bda43a095cbe7bf223d9eaa76eaf57a5a3b21b4d
[ffmpeg.git] / libavformat / rtpenc.c
1 /*
2  * RTP output format
3  * Copyright (c) 2002 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 "avformat.h"
23 #include "mpegts.h"
24 #include "internal.h"
25 #include "libavutil/mathematics.h"
26 #include "libavutil/random_seed.h"
27 #include "libavutil/opt.h"
28
29 #include "rtpenc.h"
30
31 //#define DEBUG
32
33 static const AVOption options[] = {
34     FF_RTP_FLAG_OPTS(RTPMuxContext, flags),
35     { "payload_type", "Specify RTP payload type", offsetof(RTPMuxContext, payload_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.dbl = -1 }, -1, 127, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM },
36     { "ssrc", "Stream identifier", offsetof(RTPMuxContext, ssrc), AV_OPT_TYPE_INT, { 0 }, INT_MIN, INT_MAX, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM },
37     { NULL },
38 };
39
40 static const AVClass rtp_muxer_class = {
41     .class_name = "RTP muxer",
42     .item_name  = av_default_item_name,
43     .option     = options,
44     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
45 };
46
47 #define RTCP_SR_SIZE 28
48
49 static int is_supported(enum CodecID id)
50 {
51     switch(id) {
52     case CODEC_ID_H263:
53     case CODEC_ID_H263P:
54     case CODEC_ID_H264:
55     case CODEC_ID_MPEG1VIDEO:
56     case CODEC_ID_MPEG2VIDEO:
57     case CODEC_ID_MPEG4:
58     case CODEC_ID_AAC:
59     case CODEC_ID_MP2:
60     case CODEC_ID_MP3:
61     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
62     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
63     case CODEC_ID_PCM_S8:
64     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
65     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
66     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
67     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
68     case CODEC_ID_PCM_U8:
69     case CODEC_ID_MPEG2TS:
70     case CODEC_ID_AMR_NB:
71     case CODEC_ID_AMR_WB:
72     case CODEC_ID_VORBIS:
73     case CODEC_ID_THEORA:
74     case CODEC_ID_VP8:
75     case CODEC_ID_ADPCM_G722:
76     case CODEC_ID_ADPCM_G726:
77     case CODEC_ID_ILBC:
78         return 1;
79     default:
80         return 0;
81     }
82 }
83
84 static int rtp_write_header(AVFormatContext *s1)
85 {
86     RTPMuxContext *s = s1->priv_data;
87     int n;
88     AVStream *st;
89
90     if (s1->nb_streams != 1) {
91         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Only one stream supported in the RTP muxer\n");
92         return AVERROR(EINVAL);
93     }
94     st = s1->streams[0];
95     if (!is_supported(st->codec->codec_id)) {
96         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Unsupported codec %s\n", avcodec_get_name(st->codec->codec_id));
97
98         return -1;
99     }
100
101     if (s->payload_type < 0)
102         s->payload_type = ff_rtp_get_payload_type(s1, st->codec);
103     s->base_timestamp = av_get_random_seed();
104     s->timestamp = s->base_timestamp;
105     s->cur_timestamp = 0;
106     if (!s->ssrc)
107         s->ssrc = av_get_random_seed();
108     s->first_packet = 1;
109     s->first_rtcp_ntp_time = ff_ntp_time();
110     if (s1->start_time_realtime)
111         /* Round the NTP time to whole milliseconds. */
112         s->first_rtcp_ntp_time = (s1->start_time_realtime / 1000) * 1000 +
113                                  NTP_OFFSET_US;
114
115     if (s1->packet_size) {
116         if (s1->pb->max_packet_size)
117             s1->packet_size = FFMIN(s1->packet_size,
118                                     s1->pb->max_packet_size);
119     } else
120         s1->packet_size = s1->pb->max_packet_size;
121     if (s1->packet_size <= 12) {
122         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Max packet size %d too low\n", s1->packet_size);
123         return AVERROR(EIO);
124     }
125     s->buf = av_malloc(s1->packet_size);
126     if (s->buf == NULL) {
127         return AVERROR(ENOMEM);
128     }
129     s->max_payload_size = s1->packet_size - 12;
