mpegts: adjustable minimum PES payload
[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/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     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 } MpegTSWrite;
80
81 /* a PES packet header is generated every DEFAULT_PES_HEADER_FREQ packets */
82 #define DEFAULT_PES_HEADER_FREQ 16
83 #define DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE ((DEFAULT_PES_HEADER_FREQ - 1) * 184 + 170)
84
85 static const AVOption options[] = {
86     { "mpegts_transport_stream_id", "Set transport_stream_id field.",
87       offsetof(MpegTSWrite, transport_stream_id), AV_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 0x0001 }, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
88     { "mpegts_original_network_id", "Set original_network_id field.",
89       offsetof(MpegTSWrite, original_network_id), AV_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 0x0001 }, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
90     { "mpegts_service_id", "Set service_id field.",
91       offsetof(MpegTSWrite, service_id), AV_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 0x0001 }, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
92     { "mpegts_pmt_start_pid", "Set the first pid of the PMT.",
93       offsetof(MpegTSWrite, pmt_start_pid), AV_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 0x1000 }, 0x1000, 0x1f00, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
94     { "mpegts_start_pid", "Set the first pid.",
95       offsetof(MpegTSWrite, start_pid), AV_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 0x0100 }, 0x0100, 0x0f00, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
96     { "muxrate", NULL, offsetof(MpegTSWrite, mux_rate), AV_OPT_TYPE_INT, {1}, 0, INT_MAX, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
97     { "pes_payload_size", "Minimum PES packet payload in bytes",
98       offsetof(MpegTSWrite, pes_payload_size), AV_OPT_TYPE_INT, {DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE}, 0, INT_MAX, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
99     { NULL },
100 };
101
102 static const AVClass mpegts_muxer_class = {
103     .class_name     = "MPEGTS muxer",
104     .item_name      = av_default_item_name,
105     .option         = options,
106     .version        = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
107 };
108
109 /* NOTE: 4 bytes must be left at the end for the crc32 */
110 static void mpegts_write_section(MpegTSSection *s, uint8_t *buf, int len)
111 {
112     unsigned int crc;
113     unsigned char packet[TS_PACKET_SIZE];
114     const unsigned char *buf_ptr;
115     unsigned char *q;
116     int first, b, len1, left;
117
118     crc = av_bswap32(av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE), -1, buf, len - 4));
119     buf[len - 4] = (crc >> 24) & 0xff;
120     buf[len - 3] = (crc >> 16) & 0xff;
121     buf[len - 2] = (crc >> 8) & 0xff;
122     buf[len - 1] = (crc) & 0xff;
123
124     /* send each packet */
125     buf_ptr = buf;
126     while (len > 0) {
127         first = (buf == buf_ptr);
128         q = packet;
129         *q++ = 0x47;
130         b = (s->pid >> 8);
131         if (first)
132             b |= 0x40;
133         *q++ = b;
134         *q++ = s->pid;
135         s->cc = (s->cc + 1) & 0xf;
136         *q++ = 0x10 | s->cc;
137         if (first)
138             *q++ = 0; /* 0 offset */
139         len1 = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
140         if (len1 > len)
141             len1 = len;
142         memcpy(q, buf_ptr, len1);
143         q += len1;
144         /* add known padding data */
145         left = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
146         if (left > 0)
147             memset(q, 0xff, left);
148
149         s->write_packet(s, packet);
150
151         buf_ptr += len1;
152         len -= len1;
153     }
154 }
155
156 static inline void put16(uint8_t **q_ptr, int val)
157 {
158     uint8_t *q;
159     q = *q_ptr;
160     *q++ = val >> 8;
161     *q++ = val;
162     *q_ptr = q;
163 }
164
165 static int mpegts_write_section1(MpegTSSection *s, int tid, int id,
166                           int version, int sec_num, int last_sec_num,
167                           uint8_t *buf, int len)
168 {
169     uint8_t section[1024], *q;
170     unsigned int tot_len;
171     /* reserved_future_use field must be set to 1 for SDT */
172     unsigned int flags = tid == SDT_TID ? 0xf000 : 0xb000;
173
174     tot_len = 3 + 5 + len + 4;
175     /* check if not too big */
176     if (tot_len > 1024)
177         return -1;
178
179     q = section;
180     *q++ = tid;
181     put16(&q, flags | (len + 5 + 4)); /* 5 byte header + 4 byte CRC */
182     put16(&q, id);
183     *q++ = 0xc1 | (version << 1); /* current_next_indicator = 1 */
184     *q++ = sec_num;
185     *q++ = last_sec_num;
186     memcpy(q, buf, len);
187
188     mpegts_write_section(s, section, tot_len);
189     return 0;
190 }
191
192 /*********************************************/
