5daacaf3f683d44f3f6291843d270f67b1d185ba
[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 FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 #include "libavutil/bswap.h"
23 #include "libavutil/crc.h"
24 #include "libavutil/dict.h"
25 #include "libavutil/mathematics.h"
26 #include "libavutil/opt.h"
27 #include "libavcodec/mpegvideo.h"
28 #include "avformat.h"
29 #include "internal.h"
30 #include "mpegts.h"
31 #include "adts.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
72     int transport_stream_id;
73     int original_network_id;
74     int service_id;
75
76     int pmt_start_pid;
77     int start_pid;
78 } MpegTSWrite;
79
80 static const AVOption options[] = {
81     { "mpegts_transport_stream_id", "Set transport_stream_id field.",
82       offsetof(MpegTSWrite, transport_stream_id), FF_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 0x0001 }, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
83     { "mpegts_original_network_id", "Set original_network_id field.",
84       offsetof(MpegTSWrite, original_network_id), FF_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 0x0001 }, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
85     { "mpegts_service_id", "Set service_id field.",
86       offsetof(MpegTSWrite, service_id), FF_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 0x0001 }, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
87     { "mpegts_pmt_start_pid", "Set the first pid of the PMT.",
88       offsetof(MpegTSWrite, pmt_start_pid), FF_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 0x1000 }, 0x1000, 0x1f00, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
89     { "mpegts_start_pid", "Set the first pid.",
90       offsetof(MpegTSWrite, start_pid), FF_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 0x0100 }, 0x0100, 0x0f00, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
91     { NULL },
92 };
93
94 static const AVClass mpegts_muxer_class = {
95     .class_name     = "MPEGTS muxer",
96     .item_name      = av_default_item_name,
97     .option         = options,
98     .version        = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
99 };
100
101 /* NOTE: 4 bytes must be left at the end for the crc32 */
102 static void mpegts_write_section(MpegTSSection *s, uint8_t *buf, int len)
103 {
104     unsigned int crc;
105     unsigned char packet[TS_PACKET_SIZE];
106     const unsigned char *buf_ptr;
107     unsigned char *q;
108     int first, b, len1, left;
109
110     crc = av_bswap32(av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE), -1, buf, len - 4));
111     buf[len - 4] = (crc >> 24) & 0xff;
112     buf[len - 3] = (crc >> 16) & 0xff;
113     buf[len - 2] = (crc >> 8) & 0xff;
114     buf[len - 1] = (crc) & 0xff;
115
116     /* send each packet */
117     buf_ptr = buf;
118     while (len > 0) {
119         first = (buf == buf_ptr);
120         q = packet;
121         *q++ = 0x47;
122         b = (s->pid >> 8);
123         if (first)
124             b |= 0x40;
125         *q++ = b;
126         *q++ = s->pid;
127         s->cc = (s->cc + 1) & 0xf;
128         *q++ = 0x10 | s->cc;
129         if (first)
130             *q++ = 0; /* 0 offset */
131         len1 = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
132         if (len1 > len)
133             len1 = len;
134         memcpy(q, buf_ptr, len1);
135         q += len1;
136         /* add known padding data */
137         left = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
138         if (left > 0)
139             memset(q, 0xff, left);
140
141         s->write_packet(s, packet);
142
143         buf_ptr += len1;
144         len -= len1;
145     }
146 }
147
148 static inline void put16(uint8_t **q_ptr, int val)
149 {
150     uint8_t *q;
151     q = *q_ptr;
152     *q++ = val >> 8;
153     *q++ = val;
154     *q_ptr = q;
155 }
156
157 static int mpegts_write_section1(MpegTSSection *s, int tid, int id,
158                           int version, int sec_num, int last_sec_num,
159                           uint8_t *buf, int len)
160 {
161     uint8_t section[1024], *q;
162     unsigned int tot_len;
163     /* reserved_future_use field must be set to 1 for SDT */
164     unsigned int flags = tid == SDT_TID ? 0xf000 : 0xb000;
165
166     tot_len = 3 + 5 + len + 4;
167     /* check if not too big */
168     if (tot_len > 1024)
169         return -1;
170
171     q = section;
172     *q++ = tid;
173     put16(&q, flags | (len + 5 + 4)); /* 5 byte header + 4 byte CRC */
174     put16(&q, id);
175     *q++ = 0xc1 | (version << 1); /* current_next_indicator = 1 */
176     *q++ = sec_num;
177     *q++ = last_sec_num;
178     memcpy(q, buf, len);
179
180     mpegts_write_section(s, section, tot_len);
181     return 0;
182 }
183
184 /*********************************************/
185 /* mpegts writer */
186
187 #define DEFAULT_PROVIDER_NAME   "FFmpeg"
188 #define DEFAULT_SERVICE_NAME    "Service01"
189
190 /* a PES packet header is generated every DEFAULT_PES_HEADER_FREQ packets */