130
131     s->max_frames_per_packet = 0;
132     if (s1->max_delay > 0) {
133         if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
134             int frame_size = av_get_audio_frame_duration(st->codec, 0);
135             if (!frame_size)
136                 frame_size = st->codec->frame_size;
137             if (frame_size == 0) {
138                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Cannot respect max delay: frame size = 0\n");
139             } else {
140                 s->max_frames_per_packet =
141                         av_rescale_q_rnd(s1->max_delay,
142                                          AV_TIME_BASE_Q,
143                                          (AVRational){ frame_size, st->codec->sample_rate },
144                                          AV_ROUND_DOWN);
145             }
146         }
147         if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
148             /* FIXME: We should round down here... */
149             s->max_frames_per_packet = av_rescale_q(s1->max_delay, (AVRational){1, 1000000}, st->codec->time_base);
150         }
151     }
152
153     avpriv_set_pts_info(st, 32, 1, 90000);
154     switch(st->codec->codec_id) {
155     case CODEC_ID_MP2:
156     case CODEC_ID_MP3:
157         s->buf_ptr = s->buf + 4;
158         break;
159     case CODEC_ID_MPEG1VIDEO:
160     case CODEC_ID_MPEG2VIDEO:
161         break;
162     case CODEC_ID_MPEG2TS:
163         n = s->max_payload_size / TS_PACKET_SIZE;
164         if (n < 1)
165             n = 1;
166         s->max_payload_size = n * TS_PACKET_SIZE;
167         s->buf_ptr = s->buf;
168         break;
169     case CODEC_ID_H264:
170         /* check for H.264 MP4 syntax */
171         if (st->codec->extradata_size > 4 && st->codec->extradata[0] == 1) {
172             s->nal_length_size = (st->codec->extradata[4] & 0x03) + 1;
173         }
174         break;
175     case CODEC_ID_VORBIS:
176     case CODEC_ID_THEORA:
177         if (!s->max_frames_per_packet) s->max_frames_per_packet = 15;
178         s->max_frames_per_packet = av_clip(s->max_frames_per_packet, 1, 15);
179         s->max_payload_size -= 6; // ident+frag+tdt/vdt+pkt_num+pkt_length
180         s->num_frames = 0;
181         goto defaultcase;
182     case CODEC_ID_VP8:
183         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "RTP VP8 payload implementation is "
184                                  "incompatible with the latest spec drafts.\n");
185         break;
186     case CODEC_ID_ADPCM_G722:
187         /* Due to a historical error, the clock rate for G722 in RTP is
188          * 8000, even if the sample rate is 16000. See RFC 3551. */
189         avpriv_set_pts_info(st, 32, 1, 8000);
190         break;
191     case CODEC_ID_ILBC:
192         if (st->codec->block_align != 38 && st->codec->block_align != 50) {
193             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Incorrect iLBC block size specified\n");
194             goto fail;
195         }
196         if (!s->max_frames_per_packet)
197             s->max_frames_per_packet = 1;
198         s->max_frames_per_packet = FFMIN(s->max_frames_per_packet,
199                                          s->max_payload_size / st->codec->block_align);
200         goto defaultcase;
201     case CODEC_ID_AMR_NB:
202     case CODEC_ID_AMR_WB:
203         if (!s->max_frames_per_packet)
204             s->max_frames_per_packet = 12;
205         if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_AMR_NB)
206             n = 31;
207         else
208             n = 61;
209         /* max_header_toc_size + the largest AMR payload must fit */
210         if (1 + s->max_frames_per_packet + n > s->max_payload_size) {
211             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "RTP max payload size too small for AMR\n");
212             goto fail;
213         }
214         if (st->codec->channels != 1) {
215             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Only mono is supported\n");