193 /* mpegts writer */
194
195 #define DEFAULT_PROVIDER_NAME   "Libav"
196 #define DEFAULT_SERVICE_NAME    "Service01"
197
198 /* we retransmit the SI info at this rate */
199 #define SDT_RETRANS_TIME 500
200 #define PAT_RETRANS_TIME 100
201 #define PCR_RETRANS_TIME 20
202
203 typedef struct MpegTSWriteStream {
204     struct MpegTSService *service;
205     int pid; /* stream associated pid */
206     int cc;
207     int payload_size;
208     int first_pts_check; ///< first pts check needed
209     int64_t payload_pts;
210     int64_t payload_dts;
211     int payload_flags;
212     uint8_t *payload;
213     ADTSContext *adts;
214 } MpegTSWriteStream;
215
216 static void mpegts_write_pat(AVFormatContext *s)
217 {
218     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
219     MpegTSService *service;
220     uint8_t data[1012], *q;
221     int i;
222
223     q = data;
224     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
225         service = ts->services[i];
226         put16(&q, service->sid);
227         put16(&q, 0xe000 | service->pmt.pid);
228     }
229     mpegts_write_section1(&ts->pat, PAT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
230                           data, q - data);
231 }
232
233 static void mpegts_write_pmt(AVFormatContext *s, MpegTSService *service)
234 {
235     //    MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
236     uint8_t data[1012], *q, *desc_length_ptr, *program_info_length_ptr;
237     int val, stream_type, i;
238
239     q = data;
240     put16(&q, 0xe000 | service->pcr_pid);
241
242     program_info_length_ptr = q;
243     q += 2; /* patched after */
244
245     /* put program info here */
246
247     val = 0xf000 | (q - program_info_length_ptr - 2);
248     program_info_length_ptr[0] = val >> 8;
249     program_info_length_ptr[1] = val;
250
251     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
252         AVStream *st = s->streams[i];
253         MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
254         AVDictionaryEntry *lang = av_dict_get(st->metadata, "language", NULL,0);
255         switch(st->codec->codec_id) {
256         case CODEC_ID_MPEG1VIDEO:
257         case CODEC_ID_MPEG2VIDEO:
258             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG2;
259             break;
260         case CODEC_ID_MPEG4:
261             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG4;
262             break;
263         case CODEC_ID_H264:
264             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_H264;
265             break;
266         case CODEC_ID_DIRAC:
267             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_DIRAC;
268             break;
269         case CODEC_ID_MP2:
270         case CODEC_ID_MP3:
271             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_MPEG1;
272             break;
273         case CODEC_ID_AAC:
274             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AAC;
275             break;
276         case CODEC_ID_AAC_LATM:
277             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AAC_LATM;
278             break;
279         case CODEC_ID_AC3:
280             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AC3;
281             break;
282         default:
283             stream_type = STREAM_TYPE_PRIVATE_DATA;
284             break;
285         }
286         *q++ = stream_type;
287         put16(&q, 0xe000 | ts_st->pid);
288         desc_length_ptr = q;
289         q += 2; /* patched after */
290
291         /* write optional descriptors here */
292         switch(st->codec->codec_type) {
293         case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
294             if (lang) {
295                 char *p;
296                 char *next = lang->value;
297                 uint8_t *len_ptr;
298
299                 *q++ = 0x0a; /* ISO 639 language descriptor */
300                 len_ptr = q++;
301                 *len_ptr = 0;
302
303                 for (p = lang->value; next && *len_ptr < 255 / 4 * 4; p = next + 1) {
304                     next = strchr(p, ',');
305                     if (strlen(p) != 3 && (!next || next != p + 3))
306                         continue; /* not a 3-letter code */
307
308                     *q++ = *p++;
309                     *q++ = *p++;
310                     *q++ = *p++;
311
312                 if (st->disposition & AV_DISPOSITION_CLEAN_EFFECTS)
313                     *q++ = 0x01;
314                 else if (st->disposition & AV_DISPOSITION_HEARING_IMPAIRED)
315                     *q++ = 0x02;
316                 else if (st->disposition & AV_DISPOSITION_VISUAL_IMPAIRED)
317                     *q++ = 0x03;
318                 else
319                     *q++ = 0; /* undefined type */
320
321                     *len_ptr += 4;
322                 }
323
324                 if (*len_ptr == 0)
325                     q -= 2; /* no language codes were written */
326             }
327             break;
