fix header_checksum
[ffmpeg.git] / libavformat / nutenc.c
1 /*
2  * nut muxer
3  * Copyright (c) 2004-2007 Michael Niedermayer
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 "nut.h"
23
24 #define TRACE
25
26 static void build_frame_code(AVFormatContext *s){
27     NUTContext *nut = s->priv_data;
28     int key_frame, index, pred, stream_id;
29     int start=1;
30     int end= 254;
31     int keyframe_0_esc= s->nb_streams > 2;
32     int pred_table[10];
33     FrameCode *ft;
34
35     ft= &nut->frame_code[start];
36     ft->flags= FLAG_CODED;
37     ft->size_mul=1;
38     ft->pts_delta=1;
39     start++;
40
41     if(keyframe_0_esc){
42         /* keyframe = 0 escape */
43         FrameCode *ft= &nut->frame_code[start];
44         ft->flags= FLAG_STREAM_ID | FLAG_SIZE_MSB | FLAG_CODED_PTS;
45         ft->size_mul=1;
46         start++;
47     }
48
49     for(stream_id= 0; stream_id<s->nb_streams; stream_id++){
50         int start2= start + (end-start)*stream_id / s->nb_streams;
51         int end2  = start + (end-start)*(stream_id+1) / s->nb_streams;
52         AVCodecContext *codec = s->streams[stream_id]->codec;
53         int is_audio= codec->codec_type == CODEC_TYPE_AUDIO;
54         int intra_only= /*codec->intra_only || */is_audio;
55         int pred_count;
56
57         for(key_frame=0; key_frame<2; key_frame++){
58             if(intra_only && keyframe_0_esc && key_frame==0)
59                 continue;
60
61             {
62                 FrameCode *ft= &nut->frame_code[start2];
63                 ft->flags= FLAG_KEY*key_frame;
64                 ft->flags|= FLAG_SIZE_MSB | FLAG_CODED_PTS;
65                 ft->stream_id= stream_id;
66                 ft->size_mul=1;
67                 start2++;
68             }
69         }
70
71         key_frame= intra_only;
72 #if 1
73         if(is_audio){
74             int frame_bytes= codec->frame_size*(int64_t)codec->bit_rate / (8*codec->sample_rate);
75             int pts;
76             for(pts=0; pts<2; pts++){
77                 for(pred=0; pred<2; pred++){
78                     FrameCode *ft= &nut->frame_code[start2];
79                     ft->flags= FLAG_KEY*key_frame;
80                     ft->stream_id= stream_id;
81                     ft->size_mul=frame_bytes + 2;
82                     ft->size_lsb=frame_bytes + pred;
83                     ft->pts_delta=pts;
84                     start2++;
85                 }
86             }
87         }else{
88             FrameCode *ft= &nut->frame_code[start2];
89             ft->flags= FLAG_KEY | FLAG_SIZE_MSB;
90             ft->stream_id= stream_id;
91             ft->size_mul=1;
92             ft->pts_delta=1;
93             start2++;
94         }
95 #endif
96
97         if(codec->has_b_frames){
98             pred_count=5;
99             pred_table[0]=-2;
100             pred_table[1]=-1;
101             pred_table[2]=1;
102             pred_table[3]=3;
103             pred_table[4]=4;
104         }else if(codec->codec_id == CODEC_ID_VORBIS){
105             pred_count=3;
106             pred_table[0]=2;
107             pred_table[1]=9;
108             pred_table[2]=16;
109         }else{
110             pred_count=1;
111             pred_table[0]=1;
112         }
113
114         for(pred=0; pred<pred_count; pred++){
115             int start3= start2 + (end2-start2)*pred / pred_count;
116             int end3  = start2 + (end2-start2)*(pred+1) / pred_count;
117
118             for(index=start3; index<end3; index++){
119                 FrameCode *ft= &nut->frame_code[index];
120                 ft->flags= FLAG_KEY*key_frame;
121                 ft->flags|= FLAG_SIZE_MSB;
122                 ft->stream_id= stream_id;
123 //FIXME use single byte size and pred from last
124                 ft->size_mul= end3-start3;
125                 ft->size_lsb= index - start3;
126                 ft->pts_delta= pred_table[pred];
127             }
128         }
129     }
130     memmove(&nut->frame_code['N'+1], &nut->frame_code['N'], sizeof(FrameCode)*(255-'N'));
131     nut->frame_code[  0].flags=
132     nut->frame_code[255].flags=
133     nut->frame_code['N'].flags= FLAG_INVALID;
134 }
135
136 /**
137  * Gets the length in bytes which is needed to store val as v.
