838702e8fa851b2d4ef7e94af687548c46c00dcc
[ffmpeg.git] / libavformat / mpegtsenc.c
1 /*
2  * MPEG2 transport stream (aka DVB) muxer
3  * Copyright (c) 2003 Fabrice Bellard
4  *
5  * This file is part of Libav.
6  *
7  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 #include "libavutil/bswap.h"
23 #include "libavutil/crc.h"
24 #include "libavutil/dict.h"
25 #include "libavutil/intreadwrite.h"
26 #include "libavutil/mathematics.h"
27 #include "libavutil/opt.h"
28 #include "libavcodec/internal.h"
29 #include "avformat.h"
30 #include "internal.h"
31 #include "mpegts.h"
32
33 #define PCR_TIME_BASE 27000000
34
35 /* write DVB SI sections */
36
37 /*********************************************/
38 /* mpegts section writer */
39
40 typedef struct MpegTSSection {
41     int pid;
42     int cc;
43     void (*write_packet)(struct MpegTSSection *s, const uint8_t *packet);
44     void *opaque;
45 } MpegTSSection;
46
47 typedef struct MpegTSService {
48     MpegTSSection pmt; /* MPEG2 pmt table context */
49     int sid;           /* service ID */
50     char *name;
51     char *provider_name;
52     int pcr_pid;
53     int pcr_packet_count;
54     int pcr_packet_period;
55 } MpegTSService;
56
57 typedef struct MpegTSWrite {
58     const AVClass *av_class;
59     MpegTSSection pat; /* MPEG2 pat table */
60     MpegTSSection sdt; /* MPEG2 sdt table context */
61     MpegTSService **services;
62     int sdt_packet_count;
63     int sdt_packet_period;
64     int pat_packet_count;
65     int pat_packet_period;
66     int nb_services;
67     int onid;
68     int tsid;
69     int64_t first_pcr;
70     int mux_rate; ///< set to 1 when VBR
71     int pes_payload_size;
72
73     int transport_stream_id;
74     int original_network_id;
75     int service_id;
76
77     int pmt_start_pid;
78     int start_pid;
79
80     int reemit_pat_pmt; // backward compatibility
81
82     int pcr_period;
83 #define MPEGTS_FLAG_REEMIT_PAT_PMT  0x01
84 #define MPEGTS_FLAG_AAC_LATM        0x02
85     int flags;
86 } MpegTSWrite;
87
88 /* a PES packet header is generated every DEFAULT_PES_HEADER_FREQ packets */
89 #define DEFAULT_PES_HEADER_FREQ 16
90 #define DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE ((DEFAULT_PES_HEADER_FREQ - 1) * 184 + 170)
91
92 /* NOTE: 4 bytes must be left at the end for the crc32 */
93 static void mpegts_write_section(MpegTSSection *s, uint8_t *buf, int len)
94 {
95     unsigned int crc;
96     unsigned char packet[TS_PACKET_SIZE];
97     const unsigned char *buf_ptr;
98     unsigned char *q;
99     int first, b, len1, left;
100
101     crc = av_bswap32(av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE), -1, buf, len - 4));
102     buf[len - 4] = (crc >> 24) & 0xff;
103     buf[len - 3] = (crc >> 16) & 0xff;
104     buf[len - 2] = (crc >> 8) & 0xff;
105     buf[len - 1] = (crc) & 0xff;
106
107     /* send each packet */
108     buf_ptr = buf;
109     while (len > 0) {
110         first = (buf == buf_ptr);
111         q = packet;
112         *q++ = 0x47;
113         b = (s->pid >> 8);
114         if (first)
115             b |= 0x40;
116         *q++ = b;
117         *q++ = s->pid;
118         s->cc = (s->cc + 1) & 0xf;
119         *q++ = 0x10 | s->cc;
120         if (first)
121             *q++ = 0; /* 0 offset */
122         len1 = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
123         if (len1 > len)
124             len1 = len;
125         memcpy(q, buf_ptr, len1);
126         q += len1;
127         /* add known padding data */
128         left = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
129         if (left > 0)
130             memset(q, 0xff, left);
131
132         s->write_packet(s, packet);
133
134         buf_ptr += len1;
135         len -= len1;
136     }
137 }
138
139 static inline void put16(uint8_t **q_ptr, int val)
140 {
141     uint8_t *q;
142     q = *q_ptr;
143     *q++ = val >> 8;
144     *q++ = val;
145     *q_ptr = q;
146 }
147
148 static int mpegts_write_section1(MpegTSSection *s, int tid, int id,
149                           int version, int sec_num, int last_sec_num,
150                           uint8_t *buf, int len)
151 {
152     uint8_t section[1024], *q;
153     unsigned int tot_len;
154     /* reserved_future_use field must be set to 1 for SDT */
155     unsigned int flags = tid == SDT_TID ? 0xf000 : 0xb000;
156
157     tot_len = 3 + 5 + len + 4;
158     /* check if not too big */
159     if (tot_len > 1024)
160         return -1;
161
162     q = section;
163     *q++ = tid;
164     put16(&q, flags | (len + 5 + 4)); /* 5 byte header + 4 byte CRC */
165     put16(&q, id);
166     *q++ = 0xc1 | (version << 1); /* current_next_indicator = 1 */
167     *q++ = sec_num;
168     *q++ = last_sec_num;
169     memcpy(q, buf, len);
170
171     mpegts_write_section(s, section, tot_len);
172     return 0;
173 }
174
175 /*********************************************/
176 /* mpegts writer */
177
178 #define DEFAULT_PROVIDER_NAME   "Libav"
179 #define DEFAULT_SERVICE_NAME    "Service01"
180
181 /* we retransmit the SI info at this rate */
182 #define SDT_RETRANS_TIME 500
183 #define PAT_RETRANS_TIME 100
184 #define PCR_RETRANS_TIME 20
185
186 typedef struct MpegTSWriteStream {
187     struct MpegTSService *service;
188     int pid; /* stream associated pid */