191 #define DEFAULT_PES_HEADER_FREQ 16
192 #define DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE ((DEFAULT_PES_HEADER_FREQ - 1) * 184 + 170)
193
194 /* we retransmit the SI info at this rate */
195 #define SDT_RETRANS_TIME 500
196 #define PAT_RETRANS_TIME 100
197 #define PCR_RETRANS_TIME 20
198
199 typedef struct MpegTSWriteStream {
200     struct MpegTSService *service;
201     int pid; /* stream associated pid */
202     int cc;
203     int payload_index;
204     int first_pts_check; ///< first pts check needed
205     int64_t payload_pts;
206     int64_t payload_dts;
207     int payload_flags;
208     uint8_t payload[DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE];
209     ADTSContext *adts;
210 } MpegTSWriteStream;
211
212 static void mpegts_write_pat(AVFormatContext *s)
213 {
214     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
215     MpegTSService *service;
216     uint8_t data[1012], *q;
217     int i;
218
219     q = data;
220     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
221         service = ts->services[i];
222         put16(&q, service->sid);
223         put16(&q, 0xe000 | service->pmt.pid);
224     }
225     mpegts_write_section1(&ts->pat, PAT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
226                           data, q - data);
227 }
228
229 static void mpegts_write_pmt(AVFormatContext *s, MpegTSService *service)
230 {
231     //    MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
232     uint8_t data[1012], *q, *desc_length_ptr, *program_info_length_ptr;
233     int val, stream_type, i;
234
235     q = data;
236     put16(&q, 0xe000 | service->pcr_pid);
237
238     program_info_length_ptr = q;
239     q += 2; /* patched after */
240
241     /* put program info here */
242
243     val = 0xf000 | (q - program_info_length_ptr - 2);
244     program_info_length_ptr[0] = val >> 8;
245     program_info_length_ptr[1] = val;
246
247     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
248         AVStream *st = s->streams[i];
249         MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
250         AVDictionaryEntry *lang = av_dict_get(st->metadata, "language", NULL,0);
251         switch(st->codec->codec_id) {
252         case CODEC_ID_MPEG1VIDEO:
253         case CODEC_ID_MPEG2VIDEO:
254             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG2;
255             break;
256         case CODEC_ID_MPEG4:
257             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG4;
258             break;
259         case CODEC_ID_H264:
260             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_H264;
261             break;
262         case CODEC_ID_DIRAC:
263             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_DIRAC;
264             break;
265         case CODEC_ID_MP2:
266         case CODEC_ID_MP3:
267             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_MPEG1;
268             break;
269         case CODEC_ID_AAC:
270             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AAC;
271             break;
272         case CODEC_ID_AAC_LATM:
273             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AAC_LATM;
274             break;
275         case CODEC_ID_AC3:
276             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AC3;
277             break;
278         default:
279             stream_type = STREAM_TYPE_PRIVATE_DATA;
280             break;
281         }
282         *q++ = stream_type;
283         put16(&q, 0xe000 | ts_st->pid);
284         desc_length_ptr = q;
285         q += 2; /* patched after */
286
287         /* write optional descriptors here */
288         switch(st->codec->codec_type) {
289         case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
290             if (lang) {
291                 char *p;
292                 char *next = lang->value;
293                 uint8_t *len_ptr;
294
295                 *q++ = 0x0a; /* ISO 639 language descriptor */
296                 len_ptr = q++;
297                 *len_ptr = 0;
298
299                 for (p = lang->value; next && *len_ptr < 255 / 4 * 4; p = next + 1) {
300                     next = strchr(p, ',');
301                     if (strlen(p) != 3 && (!next || next != p + 3))
302                         continue; /* not a 3-letter code */
303
304                     *q++ = *p++;
305                     *q++ = *p++;
306                     *q++ = *p++;
307
308                 if (st->disposition & AV_DISPOSITION_CLEAN_EFFECTS)
309                     *q++ = 0x01;
310                 else if (st->disposition & AV_DISPOSITION_HEARING_IMPAIRED)
311                     *q++ = 0x02;
312                 else if (st->disposition & AV_DISPOSITION_VISUAL_IMPAIRED)
313                     *q++ = 0x03;
314                 else
315                     *q++ = 0; /* undefined type */
316
317                     *len_ptr += 4;
318                 }
