give AVInput/OutputFormat structs consistent names
[ffmpeg.git] / libavformat / mpegtsenc.c
1 /*
2  * MPEG2 transport stream (aka DVB) mux
3  * Copyright (c) 2003 Fabrice Bellard.
4  *
5  * This library is free software; you can redistribute it and/or
6  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
7  * License as published by the Free Software Foundation; either
8  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
9  *
10  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  * Lesser General Public License for more details.
14  *
15  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
16  * License along with this library; if not, write to the Free Software
17  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
18  */
19 #include "avformat.h"
20 #include "crc.h"
21 #include "mpegts.h"
22
23 /* write DVB SI sections */
24
25 #ifdef CONFIG_MUXERS
26 /*********************************************/
27 /* mpegts section writer */
28
29 typedef struct MpegTSSection {
30     int pid;
31     int cc;
32     void (*write_packet)(struct MpegTSSection *s, const uint8_t *packet);
33     void *opaque;
34 } MpegTSSection;
35
36 /* NOTE: 4 bytes must be left at the end for the crc32 */
37 static void mpegts_write_section(MpegTSSection *s, uint8_t *buf, int len)
38 {
39     unsigned int crc;
40     unsigned char packet[TS_PACKET_SIZE];
41     const unsigned char *buf_ptr;
42     unsigned char *q;
43     int first, b, len1, left;
44
45     crc = bswap_32(av_crc(av_crc04C11DB7, -1, buf, len - 4));
46     buf[len - 4] = (crc >> 24) & 0xff;
47     buf[len - 3] = (crc >> 16) & 0xff;
48     buf[len - 2] = (crc >> 8) & 0xff;
49     buf[len - 1] = (crc) & 0xff;
50
51     /* send each packet */
52     buf_ptr = buf;
53     while (len > 0) {
54         first = (buf == buf_ptr);
55         q = packet;
56         *q++ = 0x47;
57         b = (s->pid >> 8);
58         if (first)
59             b |= 0x40;
60         *q++ = b;
61         *q++ = s->pid;
62         s->cc = (s->cc + 1) & 0xf;
63         *q++ = 0x10 | s->cc;
64         if (first)
65             *q++ = 0; /* 0 offset */
66         len1 = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
67         if (len1 > len)
68             len1 = len;
69         memcpy(q, buf_ptr, len1);
70         q += len1;
71         /* add known padding data */
72         left = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
73         if (left > 0)
74             memset(q, 0xff, left);
75
76         s->write_packet(s, packet);
77
78         buf_ptr += len1;
79         len -= len1;
80     }
81 }
82
83 static inline void put16(uint8_t **q_ptr, int val)
84 {
85     uint8_t *q;
86     q = *q_ptr;
87     *q++ = val >> 8;
88     *q++ = val;
89     *q_ptr = q;
90 }
91
92 static int mpegts_write_section1(MpegTSSection *s, int tid, int id,
93                           int version, int sec_num, int last_sec_num,
94                           uint8_t *buf, int len)
95 {
96     uint8_t section[1024], *q;
97     unsigned int tot_len;
98
99     tot_len = 3 + 5 + len + 4;
100     /* check if not too big */
101     if (tot_len > 1024)
102         return -1;
103
104     q = section;
105     *q++ = tid;
106     put16(&q, 0xb000 | (len + 5 + 4)); /* 5 byte header + 4 byte CRC */
107     put16(&q, id);
108     *q++ = 0xc1 | (version << 1); /* current_next_indicator = 1 */
109     *q++ = sec_num;
110     *q++ = last_sec_num;
111     memcpy(q, buf, len);
112
113     mpegts_write_section(s, section, tot_len);
114     return 0;
115 }
116
117 /*********************************************/
118 /* mpegts writer */
119
120 #define DEFAULT_PMT_START_PID   0x1000
121 #define DEFAULT_START_PID       0x0100
122 #define DEFAULT_PROVIDER_NAME   "FFmpeg"
123 #define DEFAULT_SERVICE_NAME    "Service01"
124
125 /* default network id, transport stream and service identifiers */
126 #define DEFAULT_ONID            0x0001
127 #define DEFAULT_TSID            0x0001
128 #define DEFAULT_SID             0x0001
129
130 /* a PES packet header is generated every DEFAULT_PES_HEADER_FREQ packets */
131 #define DEFAULT_PES_HEADER_FREQ 16
132 #define DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE ((DEFAULT_PES_HEADER_FREQ - 1) * 184 + 170)
133
134 /* we retransmit the SI info at this rate */
135 #define SDT_RETRANS_TIME 500
136 #define PAT_RETRANS_TIME 100
137 #define PCR_RETRANS_TIME 20
138
139 typedef struct MpegTSWriteStream {
140     struct MpegTSService *service;
141     int pid; /* stream associated pid */
142     int cc;
143     int payload_index;
144     int64_t payload_pts;
145     uint8_t payload[DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE];
146 } MpegTSWriteStream;
147
148 typedef struct MpegTSService {