328         case AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE:
329             {
330                 const char *language;
331                 language = lang && strlen(lang->value)==3 ? lang->value : "eng";
332                 *q++ = 0x59;
333                 *q++ = 8;
334                 *q++ = language[0];
335                 *q++ = language[1];
336                 *q++ = language[2];
337                 *q++ = 0x10; /* normal subtitles (0x20 = if hearing pb) */
338                 if(st->codec->extradata_size == 4) {
339                     memcpy(q, st->codec->extradata, 4);
340                     q += 4;
341                 } else {
342                     put16(&q, 1); /* page id */
343                     put16(&q, 1); /* ancillary page id */
344                 }
345             }
346             break;
347         case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
348             if (stream_type == STREAM_TYPE_VIDEO_DIRAC) {
349                 *q++ = 0x05; /*MPEG-2 registration descriptor*/
350                 *q++ = 4;
351                 *q++ = 'd';
352                 *q++ = 'r';
353                 *q++ = 'a';
354                 *q++ = 'c';
355             }
356             break;
357         }
358
359         val = 0xf000 | (q - desc_length_ptr - 2);
360         desc_length_ptr[0] = val >> 8;
361         desc_length_ptr[1] = val;
362     }
363     mpegts_write_section1(&service->pmt, PMT_TID, service->sid, 0, 0, 0,
364                           data, q - data);
365 }
366
367 /* NOTE: str == NULL is accepted for an empty string */
368 static void putstr8(uint8_t **q_ptr, const char *str)
369 {
370     uint8_t *q;
371     int len;
372
373     q = *q_ptr;
374     if (!str)
375         len = 0;
376     else
377         len = strlen(str);
378     *q++ = len;
379     memcpy(q, str, len);
380     q += len;
381     *q_ptr = q;
382 }
383
384 static void mpegts_write_sdt(AVFormatContext *s)
385 {
386     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
387     MpegTSService *service;
388     uint8_t data[1012], *q, *desc_list_len_ptr, *desc_len_ptr;
389     int i, running_status, free_ca_mode, val;
390
391     q = data;
392     put16(&q, ts->onid);
393     *q++ = 0xff;
394     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
395         service = ts->services[i];
396         put16(&q, service->sid);
397         *q++ = 0xfc | 0x00; /* currently no EIT info */
398         desc_list_len_ptr = q;
399         q += 2;
400         running_status = 4; /* running */
401         free_ca_mode = 0;
402
403         /* write only one descriptor for the service name and provider */
404         *q++ = 0x48;
405         desc_len_ptr = q;
406         q++;
407         *q++ = 0x01; /* digital television service */
408         putstr8(&q, service->provider_name);
409         putstr8(&q, service->name);
410         desc_len_ptr[0] = q - desc_len_ptr - 1;
411
412         /* fill descriptor length */
413         val = (running_status << 13) | (free_ca_mode << 12) |
414             (q - desc_list_len_ptr - 2);
415         desc_list_len_ptr[0] = val >> 8;
416         desc_list_len_ptr[1] = val;
417     }
418     mpegts_write_section1(&ts->sdt, SDT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
419                           data, q - data);
420 }
421
422 static MpegTSService *mpegts_add_service(MpegTSWrite *ts,
423                                          int sid,
424                                          const char *provider_name,
425                                          const char *name)
426 {
427     MpegTSService *service;
428
429     service = av_mallocz(sizeof(MpegTSService));
430     if (!service)
431         return NULL;
432     service->pmt.pid = ts->pmt_start_pid + ts->nb_services;
433     service->sid = sid;
434     service->provider_name = av_strdup(provider_name);
435     service->name = av_strdup(name);
436     service->pcr_pid = 0x1fff;
437     dynarray_add(&ts->services, &ts->nb_services, service);
438     return service;
439 }
440
441 static void section_write_packet(MpegTSSection *s, const uint8_t *packet)
442 {
443     AVFormatContext *ctx = s->opaque;
444     avio_write(ctx->pb, packet, TS_PACKET_SIZE);
445 }
446
447 static int mpegts_write_header(AVFormatContext *s)
448 {
449     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
450     MpegTSWriteStream *ts_st;
451     MpegTSService *service;
452     AVStream *st, *pcr_st = NULL;
453     AVDictionaryEntry *title, *provider;
454     int i, j;
455     const char *service_name;
456     const char *provider_name;
457     int *pids;
458
459     // round up to a whole number of TS packets
460     ts->pes_payload_size = (ts->pes_payload_size + 14 + 183) / 184 * 184 - 14;
461
462     ts->tsid = ts->transport_stream_id;
463     ts->onid = ts->original_network_id;
464     /* allocate a single DVB service */
465     title = av_dict_get(s->metadata, "service_name", NULL, 0);
466     if (!title)
467         title = av_dict_get(s->metadata, "title", NULL, 0);
