9f45f132470f16fde31f8f3c73c1c83a2fcd06d4
[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
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), AV_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), AV_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), AV_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), AV_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), AV_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 0x0100 }, 0x0100, 0x0f00, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
91     { "muxrate", NULL, offsetof(MpegTSWrite, mux_rate), AV_OPT_TYPE_INT, {1}, 0, INT_MAX, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
92     { NULL },
93 };
94
95 static const AVClass mpegts_muxer_class = {
96     .class_name     = "MPEGTS muxer",
97     .item_name      = av_default_item_name,
98     .option         = options,
99     .version        = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
100 };
101
102 /* NOTE: 4 bytes must be left at the end for the crc32 */
103 static void mpegts_write_section(MpegTSSection *s, uint8_t *buf, int len)
104 {
105     unsigned int crc;
106     unsigned char packet[TS_PACKET_SIZE];
107     const unsigned char *buf_ptr;
108     unsigned char *q;
109     int first, b, len1, left;
110
111     crc = av_bswap32(av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE), -1, buf, len - 4));
112     buf[len - 4] = (crc >> 24) & 0xff;
113     buf[len - 3] = (crc >> 16) & 0xff;
114     buf[len - 2] = (crc >> 8) & 0xff;
115     buf[len - 1] = (crc) & 0xff;
116
117     /* send each packet */
118     buf_ptr = buf;
119     while (len > 0) {
120         first = (buf == buf_ptr);
121         q = packet;
122         *q++ = 0x47;
123         b = (s->pid >> 8);
124         if (first)
125             b |= 0x40;
126         *q++ = b;
127         *q++ = s->pid;
128         s->cc = (s->cc + 1) & 0xf;
129         *q++ = 0x10 | s->cc;
130         if (first)
131             *q++ = 0; /* 0 offset */
132         len1 = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
133         if (len1 > len)
134             len1 = len;
135         memcpy(q, buf_ptr, len1);
136         q += len1;
137         /* add known padding data */
138         left = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
139         if (left > 0)
140             memset(q, 0xff, left);
141
142         s->write_packet(s, packet);
143
144         buf_ptr += len1;
145         len -= len1;
146     }
147 }
148
149 static inline void put16(uint8_t **q_ptr, int val)
150 {
151     uint8_t *q;
152     q = *q_ptr;
153     *q++ = val >> 8;
154     *q++ = val;
155     *q_ptr = q;
156 }
157
158 static int mpegts_write_section1(MpegTSSection *s, int tid, int id,
159                           int version, int sec_num, int last_sec_num,
160                           uint8_t *buf, int len)
161 {
162     uint8_t section[1024], *q;
163     unsigned int tot_len;
164     /* reserved_future_use field must be set to 1 for SDT */
165     unsigned int flags = tid == SDT_TID ? 0xf000 : 0xb000;
166
167     tot_len = 3 + 5 + len + 4;
168     /* check if not too big */
169     if (tot_len > 1024)
170         return -1;
171
172     q = section;
173     *q++ = tid;
174     put16(&q, flags | (len + 5 + 4)); /* 5 byte header + 4 byte CRC */
175     put16(&q, id);
176     *q++ = 0xc1 | (version << 1); /* current_next_indicator = 1 */
177     *q++ = sec_num;
178     *q++ = last_sec_num;
179     memcpy(q, buf, len);
180
181     mpegts_write_section(s, section, tot_len);
182     return 0;
183 }
184
185 /*********************************************/
186 /* mpegts writer */
187
188 #define DEFAULT_PROVIDER_NAME   "Libav"
189 #define DEFAULT_SERVICE_NAME    "Service01"
190
191 /* a PES packet header is generated every DEFAULT_PES_HEADER_FREQ packets */
192 #define DEFAULT_PES_HEADER_FREQ 16
193 #define DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE ((DEFAULT_PES_HEADER_FREQ - 1) * 184 + 170)
194
195 /* we retransmit the SI info at this rate */
196 #define SDT_RETRANS_TIME 500
197 #define PAT_RETRANS_TIME 100
198 #define PCR_RETRANS_TIME 20
199
200 typedef struct MpegTSWriteStream {
201     struct MpegTSService *service;
202     int pid; /* stream associated pid */
203     int cc;
204     int payload_index;
205     int first_pts_check; ///< first pts check needed
206     int64_t payload_pts;
207     int64_t payload_dts;
208     int payload_flags;
209     uint8_t payload[DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE];
210     ADTSContext *adts;
211 } MpegTSWriteStream;
212
213 static void mpegts_write_pat(AVFormatContext *s)
214 {
215     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
216     MpegTSService *service;
217     uint8_t data[1012], *q;