319
320                 if (*len_ptr == 0)
321                     q -= 2; /* no language codes were written */
322             }
323             break;
324         case AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE:
325             {
326                 const char *language;
327                 language = lang && strlen(lang->value)==3 ? lang->value : "eng";
328                 *q++ = 0x59;
329                 *q++ = 8;
330                 *q++ = language[0];
331                 *q++ = language[1];
332                 *q++ = language[2];
333                 *q++ = 0x10; /* normal subtitles (0x20 = if hearing pb) */
334                 if(st->codec->extradata_size == 4) {
335                     memcpy(q, st->codec->extradata, 4);
336                     q += 4;
337                 } else {
338                     put16(&q, 1); /* page id */
339                     put16(&q, 1); /* ancillary page id */
340                 }
341             }
342             break;
343         case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
344             if (stream_type == STREAM_TYPE_VIDEO_DIRAC) {
345                 *q++ = 0x05; /*MPEG-2 registration descriptor*/
346                 *q++ = 4;
347                 *q++ = 'd';
348                 *q++ = 'r';
349                 *q++ = 'a';
350                 *q++ = 'c';
351             }
352             break;
353         }
354
355         val = 0xf000 | (q - desc_length_ptr - 2);
356         desc_length_ptr[0] = val >> 8;
357         desc_length_ptr[1] = val;
358     }
359     mpegts_write_section1(&service->pmt, PMT_TID, service->sid, 0, 0, 0,
360                           data, q - data);
361 }
362
363 /* NOTE: str == NULL is accepted for an empty string */
364 static void putstr8(uint8_t **q_ptr, const char *str)
365 {
366     uint8_t *q;
367     int len;
368
369     q = *q_ptr;
370     if (!str)
371         len = 0;
372     else
373         len = strlen(str);
374     *q++ = len;
375     memcpy(q, str, len);
376     q += len;
377     *q_ptr = q;
378 }
379
380 static void mpegts_write_sdt(AVFormatContext *s)
381 {
382     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
383     MpegTSService *service;
384     uint8_t data[1012], *q, *desc_list_len_ptr, *desc_len_ptr;
385     int i, running_status, free_ca_mode, val;
386
387     q = data;
388     put16(&q, ts->onid);
389     *q++ = 0xff;
390     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
391         service = ts->services[i];
392         put16(&q, service->sid);
393         *q++ = 0xfc | 0x00; /* currently no EIT info */
394         desc_list_len_ptr = q;
395         q += 2;
396         running_status = 4; /* running */
397         free_ca_mode = 0;
398
399         /* write only one descriptor for the service name and provider */
400         *q++ = 0x48;
401         desc_len_ptr = q;
402         q++;
403         *q++ = 0x01; /* digital television service */
404         putstr8(&q, service->provider_name);
405         putstr8(&q, service->name);
406         desc_len_ptr[0] = q - desc_len_ptr - 1;
407
408         /* fill descriptor length */
409         val = (running_status << 13) | (free_ca_mode << 12) |
410             (q - desc_list_len_ptr - 2);
411         desc_list_len_ptr[0] = val >> 8;
412         desc_list_len_ptr[1] = val;
413     }
414     mpegts_write_section1(&ts->sdt, SDT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
415                           data, q - data);
416 }
417
418 static MpegTSService *mpegts_add_service(MpegTSWrite *ts,
419                                          int sid,
420                                          const char *provider_name,
421                                          const char *name)
422 {
423     MpegTSService *service;
424
425     service = av_mallocz(sizeof(MpegTSService));
426     if (!service)
427         return NULL;
428     service->pmt.pid = ts->pmt_start_pid + ts->nb_services;
429     service->sid = sid;
430     service->provider_name = av_strdup(provider_name);
431     service->name = av_strdup(name);
432     service->pcr_pid = 0x1fff;
433     dynarray_add(&ts->services, &ts->nb_services, service);
434     return service;
435 }
436
437 static void section_write_packet(MpegTSSection *s, const uint8_t *packet)
438 {
439     AVFormatContext *ctx = s->opaque;
440     avio_write(ctx->pb, packet, TS_PACKET_SIZE);
441 }
442
443 static int mpegts_write_header(AVFormatContext *s)
444 {
445     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
446     MpegTSWriteStream *ts_st;
447     MpegTSService *service;
448     AVStream *st, *pcr_st = NULL;
449     AVDictionaryEntry *title, *provider;
450     int i, j;
451     const char *service_name;
452     const char *provider_name;
453     int *pids;
454
455     ts->tsid = ts->transport_stream_id;
456     ts->onid = ts->original_network_id;
457     /* allocate a single DVB service */
458     title = av_dict_get(s->metadata, "service_name", NULL, 0);
459     if (!title)