468     service_name = title ? title->value : DEFAULT_SERVICE_NAME;
469     provider = av_dict_get(s->metadata, "service_provider", NULL, 0);
470     provider_name = provider ? provider->value : DEFAULT_PROVIDER_NAME;
471     service = mpegts_add_service(ts, ts->service_id, provider_name, service_name);
472     service->pmt.write_packet = section_write_packet;
473     service->pmt.opaque = s;
474     service->pmt.cc = 15;
475
476     ts->pat.pid = PAT_PID;
477     ts->pat.cc = 15; // Initialize at 15 so that it wraps and be equal to 0 for the first packet we write
478     ts->pat.write_packet = section_write_packet;
479     ts->pat.opaque = s;
480
481     ts->sdt.pid = SDT_PID;
482     ts->sdt.cc = 15;
483     ts->sdt.write_packet = section_write_packet;
484     ts->sdt.opaque = s;
485
486     pids = av_malloc(s->nb_streams * sizeof(*pids));
487     if (!pids)
488         return AVERROR(ENOMEM);
489
490     /* assign pids to each stream */
491     for(i = 0;i < s->nb_streams; i++) {
492         st = s->streams[i];
493         avpriv_set_pts_info(st, 33, 1, 90000);
494         ts_st = av_mallocz(sizeof(MpegTSWriteStream));
495         if (!ts_st)
496             goto fail;
497         st->priv_data = ts_st;
498         ts_st->payload = av_mallocz(ts->pes_payload_size);
499         if (!ts_st->payload)
500             goto fail;
501         ts_st->service = service;
502         /* MPEG pid values < 16 are reserved. Applications which set st->id in
503          * this range are assigned a calculated pid. */
504         if (st->id < 16) {
505             ts_st->pid = ts->start_pid + i;
506         } else if (st->id < 0x1FFF) {
507             ts_st->pid = st->id;
508         } else {
509             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Invalid stream id %d, must be less than 8191\n", st->id);
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             goto fail;
515         }
516         for (j = 0; j < i; j++)
517             if (pids[j] == ts_st->pid) {
518                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Duplicate stream id %d\n", ts_st->pid);
519                 goto fail;
520             }
521         pids[i] = ts_st->pid;
522         ts_st->payload_pts = AV_NOPTS_VALUE;
523         ts_st->payload_dts = AV_NOPTS_VALUE;
524         ts_st->first_pts_check = 1;
525         ts_st->cc = 15;
526         /* update PCR pid by using the first video stream */
527         if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO &&
528             service->pcr_pid == 0x1fff) {
529             service->pcr_pid = ts_st->pid;
530             pcr_st = st;
531         }
532         if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_AAC &&
533             st->codec->extradata_size > 0) {
534             ts_st->adts = av_mallocz(sizeof(*ts_st->adts));
535             if (!ts_st->adts)
536                 goto fail;
537             if (ff_adts_decode_extradata(s, ts_st->adts, st->codec->extradata,
538                                          st->codec->extradata_size) < 0)
539                 goto fail;
540         }
541     }
542
543     av_free(pids);
544
545     /* if no video stream, use the first stream as PCR */
546     if (service->pcr_pid == 0x1fff && s->nb_streams > 0) {
547         pcr_st = s->streams[0];
548         ts_st = pcr_st->priv_data;
549         service->pcr_pid = ts_st->pid;
550     }
551
552 #if FF_API_MUXRATE
553     if (s->mux_rate)
554         ts->mux_rate = s->mux_rate;
555 #endif
556
557     if (ts->mux_rate > 1) {
558         service->pcr_packet_period = (ts->mux_rate * PCR_RETRANS_TIME) /
559             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
560         ts->sdt_packet_period      = (ts->mux_rate * SDT_RETRANS_TIME) /
561             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
562         ts->pat_packet_period      = (ts->mux_rate * PAT_RETRANS_TIME) /
563             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
564
565         ts->first_pcr = av_rescale(s->max_delay, PCR_TIME_BASE, AV_TIME_BASE);
566     } else {
567         /* Arbitrary values, PAT/PMT could be written on key frames */
568         ts->sdt_packet_period = 200;
569         ts->pat_packet_period = 40;
570         if (pcr_st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
571             if (!pcr_st->codec->frame_size) {
572                 av_log(s, AV_LOG_WARNING, "frame size not set\n");
573                 service->pcr_packet_period =
574                     pcr_st->codec->sample_rate/(10*512);
575             } else {
576                 service->pcr_packet_period =
577                     pcr_st->codec->sample_rate/(10*pcr_st->codec->frame_size);
578             }
579         } else {
580             // max delta PCR 0.1s
581             service->pcr_packet_period =
582                 pcr_st->codec->time_base.den/(10*pcr_st->codec->time_base.num);
583         }
584     }
585
586     // output a PCR as soon as possible
587     service->pcr_packet_count = service->pcr_packet_period;