218     int i;
219
220     q = data;
221     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
222         service = ts->services[i];
223         put16(&q, service->sid);
224         put16(&q, 0xe000 | service->pmt.pid);
225     }
226     mpegts_write_section1(&ts->pat, PAT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
227                           data, q - data);
228 }
229
230 static void mpegts_write_pmt(AVFormatContext *s, MpegTSService *service)
231 {
232     //    MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
233     uint8_t data[1012], *q, *desc_length_ptr, *program_info_length_ptr;
234     int val, stream_type, i;
235
236     q = data;
237     put16(&q, 0xe000 | service->pcr_pid);
238
239     program_info_length_ptr = q;
240     q += 2; /* patched after */
241
242     /* put program info here */
243
244     val = 0xf000 | (q - program_info_length_ptr - 2);
245     program_info_length_ptr[0] = val >> 8;
246     program_info_length_ptr[1] = val;
247
248     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
249         AVStream *st = s->streams[i];
250         MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
251         AVDictionaryEntry *lang = av_dict_get(st->metadata, "language", NULL,0);
252         switch(st->codec->codec_id) {
253         case CODEC_ID_MPEG1VIDEO:
254         case CODEC_ID_MPEG2VIDEO:
255             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG2;
256             break;
257         case CODEC_ID_MPEG4:
258             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG4;
259             break;
260         case CODEC_ID_H264:
261             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_H264;
262             break;
263         case CODEC_ID_DIRAC:
264             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_DIRAC;
265             break;
266         case CODEC_ID_MP2:
267         case CODEC_ID_MP3:
268             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_MPEG1;
269             break;
270         case CODEC_ID_AAC:
271             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AAC;
272             break;
273         case CODEC_ID_AAC_LATM:
274             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AAC_LATM;
275             break;
276         case CODEC_ID_AC3:
277             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AC3;
278             break;
279         default:
280             stream_type = STREAM_TYPE_PRIVATE_DATA;
281             break;
282         }
283         *q++ = stream_type;
284         put16(&q, 0xe000 | ts_st->pid);
285         desc_length_ptr = q;
286         q += 2; /* patched after */
287
288         /* write optional descriptors here */
289         switch(st->codec->codec_type) {
290         case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
291             if (lang) {
292                 char *p;
293                 char *next = lang->value;
294                 uint8_t *len_ptr;
295
296                 *q++ = 0x0a; /* ISO 639 language descriptor */
297                 len_ptr = q++;
298                 *len_ptr = 0;
299
300                 for (p = lang->value; next && *len_ptr < 255 / 4 * 4; p = next + 1) {
301                     next = strchr(p, ',');
302                     if (strlen(p) != 3 && (!next || next != p + 3))
303                         continue; /* not a 3-letter code */
304
305                     *q++ = *p++;
306                     *q++ = *p++;
307                     *q++ = *p++;
308
309                 if (st->disposition & AV_DISPOSITION_CLEAN_EFFECTS)
310                     *q++ = 0x01;
311                 else if (st->disposition & AV_DISPOSITION_HEARING_IMPAIRED)
312                     *q++ = 0x02;
313                 else if (st->disposition & AV_DISPOSITION_VISUAL_IMPAIRED)
314                     *q++ = 0x03;
315                 else
316                     *q++ = 0; /* undefined type */
317
318                     *len_ptr += 4;
319                 }
320
321                 if (*len_ptr == 0)
322                     q -= 2; /* no language codes were written */
323             }
324             break;
325         case AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE:
326             {
327                 const char *language;
328                 language = lang && strlen(lang->value)==3 ? lang->value : "eng";
329                 *q++ = 0x59;
330                 *q++ = 8;
331                 *q++ = language[0];
332                 *q++ = language[1];
333                 *q++ = language[2];
334                 *q++ = 0x10; /* normal subtitles (0x20 = if hearing pb) */
335                 if(st->codec->extradata_size == 4) {
336                     memcpy(q, st->codec->extradata, 4);
