avio: rename put_flush_packet -> avio_flush
[ffmpeg.git] / libavformat / mpegtsenc.c
1 /*
2  * MPEG2 transport stream (aka DVB) muxer
3  * Copyright (c) 2003 Fabrice Bellard
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 #include "libavutil/bswap.h"
23 #include "libavutil/crc.h"
24 #include "libavutil/opt.h"
25 #include "libavcodec/mpegvideo.h"
26 #include "avformat.h"
27 #include "internal.h"
28 #include "mpegts.h"
29 #include "adts.h"
30
31 #define PCR_TIME_BASE 27000000
32
33 /* write DVB SI sections */
34
35 /*********************************************/
36 /* mpegts section writer */
37
38 typedef struct MpegTSSection {
39     int pid;
40     int cc;
41     void (*write_packet)(struct MpegTSSection *s, const uint8_t *packet);
42     void *opaque;
43 } MpegTSSection;
44
45 typedef struct MpegTSService {
46     MpegTSSection pmt; /* MPEG2 pmt table context */
47     int sid;           /* service ID */
48     char *name;
49     char *provider_name;
50     int pcr_pid;
51     int pcr_packet_count;
52     int pcr_packet_period;
53 } MpegTSService;
54
55 typedef struct MpegTSWrite {
56     MpegTSSection pat; /* MPEG2 pat table */
57     MpegTSSection sdt; /* MPEG2 sdt table context */
58     MpegTSService **services;
59     int sdt_packet_count;
60     int sdt_packet_period;
61     int pat_packet_count;
62     int pat_packet_period;
63     int nb_services;
64     int onid;
65     int tsid;
66     int64_t first_pcr;
67     int mux_rate; ///< set to 1 when VBR
68
69     int transport_stream_id;
70     int original_network_id;
71     int service_id;
72
73     int pmt_start_pid;
74     int start_pid;
75 } MpegTSWrite;
76
77 static const AVOption options[] = {
78     { "mpegts_transport_stream_id", "Set transport_stream_id field.",
79       offsetof(MpegTSWrite, transport_stream_id), FF_OPT_TYPE_INT, 0x0001, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
80     { "mpegts_original_network_id", "Set original_network_id field.",
81       offsetof(MpegTSWrite, original_network_id), FF_OPT_TYPE_INT, 0x0001, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
82     { "mpegts_service_id", "Set service_id field.",
83       offsetof(MpegTSWrite, service_id), FF_OPT_TYPE_INT, 0x0001, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
84     { "mpegts_pmt_start_pid", "Set the first pid of the PMT.",
85       offsetof(MpegTSWrite, pmt_start_pid), FF_OPT_TYPE_INT, 0x1000, 0x1000, 0x1f00, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
86     { "mpegts_start_pid", "Set the first pid.",
87       offsetof(MpegTSWrite, start_pid), FF_OPT_TYPE_INT, 0x0100, 0x0100, 0x0f00, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
88     { NULL },
89 };
90
91 static const AVClass mpegts_muxer_class = {
92     "MPEGTS muxer",
93     av_default_item_name,
94     options,
95     LIBAVUTIL_VERSION_INT,
96 };
97
98 /* NOTE: 4 bytes must be left at the end for the crc32 */
99 static void mpegts_write_section(MpegTSSection *s, uint8_t *buf, int len)
100 {
101     unsigned int crc;
102     unsigned char packet[TS_PACKET_SIZE];
103     const unsigned char *buf_ptr;
104     unsigned char *q;
105     int first, b, len1, left;
106
107     crc = av_bswap32(av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE), -1, buf, len - 4));
108     buf[len - 4] = (crc >> 24) & 0xff;
109     buf[len - 3] = (crc >> 16) & 0xff;
110     buf[len - 2] = (crc >> 8) & 0xff;
111     buf[len - 1] = (crc) & 0xff;
112
113     /* send each packet */
114     buf_ptr = buf;
115     while (len > 0) {
116         first = (buf == buf_ptr);
117         q = packet;
118         *q++ = 0x47;
119         b = (s->pid >> 8);
120         if (first)
121             b |= 0x40;
122         *q++ = b;
123         *q++ = s->pid;
124         s->cc = (s->cc + 1) & 0xf;
125         *q++ = 0x10 | s->cc;
126         if (first)
127             *q++ = 0; /* 0 offset */
128         len1 = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
129         if (len1 > len)
130             len1 = len;
131         memcpy(q, buf_ptr, len1);
132         q += len1;
133         /* add known padding data */
134         left = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
135         if (left > 0)
136             memset(q, 0xff, left);
137
138         s->write_packet(s, packet);
139
140         buf_ptr += len1;
141         len -= len1;
142     }
143 }
144
145 static inline void put16(uint8_t **q_ptr, int val)
146 {
147     uint8_t *q;
148     q = *q_ptr;
149     *q++ = val >> 8;
150     *q++ = val;
151     *q_ptr = q;
152 }
153
154 static int mpegts_write_section1(MpegTSSection *s, int tid, int id,
155                           int version, int sec_num, int last_sec_num,