588     ts->pat_packet_count = ts->pat_packet_period-1;
589     ts->sdt_packet_count = ts->sdt_packet_period-1;
590
591     if (ts->mux_rate == 1)
592         av_log(s, AV_LOG_INFO, "muxrate VBR, ");
593     else
594         av_log(s, AV_LOG_INFO, "muxrate %d, ", ts->mux_rate);
595     av_log(s, AV_LOG_INFO, "pcr every %d pkts, "
596            "sdt every %d, pat/pmt every %d pkts\n",
597            service->pcr_packet_period,
598            ts->sdt_packet_period, ts->pat_packet_period);
599
600     avio_flush(s->pb);
601
602     return 0;
603
604  fail:
605     av_free(pids);
606     for(i = 0;i < s->nb_streams; i++) {
607         MpegTSWriteStream *ts_st;
608         st = s->streams[i];
609         ts_st = st->priv_data;
610         if (ts_st) {
611             av_freep(&ts_st->payload);
612             av_freep(&ts_st->adts);
613         }
614         av_freep(&st->priv_data);
615     }
616     return -1;
617 }
618
619 /* send SDT, PAT and PMT tables regulary */
620 static void retransmit_si_info(AVFormatContext *s)
621 {
622     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
623     int i;
624
625     if (++ts->sdt_packet_count == ts->sdt_packet_period) {
626         ts->sdt_packet_count = 0;
627         mpegts_write_sdt(s);
628     }
629     if (++ts->pat_packet_count == ts->pat_packet_period) {
630         ts->pat_packet_count = 0;
631         mpegts_write_pat(s);
632         for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
633             mpegts_write_pmt(s, ts->services[i]);
634         }
635     }
636 }
637
638 static int64_t get_pcr(const MpegTSWrite *ts, AVIOContext *pb)
639 {
640     return av_rescale(avio_tell(pb) + 11, 8 * PCR_TIME_BASE, ts->mux_rate) +
641            ts->first_pcr;
642 }
643
644 static int write_pcr_bits(uint8_t *buf, int64_t pcr)
645 {
646     int64_t pcr_low = pcr % 300, pcr_high = pcr / 300;
647
648     *buf++ = pcr_high >> 25;
649     *buf++ = pcr_high >> 17;
650     *buf++ = pcr_high >> 9;
651     *buf++ = pcr_high >> 1;
652     *buf++ = pcr_high << 7 | pcr_low >> 8 | 0x7e;
653     *buf++ = pcr_low;
654
655     return 6;
656 }
657
658 /* Write a single null transport stream packet */
659 static void mpegts_insert_null_packet(AVFormatContext *s)
660 {
661     uint8_t *q;
662     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
663
664     q = buf;
665     *q++ = 0x47;
666     *q++ = 0x00 | 0x1f;
667     *q++ = 0xff;
668     *q++ = 0x10;
669     memset(q, 0x0FF, TS_PACKET_SIZE - (q - buf));
670     avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
671 }
672
673 /* Write a single transport stream packet with a PCR and no payload */
674 static void mpegts_insert_pcr_only(AVFormatContext *s, AVStream *st)
675 {
676     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
677     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
678     uint8_t *q;
679     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
680
681     q = buf;
682     *q++ = 0x47;
683     *q++ = ts_st->pid >> 8;
684     *q++ = ts_st->pid;
685     *q++ = 0x20 | ts_st->cc;   /* Adaptation only */
686     /* Continuity Count field does not increment (see 13818-1 section 2.4.3.3) */
687     *q++ = TS_PACKET_SIZE - 5; /* Adaptation Field Length */
688     *q++ = 0x10;               /* Adaptation flags: PCR present */
689
690     /* PCR coded into 6 bytes */
691     q += write_pcr_bits(q, get_pcr(ts, s->pb));
692
693     /* stuffing bytes */
694     memset(q, 0xFF, TS_PACKET_SIZE - (q - buf));
695     avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
696 }
697
698 static void write_pts(uint8_t *q, int fourbits, int64_t pts)
699 {
700     int val;
701
702     val = fourbits << 4 | (((pts >> 30) & 0x07) << 1) | 1;
703     *q++ = val;
704     val = (((pts >> 15) & 0x7fff) << 1) | 1;
705     *q++ = val >> 8;
706     *q++ = val;
707     val = (((pts) & 0x7fff) << 1) | 1;
708     *q++ = val >> 8;
709     *q++ = val;
710 }
711
712 /* Set an adaptation field flag in an MPEG-TS packet*/
713 static void set_af_flag(uint8_t *pkt, int flag)
714 {
715     // expect at least one flag to set
716     assert(flag);
717
718     if ((pkt[3] & 0x20) == 0) {
719         // no AF yet, set adaptation field flag
720         pkt[3] |= 0x20;
721         // 1 byte length, no flags
722         pkt[4] = 1;
723         pkt[5] = 0;
724     }
725     pkt[5] |= flag;
726 }
727
728 /* Extend the adaptation field by size bytes */
729 static void extend_af(uint8_t *pkt, int size)
730 {
731     // expect already existing adaptation field
732     assert(pkt[3] & 0x20);
733     pkt[4] += size;
734 }
735
736 /* Get a pointer to MPEG-TS payload (right after TS packet header) */
737 static uint8_t *get_ts_payload_start(uint8_t *pkt)
738 {
739     if (pkt[3] & 0x20)
740         return pkt + 5 + pkt[4];
741     else
742         return pkt + 4;
743 }
744
745 /* Add a pes header to the front of payload, and segment into an integer number of
746  * ts packets. The final ts packet is padded using an over-sized adaptation header
747  * to exactly fill the last ts packet.