337                     q += 4;
338                 } else {
339                     put16(&q, 1); /* page id */
340                     put16(&q, 1); /* ancillary page id */
341                 }
342             }
343             break;
344         case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
345             if (stream_type == STREAM_TYPE_VIDEO_DIRAC) {
346                 *q++ = 0x05; /*MPEG-2 registration descriptor*/
347                 *q++ = 4;
348                 *q++ = 'd';
349                 *q++ = 'r';
350                 *q++ = 'a';
351                 *q++ = 'c';
352             }
353             break;
354         }
355
356         val = 0xf000 | (q - desc_length_ptr - 2);
357         desc_length_ptr[0] = val >> 8;
358         desc_length_ptr[1] = val;
359     }
360     mpegts_write_section1(&service->pmt, PMT_TID, service->sid, 0, 0, 0,
361                           data, q - data);
362 }
363
364 /* NOTE: str == NULL is accepted for an empty string */
365 static void putstr8(uint8_t **q_ptr, const char *str)
366 {
367     uint8_t *q;
368     int len;
369
370     q = *q_ptr;
371     if (!str)
372         len = 0;
373     else
374         len = strlen(str);
375     *q++ = len;
376     memcpy(q, str, len);
377     q += len;
378     *q_ptr = q;
379 }
380
381 static void mpegts_write_sdt(AVFormatContext *s)
382 {
383     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
384     MpegTSService *service;
385     uint8_t data[1012], *q, *desc_list_len_ptr, *desc_len_ptr;
386     int i, running_status, free_ca_mode, val;
387
388     q = data;
389     put16(&q, ts->onid);
390     *q++ = 0xff;
391     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
392         service = ts->services[i];
393         put16(&q, service->sid);
394         *q++ = 0xfc | 0x00; /* currently no EIT info */
395         desc_list_len_ptr = q;
396         q += 2;
397         running_status = 4; /* running */
398         free_ca_mode = 0;
399
400         /* write only one descriptor for the service name and provider */
401         *q++ = 0x48;
402         desc_len_ptr = q;
403         q++;
404         *q++ = 0x01; /* digital television service */
405         putstr8(&q, service->provider_name);
406         putstr8(&q, service->name);
407         desc_len_ptr[0] = q - desc_len_ptr - 1;
408
409         /* fill descriptor length */
410         val = (running_status << 13) | (free_ca_mode << 12) |
411             (q - desc_list_len_ptr - 2);
412         desc_list_len_ptr[0] = val >> 8;
413         desc_list_len_ptr[1] = val;
414     }
415     mpegts_write_section1(&ts->sdt, SDT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
416                           data, q - data);
417 }
418
419 static MpegTSService *mpegts_add_service(MpegTSWrite *ts,
420                                          int sid,
421                                          const char *provider_name,
422                                          const char *name)
423 {
424     MpegTSService *service;
425
426     service = av_mallocz(sizeof(MpegTSService));
427     if (!service)
428         return NULL;
429     service->pmt.pid = ts->pmt_start_pid + ts->nb_services;
430     service->sid = sid;
431     service->provider_name = av_strdup(provider_name);
432     service->name = av_strdup(name);
433     service->pcr_pid = 0x1fff;
434     dynarray_add(&ts->services, &ts->nb_services, service);
435     return service;
436 }
437
438 static void section_write_packet(MpegTSSection *s, const uint8_t *packet)
439 {
440     AVFormatContext *ctx = s->opaque;
441     avio_write(ctx->pb, packet, TS_PACKET_SIZE);
442 }
443
444 static int mpegts_write_header(AVFormatContext *s)
445 {
446     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
447     MpegTSWriteStream *ts_st;
448     MpegTSService *service;
449     AVStream *st, *pcr_st = NULL;
450     AVDictionaryEntry *title, *provider;
451     int i, j;
452     const char *service_name;
453     const char *provider_name;
454     int *pids;
455
456     ts->tsid = ts->transport_stream_id;
457     ts->onid = ts->original_network_id;
458     /* allocate a single DVB service */
459     title = av_dict_get(s->metadata, "service_name", NULL, 0);
460     if (!title)
461         title = av_dict_get(s->metadata, "title", NULL, 0);
462     service_name = title ? title->value : DEFAULT_SERVICE_NAME;
463     provider = av_dict_get(s->metadata, "service_provider", NULL, 0);
464     provider_name = provider ? provider->value : DEFAULT_PROVIDER_NAME;
465     service = mpegts_add_service(ts, ts->service_id, provider_name, service_name);
466     service->pmt.write_packet = section_write_packet;
467     service->pmt.opaque = s;
468     service->pmt.cc = 15;
469