138  */
139 static int get_length(uint64_t val){
140     int i=1;
141
142     while(val>>=7)
143         i++;
144
145     return i;
146 }
147
148 static void put_v(ByteIOContext *bc, uint64_t val){
149     int i= get_length(val);
150
151     while(--i>0)
152         put_byte(bc, 128 | (val>>(7*i)));
153
154     put_byte(bc, val&127);
155 }
156
157 static void put_t(NUTContext *nut, StreamContext *nus, ByteIOContext *bc, uint64_t val){
158     val *= nut->time_base_count;
159     val += nus->time_base - nut->time_base;
160     put_v(bc, val);
161 }
162
163 /**
164  * stores a string as vb.
165  */
166 static void put_str(ByteIOContext *bc, const char *string){
167     int len= strlen(string);
168
169     put_v(bc, len);
170     put_buffer(bc, string, len);
171 }
172
173 static void put_s(ByteIOContext *bc, int64_t val){
174     put_v(bc, 2*FFABS(val) - (val>0));
175 }
176
177 #ifdef TRACE
178 static inline void put_v_trace(ByteIOContext *bc, uint64_t v, char *file, char *func, int line){
179     av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "put_v %5"PRId64" / %"PRIX64" in %s %s:%d\n", v, v, file, func, line);
180
181     put_v(bc, v);
182 }
183
184 static inline void put_s_trace(ByteIOContext *bc, int64_t v, char *file, char *func, int line){
185     av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "put_s %5"PRId64" / %"PRIX64" in %s %s:%d\n", v, v, file, func, line);
186
187     put_s(bc, v);
188 }
189 #define put_v(bc, v)  put_v_trace(bc, v, __FILE__, __PRETTY_FUNCTION__, __LINE__)
190 #define put_s(bc, v)  put_s_trace(bc, v, __FILE__, __PRETTY_FUNCTION__, __LINE__)
191 #endif
192
193 //FIXME remove calculate_checksum
194 static void put_packet(NUTContext *nut, ByteIOContext *bc, ByteIOContext *dyn_bc, int calculate_checksum, uint64_t startcode){
195     uint8_t *dyn_buf=NULL;
196     int dyn_size= url_close_dyn_buf(dyn_bc, &dyn_buf);
197     int forw_ptr= dyn_size + 4*calculate_checksum;
198
199     if(forw_ptr > 4096)
200         init_checksum(bc, av_crc04C11DB7_update, 0);
201     put_be64(bc, startcode);
202     put_v(bc, forw_ptr);
203     if(forw_ptr > 4096)
204         put_le32(bc, get_checksum(bc));
205
206     if(calculate_checksum)
207         init_checksum(bc, av_crc04C11DB7_update, 0);
208     put_buffer(bc, dyn_buf, dyn_size);
209     if(calculate_checksum)
210         put_le32(bc, get_checksum(bc));
211
212     av_free(dyn_buf);
213 }
214
215 static void write_mainheader(NUTContext *nut, ByteIOContext *bc){
216     int i, j, tmp_pts, tmp_flags, tmp_stream, tmp_mul, tmp_size, tmp_fields;
217
218     put_v(bc, 2); /* version */
219     put_v(bc, nut->avf->nb_streams);
220     put_v(bc, MAX_DISTANCE);
221     put_v(bc, nut->time_base_count);
222
223     for(i=0; i<nut->time_base_count; i++){
224         put_v(bc, nut->time_base[i].num);
225         put_v(bc, nut->time_base[i].den);
226     }
227
228     tmp_pts=0;
229     tmp_mul=1;
230     tmp_stream=0;
231     for(i=0; i<256;){
232         tmp_fields=0;
233         tmp_size=0;
234 //        tmp_res=0;
235         if(tmp_pts    != nut->frame_code[i].pts_delta) tmp_fields=1;
236         if(tmp_mul    != nut->frame_code[i].size_mul ) tmp_fields=2;
237         if(tmp_stream != nut->frame_code[i].stream_id) tmp_fields=3;
238         if(tmp_size   != nut->frame_code[i].size_lsb ) tmp_fields=4;
