393b77916859a685fd47e97120c2ced767af70e9
[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/opt.h"
25 #include "libavcodec/mpegvideo.h"
26 #include "avformat.h"
27 #include "internal.h"
28 #include "mpegts.h"
29 #include "adts.h"
30
31 #define PCR_TIME_BASE 27000000
32
33 /* write DVB SI sections */
34
35 /*********************************************/
36 /* mpegts section writer */
37
38 typedef struct MpegTSSection {
39     int pid;
40     int cc;
41     void (*write_packet)(struct MpegTSSection *s, const uint8_t *packet);
42     void *opaque;
43 } MpegTSSection;
44
45 typedef struct MpegTSService {
46     MpegTSSection pmt; /* MPEG2 pmt table context */
47     int sid;           /* service ID */
48     char *name;
49     char *provider_name;
50     int pcr_pid;
51     int pcr_packet_count;
52     int pcr_packet_period;
53 } MpegTSService;
54
55 typedef struct MpegTSWrite {
56     const AVClass *av_class;
57     MpegTSSection pat; /* MPEG2 pat table */
58     MpegTSSection sdt; /* MPEG2 sdt table context */
59     MpegTSService **services;
60     int sdt_packet_count;
61     int sdt_packet_period;
62     int pat_packet_count;
63     int pat_packet_period;
64     int nb_services;
65     int onid;
66     int tsid;
67     int64_t first_pcr;
68     int mux_rate; ///< set to 1 when VBR
69
70     int transport_stream_id;
71     int original_network_id;
72     int service_id;
73
74     int pmt_start_pid;
75     int start_pid;
76 } MpegTSWrite;
77
78 static const AVOption options[] = {
79     { "mpegts_transport_stream_id", "Set transport_stream_id field.",
80       offsetof(MpegTSWrite, transport_stream_id), FF_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 0x0001 }, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
81     { "mpegts_original_network_id", "Set original_network_id field.",
82       offsetof(MpegTSWrite, original_network_id), FF_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 0x0001 }, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
83     { "mpegts_service_id", "Set service_id field.",
84       offsetof(MpegTSWrite, service_id), FF_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 0x0001 }, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
85     { "mpegts_pmt_start_pid", "Set the first pid of the PMT.",
86       offsetof(MpegTSWrite, pmt_start_pid), FF_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 0x1000 }, 0x1000, 0x1f00, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
87     { "mpegts_start_pid", "Set the first pid.",
88       offsetof(MpegTSWrite, start_pid), FF_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 0x0100 }, 0x0100, 0x0f00, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
89     { NULL },
90 };
91
92 static const AVClass mpegts_muxer_class = {
93     .class_name     = "MPEGTS muxer",
94     .item_name      = av_default_item_name,
95     .option         = options,
96     .version        = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
97 };
98
99 /* NOTE: 4 bytes must be left at the end for the crc32 */
100 static void mpegts_write_section(MpegTSSection *s, uint8_t *buf, int len)
101 {
102     unsigned int crc;
103     unsigned char packet[TS_PACKET_SIZE];
104     const unsigned char *buf_ptr;
105     unsigned char *q;
106     int first, b, len1, left;
107
108     crc = av_bswap32(av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE), -1, buf, len - 4));
109     buf[len - 4] = (crc >> 24) & 0xff;
110     buf[len - 3] = (crc >> 16) & 0xff;
111     buf[len - 2] = (crc >> 8) & 0xff;
112     buf[len - 1] = (crc) & 0xff;
113
114     /* send each packet */
115     buf_ptr = buf;
116     while (len > 0) {
117         first = (buf == buf_ptr);
118         q = packet;
119         *q++ = 0x47;
120         b = (s->pid >> 8);
121         if (first)
122             b |= 0x40;
123         *q++ = b;
124         *q++ = s->pid;
125         s->cc = (s->cc + 1) & 0xf;
126         *q++ = 0x10 | s->cc;
127         if (first)
128             *q++ = 0; /* 0 offset */
129         len1 = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
130         if (len1 > len)
131             len1 = len;
132         memcpy(q, buf_ptr, len1);
133         q += len1;
134         /* add known padding data */
135         left = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
136         if (left > 0)
137             memset(q, 0xff, left);
138
139         s->write_packet(s, packet);
140
141         buf_ptr += len1;
142         len -= len1;
143     }
144 }
145
146 static inline void put16(uint8_t **q_ptr, int val)
147 {
148     uint8_t *q;
149     q = *q_ptr;
150     *q++ = val >> 8;