460         title = av_dict_get(s->metadata, "title", NULL, 0);
461     service_name = title ? title->value : DEFAULT_SERVICE_NAME;
462     provider = av_dict_get(s->metadata, "service_provider", NULL, 0);
463     provider_name = provider ? provider->value : DEFAULT_PROVIDER_NAME;
464     service = mpegts_add_service(ts, ts->service_id, provider_name, service_name);
465     service->pmt.write_packet = section_write_packet;
466     service->pmt.opaque = s;
467     service->pmt.cc = 15;
468
469     ts->pat.pid = PAT_PID;
470     ts->pat.cc = 15; // Initialize at 15 so that it wraps and be equal to 0 for the first packet we write
471     ts->pat.write_packet = section_write_packet;
472     ts->pat.opaque = s;
473
474     ts->sdt.pid = SDT_PID;
475     ts->sdt.cc = 15;
476     ts->sdt.write_packet = section_write_packet;
477     ts->sdt.opaque = s;
478
479     pids = av_malloc(s->nb_streams * sizeof(*pids));
480     if (!pids)
481         return AVERROR(ENOMEM);
482
483     /* assign pids to each stream */
484     for(i = 0;i < s->nb_streams; i++) {
485         st = s->streams[i];
486         av_set_pts_info(st, 33, 1, 90000);
487         ts_st = av_mallocz(sizeof(MpegTSWriteStream));
488         if (!ts_st)
489             goto fail;
490         st->priv_data = ts_st;
491         ts_st->service = service;
492         /* MPEG pid values < 16 are reserved. Applications which set st->id in
493          * this range are assigned a calculated pid. */
494         if (st->id < 16) {
495             ts_st->pid = ts->start_pid + i;
496         } else if (st->id < 0x1FFF) {
497             ts_st->pid = st->id;
498         } else {
499             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Invalid stream id %d, must be less than 8191\n", st->id);
500             goto fail;
501         }
502         if (ts_st->pid == service->pmt.pid) {
503             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Duplicate stream id %d\n", ts_st->pid);
504             goto fail;
505         }
506         for (j = 0; j < i; j++)
507             if (pids[j] == ts_st->pid) {
508                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Duplicate stream id %d\n", ts_st->pid);
509                 goto fail;
510             }
511         pids[i] = ts_st->pid;
512         ts_st->payload_pts = AV_NOPTS_VALUE;
513         ts_st->payload_dts = AV_NOPTS_VALUE;
514         ts_st->first_pts_check = 1;
515         ts_st->cc = 15;
516         /* update PCR pid by using the first video stream */
517         if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO &&
518             service->pcr_pid == 0x1fff) {
519             service->pcr_pid = ts_st->pid;
520             pcr_st = st;
521         }
522         if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_AAC &&
523             st->codec->extradata_size > 0) {
524             ts_st->adts = av_mallocz(sizeof(*ts_st->adts));
525             if (!ts_st->adts)
526                 return AVERROR(ENOMEM);
527             if (ff_adts_decode_extradata(s, ts_st->adts, st->codec->extradata,
528                                          st->codec->extradata_size) < 0)
529                 return -1;
530         }
531     }
532
533     av_free(pids);
534
535     /* if no video stream, use the first stream as PCR */
536     if (service->pcr_pid == 0x1fff && s->nb_streams > 0) {
537         pcr_st = s->streams[0];
538         ts_st = pcr_st->priv_data;
539         service->pcr_pid = ts_st->pid;
540     }
541
542     ts->mux_rate = s->mux_rate ? s->mux_rate : 1;
543
544     if (ts->mux_rate > 1) {
545         service->pcr_packet_period = (ts->mux_rate * PCR_RETRANS_TIME) /
546             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
547         ts->sdt_packet_period      = (ts->mux_rate * SDT_RETRANS_TIME) /
548             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
549         ts->pat_packet_period      = (ts->mux_rate * PAT_RETRANS_TIME) /
550             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
551
552         ts->first_pcr = av_rescale(s->max_delay, PCR_TIME_BASE, AV_TIME_BASE);
553     } else {
554         /* Arbitrary values, PAT/PMT could be written on key frames */
555         ts->sdt_packet_period = 200;
556         ts->pat_packet_period = 40;
557         if (pcr_st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
558             if (!pcr_st->codec->frame_size) {
559                 av_log(s, AV_LOG_WARNING, "frame size not set\n");
560                 service->pcr_packet_period =
561                     pcr_st->codec->sample_rate/(10*512);
562             } else {
563                 service->pcr_packet_period =
564                     pcr_st->codec->sample_rate/(10*pcr_st->codec->frame_size);
565             }
566         } else {
567             // max delta PCR 0.1s
568             service->pcr_packet_period =
569                 pcr_st->codec->time_base.den/(10*pcr_st->codec->time_base.num);
570         }