156                           uint8_t *buf, int len)
157 {
158     uint8_t section[1024], *q;
159     unsigned int tot_len;
160     /* reserved_future_use field must be set to 1 for SDT */
161     unsigned int flags = tid == SDT_TID ? 0xf000 : 0xb000;
162
163     tot_len = 3 + 5 + len + 4;
164     /* check if not too big */
165     if (tot_len > 1024)
166         return -1;
167
168     q = section;
169     *q++ = tid;
170     put16(&q, flags | (len + 5 + 4)); /* 5 byte header + 4 byte CRC */
171     put16(&q, id);
172     *q++ = 0xc1 | (version << 1); /* current_next_indicator = 1 */
173     *q++ = sec_num;
174     *q++ = last_sec_num;
175     memcpy(q, buf, len);
176
177     mpegts_write_section(s, section, tot_len);
178     return 0;
179 }
180
181 /*********************************************/
182 /* mpegts writer */
183
184 #define DEFAULT_PROVIDER_NAME   "FFmpeg"
185 #define DEFAULT_SERVICE_NAME    "Service01"
186
187 /* a PES packet header is generated every DEFAULT_PES_HEADER_FREQ packets */
188 #define DEFAULT_PES_HEADER_FREQ 16
189 #define DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE ((DEFAULT_PES_HEADER_FREQ - 1) * 184 + 170)
190
191 /* we retransmit the SI info at this rate */
192 #define SDT_RETRANS_TIME 500
193 #define PAT_RETRANS_TIME 100
194 #define PCR_RETRANS_TIME 20
195
196 typedef struct MpegTSWriteStream {
197     struct MpegTSService *service;
198     int pid; /* stream associated pid */
199     int cc;
200     int payload_index;
201     int first_pts_check; ///< first pts check needed
202     int64_t payload_pts;
203     int64_t payload_dts;
204     uint8_t payload[DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE];
205     ADTSContext *adts;
206 } MpegTSWriteStream;
207
208 static void mpegts_write_pat(AVFormatContext *s)
209 {
210     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
211     MpegTSService *service;
212     uint8_t data[1012], *q;
213     int i;
214
215     q = data;
216     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
217         service = ts->services[i];
218         put16(&q, service->sid);
219         put16(&q, 0xe000 | service->pmt.pid);
220     }
221     mpegts_write_section1(&ts->pat, PAT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
222                           data, q - data);
223 }
224
225 static void mpegts_write_pmt(AVFormatContext *s, MpegTSService *service)
226 {
227     //    MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
228     uint8_t data[1012], *q, *desc_length_ptr, *program_info_length_ptr;
229     int val, stream_type, i;
230
231     q = data;
232     put16(&q, 0xe000 | service->pcr_pid);
233
234     program_info_length_ptr = q;
235     q += 2; /* patched after */
236
237     /* put program info here */
238
239     val = 0xf000 | (q - program_info_length_ptr - 2);
240     program_info_length_ptr[0] = val >> 8;
241     program_info_length_ptr[1] = val;
242
243     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
244         AVStream *st = s->streams[i];
245         MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
246         AVMetadataTag *lang = av_metadata_get(st->metadata, "language", NULL,0);
247         switch(st->codec->codec_id) {
248         case CODEC_ID_MPEG1VIDEO:
249         case CODEC_ID_MPEG2VIDEO:
250             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG2;
251             break;
252         case CODEC_ID_MPEG4:
253             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG4;
254             break;
255         case CODEC_ID_H264:
256             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_H264;
257             break;
258         case CODEC_ID_DIRAC:
259             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_DIRAC;
260             break;
261         case CODEC_ID_MP2:
262         case CODEC_ID_MP3:
263             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_MPEG1;
264             break;
265         case CODEC_ID_AAC:
266             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AAC;
267             break;
268         case CODEC_ID_AAC_LATM:
269             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AAC_LATM;
270             break;
271         case CODEC_ID_AC3:
272             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AC3;
273             break;
274         default:
275             stream_type = STREAM_TYPE_PRIVATE_DATA;
276             break;
277         }
278         *q++ = stream_type;
279         put16(&q, 0xe000 | ts_st->pid);
280         desc_length_ptr = q;
281         q += 2; /* patched after */
282
283         /* write optional descriptors here */
284         switch(st->codec->codec_type) {