470     ts->pat.pid = PAT_PID;
471     ts->pat.cc = 15; // Initialize at 15 so that it wraps and be equal to 0 for the first packet we write
472     ts->pat.write_packet = section_write_packet;
473     ts->pat.opaque = s;
474
475     ts->sdt.pid = SDT_PID;
476     ts->sdt.cc = 15;
477     ts->sdt.write_packet = section_write_packet;
478     ts->sdt.opaque = s;
479
480     pids = av_malloc(s->nb_streams * sizeof(*pids));
481     if (!pids)
482         return AVERROR(ENOMEM);
483
484     /* assign pids to each stream */
485     for(i = 0;i < s->nb_streams; i++) {
486         st = s->streams[i];
487         av_set_pts_info(st, 33, 1, 90000);
488         ts_st = av_mallocz(sizeof(MpegTSWriteStream));
489         if (!ts_st)
490             goto fail;
491         st->priv_data = ts_st;
492         ts_st->service = service;
493         /* MPEG pid values < 16 are reserved. Applications which set st->id in
494          * this range are assigned a calculated pid. */
495         if (st->id < 16) {
496             ts_st->pid = ts->start_pid + i;
497         } else if (st->id < 0x1FFF) {
498             ts_st->pid = st->id;
499         } else {
500             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Invalid stream id %d, must be less than 8191\n", st->id);
501             goto fail;
502         }
503         if (ts_st->pid == service->pmt.pid) {
504             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Duplicate stream id %d\n", ts_st->pid);
505             goto fail;
506         }
507         for (j = 0; j < i; j++)
508             if (pids[j] == ts_st->pid) {
509                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Duplicate stream id %d\n", ts_st->pid);
510                 goto fail;
511             }
512         pids[i] = ts_st->pid;
513         ts_st->payload_pts = AV_NOPTS_VALUE;
514         ts_st->payload_dts = AV_NOPTS_VALUE;
515         ts_st->first_pts_check = 1;
516         ts_st->cc = 15;
517         /* update PCR pid by using the first video stream */
518         if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO &&
519             service->pcr_pid == 0x1fff) {
520             service->pcr_pid = ts_st->pid;
521             pcr_st = st;
522         }
523         if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_AAC &&
524             st->codec->extradata_size > 0) {
525             ts_st->adts = av_mallocz(sizeof(*ts_st->adts));
526             if (!ts_st->adts)
527                 return AVERROR(ENOMEM);
528             if (ff_adts_decode_extradata(s, ts_st->adts, st->codec->extradata,
529                                          st->codec->extradata_size) < 0)
530                 return -1;
531         }
532     }
533
534     av_free(pids);
535
536     /* if no video stream, use the first stream as PCR */
537     if (service->pcr_pid == 0x1fff && s->nb_streams > 0) {
538         pcr_st = s->streams[0];
539         ts_st = pcr_st->priv_data;
540         service->pcr_pid = ts_st->pid;
541     }
542
543 #if FF_API_MUXRATE
544     if (s->mux_rate)
545         ts->mux_rate = s->mux_rate;
546 #endif
547
548     if (ts->mux_rate > 1) {
549         service->pcr_packet_period = (ts->mux_rate * PCR_RETRANS_TIME) /
550             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
551         ts->sdt_packet_period      = (ts->mux_rate * SDT_RETRANS_TIME) /
552             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
553         ts->pat_packet_period      = (ts->mux_rate * PAT_RETRANS_TIME) /
554             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
555
556         ts->first_pcr = av_rescale(s->max_delay, PCR_TIME_BASE, AV_TIME_BASE);
557     } else {
558         /* Arbitrary values, PAT/PMT could be written on key frames */
559         ts->sdt_packet_period = 200;
560         ts->pat_packet_period = 40;
561         if (pcr_st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
562             if (!pcr_st->codec->frame_size) {
563                 av_log(s, AV_LOG_WARNING, "frame size not set\n");
564                 service->pcr_packet_period =
565                     pcr_st->codec->sample_rate/(10*512);
566             } else {
567                 service->pcr_packet_period =
568                     pcr_st->codec->sample_rate/(10*pcr_st->codec->frame_size);
569             }
570         } else {
571             // max delta PCR 0.1s
572             service->pcr_packet_period =
573                 pcr_st->codec->time_base.den/(10*pcr_st->codec->time_base.num);
574         }
575     }
576
577     // output a PCR as soon as possible
578     service->pcr_packet_count = service->pcr_packet_period;
579     ts->pat_packet_count = ts->pat_packet_period-1;
580     ts->sdt_packet_count = ts->sdt_packet_period-1;