149     MpegTSSection pmt; /* MPEG2 pmt table context */
150     int sid;           /* service ID */
151     char *name;
152     char *provider_name;
153     int pcr_pid;
154     int pcr_packet_count;
155     int pcr_packet_freq;
156 } MpegTSService;
157
158 typedef struct MpegTSWrite {
159     MpegTSSection pat; /* MPEG2 pat table */
160     MpegTSSection sdt; /* MPEG2 sdt table context */
161     MpegTSService **services;
162     int sdt_packet_count;
163     int sdt_packet_freq;
164     int pat_packet_count;
165     int pat_packet_freq;
166     int nb_services;
167     int onid;
168     int tsid;
169 } MpegTSWrite;
170
171 static void mpegts_write_pat(AVFormatContext *s)
172 {
173     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
174     MpegTSService *service;
175     uint8_t data[1012], *q;
176     int i;
177
178     q = data;
179     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
180         service = ts->services[i];
181         put16(&q, service->sid);
182         put16(&q, 0xe000 | service->pmt.pid);
183     }
184     mpegts_write_section1(&ts->pat, PAT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
185                           data, q - data);
186 }
187
188 static void mpegts_write_pmt(AVFormatContext *s, MpegTSService *service)
189 {
190     //    MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
191     uint8_t data[1012], *q, *desc_length_ptr, *program_info_length_ptr;
192     int val, stream_type, i;
193
194     q = data;
195     put16(&q, 0xe000 | service->pcr_pid);
196
197     program_info_length_ptr = q;
198     q += 2; /* patched after */
199
200     /* put program info here */
201
202     val = 0xf000 | (q - program_info_length_ptr - 2);
203     program_info_length_ptr[0] = val >> 8;
204     program_info_length_ptr[1] = val;
205
206     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
207         AVStream *st = s->streams[i];
208         MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
209         switch(st->codec->codec_id) {
210         case CODEC_ID_MPEG1VIDEO:
211         case CODEC_ID_MPEG2VIDEO:
212             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG2;
213             break;
214         case CODEC_ID_MPEG4:
215             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG4;
216             break;
217         case CODEC_ID_H264:
218             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_H264;
219             break;
220         case CODEC_ID_MP2:
221         case CODEC_ID_MP3:
222             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_MPEG1;
223             break;
224         case CODEC_ID_AAC:
225             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AAC;
226             break;
227         case CODEC_ID_AC3:
228             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AC3;
229             break;
230         default:
231             stream_type = STREAM_TYPE_PRIVATE_DATA;
232             break;
233         }
234         *q++ = stream_type;
235         put16(&q, 0xe000 | ts_st->pid);
236         desc_length_ptr = q;
237         q += 2; /* patched after */
238
239         /* write optional descriptors here */
240         switch(st->codec->codec_type) {
241         case CODEC_TYPE_AUDIO:
242             if (strlen(st->language) == 3) {
243                 *q++ = 0x0a; /* ISO 639 language descriptor */
244                 *q++ = 4;
245                 *q++ = st->language[0];
246                 *q++ = st->language[1];
247                 *q++ = st->language[2];
248                 *q++ = 0; /* undefined type */
249             }
250             break;
251         case CODEC_TYPE_SUBTITLE:
252             {
253                 const char *language;
254                 language = st->language;
255                 if (strlen(language) != 3)
256                     language = "eng";
257                 *q++ = 0x59;
258                 *q++ = 8;
259                 *q++ = language[0];
260                 *q++ = language[1];
261                 *q++ = language[2];
262                 *q++ = 0x10; /* normal subtitles (0x20 = if hearing pb) */
263                 put16(&q, 1); /* page id */
264                 put16(&q, 1); /* ancillary page id */
265             }
266             break;
267         }
268
269         val = 0xf000 | (q - desc_length_ptr - 2);
270         desc_length_ptr[0] = val >> 8;
271         desc_length_ptr[1] = val;
272     }
273     mpegts_write_section1(&service->pmt, PMT_TID, service->sid, 0, 0, 0,
274                           data, q - data);
275 }
276
277 /* NOTE: str == NULL is accepted for an empty string */
278 static void putstr8(uint8_t **q_ptr, const char *str)
279 {
280     uint8_t *q;
281     int len;
282
283     q = *q_ptr;