151     *q++ = val;
152     *q_ptr = q;
153 }
154
155 static int mpegts_write_section1(MpegTSSection *s, int tid, int id,
156                           int version, int sec_num, int last_sec_num,
157                           uint8_t *buf, int len)
158 {
159     uint8_t section[1024], *q;
160     unsigned int tot_len;
161     /* reserved_future_use field must be set to 1 for SDT */
162     unsigned int flags = tid == SDT_TID ? 0xf000 : 0xb000;
163
164     tot_len = 3 + 5 + len + 4;
165     /* check if not too big */
166     if (tot_len > 1024)
167         return -1;
168
169     q = section;
170     *q++ = tid;
171     put16(&q, flags | (len + 5 + 4)); /* 5 byte header + 4 byte CRC */
172     put16(&q, id);
173     *q++ = 0xc1 | (version << 1); /* current_next_indicator = 1 */
174     *q++ = sec_num;
175     *q++ = last_sec_num;
176     memcpy(q, buf, len);
177
178     mpegts_write_section(s, section, tot_len);
179     return 0;
180 }
181
182 /*********************************************/
183 /* mpegts writer */
184
185 #define DEFAULT_PROVIDER_NAME   "Libav"
186 #define DEFAULT_SERVICE_NAME    "Service01"
187
188 /* a PES packet header is generated every DEFAULT_PES_HEADER_FREQ packets */
189 #define DEFAULT_PES_HEADER_FREQ 16
190 #define DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE ((DEFAULT_PES_HEADER_FREQ - 1) * 184 + 170)
191
192 /* we retransmit the SI info at this rate */
193 #define SDT_RETRANS_TIME 500
194 #define PAT_RETRANS_TIME 100
195 #define PCR_RETRANS_TIME 20
196
197 typedef struct MpegTSWriteStream {
198     struct MpegTSService *service;
199     int pid; /* stream associated pid */
200     int cc;
201     int payload_index;
202     int first_pts_check; ///< first pts check needed
203     int64_t payload_pts;
204     int64_t payload_dts;
205     uint8_t payload[DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE];
206     ADTSContext *adts;
207 } MpegTSWriteStream;
208
209 static void mpegts_write_pat(AVFormatContext *s)
210 {
211     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
212     MpegTSService *service;
213     uint8_t data[1012], *q;
214     int i;
215
216     q = data;
217     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
218         service = ts->services[i];
219         put16(&q, service->sid);
220         put16(&q, 0xe000 | service->pmt.pid);
221     }
222     mpegts_write_section1(&ts->pat, PAT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
223                           data, q - data);
224 }
225
226 static void mpegts_write_pmt(AVFormatContext *s, MpegTSService *service)
227 {
228     //    MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
229     uint8_t data[1012], *q, *desc_length_ptr, *program_info_length_ptr;
230     int val, stream_type, i;
231
232     q = data;
233     put16(&q, 0xe000 | service->pcr_pid);
234
235     program_info_length_ptr = q;
236     q += 2; /* patched after */
237
238     /* put program info here */
239
240     val = 0xf000 | (q - program_info_length_ptr - 2);
241     program_info_length_ptr[0] = val >> 8;
242     program_info_length_ptr[1] = val;
243
244     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
245         AVStream *st = s->streams[i];
246         MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
247         AVMetadataTag *lang = av_metadata_get(st->metadata, "language", NULL,0);
248         switch(st->codec->codec_id) {
249         case CODEC_ID_MPEG1VIDEO:
250         case CODEC_ID_MPEG2VIDEO:
251             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG2;
252             break;
253         case CODEC_ID_MPEG4:
254             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG4;
255             break;
256         case CODEC_ID_H264:
257             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_H264;
258             break;
259         case CODEC_ID_DIRAC:
260             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_DIRAC;
261             break;
262         case CODEC_ID_MP2:
263         case CODEC_ID_MP3:
264             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_MPEG1;
265             break;
266         case CODEC_ID_AAC:
267             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AAC;
268             break;
269         case CODEC_ID_AAC_LATM:
270             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AAC_LATM;
271             break;
272         case CODEC_ID_AC3:
273             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AC3;
274             break;
275         default:
276             stream_type = STREAM_TYPE_PRIVATE_DATA;