571     }
572
573     // output a PCR as soon as possible
574     service->pcr_packet_count = service->pcr_packet_period;
575     ts->pat_packet_count = ts->pat_packet_period-1;
576     ts->sdt_packet_count = ts->sdt_packet_period-1;
577
578     if (ts->mux_rate == 1)
579         av_log(s, AV_LOG_INFO, "muxrate VBR, ");
580     else
581         av_log(s, AV_LOG_INFO, "muxrate %d, ", ts->mux_rate);
582     av_log(s, AV_LOG_INFO, "pcr every %d pkts, "
583            "sdt every %d, pat/pmt every %d pkts\n",
584            service->pcr_packet_period,
585            ts->sdt_packet_period, ts->pat_packet_period);
586
587     avio_flush(s->pb);
588
589     return 0;
590
591  fail:
592     av_free(pids);
593     for(i = 0;i < s->nb_streams; i++) {
594         st = s->streams[i];
595         av_freep(&st->priv_data);
596     }
597     return -1;
598 }
599
600 /* send SDT, PAT and PMT tables regulary */
601 static void retransmit_si_info(AVFormatContext *s)
602 {
603     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
604     int i;
605
606     if (++ts->sdt_packet_count == ts->sdt_packet_period) {
607         ts->sdt_packet_count = 0;
608         mpegts_write_sdt(s);
609     }
610     if (++ts->pat_packet_count == ts->pat_packet_period) {
611         ts->pat_packet_count = 0;
612         mpegts_write_pat(s);
613         for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
614             mpegts_write_pmt(s, ts->services[i]);
615         }
616     }
617 }
618
619 static int64_t get_pcr(const MpegTSWrite *ts, AVIOContext *pb)
620 {
621     return av_rescale(avio_tell(pb) + 11, 8 * PCR_TIME_BASE, ts->mux_rate) +
622            ts->first_pcr;
623 }
624
625 static int write_pcr_bits(uint8_t *buf, int64_t pcr)
626 {
627     int64_t pcr_low = pcr % 300, pcr_high = pcr / 300;
628
629     *buf++ = pcr_high >> 25;
630     *buf++ = pcr_high >> 17;
631     *buf++ = pcr_high >> 9;
632     *buf++ = pcr_high >> 1;
633     *buf++ = pcr_high << 7 | pcr_low >> 8 | 0x7e;
634     *buf++ = pcr_low;
635
636     return 6;
637 }
638
639 /* Write a single null transport stream packet */
640 static void mpegts_insert_null_packet(AVFormatContext *s)
641 {
642     uint8_t *q;
643     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
644
645     q = buf;
646     *q++ = 0x47;
647     *q++ = 0x00 | 0x1f;
648     *q++ = 0xff;
649     *q++ = 0x10;
650     memset(q, 0x0FF, TS_PACKET_SIZE - (q - buf));
651     avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
652 }
653
654 /* Write a single transport stream packet with a PCR and no payload */
655 static void mpegts_insert_pcr_only(AVFormatContext *s, AVStream *st)
656 {
657     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
658     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
659     uint8_t *q;
660     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
661
662     q = buf;
663     *q++ = 0x47;
664     *q++ = ts_st->pid >> 8;
665     *q++ = ts_st->pid;
666     *q++ = 0x20 | ts_st->cc;   /* Adaptation only */
667     /* Continuity Count field does not increment (see 13818-1 section 2.4.3.3) */
668     *q++ = TS_PACKET_SIZE - 5; /* Adaptation Field Length */
669     *q++ = 0x10;               /* Adaptation flags: PCR present */
670
671     /* PCR coded into 6 bytes */
672     q += write_pcr_bits(q, get_pcr(ts, s->pb));
673
674     /* stuffing bytes */
675     memset(q, 0xFF, TS_PACKET_SIZE - (q - buf));
676     avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
677 }
678
679 static void write_pts(uint8_t *q, int fourbits, int64_t pts)
680 {
681     int val;
682
683     val = fourbits << 4 | (((pts >> 30) & 0x07) << 1) | 1;
684     *q++ = val;
685     val = (((pts >> 15) & 0x7fff) << 1) | 1;
686     *q++ = val >> 8;
687     *q++ = val;
688     val = (((pts) & 0x7fff) << 1) | 1;
689     *q++ = val >> 8;
690     *q++ = val;
691 }
692
693 /* Set an adaptation field flag in an MPEG-TS packet*/
694 static void set_af_flag(uint8_t *pkt, int flag)
695 {
696     // expect at least one flag to set
697     assert(flag);
698
699     if ((pkt[3] & 0x20) == 0) {
700         // no AF yet, set adaptation field flag
701         pkt[3] |= 0x20;
702         // 1 byte length, no flags
703         pkt[4] = 1;
704         pkt[5] = 0;
705     }
706     pkt[5] |= flag;
707 }
708
709 /* Extend the adaptation field by size bytes */
710 static void extend_af(uint8_t *pkt, int size)
711 {
712     // expect already existing adaptation field
713     assert(pkt[3] & 0x20);
714     pkt[4] += size;
715 }
716
717 /* Get a pointer to MPEG-TS payload (right after TS packet header) */
718 static uint8_t *get_ts_payload_start(uint8_t *pkt)
719 {
720     if (pkt[3] & 0x20)
721         return pkt + 5 + pkt[4];
722     else
723         return pkt + 4;
724 }
725
726 /* Add a pes header to the front of payload, and segment into an integer number of
727  * ts packets. The final ts packet is padded using an over-sized adaptation header
728  * to exactly fill the last ts packet.