189     int cc;
190     int payload_size;
191     int first_pts_check; ///< first pts check needed
192     int64_t payload_pts;
193     int64_t payload_dts;
194     int payload_flags;
195     uint8_t *payload;
196     AVFormatContext *amux;
197     AVRational user_tb;
198 } MpegTSWriteStream;
199
200 static void mpegts_write_pat(AVFormatContext *s)
201 {
202     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
203     MpegTSService *service;
204     uint8_t data[1012], *q;
205     int i;
206
207     q = data;
208     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
209         service = ts->services[i];
210         put16(&q, service->sid);
211         put16(&q, 0xe000 | service->pmt.pid);
212     }
213     mpegts_write_section1(&ts->pat, PAT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
214                           data, q - data);
215 }
216
217 static void mpegts_write_pmt(AVFormatContext *s, MpegTSService *service)
218 {
219     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
220     uint8_t data[1012], *q, *desc_length_ptr, *program_info_length_ptr;
221     int val, stream_type, i;
222
223     q = data;
224     put16(&q, 0xe000 | service->pcr_pid);
225
226     program_info_length_ptr = q;
227     q += 2; /* patched after */
228
229     /* put program info here */
230
231     val = 0xf000 | (q - program_info_length_ptr - 2);
232     program_info_length_ptr[0] = val >> 8;
233     program_info_length_ptr[1] = val;
234
235     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
236         AVStream *st = s->streams[i];
237         MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
238         AVDictionaryEntry *lang = av_dict_get(st->metadata, "language", NULL,0);
239         switch(st->codec->codec_id) {
240         case AV_CODEC_ID_MPEG1VIDEO:
241         case AV_CODEC_ID_MPEG2VIDEO:
242             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG2;
243             break;
244         case AV_CODEC_ID_MPEG4:
245             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG4;
246             break;
247         case AV_CODEC_ID_H264:
248             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_H264;
249             break;
250         case AV_CODEC_ID_CAVS:
251             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_CAVS;
252             break;
253         case AV_CODEC_ID_DIRAC:
254             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_DIRAC;
255             break;
256         case AV_CODEC_ID_MP2:
257         case AV_CODEC_ID_MP3:
258             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_MPEG1;
259             break;
260         case AV_CODEC_ID_AAC:
261             stream_type = (ts->flags & MPEGTS_FLAG_AAC_LATM) ? STREAM_TYPE_AUDIO_AAC_LATM : STREAM_TYPE_AUDIO_AAC;
262             break;
263         case AV_CODEC_ID_AAC_LATM:
264             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AAC_LATM;
265             break;
266         case AV_CODEC_ID_AC3:
267             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AC3;
268             break;
269         default:
270             stream_type = STREAM_TYPE_PRIVATE_DATA;
271             break;
272         }
273         *q++ = stream_type;
274         put16(&q, 0xe000 | ts_st->pid);
275         desc_length_ptr = q;
276         q += 2; /* patched after */
277
278         /* write optional descriptors here */
279         switch(st->codec->codec_type) {
280         case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
281             if (lang) {
282                 char *p;
283                 char *next = lang->value;
284                 uint8_t *len_ptr;
285
286                 *q++ = 0x0a; /* ISO 639 language descriptor */
287                 len_ptr = q++;
288                 *len_ptr = 0;
289
290                 for (p = lang->value; next && *len_ptr < 255 / 4 * 4; p = next + 1) {
291                     next = strchr(p, ',');
292                     if (strlen(p) != 3 && (!next || next != p + 3))
293                         continue; /* not a 3-letter code */
294
295                     *q++ = *p++;
296                     *q++ = *p++;
297                     *q++ = *p++;
298
299                 if (st->disposition & AV_DISPOSITION_CLEAN_EFFECTS)
300                     *q++ = 0x01;
301                 else if (st->disposition & AV_DISPOSITION_HEARING_IMPAIRED)
302                     *q++ = 0x02;
303                 else if (st->disposition & AV_DISPOSITION_VISUAL_IMPAIRED)
304                     *q++ = 0x03;
305                 else
306                     *q++ = 0; /* undefined type */
307
308                     *len_ptr += 4;
309                 }
310
311                 if (*len_ptr == 0)
312                     q -= 2; /* no language codes were written */
313             }
314             break;
315         case AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE:
316             {
317                 const char *language;
318                 language = lang && strlen(lang->value)==3 ? lang->value : "eng";
319                 *q++ = 0x59;
320                 *q++ = 8;
321                 *q++ = language[0];
322                 *q++ = language[1];
323                 *q++ = language[2];