239 //        if(tmp_res    != nut->frame_code[i].res            ) tmp_fields=5;
240
241         tmp_pts   = nut->frame_code[i].pts_delta;
242         tmp_flags = nut->frame_code[i].flags;
243         tmp_stream= nut->frame_code[i].stream_id;
244         tmp_mul   = nut->frame_code[i].size_mul;
245         tmp_size  = nut->frame_code[i].size_lsb;
246 //        tmp_res   = nut->frame_code[i].res;
247
248         for(j=0; i<256; j++,i++){
249             if(i == 'N'){
250                 j--;
251                 continue;
252             }
253             if(nut->frame_code[i].pts_delta != tmp_pts   ) break;
254             if(nut->frame_code[i].flags     != tmp_flags ) break;
255             if(nut->frame_code[i].stream_id != tmp_stream) break;
256             if(nut->frame_code[i].size_mul  != tmp_mul   ) break;
257             if(nut->frame_code[i].size_lsb  != tmp_size+j) break;
258 //            if(nut->frame_code[i].res       != tmp_res   ) break;
259         }
260         if(j != tmp_mul - tmp_size) tmp_fields=6;
261
262         put_v(bc, tmp_flags);
263         put_v(bc, tmp_fields);
264         if(tmp_fields>0) put_s(bc, tmp_pts);
265         if(tmp_fields>1) put_v(bc, tmp_mul);
266         if(tmp_fields>2) put_v(bc, tmp_stream);
267         if(tmp_fields>3) put_v(bc, tmp_size);
268         if(tmp_fields>4) put_v(bc, 0 /*tmp_res*/);
269         if(tmp_fields>5) put_v(bc, j);
270     }
271 }
272
273 static int write_streamheader(NUTContext *nut, ByteIOContext *bc, AVCodecContext *codec, int i){
274     put_v(bc, i);
275     switch(codec->codec_type){
276     case CODEC_TYPE_VIDEO: put_v(bc, 0); break;
277     case CODEC_TYPE_AUDIO: put_v(bc, 1); break;
278 //    case CODEC_TYPE_TEXT : put_v(bc, 2); break;
279     default              : put_v(bc, 3); break;
280     }
281     put_v(bc, 4);
282     if (codec->codec_tag){
283         put_le32(bc, codec->codec_tag);
284     }else
285         return -1;
286
287     put_v(bc, nut->stream[i].time_base - nut->time_base);
288     put_v(bc, nut->stream[i].msb_pts_shift);
289     put_v(bc, nut->stream[i].max_pts_distance);
290     put_v(bc, codec->has_b_frames);
291     put_byte(bc, 0); /* flags: 0x1 - fixed_fps, 0x2 - index_present */
292
293     put_v(bc, codec->extradata_size);
294     put_buffer(bc, codec->extradata, codec->extradata_size);
295
296     switch(codec->codec_type){
297     case CODEC_TYPE_AUDIO:
298         put_v(bc, codec->sample_rate);
299         put_v(bc, 1);
300         put_v(bc, codec->channels);
301         break;
302     case CODEC_TYPE_VIDEO:
303         put_v(bc, codec->width);
304         put_v(bc, codec->height);
305         put_v(bc, codec->sample_aspect_ratio.num);
306         put_v(bc, codec->sample_aspect_ratio.den);
307         put_v(bc, 0); /* csp type -- unknown */
308         break;
309     default:
310         break;
311     }
312     return 0;
313 }
314
315 static void write_headers(NUTContext *nut, ByteIOContext *bc){
316     ByteIOContext dyn_bc;
317     int i;
318
319     url_open_dyn_buf(&dyn_bc);
320     write_mainheader(nut, &dyn_bc);
321     put_packet(nut, bc, &dyn_bc, 1, MAIN_STARTCODE);
322
323     for (i=0; i < nut->avf->nb_streams; i++){
324         AVCodecContext *codec = nut->avf->streams[i]->codec;
325
326         url_open_dyn_buf(&dyn_bc);