284     if (!str)
285         len = 0;
286     else
287         len = strlen(str);
288     *q++ = len;
289     memcpy(q, str, len);
290     q += len;
291     *q_ptr = q;
292 }
293
294 static void mpegts_write_sdt(AVFormatContext *s)
295 {
296     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
297     MpegTSService *service;
298     uint8_t data[1012], *q, *desc_list_len_ptr, *desc_len_ptr;
299     int i, running_status, free_ca_mode, val;
300
301     q = data;
302     put16(&q, ts->onid);
303     *q++ = 0xff;
304     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
305         service = ts->services[i];
306         put16(&q, service->sid);
307         *q++ = 0xfc | 0x00; /* currently no EIT info */
308         desc_list_len_ptr = q;
309         q += 2;
310         running_status = 4; /* running */
311         free_ca_mode = 0;
312
313         /* write only one descriptor for the service name and provider */
314         *q++ = 0x48;
315         desc_len_ptr = q;
316         q++;
317         *q++ = 0x01; /* digital television service */
318         putstr8(&q, service->provider_name);
319         putstr8(&q, service->name);
320         desc_len_ptr[0] = q - desc_len_ptr - 1;
321
322         /* fill descriptor length */
323         val = (running_status << 13) | (free_ca_mode << 12) |
324             (q - desc_list_len_ptr - 2);
325         desc_list_len_ptr[0] = val >> 8;
326         desc_list_len_ptr[1] = val;
327     }
328     mpegts_write_section1(&ts->sdt, SDT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
329                           data, q - data);
330 }
331
332 static MpegTSService *mpegts_add_service(MpegTSWrite *ts,
333                                          int sid,
334                                          const char *provider_name,
335                                          const char *name)
336 {
337     MpegTSService *service;
338
339     service = av_mallocz(sizeof(MpegTSService));
340     if (!service)
341         return NULL;
342     service->pmt.pid = DEFAULT_PMT_START_PID + ts->nb_services - 1;
343     service->sid = sid;
344     service->provider_name = av_strdup(provider_name);
345     service->name = av_strdup(name);
346     service->pcr_pid = 0x1fff;
347     dynarray_add(&ts->services, &ts->nb_services, service);
348     return service;
349 }
350
351 static void section_write_packet(MpegTSSection *s, const uint8_t *packet)
352 {
353     AVFormatContext *ctx = s->opaque;
354     put_buffer(&ctx->pb, packet, TS_PACKET_SIZE);
355 }
356
357 static int mpegts_write_header(AVFormatContext *s)
358 {
359     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
360     MpegTSWriteStream *ts_st;
361     MpegTSService *service;
362     AVStream *st;
363     int i, total_bit_rate;
364     const char *service_name;
365
366     ts->tsid = DEFAULT_TSID;
367     ts->onid = DEFAULT_ONID;
368     /* allocate a single DVB service */
369     service_name = s->title;
370     if (service_name[0] == '\0')
371         service_name = DEFAULT_SERVICE_NAME;
372     service = mpegts_add_service(ts, DEFAULT_SID,
373                                  DEFAULT_PROVIDER_NAME, service_name);
374     service->pmt.write_packet = section_write_packet;
375     service->pmt.opaque = s;
376
377     ts->pat.pid = PAT_PID;
378     ts->pat.cc = 0;
379     ts->pat.write_packet = section_write_packet;
380     ts->pat.opaque = s;
381
382     ts->sdt.pid = SDT_PID;
383     ts->sdt.cc = 0;
384     ts->sdt.write_packet = section_write_packet;
385     ts->sdt.opaque = s;
386
387     /* assign pids to each stream */
388     total_bit_rate = 0;
389     for(i = 0;i < s->nb_streams; i++) {
390         st = s->streams[i];
391         ts_st = av_mallocz(sizeof(MpegTSWriteStream));
392         if (!ts_st)
393             goto fail;
394         st->priv_data = ts_st;
395         ts_st->service = service;
396         ts_st->pid = DEFAULT_START_PID + i;
397         ts_st->payload_pts = AV_NOPTS_VALUE;
398         /* update PCR pid by using the first video stream */
399         if (st->codec->codec_type == CODEC_TYPE_VIDEO &&
400             service->pcr_pid == 0x1fff)
401             service->pcr_pid = ts_st->pid;
402         total_bit_rate += st->codec->bit_rate;
403     }
404
405     /* if no video stream, use the first stream as PCR */
406     if (service->pcr_pid == 0x1fff && s->nb_streams > 0) {
407         ts_st = s->streams[0]->priv_data;
408         service->pcr_pid = ts_st->pid;
409     }
410
411     if (total_bit_rate <= 8 * 1024)
412         total_bit_rate = 8 * 1024;
413     service->pcr_packet_freq = (total_bit_rate * PCR_RETRANS_TIME) /
414         (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
415     ts->sdt_packet_freq = (total_bit_rate * SDT_RETRANS_TIME) /