581
582     if (ts->mux_rate == 1)
583         av_log(s, AV_LOG_INFO, "muxrate VBR, ");
584     else
585         av_log(s, AV_LOG_INFO, "muxrate %d, ", ts->mux_rate);
586     av_log(s, AV_LOG_INFO, "pcr every %d pkts, "
587            "sdt every %d, pat/pmt every %d pkts\n",
588            service->pcr_packet_period,
589            ts->sdt_packet_period, ts->pat_packet_period);
590
591     avio_flush(s->pb);
592
593     return 0;
594
595  fail:
596     av_free(pids);
597     for(i = 0;i < s->nb_streams; i++) {
598         st = s->streams[i];
599         av_freep(&st->priv_data);
600     }
601     return -1;
602 }
603
604 /* send SDT, PAT and PMT tables regulary */
605 static void retransmit_si_info(AVFormatContext *s)
606 {
607     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
608     int i;
609
610     if (++ts->sdt_packet_count == ts->sdt_packet_period) {
611         ts->sdt_packet_count = 0;
612         mpegts_write_sdt(s);
613     }
614     if (++ts->pat_packet_count == ts->pat_packet_period) {
615         ts->pat_packet_count = 0;
616         mpegts_write_pat(s);
617         for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
618             mpegts_write_pmt(s, ts->services[i]);
619         }
620     }
621 }
622
623 static int64_t get_pcr(const MpegTSWrite *ts, AVIOContext *pb)
624 {
625     return av_rescale(avio_tell(pb) + 11, 8 * PCR_TIME_BASE, ts->mux_rate) +
626            ts->first_pcr;
627 }
628
629 static int write_pcr_bits(uint8_t *buf, int64_t pcr)
630 {
631     int64_t pcr_low = pcr % 300, pcr_high = pcr / 300;
632
633     *buf++ = pcr_high >> 25;
634     *buf++ = pcr_high >> 17;
635     *buf++ = pcr_high >> 9;
636     *buf++ = pcr_high >> 1;
637     *buf++ = pcr_high << 7 | pcr_low >> 8 | 0x7e;
638     *buf++ = pcr_low;
639
640     return 6;
641 }
642
643 /* Write a single null transport stream packet */
644 static void mpegts_insert_null_packet(AVFormatContext *s)
645 {
646     uint8_t *q;
647     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
648
649     q = buf;
650     *q++ = 0x47;
651     *q++ = 0x00 | 0x1f;
652     *q++ = 0xff;
653     *q++ = 0x10;
654     memset(q, 0x0FF, TS_PACKET_SIZE - (q - buf));
655     avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
656 }
657
658 /* Write a single transport stream packet with a PCR and no payload */
659 static void mpegts_insert_pcr_only(AVFormatContext *s, AVStream *st)
660 {
661     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
662     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
663     uint8_t *q;
664     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
665
666     q = buf;
667     *q++ = 0x47;
668     *q++ = ts_st->pid >> 8;
669     *q++ = ts_st->pid;
670     *q++ = 0x20 | ts_st->cc;   /* Adaptation only */
671     /* Continuity Count field does not increment (see 13818-1 section 2.4.3.3) */
672     *q++ = TS_PACKET_SIZE - 5; /* Adaptation Field Length */
673     *q++ = 0x10;               /* Adaptation flags: PCR present */
674
675     /* PCR coded into 6 bytes */
676     q += write_pcr_bits(q, get_pcr(ts, s->pb));
677
678     /* stuffing bytes */
679     memset(q, 0xFF, TS_PACKET_SIZE - (q - buf));
680     avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
681 }
682
683 static void write_pts(uint8_t *q, int fourbits, int64_t pts)
684 {
685     int val;
686
687     val = fourbits << 4 | (((pts >> 30) & 0x07) << 1) | 1;
688     *q++ = val;
689     val = (((pts >> 15) & 0x7fff) << 1) | 1;
690     *q++ = val >> 8;
691     *q++ = val;
692     val = (((pts) & 0x7fff) << 1) | 1;
693     *q++ = val >> 8;
694     *q++ = val;
695 }
696
697 /* Set an adaptation field flag in an MPEG-TS packet*/
698 static void set_af_flag(uint8_t *pkt, int flag)
699 {
700     // expect at least one flag to set
701     assert(flag);
702
703     if ((pkt[3] & 0x20) == 0) {
704         // no AF yet, set adaptation field flag
705         pkt[3] |= 0x20;
706         // 1 byte length, no flags
707         pkt[4] = 1;
708         pkt[5] = 0;
709     }
710     pkt[5] |= flag;
711 }
712
713 /* Extend the adaptation field by size bytes */
714 static void extend_af(uint8_t *pkt, int size)
715 {
716     // expect already existing adaptation field
717     assert(pkt[3] & 0x20);
718     pkt[4] += size;
719 }
720
721 /* Get a pointer to MPEG-TS payload (right after TS packet header) */
722 static uint8_t *get_ts_payload_start(uint8_t *pkt)
723 {
724     if (pkt[3] & 0x20)
725         return pkt + 5 + pkt[4];
726     else
727         return pkt + 4;
728 }
729
730 /* Add a pes header to the front of payload, and segment into an integer number of
731  * ts packets. The final ts packet is padded using an over-sized adaptation header
732  * to exactly fill the last ts packet.
