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