277             break;
278         }
279         *q++ = stream_type;
280         put16(&q, 0xe000 | ts_st->pid);
281         desc_length_ptr = q;
282         q += 2; /* patched after */
283
284         /* write optional descriptors here */
285         switch(st->codec->codec_type) {
286         case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
287             if (lang) {
288                 char *p;
289                 char *next = lang->value;
290                 uint8_t *len_ptr;
291
292                 *q++ = 0x0a; /* ISO 639 language descriptor */
293                 len_ptr = q++;
294                 *len_ptr = 0;
295
296                 for (p = lang->value; next && *len_ptr < 255 / 4 * 4; p = next + 1) {
297                     next = strchr(p, ',');
298                     if (strlen(p) != 3 && (!next || next != p + 3))
299                         continue; /* not a 3-letter code */
300
301                     *q++ = *p++;
302                     *q++ = *p++;
303                     *q++ = *p++;
304
305                 if (st->disposition & AV_DISPOSITION_CLEAN_EFFECTS)
306                     *q++ = 0x01;
307                 else if (st->disposition & AV_DISPOSITION_HEARING_IMPAIRED)
308                     *q++ = 0x02;
309                 else if (st->disposition & AV_DISPOSITION_VISUAL_IMPAIRED)
310                     *q++ = 0x03;
311                 else
312                     *q++ = 0; /* undefined type */
313
314                     *len_ptr += 4;
315                 }
316
317                 if (*len_ptr == 0)
318                     q -= 2; /* no language codes were written */
319             }
320             break;
321         case AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE:
322             {
323                 const char *language;
324                 language = lang && strlen(lang->value)==3 ? lang->value : "eng";
325                 *q++ = 0x59;
326                 *q++ = 8;
327                 *q++ = language[0];
328                 *q++ = language[1];
329                 *q++ = language[2];
330                 *q++ = 0x10; /* normal subtitles (0x20 = if hearing pb) */
331                 if(st->codec->extradata_size == 4) {
332                     memcpy(q, st->codec->extradata, 4);
333                     q += 4;
334                 } else {
335                     put16(&q, 1); /* page id */
336                     put16(&q, 1); /* ancillary page id */
337                 }
338             }
339             break;
340         case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
341             if (stream_type == STREAM_TYPE_VIDEO_DIRAC) {
342                 *q++ = 0x05; /*MPEG-2 registration descriptor*/
343                 *q++ = 4;
344                 *q++ = 'd';
345                 *q++ = 'r';
346                 *q++ = 'a';
347                 *q++ = 'c';
348             }
349             break;
350         }
351
352         val = 0xf000 | (q - desc_length_ptr - 2);
353         desc_length_ptr[0] = val >> 8;
354         desc_length_ptr[1] = val;
355     }
356     mpegts_write_section1(&service->pmt, PMT_TID, service->sid, 0, 0, 0,
357                           data, q - data);
358 }
359
360 /* NOTE: str == NULL is accepted for an empty string */
361 static void putstr8(uint8_t **q_ptr, const char *str)
362 {
363     uint8_t *q;
364     int len;
365
366     q = *q_ptr;
367     if (!str)
368         len = 0;
369     else
370         len = strlen(str);
371     *q++ = len;
372     memcpy(q, str, len);
373     q += len;
374     *q_ptr = q;
375 }
376
377 static void mpegts_write_sdt(AVFormatContext *s)
378 {
379     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
380     MpegTSService *service;
381     uint8_t data[1012], *q, *desc_list_len_ptr, *desc_len_ptr;
382     int i, running_status, free_ca_mode, val;
383
384     q = data;
385     put16(&q, ts->onid);
386     *q++ = 0xff;
387     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
388         service = ts->services[i];
389         put16(&q, service->sid);
390         *q++ = 0xfc | 0x00; /* currently no EIT info */
391         desc_list_len_ptr = q;
392         q += 2;
393         running_status = 4; /* running */
394         free_ca_mode = 0;
395
396         /* write only one descriptor for the service name and provider */
397         *q++ = 0x48;
398         desc_len_ptr = q;
399         q++;
400         *q++ = 0x01; /* digital television service */
401         putstr8(&q, service->provider_name);
402         putstr8(&q, service->name);
403         desc_len_ptr[0] = q - desc_len_ptr - 1;
404
405         /* fill descriptor length */