748  * NOTE: 'payload' contains a complete PES payload.
749  */
750 static void mpegts_write_pes(AVFormatContext *s, AVStream *st,
751                              const uint8_t *payload, int payload_size,
752                              int64_t pts, int64_t dts, int key)
753 {
754     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
755     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
756     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
757     uint8_t *q;
758     int val, is_start, len, header_len, write_pcr, private_code, flags;
759     int afc_len, stuffing_len;
760     int64_t pcr = -1; /* avoid warning */
761     int64_t delay = av_rescale(s->max_delay, 90000, AV_TIME_BASE);
762
763     is_start = 1;
764     while (payload_size > 0) {
765         retransmit_si_info(s);
766
767         write_pcr = 0;
768         if (ts_st->pid == ts_st->service->pcr_pid) {
769             if (ts->mux_rate > 1 || is_start) // VBR pcr period is based on frames
770                 ts_st->service->pcr_packet_count++;
771             if (ts_st->service->pcr_packet_count >=
772                 ts_st->service->pcr_packet_period) {
773                 ts_st->service->pcr_packet_count = 0;
774                 write_pcr = 1;
775             }
776         }
777
778         if (ts->mux_rate > 1 && dts != AV_NOPTS_VALUE &&
779             (dts - get_pcr(ts, s->pb)/300) > delay) {
780             /* pcr insert gets priority over null packet insert */
781             if (write_pcr)
782                 mpegts_insert_pcr_only(s, st);
783             else
784                 mpegts_insert_null_packet(s);
785             continue; /* recalculate write_pcr and possibly retransmit si_info */
786         }
787
788         /* prepare packet header */
789         q = buf;
790         *q++ = 0x47;
791         val = (ts_st->pid >> 8);
792         if (is_start)
793             val |= 0x40;
794         *q++ = val;
795         *q++ = ts_st->pid;
796         ts_st->cc = (ts_st->cc + 1) & 0xf;
797         *q++ = 0x10 | ts_st->cc; // payload indicator + CC
798         if (key && is_start && pts != AV_NOPTS_VALUE) {
799             // set Random Access for key frames
800             if (ts_st->pid == ts_st->service->pcr_pid)
801                 write_pcr = 1;
802             set_af_flag(buf, 0x40);
803             q = get_ts_payload_start(buf);
804         }
805         if (write_pcr) {
806             set_af_flag(buf, 0x10);
807             q = get_ts_payload_start(buf);
808             // add 11, pcr references the last byte of program clock reference base
809             if (ts->mux_rate > 1)
810                 pcr = get_pcr(ts, s->pb);
811             else
812                 pcr = (dts - delay)*300;
813             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && dts < pcr / 300)
814                 av_log(s, AV_LOG_WARNING, "dts < pcr, TS is invalid\n");
815             extend_af(buf, write_pcr_bits(q, pcr));
816             q = get_ts_payload_start(buf);
817         }
818         if (is_start) {
819             int pes_extension = 0;
820             /* write PES header */
821             *q++ = 0x00;
822             *q++ = 0x00;
823             *q++ = 0x01;
824             private_code = 0;
825             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
826                 if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_DIRAC) {
827                     *q++ = 0xfd;
828                 } else
829                     *q++ = 0xe0;
830             } else if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO &&
831                        (st->codec->codec_id == CODEC_ID_MP2 ||
832                         st->codec->codec_id == CODEC_ID_MP3 ||
833                         st->codec->codec_id == CODEC_ID_AAC)) {
834                 *q++ = 0xc0;
835             } else {
836                 *q++ = 0xbd;
837                 if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE) {
838                     private_code = 0x20;
839                 }
840             }
841             header_len = 0;
842             flags = 0;
843             if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
844                 header_len += 5;
845                 flags |= 0x80;
846             }
847             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && pts != AV_NOPTS_VALUE && dts != pts) {
848                 header_len += 5;
849                 flags |= 0x40;
850             }
851             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO &&
852                 st->codec->codec_id == CODEC_ID_DIRAC) {
853                 /* set PES_extension_flag */
854                 pes_extension = 1;
855                 flags |= 0x01;
856
857                 /*
858                 * One byte for PES2 extension flag +
859                 * one byte for extension length +