285         case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
286             if (lang) {
287                 char *p;
288                 char *next = lang->value;
289                 uint8_t *len_ptr;
290
291                 *q++ = 0x0a; /* ISO 639 language descriptor */
292                 len_ptr = q++;
293                 *len_ptr = 0;
294
295                 for (p = lang->value; next && *len_ptr < 255 / 4 * 4; p = next + 1) {
296                     next = strchr(p, ',');
297                     if (strlen(p) != 3 && (!next || next != p + 3))
298                         continue; /* not a 3-letter code */
299
300                     *q++ = *p++;
301                     *q++ = *p++;
302                     *q++ = *p++;
303
304                 if (st->disposition & AV_DISPOSITION_CLEAN_EFFECTS)
305                     *q++ = 0x01;
306                 else if (st->disposition & AV_DISPOSITION_HEARING_IMPAIRED)
307                     *q++ = 0x02;
308                 else if (st->disposition & AV_DISPOSITION_VISUAL_IMPAIRED)
309                     *q++ = 0x03;
310                 else
311                     *q++ = 0; /* undefined type */
312
313                     *len_ptr += 4;
314                 }
315
316                 if (*len_ptr == 0)
317                     q -= 2; /* no language codes were written */
318             }
319             break;
320         case AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE:
321             {
322                 const char *language;
323                 language = lang && strlen(lang->value)==3 ? lang->value : "eng";
324                 *q++ = 0x59;
325                 *q++ = 8;
326                 *q++ = language[0];
327                 *q++ = language[1];
328                 *q++ = language[2];
329                 *q++ = 0x10; /* normal subtitles (0x20 = if hearing pb) */
330                 if(st->codec->extradata_size == 4) {
331                     memcpy(q, st->codec->extradata, 4);
332                     q += 4;
333                 } else {
334                     put16(&q, 1); /* page id */
335                     put16(&q, 1); /* ancillary page id */
336                 }
337             }
338             break;
339         case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
340             if (stream_type == STREAM_TYPE_VIDEO_DIRAC) {
341                 *q++ = 0x05; /*MPEG-2 registration descriptor*/
342                 *q++ = 4;
343                 *q++ = 'd';
344                 *q++ = 'r';
345                 *q++ = 'a';
346                 *q++ = 'c';
347             }
348             break;
349         }
350
351         val = 0xf000 | (q - desc_length_ptr - 2);
352         desc_length_ptr[0] = val >> 8;
353         desc_length_ptr[1] = val;
354     }
355     mpegts_write_section1(&service->pmt, PMT_TID, service->sid, 0, 0, 0,
356                           data, q - data);
357 }
358
359 /* NOTE: str == NULL is accepted for an empty string */
360 static void putstr8(uint8_t **q_ptr, const char *str)
361 {
362     uint8_t *q;
363     int len;
364
365     q = *q_ptr;
366     if (!str)
367         len = 0;
368     else
369         len = strlen(str);
370     *q++ = len;
371     memcpy(q, str, len);
372     q += len;
373     *q_ptr = q;
374 }
375
376 static void mpegts_write_sdt(AVFormatContext *s)
377 {
378     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
379     MpegTSService *service;
380     uint8_t data[1012], *q, *desc_list_len_ptr, *desc_len_ptr;
381     int i, running_status, free_ca_mode, val;
382
383     q = data;
384     put16(&q, ts->onid);
385     *q++ = 0xff;
386     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
387         service = ts->services[i];
388         put16(&q, service->sid);
389         *q++ = 0xfc | 0x00; /* currently no EIT info */
390         desc_list_len_ptr = q;
391         q += 2;
392         running_status = 4; /* running */
393         free_ca_mode = 0;
394
395         /* write only one descriptor for the service name and provider */
396         *q++ = 0x48;
397         desc_len_ptr = q;
398         q++;
399         *q++ = 0x01; /* digital television service */
400         putstr8(&q, service->provider_name);
401         putstr8(&q, service->name);
402         desc_len_ptr[0] = q - desc_len_ptr - 1;
403
404         /* fill descriptor length */
405         val = (running_status << 13) | (free_ca_mode << 12) |
406             (q - desc_list_len_ptr - 2);
407         desc_list_len_ptr[0] = val >> 8;
408         desc_list_len_ptr[1] = val;
409     }
410     mpegts_write_section1(&ts->sdt, SDT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
411                           data, q - data);
412 }
413