733  * NOTE: 'payload' contains a complete PES payload.
734  */
735 static void mpegts_write_pes(AVFormatContext *s, AVStream *st,
736                              const uint8_t *payload, int payload_size,
737                              int64_t pts, int64_t dts, int key)
738 {
739     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
740     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
741     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
742     uint8_t *q;
743     int val, is_start, len, header_len, write_pcr, private_code, flags;
744     int afc_len, stuffing_len;
745     int64_t pcr = -1; /* avoid warning */
746     int64_t delay = av_rescale(s->max_delay, 90000, AV_TIME_BASE);
747
748     is_start = 1;
749     while (payload_size > 0) {
750         retransmit_si_info(s);
751
752         write_pcr = 0;
753         if (ts_st->pid == ts_st->service->pcr_pid) {
754             if (ts->mux_rate > 1 || is_start) // VBR pcr period is based on frames
755                 ts_st->service->pcr_packet_count++;
756             if (ts_st->service->pcr_packet_count >=
757                 ts_st->service->pcr_packet_period) {
758                 ts_st->service->pcr_packet_count = 0;
759                 write_pcr = 1;
760             }
761         }
762
763         if (ts->mux_rate > 1 && dts != AV_NOPTS_VALUE &&
764             (dts - get_pcr(ts, s->pb)/300) > delay) {
765             /* pcr insert gets priority over null packet insert */
766             if (write_pcr)
767                 mpegts_insert_pcr_only(s, st);
768             else
769                 mpegts_insert_null_packet(s);
770             continue; /* recalculate write_pcr and possibly retransmit si_info */
771         }
772
773         /* prepare packet header */
774         q = buf;
775         *q++ = 0x47;
776         val = (ts_st->pid >> 8);
777         if (is_start)
778             val |= 0x40;
779         *q++ = val;
780         *q++ = ts_st->pid;
781         ts_st->cc = (ts_st->cc + 1) & 0xf;
782         *q++ = 0x10 | ts_st->cc; // payload indicator + CC
783         if (key && is_start && pts != AV_NOPTS_VALUE) {
784             // set Random Access for key frames
785             if (ts_st->pid == ts_st->service->pcr_pid)
786                 write_pcr = 1;
787             set_af_flag(buf, 0x40);
788             q = get_ts_payload_start(buf);
789         }
790         if (write_pcr) {
791             set_af_flag(buf, 0x10);
792             q = get_ts_payload_start(buf);
793             // add 11, pcr references the last byte of program clock reference base
794             if (ts->mux_rate > 1)
795                 pcr = get_pcr(ts, s->pb);
796             else
797                 pcr = (dts - delay)*300;
798             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && dts < pcr / 300)
799                 av_log(s, AV_LOG_WARNING, "dts < pcr, TS is invalid\n");
800             extend_af(buf, write_pcr_bits(q, pcr));
801             q = get_ts_payload_start(buf);
802         }
803         if (is_start) {
804             int pes_extension = 0;
805             /* write PES header */
806             *q++ = 0x00;
807             *q++ = 0x00;
808             *q++ = 0x01;
809             private_code = 0;
810             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
811                 if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_DIRAC) {
812                     *q++ = 0xfd;
813                 } else
814                     *q++ = 0xe0;
815             } else if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO &&
816                        (st->codec->codec_id == CODEC_ID_MP2 ||
817                         st->codec->codec_id == CODEC_ID_MP3 ||
818                         st->codec->codec_id == CODEC_ID_AAC)) {
819                 *q++ = 0xc0;
820             } else {
821                 *q++ = 0xbd;
822                 if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE) {
823                     private_code = 0x20;
824                 }
825             }
826             header_len = 0;
827             flags = 0;
828             if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
829                 header_len += 5;
830                 flags |= 0x80;
831             }
832             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && pts != AV_NOPTS_VALUE && dts != pts) {
833                 header_len += 5;
834                 flags |= 0x40;
835             }
836             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO &&
837                 st->codec->codec_id == CODEC_ID_DIRAC) {
838                 /* set PES_extension_flag */