216             goto fail;
217         }
218     case CODEC_ID_AAC:
219         s->num_frames = 0;
220     default:
221 defaultcase:
222         if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
223             avpriv_set_pts_info(st, 32, 1, st->codec->sample_rate);
224         }
225         s->buf_ptr = s->buf;
226         break;
227     }
228
229     return 0;
230
231 fail:
232     av_freep(&s->buf);
233     return AVERROR(EINVAL);
234 }
235
236 /* send an rtcp sender report packet */
237 static void rtcp_send_sr(AVFormatContext *s1, int64_t ntp_time)
238 {
239     RTPMuxContext *s = s1->priv_data;
240     uint32_t rtp_ts;
241
242     av_dlog(s1, "RTCP: %02x %"PRIx64" %x\n", s->payload_type, ntp_time, s->timestamp);
243
244     s->last_rtcp_ntp_time = ntp_time;
245     rtp_ts = av_rescale_q(ntp_time - s->first_rtcp_ntp_time, (AVRational){1, 1000000},
246                           s1->streams[0]->time_base) + s->base_timestamp;
247     avio_w8(s1->pb, (RTP_VERSION << 6));
248     avio_w8(s1->pb, RTCP_SR);
249     avio_wb16(s1->pb, 6); /* length in words - 1 */
250     avio_wb32(s1->pb, s->ssrc);
251     avio_wb32(s1->pb, ntp_time / 1000000);
252     avio_wb32(s1->pb, ((ntp_time % 1000000) << 32) / 1000000);
253     avio_wb32(s1->pb, rtp_ts);
254     avio_wb32(s1->pb, s->packet_count);
255     avio_wb32(s1->pb, s->octet_count);
256     avio_flush(s1->pb);
257 }
258
259 /* send an rtp packet. sequence number is incremented, but the caller
260    must update the timestamp itself */
261 void ff_rtp_send_data(AVFormatContext *s1, const uint8_t *buf1, int len, int m)
262 {
263     RTPMuxContext *s = s1->priv_data;
264
265     av_dlog(s1, "rtp_send_data size=%d\n", len);
266
267     /* build the RTP header */
268     avio_w8(s1->pb, (RTP_VERSION << 6));
269     avio_w8(s1->pb, (s->payload_type & 0x7f) | ((m & 0x01) << 7));
270     avio_wb16(s1->pb, s->seq);
271     avio_wb32(s1->pb, s->timestamp);
272     avio_wb32(s1->pb, s->ssrc);
273
274     avio_write(s1->pb, buf1, len);
275     avio_flush(s1->pb);
276
277     s->seq++;
278     s->octet_count += len;
279     s->packet_count++;
280 }
281
282 /* send an integer number of samples and compute time stamp and fill
283    the rtp send buffer before sending. */
284 static void rtp_send_samples(AVFormatContext *s1,
285                              const uint8_t *buf1, int size, int sample_size_bits)
286 {
287     RTPMuxContext *s = s1->priv_data;
288     int len, max_packet_size, n;
289     /* Calculate the number of bytes to get samples aligned on a byte border */
290     int aligned_samples_size = sample_size_bits/av_gcd(sample_size_bits, 8);
291
292     max_packet_size = (s->max_payload_size / aligned_samples_size) * aligned_samples_size;
293     /* Not needed, but who knows. Don't check if samples aren't an even number of bytes. */
294     if ((sample_size_bits % 8) == 0 && ((8 * size) % sample_size_bits) != 0)
295         av_abort();
296     n = 0;
297     while (size > 0) {
298         s->buf_ptr = s->buf;
299         len = FFMIN(max_packet_size, size);
300
301         /* copy data */
302         memcpy(s->buf_ptr, buf1, len);
303         s->buf_ptr += len;
304         buf1 += len;
305         size -= len;
306         s->timestamp = s->cur_timestamp + n * 8 / sample_size_bits;
307         ff_rtp_send_data(s1, s->buf, s->buf_ptr - s->buf, 0);
308         n += (s->buf_ptr - s->buf);
309     }
310 }
311
312 static void rtp_send_mpegaudio(AVFormatContext *s1,
313                                const uint8_t *buf1, int size)
314 {
315     RTPMuxContext *s = s1->priv_data;
316     int len, count, max_packet_size;
317
318     max_packet_size = s->max_payload_size;
319
320     /* test if we must flush because not enough space */
321     len = (s->buf_ptr - s->buf);
322     if ((len + size) > max_packet_size) {
323         if (len > 4) {
324             ff_rtp_send_data(s1, s->buf, s->buf_ptr - s->buf, 0);
325             s->buf_ptr = s->buf + 4;
326         }
327     }
328     if (s->buf_ptr == s->buf + 4) {