414 static MpegTSService *mpegts_add_service(MpegTSWrite *ts,
415                                          int sid,
416                                          const char *provider_name,
417                                          const char *name)
418 {
419     MpegTSService *service;
420
421     service = av_mallocz(sizeof(MpegTSService));
422     if (!service)
423         return NULL;
424     service->pmt.pid = ts->pmt_start_pid + ts->nb_services - 1;
425     service->sid = sid;
426     service->provider_name = av_strdup(provider_name);
427     service->name = av_strdup(name);
428     service->pcr_pid = 0x1fff;
429     dynarray_add(&ts->services, &ts->nb_services, service);
430     return service;
431 }
432
433 static void section_write_packet(MpegTSSection *s, const uint8_t *packet)
434 {
435     AVFormatContext *ctx = s->opaque;
436     avio_write(ctx->pb, packet, TS_PACKET_SIZE);
437 }
438
439 static int mpegts_write_header(AVFormatContext *s)
440 {
441     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
442     MpegTSWriteStream *ts_st;
443     MpegTSService *service;
444     AVStream *st, *pcr_st = NULL;
445     AVMetadataTag *title, *provider;
446     int i, j;
447     const char *service_name;
448     const char *provider_name;
449     int *pids;
450
451     ts->tsid = ts->transport_stream_id;
452     ts->onid = ts->original_network_id;
453     /* allocate a single DVB service */
454     title = av_metadata_get(s->metadata, "service_name", NULL, 0);
455     if (!title)
456         title = av_metadata_get(s->metadata, "title", NULL, 0);
457     service_name = title ? title->value : DEFAULT_SERVICE_NAME;
458     provider = av_metadata_get(s->metadata, "service_provider", NULL, 0);
459     provider_name = provider ? provider->value : DEFAULT_PROVIDER_NAME;
460     service = mpegts_add_service(ts, ts->service_id, provider_name, service_name);
461     service->pmt.write_packet = section_write_packet;
462     service->pmt.opaque = s;
463     service->pmt.cc = 15;
464
465     ts->pat.pid = PAT_PID;
466     ts->pat.cc = 15; // Initialize at 15 so that it wraps and be equal to 0 for the first packet we write
467     ts->pat.write_packet = section_write_packet;
468     ts->pat.opaque = s;
469
470     ts->sdt.pid = SDT_PID;
471     ts->sdt.cc = 15;
472     ts->sdt.write_packet = section_write_packet;
473     ts->sdt.opaque = s;
474
475     pids = av_malloc(s->nb_streams * sizeof(*pids));
476     if (!pids)
477         return AVERROR(ENOMEM);
478
479     /* assign pids to each stream */
480     for(i = 0;i < s->nb_streams; i++) {
481         st = s->streams[i];
482         ts_st = av_mallocz(sizeof(MpegTSWriteStream));
483         if (!ts_st)
484             goto fail;
485         st->priv_data = ts_st;
486         ts_st->service = service;
487         /* MPEG pid values < 16 are reserved. Applications which set st->id in
488          * this range are assigned a calculated pid. */
489         if (st->id < 16) {
490             ts_st->pid = ts->start_pid + i;
491         } else if (st->id < 0x1FFF) {
492             ts_st->pid = st->id;
493         } else {
494             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Invalid stream id %d, must be less than 8191\n", st->id);
495             goto fail;
496         }
497         if (ts_st->pid == service->pmt.pid) {
498             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Duplicate stream id %d\n", ts_st->pid);
499             goto fail;
500         }
501         for (j = 0; j < i; j++)
502             if (pids[j] == ts_st->pid) {
503                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Duplicate stream id %d\n", ts_st->pid);
504                 goto fail;
505             }
506         pids[i] = ts_st->pid;
507         ts_st->payload_pts = AV_NOPTS_VALUE;
508         ts_st->payload_dts = AV_NOPTS_VALUE;
509         ts_st->first_pts_check = 1;
510         ts_st->cc = 15;
511         /* update PCR pid by using the first video stream */
512         if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO &&
513             service->pcr_pid == 0x1fff) {
514             service->pcr_pid = ts_st->pid;
515             pcr_st = st;
516         }
517         if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_AAC &&
518             st->codec->extradata_size > 0) {
519             ts_st->adts = av_mallocz(sizeof(*ts_st->adts));
520             if (!ts_st->adts)
521                 return AVERROR(ENOMEM);
522             if (ff_adts_decode_extradata(s, ts_st->adts, st->codec->extradata,
523                                          st->codec->extradata_size) < 0)
524                 return -1;
525         }
526     }
527
528     av_free(pids);
529