327         write_streamheader(nut, &dyn_bc, codec, i);
328         put_packet(nut, bc, &dyn_bc, 1, STREAM_STARTCODE);
329     }
330 }
331
332 static int write_header(AVFormatContext *s){
333     NUTContext *nut = s->priv_data;
334     ByteIOContext *bc = &s->pb;
335     int i, j;
336
337     nut->avf= s;
338
339     nut->stream   = av_mallocz(sizeof(StreamContext)*s->nb_streams);
340     nut->time_base= av_mallocz(sizeof(AVRational   )*s->nb_streams);
341
342     for(i=0; i<s->nb_streams; i++){
343         AVStream *st= s->streams[i];
344         int ssize;
345         AVRational time_base;
346         ff_parse_specific_params(st->codec, &time_base.den, &ssize, &time_base.num);
347
348         av_set_pts_info(st, 64, time_base.num, time_base.den);
349
350         for(j=0; j<nut->time_base_count; j++){
351             if(!memcmp(&time_base, &nut->time_base[j], sizeof(AVRational))){
352                 break;
353             }
354         }
355         nut->time_base[j]= time_base;
356         nut->stream[i].time_base= &nut->time_base[j];
357         if(j==nut->time_base_count)
358             nut->time_base_count++;
359
360         if(av_q2d(time_base) >= 0.001)
361             nut->stream[i].msb_pts_shift = 7;
362         else
363             nut->stream[i].msb_pts_shift = 14;
364         nut->stream[i].max_pts_distance= FFMAX(1/av_q2d(time_base), 1);
365     }
366
367     build_frame_code(s);
368     assert(nut->frame_code['N'].flags == FLAG_INVALID);
369
370     put_buffer(bc, ID_STRING, strlen(ID_STRING));
371     put_byte(bc, 0);
372
373     write_headers(nut, bc);
374
375     put_flush_packet(bc);
376
377     //FIXME info header, header repeation, ...
378
379     return 0;
380 }
381
382 static int get_needed_flags(NUTContext *nut, StreamContext *nus, FrameCode *fc, AVPacket *pkt){
383     int flags= 0;
384
385     if(pkt->flags & PKT_FLAG_KEY                ) flags |= FLAG_KEY;
386     if(pkt->stream_index != fc->stream_id       ) flags |= FLAG_STREAM_ID;
387     if(pkt->size / fc->size_mul                 ) flags |= FLAG_SIZE_MSB;
388     if(pkt->pts - nus->last_pts != fc->pts_delta) flags |= FLAG_CODED_PTS;
389     if(pkt->size > 2*nut->max_distance          ) flags |= FLAG_CHECKSUM;
390     if(FFABS(pkt->pts - nus->last_pts)
391                          > nus->max_pts_distance) flags |= FLAG_CHECKSUM;
392
393     return flags;
394 }
395
396 static int write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt){
397     NUTContext *nut = s->priv_data;
398     StreamContext *nus= &nut->stream[pkt->stream_index];
399     ByteIOContext *bc = &s->pb, dyn_bc;
400     FrameCode *fc;
401     int64_t coded_pts;
402     int best_length, frame_code, flags, needed_flags, i;
403     int key_frame = !!(pkt->flags & PKT_FLAG_KEY);
404     int store_sp=0;
405
406     if(key_frame && !!(nus->last_flags & FLAG_KEY))
407         store_sp= 1;
408
409     if(pkt->size + 30/*FIXME check*/ + url_ftell(bc) >= nut->last_syncpoint_pos + nut->max_distance)
410         store_sp= 1;
411
412 //FIXME ensure store_sp is 1 for the first thing
413
414     if(store_sp){
415         ff_nut_reset_ts(nut, *nus->time_base, pkt->dts);
416
417         nut->last_syncpoint_pos= url_ftell(bc);
418         url_open_dyn_buf(&dyn_bc);
419         put_t(nut, nus, &dyn_bc, pkt->dts);