324                 *q++ = 0x10; /* normal subtitles (0x20 = if hearing pb) */
325                 if(st->codec->extradata_size == 4) {
326                     memcpy(q, st->codec->extradata, 4);
327                     q += 4;
328                 } else {
329                     put16(&q, 1); /* page id */
330                     put16(&q, 1); /* ancillary page id */
331                 }
332             }
333             break;
334         case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
335             if (stream_type == STREAM_TYPE_VIDEO_DIRAC) {
336                 *q++ = 0x05; /*MPEG-2 registration descriptor*/
337                 *q++ = 4;
338                 *q++ = 'd';
339                 *q++ = 'r';
340                 *q++ = 'a';
341                 *q++ = 'c';
342             }
343             break;
344         }
345
346         val = 0xf000 | (q - desc_length_ptr - 2);
347         desc_length_ptr[0] = val >> 8;
348         desc_length_ptr[1] = val;
349     }
350     mpegts_write_section1(&service->pmt, PMT_TID, service->sid, 0, 0, 0,
351                           data, q - data);
352 }
353
354 /* NOTE: str == NULL is accepted for an empty string */
355 static void putstr8(uint8_t **q_ptr, const char *str)
356 {
357     uint8_t *q;
358     int len;
359
360     q = *q_ptr;
361     if (!str)
362         len = 0;
363     else
364         len = strlen(str);
365     *q++ = len;
366     memcpy(q, str, len);
367     q += len;
368     *q_ptr = q;
369 }
370
371 static void mpegts_write_sdt(AVFormatContext *s)
372 {
373     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
374     MpegTSService *service;
375     uint8_t data[1012], *q, *desc_list_len_ptr, *desc_len_ptr;
376     int i, running_status, free_ca_mode, val;
377
378     q = data;
379     put16(&q, ts->onid);
380     *q++ = 0xff;
381     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
382         service = ts->services[i];
383         put16(&q, service->sid);
384         *q++ = 0xfc | 0x00; /* currently no EIT info */
385         desc_list_len_ptr = q;
386         q += 2;
387         running_status = 4; /* running */
388         free_ca_mode = 0;
389
390         /* write only one descriptor for the service name and provider */
391         *q++ = 0x48;
392         desc_len_ptr = q;
393         q++;
394         *q++ = 0x01; /* digital television service */
395         putstr8(&q, service->provider_name);
396         putstr8(&q, service->name);
397         desc_len_ptr[0] = q - desc_len_ptr - 1;
398
399         /* fill descriptor length */
400         val = (running_status << 13) | (free_ca_mode << 12) |
401             (q - desc_list_len_ptr - 2);
402         desc_list_len_ptr[0] = val >> 8;
403         desc_list_len_ptr[1] = val;
404     }
405     mpegts_write_section1(&ts->sdt, SDT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
406                           data, q - data);
407 }
408
409 static MpegTSService *mpegts_add_service(MpegTSWrite *ts,
410                                          int sid,
411                                          const char *provider_name,
412                                          const char *name)
413 {
414     MpegTSService *service;
415
416     service = av_mallocz(sizeof(MpegTSService));
417     if (!service)
418         return NULL;
419     service->pmt.pid = ts->pmt_start_pid + ts->nb_services;
420     service->sid = sid;
421     service->provider_name = av_strdup(provider_name);
422     service->name = av_strdup(name);
423     service->pcr_pid = 0x1fff;
424     dynarray_add(&ts->services, &ts->nb_services, service);
425     return service;
426 }
427
428 static void section_write_packet(MpegTSSection *s, const uint8_t *packet)
429 {
430     AVFormatContext *ctx = s->opaque;
431     avio_write(ctx->pb, packet, TS_PACKET_SIZE);
432 }
433
434 static int mpegts_write_header(AVFormatContext *s)
435 {
436     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
437     MpegTSWriteStream *ts_st;
438     MpegTSService *service;
439     AVStream *st, *pcr_st = NULL;
440     AVDictionaryEntry *title, *provider;
441     int i, j;
442     const char *service_name;
443     const char *provider_name;
444     int *pids;
445     int ret;
446
447     if (s->max_delay < 0) /* Not set by the caller */
448         s->max_delay = 0;
449
450     // round up to a whole number of TS packets
451     ts->pes_payload_size = (ts->pes_payload_size + 14 + 183) / 184 * 184 - 14;
452
453     ts->tsid = ts->transport_stream_id;
454     ts->onid = ts->original_network_id;
455     /* allocate a single DVB service */
456     title = av_dict_get(s->metadata, "service_name", NULL, 0);
457     if (!title)
458         title = av_dict_get(s->metadata, "title", NULL, 0);
459     service_name = title ? title->value : DEFAULT_SERVICE_NAME;
460     provider = av_dict_get(s->metadata, "service_provider", NULL, 0);
461     provider_name = provider ? provider->value : DEFAULT_PROVIDER_NAME;
462     service = mpegts_add_service(ts, ts->service_id, provider_name, service_name);
463     service->pmt.write_packet = section_write_packet;
464     service->pmt.opaque = s;
465     service->pmt.cc = 15;
466
467     ts->pat.pid = PAT_PID;
468     ts->pat.cc = 15; // Initialize at 15 so that it wraps and be equal to 0 for the first packet we write