530     /* if no video stream, use the first stream as PCR */
531     if (service->pcr_pid == 0x1fff && s->nb_streams > 0) {
532         pcr_st = s->streams[0];
533         ts_st = pcr_st->priv_data;
534         service->pcr_pid = ts_st->pid;
535     }
536
537     ts->mux_rate = s->mux_rate ? s->mux_rate : 1;
538
539     if (ts->mux_rate > 1) {
540         service->pcr_packet_period = (ts->mux_rate * PCR_RETRANS_TIME) /
541             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
542         ts->sdt_packet_period      = (ts->mux_rate * SDT_RETRANS_TIME) /
543             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
544         ts->pat_packet_period      = (ts->mux_rate * PAT_RETRANS_TIME) /
545             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
546
547         ts->first_pcr = av_rescale(s->max_delay, PCR_TIME_BASE, AV_TIME_BASE);
548     } else {
549         /* Arbitrary values, PAT/PMT could be written on key frames */
550         ts->sdt_packet_period = 200;
551         ts->pat_packet_period = 40;
552         if (pcr_st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
553             if (!pcr_st->codec->frame_size) {
554                 av_log(s, AV_LOG_WARNING, "frame size not set\n");
555                 service->pcr_packet_period =
556                     pcr_st->codec->sample_rate/(10*512);
557             } else {
558                 service->pcr_packet_period =
559                     pcr_st->codec->sample_rate/(10*pcr_st->codec->frame_size);
560             }
561         } else {
562             // max delta PCR 0.1s
563             service->pcr_packet_period =
564                 pcr_st->codec->time_base.den/(10*pcr_st->codec->time_base.num);
565         }
566     }
567
568     // output a PCR as soon as possible
569     service->pcr_packet_count = service->pcr_packet_period;
570     ts->pat_packet_count = ts->pat_packet_period-1;
571     ts->sdt_packet_count = ts->sdt_packet_period-1;
572
573     if (ts->mux_rate == 1)
574         av_log(s, AV_LOG_INFO, "muxrate VBR, ");
575     else
576         av_log(s, AV_LOG_INFO, "muxrate %d, ", ts->mux_rate);
577     av_log(s, AV_LOG_INFO, "pcr every %d pkts, "
578            "sdt every %d, pat/pmt every %d pkts\n",
579            service->pcr_packet_period,
580            ts->sdt_packet_period, ts->pat_packet_period);
581
582     avio_flush(s->pb);
583
584     return 0;
585
586  fail:
587     av_free(pids);
588     for(i = 0;i < s->nb_streams; i++) {
589         st = s->streams[i];
590         av_free(st->priv_data);
591     }
592     return -1;
593 }
594
595 /* send SDT, PAT and PMT tables regulary */
596 static void retransmit_si_info(AVFormatContext *s)
597 {
598     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
599     int i;
600
601     if (++ts->sdt_packet_count == ts->sdt_packet_period) {
602         ts->sdt_packet_count = 0;
603         mpegts_write_sdt(s);
604     }
605     if (++ts->pat_packet_count == ts->pat_packet_period) {
606         ts->pat_packet_count = 0;
607         mpegts_write_pat(s);
608         for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
609             mpegts_write_pmt(s, ts->services[i]);
610         }
611     }
612 }
613
614 static int64_t get_pcr(const MpegTSWrite *ts, AVIOContext *pb)
615 {
616     return av_rescale(avio_tell(pb) + 11, 8 * PCR_TIME_BASE, ts->mux_rate) +
617            ts->first_pcr;
618 }
619
620 static uint8_t* write_pcr_bits(uint8_t *buf, int64_t pcr)
621 {
622     int64_t pcr_low = pcr % 300, pcr_high = pcr / 300;
623
624     *buf++ = pcr_high >> 25;
625     *buf++ = pcr_high >> 17;
626     *buf++ = pcr_high >> 9;
627     *buf++ = pcr_high >> 1;
628     *buf++ = pcr_high << 7 | pcr_low >> 8 | 0x7e;
629     *buf++ = pcr_low;
630
631     return buf;
632 }
633
634 /* Write a single null transport stream packet */
635 static void mpegts_insert_null_packet(AVFormatContext *s)
636 {
637     uint8_t *q;
638     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
639
640     q = buf;
641     *q++ = 0x47;
642     *q++ = 0x00 | 0x1f;
643     *q++ = 0xff;
644     *q++ = 0x10;
645     memset(q, 0x0FF, TS_PACKET_SIZE - (q - buf));
646     avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
647 }
648
649 /* Write a single transport stream packet with a PCR and no payload */
650 static void mpegts_insert_pcr_only(AVFormatContext *s, AVStream *st)
651 {
652     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
653     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
654     uint8_t *q;
655     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
656
657     q = buf;
658     *q++ = 0x47;
659     *q++ = ts_st->pid >> 8;
660     *q++ = ts_st->pid;