416         (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
417     ts->pat_packet_freq = (total_bit_rate * PAT_RETRANS_TIME) /
418         (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
419 #if 0
420     printf("%d %d %d\n",
421            total_bit_rate, ts->sdt_packet_freq, ts->pat_packet_freq);
422 #endif
423
424     /* write info at the start of the file, so that it will be fast to
425        find them */
426     mpegts_write_sdt(s);
427     mpegts_write_pat(s);
428     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
429         mpegts_write_pmt(s, ts->services[i]);
430     }
431     put_flush_packet(&s->pb);
432
433     return 0;
434
435  fail:
436     for(i = 0;i < s->nb_streams; i++) {
437         st = s->streams[i];
438         av_free(st->priv_data);
439     }
440     return -1;
441 }
442
443 /* send SDT, PAT and PMT tables regulary */
444 static void retransmit_si_info(AVFormatContext *s)
445 {
446     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
447     int i;
448
449     if (++ts->sdt_packet_count == ts->sdt_packet_freq) {
450         ts->sdt_packet_count = 0;
451         mpegts_write_sdt(s);
452     }
453     if (++ts->pat_packet_count == ts->pat_packet_freq) {
454         ts->pat_packet_count = 0;
455         mpegts_write_pat(s);
456         for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
457             mpegts_write_pmt(s, ts->services[i]);
458         }
459     }
460 }
461
462 /* NOTE: pes_data contains all the PES packet */
463 static void mpegts_write_pes(AVFormatContext *s, AVStream *st,
464                              const uint8_t *payload, int payload_size,
465                              int64_t pts)
466 {
467     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
468     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
469     uint8_t *q;
470     int val, is_start, len, header_len, write_pcr, private_code;
471     int afc_len, stuffing_len;
472     int64_t pcr = -1; /* avoid warning */
473
474     is_start = 1;
475     while (payload_size > 0) {
476         retransmit_si_info(s);
477
478         write_pcr = 0;
479         if (ts_st->pid == ts_st->service->pcr_pid) {
480             ts_st->service->pcr_packet_count++;
481             if (ts_st->service->pcr_packet_count >=
482                 ts_st->service->pcr_packet_freq) {
483                 ts_st->service->pcr_packet_count = 0;
484                 write_pcr = 1;
485                 /* XXX: this is incorrect, but at least we have a PCR
486                    value */
487                 pcr = pts;
488             }
489         }
490
491         /* prepare packet header */
492         q = buf;
493         *q++ = 0x47;
494         val = (ts_st->pid >> 8);
495         if (is_start)
496             val |= 0x40;
497         *q++ = val;
498         *q++ = ts_st->pid;
499         *q++ = 0x10 | ts_st->cc | (write_pcr ? 0x20 : 0);
500         ts_st->cc = (ts_st->cc + 1) & 0xf;
501         if (write_pcr) {
502             *q++ = 7; /* AFC length */
503             *q++ = 0x10; /* flags: PCR present */
504             *q++ = pcr >> 25;
505             *q++ = pcr >> 17;
506             *q++ = pcr >> 9;
507             *q++ = pcr >> 1;
508             *q++ = (pcr & 1) << 7;
509             *q++ = 0;
510         }
511         if (is_start) {
512             /* write PES header */
513             *q++ = 0x00;
514             *q++ = 0x00;
515             *q++ = 0x01;
516             private_code = 0;
517             if (st->codec->codec_type == CODEC_TYPE_VIDEO) {
518                 *q++ = 0xe0;
519             } else if (st->codec->codec_type == CODEC_TYPE_AUDIO &&
520                        (st->codec->codec_id == CODEC_ID_MP2 ||
521                         st->codec->codec_id == CODEC_ID_MP3)) {
522                 *q++ = 0xc0;
523             } else {
524                 *q++ = 0xbd;
525                 if (st->codec->codec_type == CODEC_TYPE_SUBTITLE) {
526                     private_code = 0x20;
527                 }
528             }
529             if (pts != AV_NOPTS_VALUE)
530                 header_len = 8;
531             else
532                 header_len = 3;
533             if (private_code != 0)
534                 header_len++;
535             len = payload_size + header_len;
536             *q++ = len >> 8;
537             *q++ = len;
538             val = 0x80;
539             /* data alignment indicator is required for subtitle data */
540             if (st->codec->codec_type == CODEC_TYPE_SUBTITLE)
541                 val |= 0x04;
542             *q++ = val;
543             if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
544                 *q++ = 0x80; /* PTS only */