406         val = (running_status << 13) | (free_ca_mode << 12) |
407             (q - desc_list_len_ptr - 2);
408         desc_list_len_ptr[0] = val >> 8;
409         desc_list_len_ptr[1] = val;
410     }
411     mpegts_write_section1(&ts->sdt, SDT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
412                           data, q - data);
413 }
414
415 static MpegTSService *mpegts_add_service(MpegTSWrite *ts,
416                                          int sid,
417                                          const char *provider_name,
418                                          const char *name)
419 {
420     MpegTSService *service;
421
422     service = av_mallocz(sizeof(MpegTSService));
423     if (!service)
424         return NULL;
425     service->pmt.pid = ts->pmt_start_pid + ts->nb_services;
426     service->sid = sid;
427     service->provider_name = av_strdup(provider_name);
428     service->name = av_strdup(name);
429     service->pcr_pid = 0x1fff;
430     dynarray_add(&ts->services, &ts->nb_services, service);
431     return service;
432 }
433
434 static void section_write_packet(MpegTSSection *s, const uint8_t *packet)
435 {
436     AVFormatContext *ctx = s->opaque;
437     avio_write(ctx->pb, packet, TS_PACKET_SIZE);
438 }
439
440 static int mpegts_write_header(AVFormatContext *s)
441 {
442     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
443     MpegTSWriteStream *ts_st;
444     MpegTSService *service;
445     AVStream *st, *pcr_st = NULL;
446     AVMetadataTag *title, *provider;
447     int i, j;
448     const char *service_name;
449     const char *provider_name;
450     int *pids;
451
452     ts->tsid = ts->transport_stream_id;
453     ts->onid = ts->original_network_id;
454     /* allocate a single DVB service */
455     title = av_metadata_get(s->metadata, "service_name", NULL, 0);
456     if (!title)
457         title = av_metadata_get(s->metadata, "title", NULL, 0);
458     service_name = title ? title->value : DEFAULT_SERVICE_NAME;
459     provider = av_metadata_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         av_set_pts_info(st, 33, 1, 90000);
484         ts_st = av_mallocz(sizeof(MpegTSWriteStream));
485         if (!ts_st)
486             goto fail;
487         st->priv_data = ts_st;
488         ts_st->service = service;
489         /* MPEG pid values < 16 are reserved. Applications which set st->id in
490          * this range are assigned a calculated pid. */
491         if (st->id < 16) {
492             ts_st->pid = ts->start_pid + i;
493         } else if (st->id < 0x1FFF) {
494             ts_st->pid = st->id;
495         } else {
496             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Invalid stream id %d, must be less than 8191\n", st->id);
497             goto fail;
498         }
499         if (ts_st->pid == service->pmt.pid) {
500             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Duplicate stream id %d\n", ts_st->pid);
501             goto fail;
502         }
503         for (j = 0; j < i; j++)
504             if (pids[j] == ts_st->pid) {
505                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Duplicate stream id %d\n", ts_st->pid);
506                 goto fail;
507             }
508         pids[i] = ts_st->pid;
509         ts_st->payload_pts = AV_NOPTS_VALUE;
510         ts_st->payload_dts = AV_NOPTS_VALUE;
511         ts_st->first_pts_check = 1;
512         ts_st->cc = 15;
513         /* update PCR pid by using the first video stream */
514         if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO &&
515             service->pcr_pid == 0x1fff) {
516             service->pcr_pid = ts_st->pid;
517             pcr_st = st;
518         }
519         if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_AAC &&
520             st->codec->extradata_size > 0) {
521             ts_st->adts = av_mallocz(sizeof(*ts_st->adts));
522             if (!ts_st->adts)
523                 return AVERROR(ENOMEM);
524             if (ff_adts_decode_extradata(s, ts_st->adts, st->codec->extradata,
525                                          st->codec->extradata_size) < 0)
526                 return -1;
527         }
528     }
529
530     av_free(pids);
531
532     /* if no video stream, use the first stream as PCR */
533     if (service->pcr_pid == 0x1fff && s->nb_streams > 0) {
534         pcr_st = s->streams[0];
535         ts_st = pcr_st->priv_data;
536         service->pcr_pid = ts_st->pid;
537     }
538
539     ts->mux_rate = s->mux_rate ? s->mux_rate : 1;
540
541     if (ts->mux_rate > 1) {