661     *q++ = 0x20 | ts_st->cc;   /* Adaptation only */
662     /* Continuity Count field does not increment (see 13818-1 section 2.4.3.3) */
663     *q++ = TS_PACKET_SIZE - 5; /* Adaptation Field Length */
664     *q++ = 0x10;               /* Adaptation flags: PCR present */
665
666     /* PCR coded into 6 bytes */
667     q = write_pcr_bits(q, get_pcr(ts, s->pb));
668
669     /* stuffing bytes */
670     memset(q, 0xFF, TS_PACKET_SIZE - (q - buf));
671     avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
672 }
673
674 static void write_pts(uint8_t *q, int fourbits, int64_t pts)
675 {
676     int val;
677
678     val = fourbits << 4 | (((pts >> 30) & 0x07) << 1) | 1;
679     *q++ = val;
680     val = (((pts >> 15) & 0x7fff) << 1) | 1;
681     *q++ = val >> 8;
682     *q++ = val;
683     val = (((pts) & 0x7fff) << 1) | 1;
684     *q++ = val >> 8;
685     *q++ = val;
686 }
687
688 /* Add a pes header to the front of payload, and segment into an integer number of
689  * ts packets. The final ts packet is padded using an over-sized adaptation header
690  * to exactly fill the last ts packet.
691  * NOTE: 'payload' contains a complete PES payload.
692  */
693 static void mpegts_write_pes(AVFormatContext *s, AVStream *st,
694                              const uint8_t *payload, int payload_size,
695                              int64_t pts, int64_t dts)
696 {
697     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
698     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
699     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
700     uint8_t *q;
701     int val, is_start, len, header_len, write_pcr, private_code, flags;
702     int afc_len, stuffing_len;
703     int64_t pcr = -1; /* avoid warning */
704     int64_t delay = av_rescale(s->max_delay, 90000, AV_TIME_BASE);
705
706     is_start = 1;
707     while (payload_size > 0) {
708         retransmit_si_info(s);
709
710         write_pcr = 0;
711         if (ts_st->pid == ts_st->service->pcr_pid) {
712             if (ts->mux_rate > 1 || is_start) // VBR pcr period is based on frames
713                 ts_st->service->pcr_packet_count++;
714             if (ts_st->service->pcr_packet_count >=
715                 ts_st->service->pcr_packet_period) {
716                 ts_st->service->pcr_packet_count = 0;
717                 write_pcr = 1;
718             }
719         }
720
721         if (ts->mux_rate > 1 && dts != AV_NOPTS_VALUE &&
722             (dts - get_pcr(ts, s->pb)/300) > delay) {
723             /* pcr insert gets priority over null packet insert */
724             if (write_pcr)
725                 mpegts_insert_pcr_only(s, st);
726             else
727                 mpegts_insert_null_packet(s);
728             continue; /* recalculate write_pcr and possibly retransmit si_info */
729         }
730
731         /* prepare packet header */
732         q = buf;
733         *q++ = 0x47;
734         val = (ts_st->pid >> 8);
735         if (is_start)
736             val |= 0x40;
737         *q++ = val;
738         *q++ = ts_st->pid;
739         ts_st->cc = (ts_st->cc + 1) & 0xf;
740         *q++ = 0x10 | ts_st->cc | (write_pcr ? 0x20 : 0);
741         if (write_pcr) {
742             // add 11, pcr references the last byte of program clock reference base
743             if (ts->mux_rate > 1)
744                 pcr = get_pcr(ts, s->pb);
745             else
746                 pcr = (dts - delay)*300;
747             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && dts < pcr / 300)
748                 av_log(s, AV_LOG_WARNING, "dts < pcr, TS is invalid\n");
749             *q++ = 7; /* AFC length */
750             *q++ = 0x10; /* flags: PCR present */
751             q = write_pcr_bits(q, pcr);
752         }
753         if (is_start) {
754             int pes_extension = 0;
755             /* write PES header */
756             *q++ = 0x00;
757             *q++ = 0x00;
758             *q++ = 0x01;
759             private_code = 0;
760             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
761                 if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_DIRAC) {
762                     *q++ = 0xfd;
763                 } else
764                     *q++ = 0xe0;
765             } else if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO &&
766                        (st->codec->codec_id == CODEC_ID_MP2 ||
767                         st->codec->codec_id == CODEC_ID_MP3 ||
768                         st->codec->codec_id == CODEC_ID_AAC)) {
769                 *q++ = 0xc0;
770             } else {
771                 *q++ = 0xbd;
772                 if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE) {