469     ts->pat.write_packet = section_write_packet;
470     ts->pat.opaque = s;
471
472     ts->sdt.pid = SDT_PID;
473     ts->sdt.cc = 15;
474     ts->sdt.write_packet = section_write_packet;
475     ts->sdt.opaque = s;
476
477     pids = av_malloc(s->nb_streams * sizeof(*pids));
478     if (!pids)
479         return AVERROR(ENOMEM);
480
481     /* assign pids to each stream */
482     for(i = 0;i < s->nb_streams; i++) {
483         st = s->streams[i];
484
485         ts_st = av_mallocz(sizeof(MpegTSWriteStream));
486         if (!ts_st) {
487             ret = AVERROR(ENOMEM);
488             goto fail;
489         }
490         st->priv_data = ts_st;
491
492         ts_st->user_tb = st->time_base;
493         avpriv_set_pts_info(st, 33, 1, 90000);
494
495         ts_st->payload = av_mallocz(ts->pes_payload_size);
496         if (!ts_st->payload) {
497             ret = AVERROR(ENOMEM);
498             goto fail;
499         }
500         ts_st->service = service;
501         /* MPEG pid values < 16 are reserved. Applications which set st->id in
502          * this range are assigned a calculated pid. */
503         if (st->id < 16) {
504             ts_st->pid = ts->start_pid + i;
505         } else if (st->id < 0x1FFF) {
506             ts_st->pid = st->id;
507         } else {
508             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Invalid stream id %d, must be less than 8191\n", st->id);
509             ret = AVERROR(EINVAL);
510             goto fail;
511         }
512         if (ts_st->pid == service->pmt.pid) {
513             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Duplicate stream id %d\n", ts_st->pid);
514             ret = AVERROR(EINVAL);
515             goto fail;
516         }
517         for (j = 0; j < i; j++)
518             if (pids[j] == ts_st->pid) {
519                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Duplicate stream id %d\n", ts_st->pid);
520                 ret = AVERROR(EINVAL);
521                 goto fail;
522             }
523         pids[i] = ts_st->pid;
524         ts_st->payload_pts = AV_NOPTS_VALUE;
525         ts_st->payload_dts = AV_NOPTS_VALUE;
526         ts_st->first_pts_check = 1;
527         ts_st->cc = 15;
528         /* update PCR pid by using the first video stream */
529         if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO &&
530             service->pcr_pid == 0x1fff) {
531             service->pcr_pid = ts_st->pid;
532             pcr_st = st;
533         }
534         if (st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_AAC &&
535             st->codec->extradata_size > 0)
536         {
537             AVStream *ast;
538             ts_st->amux = avformat_alloc_context();
539             if (!ts_st->amux) {
540                 ret = AVERROR(ENOMEM);
541                 goto fail;
542             }
543             ts_st->amux->oformat = av_guess_format((ts->flags & MPEGTS_FLAG_AAC_LATM) ? "latm" : "adts", NULL, NULL);
544             if (!ts_st->amux->oformat) {
545                 ret = AVERROR(EINVAL);
546                 goto fail;
547             }
548             ast = avformat_new_stream(ts_st->amux, NULL);
549             ret = avcodec_copy_context(ast->codec, st->codec);
550             if (ret != 0)
551                 goto fail;
552             ret = avformat_write_header(ts_st->amux, NULL);
553             if (ret < 0)
554                 goto fail;
555         }
556     }
557
558     av_free(pids);
559
560     /* if no video stream, use the first stream as PCR */
561     if (service->pcr_pid == 0x1fff && s->nb_streams > 0) {
562         pcr_st = s->streams[0];
563         ts_st = pcr_st->priv_data;
564         service->pcr_pid = ts_st->pid;
565     } else
566         ts_st = pcr_st->priv_data;
567
568     if (ts->mux_rate > 1) {
569         service->pcr_packet_period = (ts->mux_rate * ts->pcr_period) /
570             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
571         ts->sdt_packet_period      = (ts->mux_rate * SDT_RETRANS_TIME) /
572             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
573         ts->pat_packet_period      = (ts->mux_rate * PAT_RETRANS_TIME) /
574             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
575
576         ts->first_pcr = av_rescale(s->max_delay, PCR_TIME_BASE, AV_TIME_BASE);
577     } else {
578         /* Arbitrary values, PAT/PMT could be written on key frames */
579         ts->sdt_packet_period = 200;
580         ts->pat_packet_period = 40;
581         if (pcr_st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
582             if (!pcr_st->codec->frame_size) {
583                 av_log(s, AV_LOG_WARNING, "frame size not set\n");
584                 service->pcr_packet_period =
585                     pcr_st->codec->sample_rate/(10*512);
586             } else {
587                 service->pcr_packet_period =
588                     pcr_st->codec->sample_rate/(10*pcr_st->codec->frame_size);
589             }
590         } else {
591             // max delta PCR 0.1s
592             // TODO: should be avg_frame_rate
593             service->pcr_packet_period =
594                 ts_st->user_tb.den / (10 * ts_st->user_tb.num);
595         }
596     }
597
598     // output a PCR as soon as possible