860                 * one byte for extension id
861                 */
862                 header_len += 3;
863             }
864             len = payload_size + header_len + 3;
865             if (private_code != 0)
866                 len++;
867             if (len > 0xffff)
868                 len = 0;
869             *q++ = len >> 8;
870             *q++ = len;
871             val = 0x80;
872             /* data alignment indicator is required for subtitle data */
873             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE)
874                 val |= 0x04;
875             *q++ = val;
876             *q++ = flags;
877             *q++ = header_len;
878             if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
879                 write_pts(q, flags >> 6, pts);
880                 q += 5;
881             }
882             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && pts != AV_NOPTS_VALUE && dts != pts) {
883                 write_pts(q, 1, dts);
884                 q += 5;
885             }
886             if (pes_extension && st->codec->codec_id == CODEC_ID_DIRAC) {
887                 flags = 0x01;  /* set PES_extension_flag_2 */
888                 *q++ = flags;
889                 *q++ = 0x80 | 0x01;  /* marker bit + extension length */
890                 /*
891                 * Set the stream id extension flag bit to 0 and
892                 * write the extended stream id
893                 */
894                 *q++ = 0x00 | 0x60;
895             }
896             if (private_code != 0)
897                 *q++ = private_code;
898             is_start = 0;
899         }
900         /* header size */
901         header_len = q - buf;
902         /* data len */
903         len = TS_PACKET_SIZE - header_len;
904         if (len > payload_size)
905             len = payload_size;
906         stuffing_len = TS_PACKET_SIZE - header_len - len;
907         if (stuffing_len > 0) {
908             /* add stuffing with AFC */
909             if (buf[3] & 0x20) {
910                 /* stuffing already present: increase its size */
911                 afc_len = buf[4] + 1;
912                 memmove(buf + 4 + afc_len + stuffing_len,
913                         buf + 4 + afc_len,
914                         header_len - (4 + afc_len));
915                 buf[4] += stuffing_len;
916                 memset(buf + 4 + afc_len, 0xff, stuffing_len);
917             } else {
918                 /* add stuffing */
919                 memmove(buf + 4 + stuffing_len, buf + 4, header_len - 4);
920                 buf[3] |= 0x20;
921                 buf[4] = stuffing_len - 1;
922                 if (stuffing_len >= 2) {
923                     buf[5] = 0x00;
924                     memset(buf + 6, 0xff, stuffing_len - 2);
925                 }
926             }
927         }
928         memcpy(buf + TS_PACKET_SIZE - len, payload, len);
929         payload += len;
930         payload_size -= len;
931         avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
932     }
933     avio_flush(s->pb);
934 }
935
936 static int mpegts_write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
937 {
938     AVStream *st = s->streams[pkt->stream_index];
939     int size = pkt->size;
940     uint8_t *buf= pkt->data;
941     uint8_t *data= NULL;
942     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
943     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
944     const uint64_t delay = av_rescale(s->max_delay, 90000, AV_TIME_BASE)*2;
945     int64_t dts = AV_NOPTS_VALUE, pts = AV_NOPTS_VALUE;
946
947     if (pkt->pts != AV_NOPTS_VALUE)
948         pts = pkt->pts + delay;
949     if (pkt->dts != AV_NOPTS_VALUE)
950         dts = pkt->dts + delay;
951
952     if (ts_st->first_pts_check && pts == AV_NOPTS_VALUE) {
953         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "first pts value must set\n");
954         return -1;
955     }
956     ts_st->first_pts_check = 0;
957
958     if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_H264) {
959         const uint8_t *p = buf, *buf_end = p+size;
960         uint32_t state = -1;
961
962         if (pkt->size < 5 || AV_RB32(pkt->data) != 0x0000001) {
963             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "H.264 bitstream malformed, "
964                    "no startcode found, use -vbsf h264_mp4toannexb\n");
965             return -1;
966         }
967
968         do {
969             p = avpriv_mpv_find_start_code(p, buf_end, &state);
970             //av_log(s, AV_LOG_INFO, "nal %d\n", state & 0x1f);
971         } while (p < buf_end && (state & 0x1f) != 9 &&
972                  (state & 0x1f) != 5 && (state & 0x1f) != 1);
973
974         if ((state & 0x1f) != 9) { // AUD NAL
975             data = av_malloc(pkt->size+6);
976             if (!data)
977                 return -1;