773                     private_code = 0x20;
774                 }
775             }
776             header_len = 0;
777             flags = 0;
778             if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
779                 header_len += 5;
780                 flags |= 0x80;
781             }
782             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && pts != AV_NOPTS_VALUE && dts != pts) {
783                 header_len += 5;
784                 flags |= 0x40;
785             }
786             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO &&
787                 st->codec->codec_id == CODEC_ID_DIRAC) {
788                 /* set PES_extension_flag */
789                 pes_extension = 1;
790                 flags |= 0x01;
791
792                 /*
793                 * One byte for PES2 extension flag +
794                 * one byte for extension length +
795                 * one byte for extension id
796                 */
797                 header_len += 3;
798             }
799             len = payload_size + header_len + 3;
800             if (private_code != 0)
801                 len++;
802             if (len > 0xffff)
803                 len = 0;
804             *q++ = len >> 8;
805             *q++ = len;
806             val = 0x80;
807             /* data alignment indicator is required for subtitle data */
808             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE)
809                 val |= 0x04;
810             *q++ = val;
811             *q++ = flags;
812             *q++ = header_len;
813             if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
814                 write_pts(q, flags >> 6, pts);
815                 q += 5;
816             }
817             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && pts != AV_NOPTS_VALUE && dts != pts) {
818                 write_pts(q, 1, dts);
819                 q += 5;
820             }
821             if (pes_extension && st->codec->codec_id == CODEC_ID_DIRAC) {
822                 flags = 0x01;  /* set PES_extension_flag_2 */
823                 *q++ = flags;
824                 *q++ = 0x80 | 0x01;  /* marker bit + extension length */
825                 /*
826                 * Set the stream id extension flag bit to 0 and
827                 * write the extended stream id
828                 */
829                 *q++ = 0x00 | 0x60;
830             }
831             if (private_code != 0)
832                 *q++ = private_code;
833             is_start = 0;
834         }
835         /* header size */
836         header_len = q - buf;
837         /* data len */
838         len = TS_PACKET_SIZE - header_len;
839         if (len > payload_size)
840             len = payload_size;
841         stuffing_len = TS_PACKET_SIZE - header_len - len;
842         if (stuffing_len > 0) {
843             /* add stuffing with AFC */
844             if (buf[3] & 0x20) {
845                 /* stuffing already present: increase its size */
846                 afc_len = buf[4] + 1;
847                 memmove(buf + 4 + afc_len + stuffing_len,
848                         buf + 4 + afc_len,
849                         header_len - (4 + afc_len));
850                 buf[4] += stuffing_len;
851                 memset(buf + 4 + afc_len, 0xff, stuffing_len);
852             } else {
853                 /* add stuffing */
854                 memmove(buf + 4 + stuffing_len, buf + 4, header_len - 4);
855                 buf[3] |= 0x20;
856                 buf[4] = stuffing_len - 1;
857                 if (stuffing_len >= 2) {
858                     buf[5] = 0x00;
859                     memset(buf + 6, 0xff, stuffing_len - 2);
860                 }
861             }
862         }
863         memcpy(buf + TS_PACKET_SIZE - len, payload, len);
864         payload += len;
865         payload_size -= len;
866         avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
867     }
868     avio_flush(s->pb);
869 }
870
871 static int mpegts_write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
872 {
873     AVStream *st = s->streams[pkt->stream_index];
874     int size = pkt->size;
875     uint8_t *buf= pkt->data;
876     uint8_t *data= NULL;
877     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
878     const uint64_t delay = av_rescale(s->max_delay, 90000, AV_TIME_BASE)*2;
879     int64_t dts = AV_NOPTS_VALUE, pts = AV_NOPTS_VALUE;
880
881     if (pkt->pts != AV_NOPTS_VALUE)
882         pts = pkt->pts + delay;
883     if (pkt->dts != AV_NOPTS_VALUE)
884         dts = pkt->dts + delay;
885
886     if (ts_st->first_pts_check && pts == AV_NOPTS_VALUE) {
887         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "first pts value must set\n");