839                 pes_extension = 1;
840                 flags |= 0x01;
841
842                 /*
843                 * One byte for PES2 extension flag +
844                 * one byte for extension length +
845                 * one byte for extension id
846                 */
847                 header_len += 3;
848             }
849             len = payload_size + header_len + 3;
850             if (private_code != 0)
851                 len++;
852             if (len > 0xffff)
853                 len = 0;
854             *q++ = len >> 8;
855             *q++ = len;
856             val = 0x80;
857             /* data alignment indicator is required for subtitle data */
858             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE)
859                 val |= 0x04;
860             *q++ = val;
861             *q++ = flags;
862             *q++ = header_len;
863             if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
864                 write_pts(q, flags >> 6, pts);
865                 q += 5;
866             }
867             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && pts != AV_NOPTS_VALUE && dts != pts) {
868                 write_pts(q, 1, dts);
869                 q += 5;
870             }
871             if (pes_extension && st->codec->codec_id == CODEC_ID_DIRAC) {
872                 flags = 0x01;  /* set PES_extension_flag_2 */
873                 *q++ = flags;
874                 *q++ = 0x80 | 0x01;  /* marker bit + extension length */
875                 /*
876                 * Set the stream id extension flag bit to 0 and
877                 * write the extended stream id
878                 */
879                 *q++ = 0x00 | 0x60;
880             }
881             if (private_code != 0)
882                 *q++ = private_code;
883             is_start = 0;
884         }
885         /* header size */
886         header_len = q - buf;
887         /* data len */
888         len = TS_PACKET_SIZE - header_len;
889         if (len > payload_size)
890             len = payload_size;
891         stuffing_len = TS_PACKET_SIZE - header_len - len;
892         if (stuffing_len > 0) {
893             /* add stuffing with AFC */
894             if (buf[3] & 0x20) {
895                 /* stuffing already present: increase its size */
896                 afc_len = buf[4] + 1;
897                 memmove(buf + 4 + afc_len + stuffing_len,
898                         buf + 4 + afc_len,
899                         header_len - (4 + afc_len));
900                 buf[4] += stuffing_len;
901                 memset(buf + 4 + afc_len, 0xff, stuffing_len);
902             } else {
903                 /* add stuffing */
904                 memmove(buf + 4 + stuffing_len, buf + 4, header_len - 4);
905                 buf[3] |= 0x20;
906                 buf[4] = stuffing_len - 1;
907                 if (stuffing_len >= 2) {
908                     buf[5] = 0x00;
909                     memset(buf + 6, 0xff, stuffing_len - 2);
910                 }
911             }
912         }
913         memcpy(buf + TS_PACKET_SIZE - len, payload, len);
914         payload += len;
915         payload_size -= len;
916         avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
917     }
918     avio_flush(s->pb);
919 }
920
921 static int mpegts_write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
922 {
923     AVStream *st = s->streams[pkt->stream_index];
924     int size = pkt->size;
925     uint8_t *buf= pkt->data;
926     uint8_t *data= NULL;
927     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
928     const uint64_t delay = av_rescale(s->max_delay, 90000, AV_TIME_BASE)*2;
929     int64_t dts = AV_NOPTS_VALUE, pts = AV_NOPTS_VALUE;
930
931     if (pkt->pts != AV_NOPTS_VALUE)
932         pts = pkt->pts + delay;
933     if (pkt->dts != AV_NOPTS_VALUE)
934         dts = pkt->dts + delay;
935
936     if (ts_st->first_pts_check && pts == AV_NOPTS_VALUE) {
937         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "first pts value must set\n");
938         return -1;
939     }
940     ts_st->first_pts_check = 0;
941
942     if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_H264) {
943         const uint8_t *p = buf, *buf_end = p+size;
944         uint32_t state = -1;
945
946         if (pkt->size < 5 || AV_RB32(pkt->data) != 0x0000001) {
947             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "h264 bitstream malformated, "
948                    "no startcode found, use -vbsf h264_mp4toannexb\n");
949             return -1;
950         }
951
952         do {
953             p = avpriv_mpv_find_start_code(p, buf_end, &state);