542         service->pcr_packet_period = (ts->mux_rate * PCR_RETRANS_TIME) /
543             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
544         ts->sdt_packet_period      = (ts->mux_rate * SDT_RETRANS_TIME) /
545             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
546         ts->pat_packet_period      = (ts->mux_rate * PAT_RETRANS_TIME) /
547             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
548
549         ts->first_pcr = av_rescale(s->max_delay, PCR_TIME_BASE, AV_TIME_BASE);
550     } else {
551         /* Arbitrary values, PAT/PMT could be written on key frames */
552         ts->sdt_packet_period = 200;
553         ts->pat_packet_period = 40;
554         if (pcr_st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
555             if (!pcr_st->codec->frame_size) {
556                 av_log(s, AV_LOG_WARNING, "frame size not set\n");
557                 service->pcr_packet_period =
558                     pcr_st->codec->sample_rate/(10*512);
559             } else {
560                 service->pcr_packet_period =
561                     pcr_st->codec->sample_rate/(10*pcr_st->codec->frame_size);
562             }
563         } else {
564             // max delta PCR 0.1s
565             service->pcr_packet_period =
566                 pcr_st->codec->time_base.den/(10*pcr_st->codec->time_base.num);
567         }
568     }
569
570     // output a PCR as soon as possible
571     service->pcr_packet_count = service->pcr_packet_period;
572     ts->pat_packet_count = ts->pat_packet_period-1;
573     ts->sdt_packet_count = ts->sdt_packet_period-1;
574
575     if (ts->mux_rate == 1)
576         av_log(s, AV_LOG_INFO, "muxrate VBR, ");
577     else
578         av_log(s, AV_LOG_INFO, "muxrate %d, ", ts->mux_rate);
579     av_log(s, AV_LOG_INFO, "pcr every %d pkts, "
580            "sdt every %d, pat/pmt every %d pkts\n",
581            service->pcr_packet_period,
582            ts->sdt_packet_period, ts->pat_packet_period);
583
584     avio_flush(s->pb);
585
586     return 0;
587
588  fail:
589     av_free(pids);
590     for(i = 0;i < s->nb_streams; i++) {
591         st = s->streams[i];
592         av_freep(&st->priv_data);
593     }
594     return -1;
595 }
596
597 /* send SDT, PAT and PMT tables regulary */
598 static void retransmit_si_info(AVFormatContext *s)
599 {
600     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
601     int i;
602
603     if (++ts->sdt_packet_count == ts->sdt_packet_period) {
604         ts->sdt_packet_count = 0;
605         mpegts_write_sdt(s);
606     }
607     if (++ts->pat_packet_count == ts->pat_packet_period) {
608         ts->pat_packet_count = 0;
609         mpegts_write_pat(s);
610         for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
611             mpegts_write_pmt(s, ts->services[i]);
612         }
613     }
614 }
615
616 static int64_t get_pcr(const MpegTSWrite *ts, AVIOContext *pb)
617 {
618     return av_rescale(avio_tell(pb) + 11, 8 * PCR_TIME_BASE, ts->mux_rate) +
619            ts->first_pcr;
620 }
621
622 static uint8_t* write_pcr_bits(uint8_t *buf, int64_t pcr)
623 {
624     int64_t pcr_low = pcr % 300, pcr_high = pcr / 300;
625
626     *buf++ = pcr_high >> 25;
627     *buf++ = pcr_high >> 17;
628     *buf++ = pcr_high >> 9;
629     *buf++ = pcr_high >> 1;
630     *buf++ = pcr_high << 7 | pcr_low >> 8 | 0x7e;
631     *buf++ = pcr_low;
632
633     return buf;
634 }
635
636 /* Write a single null transport stream packet */
637 static void mpegts_insert_null_packet(AVFormatContext *s)
638 {
639     uint8_t *q;
640     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
641
642     q = buf;
643     *q++ = 0x47;
644     *q++ = 0x00 | 0x1f;
645     *q++ = 0xff;
646     *q++ = 0x10;
647     memset(q, 0x0FF, TS_PACKET_SIZE - (q - buf));
648     avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
649 }
650
651 /* Write a single transport stream packet with a PCR and no payload */
652 static void mpegts_insert_pcr_only(AVFormatContext *s, AVStream *st)
653 {
654     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
655     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
656     uint8_t *q;
657     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
658
659     q = buf;
660     *q++ = 0x47;
661     *q++ = ts_st->pid >> 8;
662     *q++ = ts_st->pid;
663     *q++ = 0x20 | ts_st->cc;   /* Adaptation only */
664     /* Continuity Count field does not increment (see 13818-1 section 2.4.3.3) */
665     *q++ = TS_PACKET_SIZE - 5; /* Adaptation Field Length */
666     *q++ = 0x10;               /* Adaptation flags: PCR present */
667