599     service->pcr_packet_count = service->pcr_packet_period;
600     ts->pat_packet_count = ts->pat_packet_period-1;
601     ts->sdt_packet_count = ts->sdt_packet_period-1;
602
603     if (ts->mux_rate == 1)
604         av_log(s, AV_LOG_VERBOSE, "muxrate VBR, ");
605     else
606         av_log(s, AV_LOG_VERBOSE, "muxrate %d, ", ts->mux_rate);
607     av_log(s, AV_LOG_VERBOSE, "pcr every %d pkts, "
608            "sdt every %d, pat/pmt every %d pkts\n",
609            service->pcr_packet_period,
610            ts->sdt_packet_period, ts->pat_packet_period);
611
612     avio_flush(s->pb);
613
614     return 0;
615
616  fail:
617     av_free(pids);
618     for(i = 0;i < s->nb_streams; i++) {
619         MpegTSWriteStream *ts_st;
620         st = s->streams[i];
621         ts_st = st->priv_data;
622         if (ts_st) {
623             av_freep(&ts_st->payload);
624             if (ts_st->amux) {
625                 avformat_free_context(ts_st->amux);
626                 ts_st->amux = NULL;
627             }
628         }
629         av_freep(&st->priv_data);
630     }
631     return ret;
632 }
633
634 /* send SDT, PAT and PMT tables regulary */
635 static void retransmit_si_info(AVFormatContext *s)
636 {
637     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
638     int i;
639
640     if (++ts->sdt_packet_count == ts->sdt_packet_period) {
641         ts->sdt_packet_count = 0;
642         mpegts_write_sdt(s);
643     }
644     if (++ts->pat_packet_count == ts->pat_packet_period) {
645         ts->pat_packet_count = 0;
646         mpegts_write_pat(s);
647         for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
648             mpegts_write_pmt(s, ts->services[i]);
649         }
650     }
651 }
652
653 static int64_t get_pcr(const MpegTSWrite *ts, AVIOContext *pb)
654 {
655     return av_rescale(avio_tell(pb) + 11, 8 * PCR_TIME_BASE, ts->mux_rate) +
656            ts->first_pcr;
657 }
658
659 static int write_pcr_bits(uint8_t *buf, int64_t pcr)
660 {
661     int64_t pcr_low = pcr % 300, pcr_high = pcr / 300;
662
663     *buf++ = pcr_high >> 25;
664     *buf++ = pcr_high >> 17;
665     *buf++ = pcr_high >> 9;
666     *buf++ = pcr_high >> 1;
667     *buf++ = pcr_high << 7 | pcr_low >> 8 | 0x7e;
668     *buf++ = pcr_low;
669
670     return 6;
671 }
672
673 /* Write a single null transport stream packet */
674 static void mpegts_insert_null_packet(AVFormatContext *s)
675 {
676     uint8_t *q;
677     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
678
679     q = buf;
680     *q++ = 0x47;
681     *q++ = 0x00 | 0x1f;
682     *q++ = 0xff;
683     *q++ = 0x10;
684     memset(q, 0x0FF, TS_PACKET_SIZE - (q - buf));
685     avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
686 }
687
688 /* Write a single transport stream packet with a PCR and no payload */
689 static void mpegts_insert_pcr_only(AVFormatContext *s, AVStream *st)
690 {
691     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
692     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
693     uint8_t *q;
694     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
695
696     q = buf;
697     *q++ = 0x47;
698     *q++ = ts_st->pid >> 8;
699     *q++ = ts_st->pid;
700     *q++ = 0x20 | ts_st->cc;   /* Adaptation only */
701     /* Continuity Count field does not increment (see 13818-1 section 2.4.3.3) */
702     *q++ = TS_PACKET_SIZE - 5; /* Adaptation Field Length */
703     *q++ = 0x10;               /* Adaptation flags: PCR present */
704
705     /* PCR coded into 6 bytes */
706     q += write_pcr_bits(q, get_pcr(ts, s->pb));
707
708     /* stuffing bytes */
709     memset(q, 0xFF, TS_PACKET_SIZE - (q - buf));
710     avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
711 }
712
713 static void write_pts(uint8_t *q, int fourbits, int64_t pts)
714 {
715     int val;
716
717     val = fourbits << 4 | (((pts >> 30) & 0x07) << 1) | 1;
718     *q++ = val;
719     val = (((pts >> 15) & 0x7fff) << 1) | 1;
720     *q++ = val >> 8;
721     *q++ = val;
722     val = (((pts) & 0x7fff) << 1) | 1;
723     *q++ = val >> 8;
724     *q++ = val;
725 }
726
727 /* Set an adaptation field flag in an MPEG-TS packet*/
728 static void set_af_flag(uint8_t *pkt, int flag)
729 {
730     // expect at least one flag to set
731     assert(flag);
732
733     if ((pkt[3] & 0x20) == 0) {
734         // no AF yet, set adaptation field flag
735         pkt[3] |= 0x20;
736         // 1 byte length, no flags
737         pkt[4] = 1;
738         pkt[5] = 0;
739     }
740     pkt[5] |= flag;
741 }
742
743 /* Extend the adaptation field by size bytes */
744 static void extend_af(uint8_t *pkt, int size)
745 {
746     // expect already existing adaptation field
747     assert(pkt[3] & 0x20);
748     pkt[4] += size;
749 }
750
751 /* Get a pointer to MPEG-TS payload (right after TS packet header) */
752 static uint8_t *get_ts_payload_start(uint8_t *pkt)
753 {
754     if (pkt[3] & 0x20)
755         return pkt + 5 + pkt[4];
756     else
757         return pkt + 4;
758 }
759
760 /* Add a pes header to the front of payload, and segment into an integer number of
761  * ts packets. The final ts packet is padded using an over-sized adaptation header
762  * to exactly fill the last ts packet.
763  * NOTE: 'payload' contains a complete PES payload.