729  * NOTE: 'payload' contains a complete PES payload.
730  */
731 static void mpegts_write_pes(AVFormatContext *s, AVStream *st,
732                              const uint8_t *payload, int payload_size,
733                              int64_t pts, int64_t dts, int key)
734 {
735     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
736     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
737     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
738     uint8_t *q;
739     int val, is_start, len, header_len, write_pcr, private_code, flags;
740     int afc_len, stuffing_len;
741     int64_t pcr = -1; /* avoid warning */
742     int64_t delay = av_rescale(s->max_delay, 90000, AV_TIME_BASE);
743
744     is_start = 1;
745     while (payload_size > 0) {
746         retransmit_si_info(s);
747
748         write_pcr = 0;
749         if (ts_st->pid == ts_st->service->pcr_pid) {
750             if (ts->mux_rate > 1 || is_start) // VBR pcr period is based on frames
751                 ts_st->service->pcr_packet_count++;
752             if (ts_st->service->pcr_packet_count >=
753                 ts_st->service->pcr_packet_period) {
754                 ts_st->service->pcr_packet_count = 0;
755                 write_pcr = 1;
756             }
757         }
758
759         if (ts->mux_rate > 1 && dts != AV_NOPTS_VALUE &&
760             (dts - get_pcr(ts, s->pb)/300) > delay) {
761             /* pcr insert gets priority over null packet insert */
762             if (write_pcr)
763                 mpegts_insert_pcr_only(s, st);
764             else
765                 mpegts_insert_null_packet(s);
766             continue; /* recalculate write_pcr and possibly retransmit si_info */
767         }
768
769         /* prepare packet header */
770         q = buf;
771         *q++ = 0x47;
772         val = (ts_st->pid >> 8);
773         if (is_start)
774             val |= 0x40;
775         *q++ = val;
776         *q++ = ts_st->pid;
777         ts_st->cc = (ts_st->cc + 1) & 0xf;
778         *q++ = 0x10 | ts_st->cc; // payload indicator + CC
779         if (key && is_start && pts != AV_NOPTS_VALUE) {
780             // set Random Access for key frames
781             if (ts_st->pid == ts_st->service->pcr_pid)
782                 write_pcr = 1;
783             set_af_flag(buf, 0x40);
784             q = get_ts_payload_start(buf);
785         }
786         if (write_pcr) {
787             set_af_flag(buf, 0x10);
788             q = get_ts_payload_start(buf);
789             // add 11, pcr references the last byte of program clock reference base
790             if (ts->mux_rate > 1)
791                 pcr = get_pcr(ts, s->pb);
792             else
793                 pcr = (dts - delay)*300;
794             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && dts < pcr / 300)
795                 av_log(s, AV_LOG_WARNING, "dts < pcr, TS is invalid\n");
796             extend_af(buf, write_pcr_bits(q, pcr));
797             q = get_ts_payload_start(buf);
798         }
799         if (is_start) {
800             int pes_extension = 0;
801             /* write PES header */
802             *q++ = 0x00;
803             *q++ = 0x00;
804             *q++ = 0x01;
805             private_code = 0;
806             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
807                 if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_DIRAC) {
808                     *q++ = 0xfd;
809                 } else
810                     *q++ = 0xe0;
811             } else if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO &&
812                        (st->codec->codec_id == CODEC_ID_MP2 ||
813                         st->codec->codec_id == CODEC_ID_MP3 ||
814                         st->codec->codec_id == CODEC_ID_AAC)) {
815                 *q++ = 0xc0;
816             } else {
817                 *q++ = 0xbd;
818                 if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE) {
819                     private_code = 0x20;
820                 }
821             }
822             header_len = 0;
823             flags = 0;
824             if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
825                 header_len += 5;
826                 flags |= 0x80;
827             }
828             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && pts != AV_NOPTS_VALUE && dts != pts) {
829                 header_len += 5;
830                 flags |= 0x40;
831             }
832             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO &&
833                 st->codec->codec_id == CODEC_ID_DIRAC) {
834                 /* set PES_extension_flag */