329         s->timestamp = s->cur_timestamp;
330     }
331
332     /* add the packet */
333     if (size > max_packet_size) {
334         /* big packet: fragment */
335         count = 0;
336         while (size > 0) {
337             len = max_packet_size - 4;
338             if (len > size)
339                 len = size;
340             /* build fragmented packet */
341             s->buf[0] = 0;
342             s->buf[1] = 0;
343             s->buf[2] = count >> 8;
344             s->buf[3] = count;
345             memcpy(s->buf + 4, buf1, len);
346             ff_rtp_send_data(s1, s->buf, len + 4, 0);
347             size -= len;
348             buf1 += len;
349             count += len;
350         }
351     } else {
352         if (s->buf_ptr == s->buf + 4) {
353             /* no fragmentation possible */
354             s->buf[0] = 0;
355             s->buf[1] = 0;
356             s->buf[2] = 0;
357             s->buf[3] = 0;
358         }
359         memcpy(s->buf_ptr, buf1, size);
360         s->buf_ptr += size;
361     }
362 }
363
364 static void rtp_send_raw(AVFormatContext *s1,
365                          const uint8_t *buf1, int size)
366 {
367     RTPMuxContext *s = s1->priv_data;
368     int len, max_packet_size;
369
370     max_packet_size = s->max_payload_size;
371
372     while (size > 0) {
373         len = max_packet_size;
374         if (len > size)
375             len = size;
376
377         s->timestamp = s->cur_timestamp;
378         ff_rtp_send_data(s1, buf1, len, (len == size));
379
380         buf1 += len;
381         size -= len;
382     }
383 }
384
385 /* NOTE: size is assumed to be an integer multiple of TS_PACKET_SIZE */
386 static void rtp_send_mpegts_raw(AVFormatContext *s1,
387                                 const uint8_t *buf1, int size)
388 {
389     RTPMuxContext *s = s1->priv_data;
390     int len, out_len;
391
392     while (size >= TS_PACKET_SIZE) {
393         len = s->max_payload_size - (s->buf_ptr - s->buf);
394         if (len > size)
395             len = size;
396         memcpy(s->buf_ptr, buf1, len);
397         buf1 += len;
398         size -= len;
399         s->buf_ptr += len;
400
401         out_len = s->buf_ptr - s->buf;
402         if (out_len >= s->max_payload_size) {
403             ff_rtp_send_data(s1, s->buf, out_len, 0);
404             s->buf_ptr = s->buf;
405         }
406     }
407 }
408
409 static int rtp_send_ilbc(AVFormatContext *s1, const uint8_t *buf, int size)
410 {
411     RTPMuxContext *s = s1->priv_data;
412     AVStream *st = s1->streams[0];
413     int frame_duration = av_get_audio_frame_duration(st->codec, 0);
414     int frame_size = st->codec->block_align;
415     int frames = size / frame_size;
416
417     while (frames > 0) {
418         int n = FFMIN(s->max_frames_per_packet - s->num_frames, frames);
419
420         if (!s->num_frames) {
421             s->buf_ptr = s->buf;
422             s->timestamp = s->cur_timestamp;
423         }
424         memcpy(s->buf_ptr, buf, n * frame_size);
425         frames           -= n;
426         s->num_frames    += n;
427         s->buf_ptr       += n * frame_size;
428         buf              += n * frame_size;
429         s->cur_timestamp += n * frame_duration;
430
431         if (s->num_frames == s->max_frames_per_packet) {
432             ff_rtp_send_data(s1, s->buf, s->buf_ptr - s->buf, 1);
433             s->num_frames = 0;
434         }
435     }
436     return 0;
437 }
438
439 static int rtp_write_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
440 {
441     RTPMuxContext *s = s1->priv_data;
442     AVStream *st = s1->streams[0];
443     int rtcp_bytes;
444     int size= pkt->size;
445
446     av_dlog(s1, "%d: write len=%d\n", pkt->stream_index, size);
447
448     rtcp_bytes = ((s->octet_count - s->last_octet_count) * RTCP_TX_RATIO_NUM) /
449         RTCP_TX_RATIO_DEN;
450     if ((s->first_packet || ((rtcp_bytes >= RTCP_SR_SIZE) &&
451                             (ff_ntp_time() - s->last_rtcp_ntp_time > 5000000))) &&