545                 *q++ = 0x05; /* header len */
546                 val = (0x02 << 4) |
547                     (((pts >> 30) & 0x07) << 1) | 1;
548                 *q++ = val;
549                 val = (((pts >> 15) & 0x7fff) << 1) | 1;
550                 *q++ = val >> 8;
551                 *q++ = val;
552                 val = (((pts) & 0x7fff) << 1) | 1;
553                 *q++ = val >> 8;
554                 *q++ = val;
555             } else {
556                 *q++ = 0x00;
557                 *q++ = 0x00;
558             }
559             if (private_code != 0)
560                 *q++ = private_code;
561             is_start = 0;
562         }
563         /* header size */
564         header_len = q - buf;
565         /* data len */
566         len = TS_PACKET_SIZE - header_len;
567         if (len > payload_size)
568             len = payload_size;
569         stuffing_len = TS_PACKET_SIZE - header_len - len;
570         if (stuffing_len > 0) {
571             /* add stuffing with AFC */
572             if (buf[3] & 0x20) {
573                 /* stuffing already present: increase its size */
574                 afc_len = buf[4] + 1;
575                 memmove(buf + 4 + afc_len + stuffing_len,
576                         buf + 4 + afc_len,
577                         header_len - (4 + afc_len));
578                 buf[4] += stuffing_len;
579                 memset(buf + 4 + afc_len, 0xff, stuffing_len);
580             } else {
581                 /* add stuffing */
582                 memmove(buf + 4 + stuffing_len, buf + 4, header_len - 4);
583                 buf[3] |= 0x20;
584                 buf[4] = stuffing_len - 1;
585                 if (stuffing_len >= 2) {
586                     buf[5] = 0x00;
587                     memset(buf + 6, 0xff, stuffing_len - 2);
588                 }
589             }
590         }
591         memcpy(buf + TS_PACKET_SIZE - len, payload, len);
592         payload += len;
593         payload_size -= len;
594         put_buffer(&s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
595     }
596     put_flush_packet(&s->pb);
597 }
598
599 static int mpegts_write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
600 {
601     AVStream *st = s->streams[pkt->stream_index];
602     int size= pkt->size;
603     uint8_t *buf= pkt->data;
604     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
605     int len, max_payload_size;
606
607     if (st->codec->codec_type == CODEC_TYPE_SUBTITLE) {
608         /* for subtitle, a single PES packet must be generated */
609         mpegts_write_pes(s, st, buf, size, pkt->pts);
610         return 0;
611     }
612
613     max_payload_size = DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE;
614     while (size > 0) {
615         len = max_payload_size - ts_st->payload_index;
616         if (len > size)
617             len = size;
618         memcpy(ts_st->payload + ts_st->payload_index, buf, len);
619         buf += len;
620         size -= len;
621         ts_st->payload_index += len;
622         if (ts_st->payload_pts == AV_NOPTS_VALUE)
623             ts_st->payload_pts = pkt->pts;
624         if (ts_st->payload_index >= max_payload_size) {
625             mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_index,
626                              ts_st->payload_pts);
627             ts_st->payload_pts = AV_NOPTS_VALUE;
628             ts_st->payload_index = 0;
629         }
630     }
631     return 0;
632 }
633
634 static int mpegts_write_end(AVFormatContext *s)
635 {
636     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
637     MpegTSWriteStream *ts_st;
638     MpegTSService *service;
639     AVStream *st;
640     int i;
641
642     /* flush current packets */
643     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
644         st = s->streams[i];
645         ts_st = st->priv_data;
646         if (ts_st->payload_index > 0) {
647             mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_index,
648                              ts_st->payload_pts);
649         }
650     }
651     put_flush_packet(&s->pb);
652
653     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
654         service = ts->services[i];
655         av_freep(&service->provider_name);
656         av_freep(&service->name);
657         av_free(service);
658     }
659     av_free(ts->services);
660
661     return 0;
662 }
663
664 AVOutputFormat mpegts_muxer = {
665     "mpegts",
666     "MPEG2 transport stream format",
667     "video/x-mpegts",
668     "ts",
669     sizeof(MpegTSWrite),
670     CODEC_ID_MP2,
671     CODEC_ID_MPEG2VIDEO,
672     mpegts_write_header,
673     mpegts_write_packet,
674     mpegts_write_end,
675 };
676 #endif // CONFIG_MUXERS