764  */
765 static void mpegts_write_pes(AVFormatContext *s, AVStream *st,
766                              const uint8_t *payload, int payload_size,
767                              int64_t pts, int64_t dts, int key)
768 {
769     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
770     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
771     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
772     uint8_t *q;
773     int val, is_start, len, header_len, write_pcr, private_code, flags;
774     int afc_len, stuffing_len;
775     int64_t pcr = -1; /* avoid warning */
776     int64_t delay = av_rescale(s->max_delay, 90000, AV_TIME_BASE);
777
778     is_start = 1;
779     while (payload_size > 0) {
780         retransmit_si_info(s);
781
782         write_pcr = 0;
783         if (ts_st->pid == ts_st->service->pcr_pid) {
784             if (ts->mux_rate > 1 || is_start) // VBR pcr period is based on frames
785                 ts_st->service->pcr_packet_count++;
786             if (ts_st->service->pcr_packet_count >=
787                 ts_st->service->pcr_packet_period) {
788                 ts_st->service->pcr_packet_count = 0;
789                 write_pcr = 1;
790             }
791         }
792
793         if (ts->mux_rate > 1 && dts != AV_NOPTS_VALUE &&
794             (dts - get_pcr(ts, s->pb)/300) > delay) {
795             /* pcr insert gets priority over null packet insert */
796             if (write_pcr)
797                 mpegts_insert_pcr_only(s, st);
798             else
799                 mpegts_insert_null_packet(s);
800             continue; /* recalculate write_pcr and possibly retransmit si_info */
801         }
802
803         /* prepare packet header */
804         q = buf;
805         *q++ = 0x47;
806         val = (ts_st->pid >> 8);
807         if (is_start)
808             val |= 0x40;
809         *q++ = val;
810         *q++ = ts_st->pid;
811         ts_st->cc = (ts_st->cc + 1) & 0xf;
812         *q++ = 0x10 | ts_st->cc; // payload indicator + CC
813         if (key && is_start && pts != AV_NOPTS_VALUE) {
814             // set Random Access for key frames
815             if (ts_st->pid == ts_st->service->pcr_pid)
816                 write_pcr = 1;
817             set_af_flag(buf, 0x40);
818             q = get_ts_payload_start(buf);
819         }
820         if (write_pcr) {
821             set_af_flag(buf, 0x10);
822             q = get_ts_payload_start(buf);
823             // add 11, pcr references the last byte of program clock reference base
824             if (ts->mux_rate > 1)
825                 pcr = get_pcr(ts, s->pb);
826             else
827                 pcr = (dts - delay)*300;
828             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && dts < pcr / 300)
829                 av_log(s, AV_LOG_WARNING, "dts < pcr, TS is invalid\n");
830             extend_af(buf, write_pcr_bits(q, pcr));
831             q = get_ts_payload_start(buf);
832         }
833         if (is_start) {
834             int pes_extension = 0;
835             /* write PES header */
836             *q++ = 0x00;
837             *q++ = 0x00;
838             *q++ = 0x01;
839             private_code = 0;
840             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
841                 if (st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_DIRAC) {
842                     *q++ = 0xfd;
843                 } else
844                     *q++ = 0xe0;
845             } else if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO &&
846                        (st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_MP2 ||
847                         st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_MP3 ||
848                         st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_AAC)) {
849                 *q++ = 0xc0;
850             } else {
851                 *q++ = 0xbd;
852                 if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE) {
853                     private_code = 0x20;
854                 }
855             }
856             header_len = 0;
857             flags = 0;
858             if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
859                 header_len += 5;
860                 flags |= 0x80;
861             }
862             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && pts != AV_NOPTS_VALUE && dts != pts) {
863                 header_len += 5;
864                 flags |= 0x40;
865             }
866             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO &&
867                 st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_DIRAC) {
868                 /* set PES_extension_flag */
869                 pes_extension = 1;
870                 flags |= 0x01;
871
872                 /*
873                 * One byte for PES2 extension flag +
874                 * one byte for extension length +
875                 * one byte for extension id
876                 */
877                 header_len += 3;
878             }
879             len = payload_size + header_len + 3;
880             if (private_code != 0)
881                 len++;
882             if (len > 0xffff)
883                 len = 0;
884             *q++ = len >> 8;
885             *q++ = len;
886             val = 0x80;
887             /* data alignment indicator is required for subtitle data */
888             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE)
889                 val |= 0x04;
890             *q++ = val;
891             *q++ = flags;
892             *q++ = header_len;
893             if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
894                 write_pts(q, flags >> 6, pts);
895                 q += 5;
896             }
897             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && pts != AV_NOPTS_VALUE && dts != pts) {
898                 write_pts(q, 1, dts);
899                 q += 5;
900             }
901             if (pes_extension && st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_DIRAC) {
902                 flags = 0x01;  /* set PES_extension_flag_2 */
903                 *q++ = flags;
904                 *q++ = 0x80 | 0x01;  /* marker bit + extension length */
905                 /*
906                 * Set the stream id extension flag bit to 0 and
907                 * write the extended stream id