668     /* PCR coded into 6 bytes */
669     q = write_pcr_bits(q, get_pcr(ts, s->pb));
670
671     /* stuffing bytes */
672     memset(q, 0xFF, TS_PACKET_SIZE - (q - buf));
673     avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
674 }
675
676 static void write_pts(uint8_t *q, int fourbits, int64_t pts)
677 {
678     int val;
679
680     val = fourbits << 4 | (((pts >> 30) & 0x07) << 1) | 1;
681     *q++ = val;
682     val = (((pts >> 15) & 0x7fff) << 1) | 1;
683     *q++ = val >> 8;
684     *q++ = val;
685     val = (((pts) & 0x7fff) << 1) | 1;
686     *q++ = val >> 8;
687     *q++ = val;
688 }
689
690 /* Add a pes header to the front of payload, and segment into an integer number of
691  * ts packets. The final ts packet is padded using an over-sized adaptation header
692  * to exactly fill the last ts packet.
693  * NOTE: 'payload' contains a complete PES payload.
694  */
695 static void mpegts_write_pes(AVFormatContext *s, AVStream *st,
696                              const uint8_t *payload, int payload_size,
697                              int64_t pts, int64_t dts)
698 {
699     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
700     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
701     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
702     uint8_t *q;
703     int val, is_start, len, header_len, write_pcr, private_code, flags;
704     int afc_len, stuffing_len;
705     int64_t pcr = -1; /* avoid warning */
706     int64_t delay = av_rescale(s->max_delay, 90000, AV_TIME_BASE);
707
708     is_start = 1;
709     while (payload_size > 0) {
710         retransmit_si_info(s);
711
712         write_pcr = 0;
713         if (ts_st->pid == ts_st->service->pcr_pid) {
714             if (ts->mux_rate > 1 || is_start) // VBR pcr period is based on frames
715                 ts_st->service->pcr_packet_count++;
716             if (ts_st->service->pcr_packet_count >=
717                 ts_st->service->pcr_packet_period) {
718                 ts_st->service->pcr_packet_count = 0;
719                 write_pcr = 1;
720             }
721         }
722
723         if (ts->mux_rate > 1 && dts != AV_NOPTS_VALUE &&
724             (dts - get_pcr(ts, s->pb)/300) > delay) {
725             /* pcr insert gets priority over null packet insert */
726             if (write_pcr)
727                 mpegts_insert_pcr_only(s, st);
728             else
729                 mpegts_insert_null_packet(s);
730             continue; /* recalculate write_pcr and possibly retransmit si_info */
731         }
732
733         /* prepare packet header */
734         q = buf;
735         *q++ = 0x47;
736         val = (ts_st->pid >> 8);
737         if (is_start)
738             val |= 0x40;
739         *q++ = val;
740         *q++ = ts_st->pid;
741         ts_st->cc = (ts_st->cc + 1) & 0xf;
742         *q++ = 0x10 | ts_st->cc | (write_pcr ? 0x20 : 0);
743         if (write_pcr) {
744             // add 11, pcr references the last byte of program clock reference base
745             if (ts->mux_rate > 1)
746                 pcr = get_pcr(ts, s->pb);
747             else
748                 pcr = (dts - delay)*300;
749             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && dts < pcr / 300)
750                 av_log(s, AV_LOG_WARNING, "dts < pcr, TS is invalid\n");
751             *q++ = 7; /* AFC length */
752             *q++ = 0x10; /* flags: PCR present */
753             q = write_pcr_bits(q, pcr);
754         }
755         if (is_start) {
756             int pes_extension = 0;
757             /* write PES header */
758             *q++ = 0x00;
759             *q++ = 0x00;
760             *q++ = 0x01;
761             private_code = 0;
762             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
763                 if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_DIRAC) {
764                     *q++ = 0xfd;
765                 } else
766                     *q++ = 0xe0;
767             } else if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO &&
768                        (st->codec->codec_id == CODEC_ID_MP2 ||
769                         st->codec->codec_id == CODEC_ID_MP3 ||
770                         st->codec->codec_id == CODEC_ID_AAC)) {
771                 *q++ = 0xc0;
772             } else {
773                 *q++ = 0xbd;
774                 if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE) {
775                     private_code = 0x20;
776                 }
777             }
778             header_len = 0;
779             flags = 0;
780             if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