978             memcpy(data+6, pkt->data, pkt->size);
979             AV_WB32(data, 0x00000001);
980             data[4] = 0x09;
981             data[5] = 0xf0; // any slice type (0xe) + rbsp stop one bit
982             buf  = data;
983             size = pkt->size+6;
984         }
985     } else if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_AAC) {
986         if (pkt->size < 2)
987             return -1;
988         if ((AV_RB16(pkt->data) & 0xfff0) != 0xfff0) {
989             ADTSContext *adts = ts_st->adts;
990             int new_size, err;
991             if (!adts) {
992                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "aac bitstream not in adts format "
993                        "and extradata missing\n");
994                 return -1;
995             }
996             new_size = ADTS_HEADER_SIZE+adts->pce_size+pkt->size;
997             if ((unsigned)new_size >= INT_MAX)
998                 return -1;
999             data = av_malloc(new_size);
1000             if (!data)
1001                 return AVERROR(ENOMEM);
1002             err = ff_adts_write_frame_header(adts, data, pkt->size,
1003                                              adts->pce_size);
1004             if (err < 0) {
1005                 av_free(data);
1006                 return err;
1007             }
1008             if (adts->pce_size) {
1009                 memcpy(data+ADTS_HEADER_SIZE, adts->pce_data, adts->pce_size);
1010                 adts->pce_size = 0;
1011             }
1012             memcpy(data+ADTS_HEADER_SIZE+adts->pce_size, pkt->data, pkt->size);
1013             buf = data;
1014             size = new_size;
1015         }
1016     }
1017
1018     if (st->codec->codec_type != AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
1019         // for video and subtitle, write a single pes packet
1020         mpegts_write_pes(s, st, buf, size, pts, dts, pkt->flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1021         av_free(data);
1022         return 0;
1023     }
1024
1025     if (ts_st->payload_size + size > ts->pes_payload_size) {
1026         if (ts_st->payload_size) {
1027             mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_size,
1028                              ts_st->payload_pts, ts_st->payload_dts,
1029                              ts_st->payload_flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1030             ts_st->payload_size = 0;
1031         }
1032         if (size > ts->pes_payload_size) {
1033             mpegts_write_pes(s, st, buf, size, pts, dts,
1034                              pkt->flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1035             av_free(data);
1036             return 0;
1037         }
1038     }
1039
1040     if (!ts_st->payload_size) {
1041         ts_st->payload_pts = pts;
1042         ts_st->payload_dts = dts;
1043         ts_st->payload_flags = pkt->flags;
1044     }
1045
1046     memcpy(ts_st->payload + ts_st->payload_size, buf, size);
1047     ts_st->payload_size += size;
1048
1049     av_free(data);
1050
1051     return 0;
1052 }
1053
1054 static int mpegts_write_end(AVFormatContext *s)
1055 {
1056     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
1057     MpegTSWriteStream *ts_st;
1058     MpegTSService *service;
1059     AVStream *st;
1060     int i;
1061
1062     /* flush current packets */
1063     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
1064         st = s->streams[i];
1065         ts_st = st->priv_data;
1066         if (ts_st->payload_size > 0) {
1067             mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_size,
1068                              ts_st->payload_pts, ts_st->payload_dts,
1069                              ts_st->payload_flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1070         }
1071         av_freep(&ts_st->payload);
1072         av_freep(&ts_st->adts);
1073     }
1074     avio_flush(s->pb);
1075
1076     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
1077         service = ts->services[i];
1078         av_freep(&service->provider_name);
1079         av_freep(&service->name);
1080         av_free(service);
1081     }
1082     av_free(ts->services);
1083
1084     return 0;
1085 }
1086
1087 AVOutputFormat ff_mpegts_muxer = {
1088     .name              = "mpegts",
1089     .long_name         = NULL_IF_CONFIG_SMALL("MPEG-2 transport stream format"),
1090     .mime_type         = "video/x-mpegts",
1091     .extensions        = "ts,m2t",
1092     .priv_data_size    = sizeof(MpegTSWrite),
1093     .audio_codec       = CODEC_ID_MP2,
1094     .video_codec       = CODEC_ID_MPEG2VIDEO,
1095     .write_header      = mpegts_write_header,
1096     .write_packet      = mpegts_write_packet,
1097     .write_trailer     = mpegts_write_end,
1098     .priv_class = &mpegts_muxer_class,
1099 };