452         !(s->flags & FF_RTP_FLAG_SKIP_RTCP)) {
453         rtcp_send_sr(s1, ff_ntp_time());
454         s->last_octet_count = s->octet_count;
455         s->first_packet = 0;
456     }
457     s->cur_timestamp = s->base_timestamp + pkt->pts;
458
459     switch(st->codec->codec_id) {
460     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
461     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
462     case CODEC_ID_PCM_U8:
463     case CODEC_ID_PCM_S8:
464         rtp_send_samples(s1, pkt->data, size, 8 * st->codec->channels);
465         break;
466     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
467     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
468     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
469     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
470         rtp_send_samples(s1, pkt->data, size, 16 * st->codec->channels);
471         break;
472     case CODEC_ID_ADPCM_G722:
473         /* The actual sample size is half a byte per sample, but since the
474          * stream clock rate is 8000 Hz while the sample rate is 16000 Hz,
475          * the correct parameter for send_samples_bits is 8 bits per stream
476          * clock. */
477         rtp_send_samples(s1, pkt->data, size, 8 * st->codec->channels);
478         break;
479     case CODEC_ID_ADPCM_G726:
480         rtp_send_samples(s1, pkt->data, size,
481                          st->codec->bits_per_coded_sample * st->codec->channels);
482         break;
483     case CODEC_ID_MP2:
484     case CODEC_ID_MP3:
485         rtp_send_mpegaudio(s1, pkt->data, size);
486         break;
487     case CODEC_ID_MPEG1VIDEO:
488     case CODEC_ID_MPEG2VIDEO:
489         ff_rtp_send_mpegvideo(s1, pkt->data, size);
490         break;
491     case CODEC_ID_AAC:
492         if (s->flags & FF_RTP_FLAG_MP4A_LATM)
493             ff_rtp_send_latm(s1, pkt->data, size);
494         else
495             ff_rtp_send_aac(s1, pkt->data, size);
496         break;
497     case CODEC_ID_AMR_NB:
498     case CODEC_ID_AMR_WB:
499         ff_rtp_send_amr(s1, pkt->data, size);
500         break;
501     case CODEC_ID_MPEG2TS:
502         rtp_send_mpegts_raw(s1, pkt->data, size);
503         break;
504     case CODEC_ID_H264:
505         ff_rtp_send_h264(s1, pkt->data, size);
506         break;
507     case CODEC_ID_H263:
508         if (s->flags & FF_RTP_FLAG_RFC2190) {
509             int mb_info_size = 0;
510             const uint8_t *mb_info =
511                 av_packet_get_side_data(pkt, AV_PKT_DATA_H263_MB_INFO,
512                                         &mb_info_size);
513             ff_rtp_send_h263_rfc2190(s1, pkt->data, size, mb_info, mb_info_size);
514             break;
515         }
516         /* Fallthrough */
517     case CODEC_ID_H263P:
518         ff_rtp_send_h263(s1, pkt->data, size);
519         break;
520     case CODEC_ID_VORBIS:
521     case CODEC_ID_THEORA:
522         ff_rtp_send_xiph(s1, pkt->data, size);
523         break;
524     case CODEC_ID_VP8:
525         ff_rtp_send_vp8(s1, pkt->data, size);
526         break;
527     case CODEC_ID_ILBC:
528         rtp_send_ilbc(s1, pkt->data, size);
529         break;
530     default:
531         /* better than nothing : send the codec raw data */
532         rtp_send_raw(s1, pkt->data, size);
533         break;
534     }
535     return 0;
536 }
537
538 static int rtp_write_trailer(AVFormatContext *s1)
539 {
540     RTPMuxContext *s = s1->priv_data;
541
542     av_freep(&s->buf);
543
544     return 0;
545 }
546
547 AVOutputFormat ff_rtp_muxer = {
548     .name              = "rtp",
549     .long_name         = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RTP output"),
550     .priv_data_size    = sizeof(RTPMuxContext),
551     .audio_codec       = CODEC_ID_PCM_MULAW,
552     .video_codec       = CODEC_ID_MPEG4,
553     .write_header      = rtp_write_header,
554     .write_packet      = rtp_write_packet,
555     .write_trailer     = rtp_write_trailer,
556     .priv_class        = &rtp_muxer_class,
557 };