781                 header_len += 5;
782                 flags |= 0x80;
783             }
784             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && pts != AV_NOPTS_VALUE && dts != pts) {
785                 header_len += 5;
786                 flags |= 0x40;
787             }
788             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO &&
789                 st->codec->codec_id == CODEC_ID_DIRAC) {
790                 /* set PES_extension_flag */
791                 pes_extension = 1;
792                 flags |= 0x01;
793
794                 /*
795                 * One byte for PES2 extension flag +
796                 * one byte for extension length +
797                 * one byte for extension id
798                 */
799                 header_len += 3;
800             }
801             len = payload_size + header_len + 3;
802             if (private_code != 0)
803                 len++;
804             if (len > 0xffff)
805                 len = 0;
806             *q++ = len >> 8;
807             *q++ = len;
808             val = 0x80;
809             /* data alignment indicator is required for subtitle data */
810             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE)
811                 val |= 0x04;
812             *q++ = val;
813             *q++ = flags;
814             *q++ = header_len;
815             if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
816                 write_pts(q, flags >> 6, pts);
817                 q += 5;
818             }
819             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && pts != AV_NOPTS_VALUE && dts != pts) {
820                 write_pts(q, 1, dts);
821                 q += 5;
822             }
823             if (pes_extension && st->codec->codec_id == CODEC_ID_DIRAC) {
824                 flags = 0x01;  /* set PES_extension_flag_2 */
825                 *q++ = flags;
826                 *q++ = 0x80 | 0x01;  /* marker bit + extension length */
827                 /*
828                 * Set the stream id extension flag bit to 0 and
829                 * write the extended stream id
830                 */
831                 *q++ = 0x00 | 0x60;
832             }
833             if (private_code != 0)
834                 *q++ = private_code;
835             is_start = 0;
836         }
837         /* header size */
838         header_len = q - buf;
839         /* data len */
840         len = TS_PACKET_SIZE - header_len;
841         if (len > payload_size)
842             len = payload_size;
843         stuffing_len = TS_PACKET_SIZE - header_len - len;
844         if (stuffing_len > 0) {
845             /* add stuffing with AFC */
846             if (buf[3] & 0x20) {
847                 /* stuffing already present: increase its size */
848                 afc_len = buf[4] + 1;
849                 memmove(buf + 4 + afc_len + stuffing_len,
850                         buf + 4 + afc_len,
851                         header_len - (4 + afc_len));
852                 buf[4] += stuffing_len;
853                 memset(buf + 4 + afc_len, 0xff, stuffing_len);
854             } else {
855                 /* add stuffing */
856                 memmove(buf + 4 + stuffing_len, buf + 4, header_len - 4);
857                 buf[3] |= 0x20;
858                 buf[4] = stuffing_len - 1;
859                 if (stuffing_len >= 2) {
860                     buf[5] = 0x00;
861                     memset(buf + 6, 0xff, stuffing_len - 2);
862                 }
863             }
864         }
865         memcpy(buf + TS_PACKET_SIZE - len, payload, len);
866         payload += len;
867         payload_size -= len;
868         avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
869     }
870     avio_flush(s->pb);
871 }
872
873 static int mpegts_write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
874 {
875     AVStream *st = s->streams[pkt->stream_index];
876     int size = pkt->size;
877     uint8_t *buf= pkt->data;
878     uint8_t *data= NULL;
879     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
880     const uint64_t delay = av_rescale(s->max_delay, 90000, AV_TIME_BASE)*2;
881     int64_t dts = AV_NOPTS_VALUE, pts = AV_NOPTS_VALUE;
882
883     if (pkt->pts != AV_NOPTS_VALUE)
884         pts = pkt->pts + delay;
885     if (pkt->dts != AV_NOPTS_VALUE)
886         dts = pkt->dts + delay;
887
888     if (ts_st->first_pts_check && pts == AV_NOPTS_VALUE) {
889         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "first pts value must set\n");
890         return -1;
891     }
892     ts_st->first_pts_check = 0;
893