888         return -1;
889     }
890     ts_st->first_pts_check = 0;
891
892     if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_H264) {
893         const uint8_t *p = buf, *buf_end = p+size;
894         uint32_t state = -1;
895
896         if (pkt->size < 5 || AV_RB32(pkt->data) != 0x0000001) {
897             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "h264 bitstream malformated, "
898                    "no startcode found, use -vbsf h264_mp4toannexb\n");
899             return -1;
900         }
901
902         do {
903             p = ff_find_start_code(p, buf_end, &state);
904             //av_log(s, AV_LOG_INFO, "nal %d\n", state & 0x1f);
905         } while (p < buf_end && (state & 0x1f) != 9 &&
906                  (state & 0x1f) != 5 && (state & 0x1f) != 1);
907
908         if ((state & 0x1f) != 9) { // AUD NAL
909             data = av_malloc(pkt->size+6);
910             if (!data)
911                 return -1;
912             memcpy(data+6, pkt->data, pkt->size);
913             AV_WB32(data, 0x00000001);
914             data[4] = 0x09;
915             data[5] = 0xf0; // any slice type (0xe) + rbsp stop one bit
916             buf  = data;
917             size = pkt->size+6;
918         }
919     } else if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_AAC) {
920         if (pkt->size < 2)
921             return -1;
922         if ((AV_RB16(pkt->data) & 0xfff0) != 0xfff0) {
923             ADTSContext *adts = ts_st->adts;
924             int new_size;
925             if (!adts) {
926                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "aac bitstream not in adts format "
927                        "and extradata missing\n");
928                 return -1;
929             }
930             new_size = ADTS_HEADER_SIZE+adts->pce_size+pkt->size;
931             if ((unsigned)new_size >= INT_MAX)
932                 return -1;
933             data = av_malloc(new_size);
934             if (!data)
935                 return AVERROR(ENOMEM);
936             ff_adts_write_frame_header(adts, data, pkt->size, adts->pce_size);
937             if (adts->pce_size) {
938                 memcpy(data+ADTS_HEADER_SIZE, adts->pce_data, adts->pce_size);
939                 adts->pce_size = 0;
940             }
941             memcpy(data+ADTS_HEADER_SIZE+adts->pce_size, pkt->data, pkt->size);
942             buf = data;
943             size = new_size;
944         }
945     }
946
947     if (st->codec->codec_type != AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
948         // for video and subtitle, write a single pes packet
949         mpegts_write_pes(s, st, buf, size, pts, dts);
950         av_free(data);
951         return 0;
952     }
953
954     if (ts_st->payload_index + size > DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE) {
955         mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_index,
956                          ts_st->payload_pts, ts_st->payload_dts);
957         ts_st->payload_index = 0;
958     }
959
960     if (!ts_st->payload_index) {
961         ts_st->payload_pts = pts;
962         ts_st->payload_dts = dts;
963     }
964
965     memcpy(ts_st->payload + ts_st->payload_index, buf, size);
966     ts_st->payload_index += size;
967
968     av_free(data);
969
970     return 0;
971 }
972
973 static int mpegts_write_end(AVFormatContext *s)
974 {
975     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
976     MpegTSWriteStream *ts_st;
977     MpegTSService *service;
978     AVStream *st;
979     int i;
980
981     /* flush current packets */
982     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
983         st = s->streams[i];
984         ts_st = st->priv_data;
985         if (ts_st->payload_index > 0) {
986             mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_index,
987                              ts_st->payload_pts, ts_st->payload_dts);
988         }
989         av_freep(&ts_st->adts);
990     }
991     avio_flush(s->pb);
992
993     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
994         service = ts->services[i];
995         av_freep(&service->provider_name);
996         av_freep(&service->name);
997         av_free(service);
998     }
999     av_free(ts->services);
1000
1001     return 0;
1002 }
1003
1004 AVOutputFormat ff_mpegts_muxer = {
1005     "mpegts",
1006     NULL_IF_CONFIG_SMALL("MPEG-2 transport stream format"),
1007     "video/x-mpegts",
1008     "ts,m2t",
1009     sizeof(MpegTSWrite),
1010     CODEC_ID_MP2,
1011     CODEC_ID_MPEG2VIDEO,
1012     mpegts_write_header,
1013     mpegts_write_packet,
1014     mpegts_write_end,
1015     .priv_class = &mpegts_muxer_class,
1016 };