954             //av_log(s, AV_LOG_INFO, "nal %d\n", state & 0x1f);
955         } while (p < buf_end && (state & 0x1f) != 9 &&
956                  (state & 0x1f) != 5 && (state & 0x1f) != 1);
957
958         if ((state & 0x1f) != 9) { // AUD NAL
959             data = av_malloc(pkt->size+6);
960             if (!data)
961                 return -1;
962             memcpy(data+6, pkt->data, pkt->size);
963             AV_WB32(data, 0x00000001);
964             data[4] = 0x09;
965             data[5] = 0xf0; // any slice type (0xe) + rbsp stop one bit
966             buf  = data;
967             size = pkt->size+6;
968         }
969     } else if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_AAC) {
970         if (pkt->size < 2)
971             return -1;
972         if ((AV_RB16(pkt->data) & 0xfff0) != 0xfff0) {
973             ADTSContext *adts = ts_st->adts;
974             int new_size;
975             if (!adts) {
976                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "aac bitstream not in adts format "
977                        "and extradata missing\n");
978                 return -1;
979             }
980             new_size = ADTS_HEADER_SIZE+adts->pce_size+pkt->size;
981             if ((unsigned)new_size >= INT_MAX)
982                 return -1;
983             data = av_malloc(new_size);
984             if (!data)
985                 return AVERROR(ENOMEM);
986             ff_adts_write_frame_header(adts, data, pkt->size, adts->pce_size);
987             if (adts->pce_size) {
988                 memcpy(data+ADTS_HEADER_SIZE, adts->pce_data, adts->pce_size);
989                 adts->pce_size = 0;
990             }
991             memcpy(data+ADTS_HEADER_SIZE+adts->pce_size, pkt->data, pkt->size);
992             buf = data;
993             size = new_size;
994         }
995     }
996
997     if (st->codec->codec_type != AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
998         // for video and subtitle, write a single pes packet
999         mpegts_write_pes(s, st, buf, size, pts, dts, pkt->flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1000         av_free(data);
1001         return 0;
1002     }
1003
1004     if (ts_st->payload_index + size > DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE) {
1005         mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_index,
1006                          ts_st->payload_pts, ts_st->payload_dts,
1007                          ts_st->payload_flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1008         ts_st->payload_index = 0;
1009     }
1010
1011     if (!ts_st->payload_index) {
1012         ts_st->payload_pts = pts;
1013         ts_st->payload_dts = dts;
1014         ts_st->payload_flags = pkt->flags;
1015     }
1016
1017     memcpy(ts_st->payload + ts_st->payload_index, buf, size);
1018     ts_st->payload_index += size;
1019
1020     av_free(data);
1021
1022     return 0;
1023 }
1024
1025 static int mpegts_write_end(AVFormatContext *s)
1026 {
1027     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
1028     MpegTSWriteStream *ts_st;
1029     MpegTSService *service;
1030     AVStream *st;
1031     int i;
1032
1033     /* flush current packets */
1034     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
1035         st = s->streams[i];
1036         ts_st = st->priv_data;
1037         if (ts_st->payload_index > 0) {
1038             mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_index,
1039                              ts_st->payload_pts, ts_st->payload_dts,
1040                              ts_st->payload_flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1041         }
1042         av_freep(&ts_st->adts);
1043     }
1044     avio_flush(s->pb);
1045
1046     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
1047         service = ts->services[i];
1048         av_freep(&service->provider_name);
1049         av_freep(&service->name);
1050         av_free(service);
1051     }
1052     av_free(ts->services);
1053
1054     return 0;
1055 }
1056
1057 AVOutputFormat ff_mpegts_muxer = {
1058     .name              = "mpegts",
1059     .long_name         = NULL_IF_CONFIG_SMALL("MPEG-2 transport stream format"),
1060     .mime_type         = "video/x-mpegts",
1061     .extensions        = "ts,m2t",
1062     .priv_data_size    = sizeof(MpegTSWrite),
1063     .audio_codec       = CODEC_ID_MP2,
1064     .video_codec       = CODEC_ID_MPEG2VIDEO,
1065     .write_header      = mpegts_write_header,
1066     .write_packet      = mpegts_write_packet,
1067     .write_trailer     = mpegts_write_end,
1068     .priv_class = &mpegts_muxer_class,
1069 };