size) {
1077         ts_st->payload_pts = pts;
1078         ts_st->payload_dts = dts;
1079         ts_st->payload_flags = pkt->flags;
1080     }
1081
1082     memcpy(ts_st->payload + ts_st->payload_size, buf, size);
1083     ts_st->payload_size += size;
1084
1085     av_free(data);
1086
1087     return 0;
1088 }
1089
1090 static void mpegts_write_flush(AVFormatContext *s)
1091 {
1092     int i;
1093
1094     /* flush current packets */
1095     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
1096         AVStream *st = s->streams[i];
1097         MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
1098         if (ts_st->payload_size > 0) {
1099             mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_size,
1100                              ts_st->payload_pts, ts_st->payload_dts,
1101                              ts_st->payload_flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1102             ts_st->payload_size = 0;
1103         }
1104     }
1105     avio_flush(s->pb);
1106 }
1107
1108 static int mpegts_write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
1109 {
1110     if (!pkt) {
1111         mpegts_write_flush(s);
1112         return 1;
1113     } else {
1114         return mpegts_write_packet_internal(s, pkt);
1115     }
1116 }
1117
1118 static int mpegts_write_end(AVFormatContext *s)
1119 {
1120     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
1121     MpegTSService *service;
1122     int i;
1123
1124     mpegts_write_flush(s);
1125
1126     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
1127         AVStream *st = s->streams[i];
1128         MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
1129         av_freep(&ts_st->payload);
1130         if (ts_st->amux) {
1131             avformat_free_context(ts_st->amux);
1132             ts_st->amux = NULL;
1133         }
1134     }
1135
1136     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
1137         service = ts->services[i];
1138         av_freep(&service->provider_name);
1139         av_freep(&service->name);
1140         av_free(service);
1141     }
1142     av_free(ts->services);
1143
1144     return 0;
1145 }
1146
1147 static const AVOption options[] = {
1148     { "mpegts_transport_stream_id", "Set transport_stream_id field.",
1149       offsetof(MpegTSWrite, transport_stream_id), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0x0001 }, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1150     { "mpegts_original_network_id", "Set original_network_id field.",
1151       offsetof(MpegTSWrite, original_network_id), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0x0001 }, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1152     { "mpegts_service_id", "Set service_id field.",
1153       offsetof(MpegTSWrite, service_id), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0x0001 }, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1154     { "mpegts_pmt_start_pid", "Set the first pid of the PMT.",
1155       offsetof(MpegTSWrite, pmt_start_pid), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0x1000 }, 0x1000, 0x1f00, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1156     { "mpegts_start_pid", "Set the first pid.",
1157       offsetof(MpegTSWrite, start_pid), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0x0100 }, 0x0100, 0x0f00, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1158     { "muxrate", NULL, offsetof(MpegTSWrite, mux_rate), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 1}, 0, INT_MAX, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1159     { "pes_payload_size", "Minimum PES packet payload in bytes",
1160       offsetof(MpegTSWrite, pes_payload_size), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE}, 0, INT_MAX, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1161     { "mpegts_flags", "MPEG-TS muxing flags", offsetof(MpegTSWrite, flags), AV_OPT_TYPE_FLAGS, {.i64 = 0}, 0, INT_MAX,
1162       AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM, "mpegts_flags" },
1163     { "resend_headers", "Reemit PAT/PMT before writing the next packet",
1164       0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MPEGTS_FLAG_REEMIT_PAT_PMT}, 0, INT_MAX,
1165       AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM, "mpegts_flags"},
1166     { "latm", "Use LATM packetization for AAC",
1167       0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MPEGTS_FLAG_AAC_LATM}, 0, INT_MAX,
1168       AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM, "mpegts_flags"},
1169     // backward compatibility
1170     { "resend_headers", "Reemit PAT/PMT before writing the next packet",
1171       offsetof(MpegTSWrite, reemit_pat_pmt), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT_MAX, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1172     { "pcr_period", "PCR retransmission time",
1173       offsetof(MpegTSWrite, pcr_period), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = PCR_RETRANS_TIME }, 0, INT_MAX, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM },
1174     { NULL },
1175 };
1176
1177 static const AVClass mpegts_muxer_class = {
1178     .class_name     = "MPEGTS muxer",
1179     .item_name      = av_default_item_name,
1180     .option         = options,
1181     .version        = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1182 };
1183
1184 AVOutputFormat ff_mpegts_muxer = {
1185     .name              = "mpegts",
1186     .long_name         = NULL_IF_CONFIG_SMALL("MPEG-TS (MPEG-2 Transport Stream)"),
1187     .mime_type         = "video/x-mpegts",
1188     .extensions        = "ts,m2t",
1189     .priv_data_size    = sizeof(MpegTSWrite),
1190     .audio_codec       = AV_CODEC_ID_MP2,
1191     .video_codec       = AV_CODEC_ID_MPEG2VIDEO,
1192     .write_header      = mpegts_write_header,
1193     .write_packet      = mpegts_write_packet,
1194     .write_trailer     = mpegts_write_end,
1195     .flags             = AVFMT_ALLOW_FLUSH,
1196     .priv_class        = &mpegts_muxer_class,
1197 };