908                 */
909                 *q++ = 0x00 | 0x60;
910             }
911             if (private_code != 0)
912                 *q++ = private_code;
913             is_start = 0;
914         }
915         /* header size */
916         header_len = q - buf;
917         /* data len */
918         len = TS_PACKET_SIZE - header_len;
919         if (len > payload_size)
920             len = payload_size;
921         stuffing_len = TS_PACKET_SIZE - header_len - len;
922         if (stuffing_len > 0) {
923             /* add stuffing with AFC */
924             if (buf[3] & 0x20) {
925                 /* stuffing already present: increase its size */
926                 afc_len = buf[4] + 1;
927                 memmove(buf + 4 + afc_len + stuffing_len,
928                         buf + 4 + afc_len,
929                         header_len - (4 + afc_len));
930                 buf[4] += stuffing_len;
931                 memset(buf + 4 + afc_len, 0xff, stuffing_len);
932             } else {
933                 /* add stuffing */
934                 memmove(buf + 4 + stuffing_len, buf + 4, header_len - 4);
935                 buf[3] |= 0x20;
936                 buf[4] = stuffing_len - 1;
937                 if (stuffing_len >= 2) {
938                     buf[5] = 0x00;
939                     memset(buf + 6, 0xff, stuffing_len - 2);
940                 }
941             }
942         }
943         memcpy(buf + TS_PACKET_SIZE - len, payload, len);
944         payload += len;
945         payload_size -= len;
946         avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
947     }
948     avio_flush(s->pb);
949 }
950
951 static int mpegts_write_packet_internal(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
952 {
953     AVStream *st = s->streams[pkt->stream_index];
954     int size = pkt->size;
955     uint8_t *buf= pkt->data;
956     uint8_t *data= NULL;
957     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
958     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
959     const uint64_t delay = av_rescale(s->max_delay, 90000, AV_TIME_BASE)*2;
960     int64_t dts = AV_NOPTS_VALUE, pts = AV_NOPTS_VALUE;
961
962     if (ts->reemit_pat_pmt) {
963         av_log(s, AV_LOG_WARNING, "resend_headers option is deprecated, use -mpegts_flags resend_headers\n");
964         ts->reemit_pat_pmt = 0;
965         ts->flags |= MPEGTS_FLAG_REEMIT_PAT_PMT;
966     }
967
968     if (ts->flags & MPEGTS_FLAG_REEMIT_PAT_PMT) {
969         ts->pat_packet_count = ts->pat_packet_period - 1;
970         ts->sdt_packet_count = ts->sdt_packet_period - 1;
971         ts->flags &= ~MPEGTS_FLAG_REEMIT_PAT_PMT;
972     }
973
974     if (pkt->pts != AV_NOPTS_VALUE)
975         pts = pkt->pts + delay;
976     if (pkt->dts != AV_NOPTS_VALUE)
977         dts = pkt->dts + delay;
978
979     if (ts_st->first_pts_check && pts == AV_NOPTS_VALUE) {
980         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "first pts value must set\n");
981         return AVERROR(EINVAL);
982     }
983     ts_st->first_pts_check = 0;
984
985     if (st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_H264) {
986         const uint8_t *p = buf, *buf_end = p+size;
987         uint32_t state = -1;
988
989         if (pkt->size < 5 || AV_RB32(pkt->data) != 0x0000001) {
990             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "H.264 bitstream malformed, "
991                    "no startcode found, use -bsf h264_mp4toannexb\n");
992             return AVERROR(EINVAL);
993         }
994
995         do {
996             p = avpriv_find_start_code(p, buf_end, &state);
997             av_dlog(s, "nal %d\n", state & 0x1f);
998         } while (p < buf_end && (state & 0x1f) != 9 &&
999                  (state & 0x1f) != 5 && (state & 0x1f) != 1);
1000
1001         if ((state & 0x1f) != 9) { // AUD NAL
1002             data = av_malloc(pkt->size+6);
1003             if (!data)
1004                 return AVERROR(ENOMEM);
1005             memcpy(data+6, pkt->data, pkt->size);
1006             AV_WB32(data, 0x00000001);
1007             data[4] = 0x09;
1008             data[5] = 0xf0; // any slice type (0xe) + rbsp stop one bit
1009             buf  = data;
1010             size = pkt->size+6;
1011         }
1012     } else if (st->codec->codec_id == AV_CODEC_ID_AAC) {
1013         if (pkt->size < 2) {
1014             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "AAC packet too short\n");
1015             return AVERROR(EINVAL);
1016         }
1017         if ((AV_RB16(pkt->data) & 0xfff0) != 0xfff0) {
1018             int ret;
1019             AVPacket pkt2;
1020
1021             if (!ts_st->amux) {
1022                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "AAC bitstream not in ADTS format "
1023                        "and extradata missing\n");
1024                 return AVERROR(EINVAL);
1025             }
1026
1027             av_init_packet(&pkt2);
1028             pkt2.data = pkt->data;
1029             pkt2.size = pkt->size;
1030             ret = avio_open_dyn_buf(&ts_st->amux->pb);
1031             if (ret < 0)
1032                 return AVERROR(ENOMEM);
1033
1034             ret = av_write_frame(ts_st->amux, &pkt2);
1035             if (ret < 0) {
1036                 avio_close_dyn_buf(ts_st->amux->pb, &data);
1037                 ts_st->amux->pb = NULL;
1038                 av_free(data);
1039                 return ret;
1040             }
1041             size = avio_close_dyn_buf(ts_st->amux->pb, &data);
1042             ts_st->amux->pb = NULL;
1043             buf = data;
1044         }
1045     }
1046
1047     if (st->codec->codec_type != AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
1048         // for video and subtitle, write a single pes packet
1049         mpegts_write_pes(s, st, buf, size, pts, dts, pkt->flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1050         av_free(data);
1051         return 0;
1052     }
1053
1054     if (ts_st->payload_size + size > ts->pes_payload_size) {
1055         if (ts_st->payload_size) {
1056             mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_size,
1057                              ts_st->payload_pts, ts_st->payload_dts,
1058                              ts_st->payload_flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1059             ts_st->payload_size = 0;