835                 pes_extension = 1;
836                 flags |= 0x01;
837
838                 /*
839                 * One byte for PES2 extension flag +
840                 * one byte for extension length +
841                 * one byte for extension id
842                 */
843                 header_len += 3;
844             }
845             len = payload_size + header_len + 3;
846             if (private_code != 0)
847                 len++;
848             if (len > 0xffff)
849                 len = 0;
850             *q++ = len >> 8;
851             *q++ = len;
852             val = 0x80;
853             /* data alignment indicator is required for subtitle data */
854             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE)
855                 val |= 0x04;
856             *q++ = val;
857             *q++ = flags;
858             *q++ = header_len;
859             if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
860                 write_pts(q, flags >> 6, pts);
861                 q += 5;
862             }
863             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && pts != AV_NOPTS_VALUE && dts != pts) {
864                 write_pts(q, 1, dts);
865                 q += 5;
866             }
867             if (pes_extension && st->codec->codec_id == CODEC_ID_DIRAC) {
868                 flags = 0x01;  /* set PES_extension_flag_2 */
869                 *q++ = flags;
870                 *q++ = 0x80 | 0x01;  /* marker bit + extension length */
871                 /*
872                 * Set the stream id extension flag bit to 0 and
873                 * write the extended stream id
874                 */
875                 *q++ = 0x00 | 0x60;
876             }
877             if (private_code != 0)
878                 *q++ = private_code;
879             is_start = 0;
880         }
881         /* header size */
882         header_len = q - buf;
883         /* data len */
884         len = TS_PACKET_SIZE - header_len;
885         if (len > payload_size)
886             len = payload_size;
887         stuffing_len = TS_PACKET_SIZE - header_len - len;
888         if (stuffing_len > 0) {
889             /* add stuffing with AFC */
890             if (buf[3] & 0x20) {
891                 /* stuffing already present: increase its size */
892                 afc_len = buf[4] + 1;
893                 memmove(buf + 4 + afc_len + stuffing_len,
894                         buf + 4 + afc_len,
895                         header_len - (4 + afc_len));
896                 buf[4] += stuffing_len;
897                 memset(buf + 4 + afc_len, 0xff, stuffing_len);
898             } else {
899                 /* add stuffing */
900                 memmove(buf + 4 + stuffing_len, buf + 4, header_len - 4);
901                 buf[3] |= 0x20;
902                 buf[4] = stuffing_len - 1;
903                 if (stuffing_len >= 2) {
904                     buf[5] = 0x00;
905                     memset(buf + 6, 0xff, stuffing_len - 2);
906                 }
907             }
908         }
909         memcpy(buf + TS_PACKET_SIZE - len, payload, len);
910         payload += len;
911         payload_size -= len;
912         avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
913     }
914     avio_flush(s->pb);
915 }
916
917 static int mpegts_write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
918 {
919     AVStream *st = s->streams[pkt->stream_index];
920     int size = pkt->size;
921     uint8_t *buf= pkt->data;
922     uint8_t *data= NULL;
923     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
924     const uint64_t delay = av_rescale(s->max_delay, 90000, AV_TIME_BASE)*2;
925     int64_t dts = AV_NOPTS_VALUE, pts = AV_NOPTS_VALUE;
926
927     if (pkt->pts != AV_NOPTS_VALUE)
928         pts = pkt->pts + delay;
929     if (pkt->dts != AV_NOPTS_VALUE)
930         dts = pkt->dts + delay;
931
932     if (ts_st->first_pts_check && pts == AV_NOPTS_VALUE) {
933         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "first pts value must set\n");
934         return -1;
935     }
936     ts_st->first_pts_check = 0;
937
938     if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_H264) {
939         const uint8_t *p = buf, *buf_end = p+size;
940         uint32_t state = -1;
941
942         if (pkt->size < 5 || AV_RB32(pkt->data) != 0x0000001) {
943             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "h264 bitstream malformated, "
944                    "no startcode found, use -vbsf h264_mp4toannexb\n");
945             return -1;
946         }
947
948         do {
949             p = ff_find_start_code(p, buf_end, &state);