894     if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_H264) {
895         const uint8_t *p = buf, *buf_end = p+size;
896         uint32_t state = -1;
897
898         if (pkt->size < 5 || AV_RB32(pkt->data) != 0x0000001) {
899             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "h264 bitstream malformated, "
900                    "no startcode found, use -vbsf h264_mp4toannexb\n");
901             return -1;
902         }
903
904         do {
905             p = ff_find_start_code(p, buf_end, &state);
906             //av_log(s, AV_LOG_INFO, "nal %d\n", state & 0x1f);
907         } while (p < buf_end && (state & 0x1f) != 9 &&
908                  (state & 0x1f) != 5 && (state & 0x1f) != 1);
909
910         if ((state & 0x1f) != 9) { // AUD NAL
911             data = av_malloc(pkt->size+6);
912             if (!data)
913                 return -1;
914             memcpy(data+6, pkt->data, pkt->size);
915             AV_WB32(data, 0x00000001);
916             data[4] = 0x09;
917             data[5] = 0xf0; // any slice type (0xe) + rbsp stop one bit
918             buf  = data;
919             size = pkt->size+6;
920         }
921     } else if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_AAC) {
922         if (pkt->size < 2)
923             return -1;
924         if ((AV_RB16(pkt->data) & 0xfff0) != 0xfff0) {
925             ADTSContext *adts = ts_st->adts;
926             int new_size;
927             if (!adts) {
928                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "aac bitstream not in adts format "
929                        "and extradata missing\n");
930                 return -1;
931             }
932             new_size = ADTS_HEADER_SIZE+adts->pce_size+pkt->size;
933             if ((unsigned)new_size >= INT_MAX)
934                 return -1;
935             data = av_malloc(new_size);
936             if (!data)
937                 return AVERROR(ENOMEM);
938             ff_adts_write_frame_header(adts, data, pkt->size, adts->pce_size);
939             if (adts->pce_size) {
940                 memcpy(data+ADTS_HEADER_SIZE, adts->pce_data, adts->pce_size);
941                 adts->pce_size = 0;
942             }
943             memcpy(data+ADTS_HEADER_SIZE+adts->pce_size, pkt->data, pkt->size);
944             buf = data;
945             size = new_size;
946         }
947     }
948
949     if (st->codec->codec_type != AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
950         // for video and subtitle, write a single pes packet
951         mpegts_write_pes(s, st, buf, size, pts, dts);
952         av_free(data);
953         return 0;
954     }
955
956     if (ts_st->payload_index + size > DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE) {
957         mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_index,
958                          ts_st->payload_pts, ts_st->payload_dts);
959         ts_st->payload_index = 0;
960     }
961
962     if (!ts_st->payload_index) {
963         ts_st->payload_pts = pts;
964         ts_st->payload_dts = dts;
965     }
966
967     memcpy(ts_st->payload + ts_st->payload_index, buf, size);
968     ts_st->payload_index += size;
969
970     av_free(data);
971
972     return 0;
973 }
974
975 static int mpegts_write_end(AVFormatContext *s)
976 {
977     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
978     MpegTSWriteStream *ts_st;
979     MpegTSService *service;
980     AVStream *st;
981     int i;
982
983     /* flush current packets */
984     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
985         st = s->streams[i];
986         ts_st = st->priv_data;
987         if (ts_st->payload_index > 0) {
988             mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_index,
989                              ts_st->payload_pts, ts_st->payload_dts);
990         }
991         av_freep(&ts_st->adts);
992     }
993     avio_flush(s->pb);
994
995     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
996         service = ts->services[i];
997         av_freep(&service->provider_name);
998         av_freep(&service->name);
999         av_free(service);
1000     }
1001     av_free(ts->services);
1002
1003     return 0;
1004 }
1005
1006 AVOutputFormat ff_mpegts_muxer = {
1007     "mpegts",
1008     NULL_IF_CONFIG_SMALL("MPEG-2 transport stream format"),
1009     "video/x-mpegts",
1010     "ts,m2t",
1011     sizeof(MpegTSWrite),
1012     CODEC_ID_MP2,
1013     CODEC_ID_MPEG2VIDEO,
1014     mpegts_write_header,
1015     mpegts_write_packet,
1016     mpegts_write_end,
1017     .priv_class = &mpegts_muxer_class,
1018 };