1060         }
1061         if (size > ts->pes_payload_size) {
1062             mpegts_write_pes(s, st, buf, size, pts, dts,
1063                              pkt->flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1064             av_free(data);
1065             return 0;
1066         }
1067     }
1068
1069     if (!ts_st->payload_size) {
1070         ts_st->payload_pts = pts;
1071         ts_st->payload_dts = dts;
1072         ts_st->payload_flags = pkt->flags;
1073     }
1074
1075     memcpy(ts_st->payload + ts_st->payload_size, buf, size);
1076     ts_st->payload_size += size;
1077
1078     av_free(data);
1079
1080     return 0;
1081 }
1082
1083 static void mpegts_write_flush(AVFormatContext *s)
1084 {
1085     int i;
1086
1087     /* flush current packets */
1088     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
1089         AVStream *st = s->streams[i];
1090         MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
1091         if (ts_st->payload_size > 0) {
1092             mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_size,
1093                              ts_st->payload_pts, ts_st->payload_dts,
1094                              ts_st->payload_flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1095             ts_st->payload_size = 0;
1096         }
1097     }
1098     avio_flush(s->pb);
1099 }
1100
1101 static int mpegts_write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
1102 {
1103     if (!pkt) {
1104         mpegts_write_flush(s);
1105         return 1;
1106     } else {
1107         return mpegts_write_packet_internal(s, pkt);
1108     }
1109 }
1110
1111 static int mpegts_write_end(AVFormatContext *s)
1112 {
1113     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
1114     MpegTSService *service;
1115     int i;
1116
1117     mpegts_write_flush(s);
1118
1119     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
1120         AVStream *st = s->streams[i];
1121         MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
1122         av_freep(&ts_st->payload);
1123         if (ts_st->amux) {
1124             avformat_free_context(ts_st->amux);
1125             ts_st->amux = NULL;
1126         }
1127     }
1128
1129     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
1130         service = ts->services[i];
1131         av_freep(&service->provider_name);
1132         av_freep(&service->name);
1133         av_free(service);
1134     }
1135     av_free(ts->services);
1136
1137     return 0;
1138 }
1139
1140 static const AVOption options[] = {
1141     { "mpegts_transport_stream_id", "Set transport_stream_id field.",
1142       offsetof(MpegTSWrite, transport_stream_id), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0x0001 }, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1143     { "mpegts_original_network_id", "Set original_network_id field.",
1144       offsetof(MpegTSWrite, original_network_id), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0x0001 }, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1145     { "mpegts_service_id", "Set service_id field.",
1146       offsetof(MpegTSWrite, service_id), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0x0001 }, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1147     { "mpegts_pmt_start_pid", "Set the first pid of the PMT.",
1148       offsetof(MpegTSWrite, pmt_start_pid), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0x1000 }, 0x1000, 0x1f00, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1149     { "mpegts_start_pid", "Set the first pid.",
1150       offsetof(MpegTSWrite, start_pid), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0x0100 }, 0x0100, 0x0f00, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1151     { "muxrate", NULL, offsetof(MpegTSWrite, mux_rate), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 1}, 0, INT_MAX, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1152     { "pes_payload_size", "Minimum PES packet payload in bytes",
1153       offsetof(MpegTSWrite, pes_payload_size), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE}, 0, INT_MAX, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1154     { "mpegts_flags", "MPEG-TS muxing flags", offsetof(MpegTSWrite, flags), AV_OPT_TYPE_FLAGS, {.i64 = 0}, 0, INT_MAX,
1155       AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM, "mpegts_flags" },
1156     { "resend_headers", "Reemit PAT/PMT before writing the next packet",
1157       0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MPEGTS_FLAG_REEMIT_PAT_PMT}, 0, INT_MAX,
1158       AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM, "mpegts_flags"},
1159     { "latm", "Use LATM packetization for AAC",
1160       0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MPEGTS_FLAG_AAC_LATM}, 0, INT_MAX,
1161       AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM, "mpegts_flags"},
1162     // backward compatibility
1163     { "resend_headers", "Reemit PAT/PMT before writing the next packet",
1164       offsetof(MpegTSWrite, reemit_pat_pmt), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT_MAX, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
1165     { "pcr_period", "PCR retransmission time",
1166       offsetof(MpegTSWrite, pcr_period), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = PCR_RETRANS_TIME }, 0, INT_MAX, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM },
1167     { NULL },
1168 };
1169
1170 static const AVClass mpegts_muxer_class = {
1171     .class_name     = "MPEGTS muxer",
1172     .item_name      = av_default_item_name,
1173     .option         = options,
1174     .version        = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1175 };
1176
1177 AVOutputFormat ff_mpegts_muxer = {
1178     .name              = "mpegts",
1179     .long_name         = NULL_IF_CONFIG_SMALL("MPEG-TS (MPEG-2 Transport Stream)"),
1180     .mime_type         = "video/x-mpegts",
1181     .extensions        = "ts,m2t",
1182     .priv_data_size    = sizeof(MpegTSWrite),
1183     .audio_codec       = AV_CODEC_ID_MP2,
1184     .video_codec       = AV_CODEC_ID_MPEG2VIDEO,
1185     .write_header      = mpegts_write_header,
1186     .write_packet      = mpegts_write_packet,
1187     .write_trailer     = mpegts_write_end,
1188     .flags             = AVFMT_ALLOW_FLUSH,
1189     .priv_class        = &mpegts_muxer_class,
1190 };