950             //av_log(s, AV_LOG_INFO, "nal %d\n", state & 0x1f);
951         } while (p < buf_end && (state & 0x1f) != 9 &&
952                  (state & 0x1f) != 5 && (state & 0x1f) != 1);
953
954         if ((state & 0x1f) != 9) { // AUD NAL
955             data = av_malloc(pkt->size+6);
956             if (!data)
957                 return -1;
958             memcpy(data+6, pkt->data, pkt->size);
959             AV_WB32(data, 0x00000001);
960             data[4] = 0x09;
961             data[5] = 0xf0; // any slice type (0xe) + rbsp stop one bit
962             buf  = data;
963             size = pkt->size+6;
964         }
965     } else if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_AAC) {
966         if (pkt->size < 2)
967             return -1;
968         if ((AV_RB16(pkt->data) & 0xfff0) != 0xfff0) {
969             ADTSContext *adts = ts_st->adts;
970             int new_size;
971             if (!adts) {
972                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "aac bitstream not in adts format "
973                        "and extradata missing\n");
974                 return -1;
975             }
976             new_size = ADTS_HEADER_SIZE+adts->pce_size+pkt->size;
977             if ((unsigned)new_size >= INT_MAX)
978                 return -1;
979             data = av_malloc(new_size);
980             if (!data)
981                 return AVERROR(ENOMEM);
982             ff_adts_write_frame_header(adts, data, pkt->size, adts->pce_size);
983             if (adts->pce_size) {
984                 memcpy(data+ADTS_HEADER_SIZE, adts->pce_data, adts->pce_size);
985                 adts->pce_size = 0;
986             }
987             memcpy(data+ADTS_HEADER_SIZE+adts->pce_size, pkt->data, pkt->size);
988             buf = data;
989             size = new_size;
990         }
991     }
992
993     if (st->codec->codec_type != AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
994         // for video and subtitle, write a single pes packet
995         mpegts_write_pes(s, st, buf, size, pts, dts, pkt->flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
996         av_free(data);
997         return 0;
998     }
999
1000     if (ts_st->payload_index + size > DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE) {
1001         mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_index,
1002                          ts_st->payload_pts, ts_st->payload_dts,
1003                          ts_st->payload_flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1004         ts_st->payload_index = 0;
1005     }
1006
1007     if (!ts_st->payload_index) {
1008         ts_st->payload_pts = pts;
1009         ts_st->payload_dts = dts;
1010         ts_st->payload_flags = pkt->flags;
1011     }
1012
1013     memcpy(ts_st->payload + ts_st->payload_index, buf, size);
1014     ts_st->payload_index += size;
1015
1016     av_free(data);
1017
1018     return 0;
1019 }
1020
1021 static int mpegts_write_end(AVFormatContext *s)
1022 {
1023     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
1024     MpegTSWriteStream *ts_st;
1025     MpegTSService *service;
1026     AVStream *st;
1027     int i;
1028
1029     /* flush current packets */
1030     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
1031         st = s->streams[i];
1032         ts_st = st->priv_data;
1033         if (ts_st->payload_index > 0) {
1034             mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_index,
1035                              ts_st->payload_pts, ts_st->payload_dts,
1036                              ts_st->payload_flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1037         }
1038         av_freep(&ts_st->adts);
1039     }
1040     avio_flush(s->pb);
1041
1042     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
1043         service = ts->services[i];
1044         av_freep(&service->provider_name);
1045         av_freep(&service->name);
1046         av_free(service);
1047     }
1048     av_free(ts->services);
1049
1050     return 0;
1051 }
1052
1053 AVOutputFormat ff_mpegts_muxer = {
1054     .name              = "mpegts",
1055     .long_name         = NULL_IF_CONFIG_SMALL("MPEG-2 transport stream format"),
1056     .mime_type         = "video/x-mpegts",
1057     .extensions        = "ts,m2t",
1058     .priv_data_size    = sizeof(MpegTSWrite),
1059     .audio_codec       = CODEC_ID_MP2,
1060     .video_codec       = CODEC_ID_MPEG2VIDEO,
1061     .write_header      = mpegts_write_header,
1062     .write_packet      = mpegts_write_packet,
1063     .write_trailer     = mpegts_write_end,
1064     .priv_class = &mpegts_muxer_class,
1065 };