420         put_v(&dyn_bc, 0); //FIXME back_ptr_div16
421         put_packet(nut, bc, &dyn_bc, 1, SYNCPOINT_STARTCODE);
422     }
423     assert(nus->last_pts != AV_NOPTS_VALUE);
424
425     coded_pts = pkt->pts & ((1<<nus->msb_pts_shift)-1);
426     if(ff_lsb2full(nus, coded_pts) != pkt->pts)
427         coded_pts= pkt->pts + (1<<nus->msb_pts_shift);
428
429     best_length=INT_MAX;
430     frame_code= -1;
431     for(i=0; i<256; i++){
432         int length= 0;
433         FrameCode *fc= &nut->frame_code[i];
434         int flags= fc->flags;
435
436         if(flags & FLAG_INVALID)
437             continue;
438         needed_flags= get_needed_flags(nut, nus, fc, pkt);
439
440         if(flags & FLAG_CODED){
441             length++;
442             flags &= ~needed_flags;
443             flags |=  needed_flags;
444         }
445
446         if((flags & needed_flags) != needed_flags)
447             continue;
448
449         if((flags ^ needed_flags) & FLAG_KEY)
450             continue;
451
452         if(flags & FLAG_STREAM_ID)
453             length+= get_length(pkt->stream_index);
454
455         if(pkt->size % fc->size_mul != fc->size_lsb)
456             continue;
457         if(flags & FLAG_SIZE_MSB)
458             length += get_length(pkt->size / fc->size_mul);
459
460         if(flags & FLAG_CHECKSUM)
461             length+=4;
462
463         if(flags & FLAG_CODED_PTS)
464             length += get_length(coded_pts);
465
466         length*=4;
467         length+= !(flags & FLAG_CODED_PTS);
468         length+= !(flags & FLAG_CHECKSUM);
469
470         if(length < best_length){
471             best_length= length;
472             frame_code=i;
473         }
474     }
475     assert(frame_code != -1);
476     fc= &nut->frame_code[frame_code];
477     flags= fc->flags;
478     needed_flags= get_needed_flags(nut, nus, fc, pkt);
479
480     init_checksum(bc, av_crc04C11DB7_update, 0);
481     put_byte(bc, frame_code);
482     if(flags & FLAG_CODED){
483         put_v(bc, (flags^needed_flags) & ~(FLAG_CODED));
484         flags = needed_flags;
485     }
486     if(flags & FLAG_STREAM_ID)  put_v(bc, pkt->stream_index);
487     if(flags & FLAG_CODED_PTS)  put_v(bc, coded_pts);
488     if(flags & FLAG_SIZE_MSB)   put_v(bc, pkt->size / fc->size_mul);
489
490     if(flags & FLAG_CHECKSUM)   put_le32(bc, get_checksum(bc));
491     else                        get_checksum(bc);
492
493     put_buffer(bc, pkt->data, pkt->size);
494     nus->last_flags= flags;
495     return 0;
496 }
497
498 static int write_trailer(AVFormatContext *s){
499     NUTContext *nut= s->priv_data;
500     ByteIOContext *bc= &s->pb;
501
502     write_headers(nut, bc);
503     put_flush_packet(bc);
504
505     return 0;
506 }
507
508 AVOutputFormat nut_muxer = {
509     "nut",
510     "nut format",
511     "video/x-nut",
512     "nut",
513     sizeof(NUTContext),
514 #ifdef CONFIG_LIBVORBIS
515     CODEC_ID_VORBIS,
516 #elif defined(CONFIG_LIBMP3LAME)
517     CODEC_ID_MP3,
518 #else
519     CODEC_ID_MP2, /* AC3 needs liba52 decoder */
520 #endif
521     CODEC_ID_MPEG4,
522     write_header,
523     write_packet,
524     write_trailer,
525     .flags = AVFMT_GLOBALHEADER,
526     .codec_tag= (const AVCodecTag*[]){codec_bmp_tags, codec_wav_tags, 0},
527 };