e16e6108206ef877eea7406cae7b9631288e1e18
[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         return 1;
78     default:
79         return 0;
80     }
81 }
82
83 static int rtp_write_header(AVFormatContext *s1)
84 {
85     RTPMuxContext *s = s1->priv_data;
86     int n;
87     AVStream *st;
88
89     if (s1->nb_streams != 1) {
90         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Only one stream supported in the RTP muxer\n");
91         return AVERROR(EINVAL);
92     }
93     st = s1->streams[0];
94     if (!is_supported(st->codec->codec_id)) {
95         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Unsupported codec %s\n", avcodec_get_name(st->codec->codec_id));
96
97         return -1;
98     }
99
100     if (s->payload_type < 0)
101         s->payload_type = ff_rtp_get_payload_type(s1, st->codec);
102     s->base_timestamp = av_get_random_seed();
103     s->timestamp = s->base_timestamp;
104     s->cur_timestamp = 0;
105     if (!s->ssrc)
106         s->ssrc = av_get_random_seed();
107     s->first_packet = 1;
108     s->first_rtcp_ntp_time = ff_ntp_time();
109     if (s1->start_time_realtime)
110         /* Round the NTP time to whole milliseconds. */
111         s->first_rtcp_ntp_time = (s1->start_time_realtime / 1000) * 1000 +
112                                  NTP_OFFSET_US;
113
114     if (s1->packet_size) {
115         if (s1->pb->max_packet_size)
116             s1->packet_size = FFMIN(s1->packet_size,
117                                     s1->pb->max_packet_size);
118     } else
119         s1->packet_size = s1->pb->max_packet_size;
120     if (s1->packet_size <= 12) {
121         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Max packet size %d too low\n", s1->packet_size);
122         return AVERROR(EIO);
123     }
124     s->buf = av_malloc(s1->packet_size);
125     if (s->buf == NULL) {
126         return AVERROR(ENOMEM);
127     }
128     s->max_payload_size = s1->packet_size - 12;
129
130     s->max_frames_per_packet = 0;
131     if (s1->max_delay > 0) {
132         if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
133             int frame_size = av_get_audio_frame_duration(st->codec, 0);
134             if (!frame_size)
135                 frame_size = st->codec->frame_size;
136             if (frame_size == 0) {
137                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Cannot respect max delay: frame size = 0\n");
138             } else {
139                 s->max_frames_per_packet =
140                         av_rescale_q_rnd(s1->max_delay,
141                                          AV_TIME_BASE_Q,
142                                          (AVRational){ frame_size, st->codec->sample_rate },
143                                          AV_ROUND_DOWN);
144             }
145         }
146         if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
147             /* FIXME: We should round down here... */
148             s->max_frames_per_packet = av_rescale_q(s1->max_delay, (AVRational){1, 1000000}, st->codec->time_base);
149         }
150     }
151
152     avpriv_set_pts_info(st, 32, 1, 90000);
153     switch(st->codec->codec_id) {
154     case CODEC_ID_MP2:
155     case CODEC_ID_MP3:
156         s->buf_ptr = s->buf + 4;
157         break;
158     case CODEC_ID_MPEG1VIDEO:
159     case CODEC_ID_MPEG2VIDEO:
160         break;
161     case CODEC_ID_MPEG2TS:
162         n = s->max_payload_size / TS_PACKET_SIZE;
163         if (n < 1)
164             n = 1;
165         s->max_payload_size = n * TS_PACKET_SIZE;
166         s->buf_ptr = s->buf;
167         break;
168     case CODEC_ID_H264:
169         /* check for H.264 MP4 syntax */
170         if (st->codec->extradata_size > 4 && st->codec->extradata[0] == 1) {
171             s->nal_length_size = (st->codec->extradata[4] & 0x03) + 1;
172         }
173         break;
174     case CODEC_ID_VORBIS:
175     case CODEC_ID_THEORA:
176         if (!s->max_frames_per_packet) s->max_frames_per_packet = 15;
177         s->max_frames_per_packet = av_clip(s->max_frames_per_packet, 1, 15);
178         s->max_payload_size -= 6; // ident+frag+tdt/vdt+pkt_num+pkt_length
179         s->num_frames = 0;
180         goto defaultcase;
181     case CODEC_ID_VP8:
182         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "RTP VP8 payload implementation is "
183                                  "incompatible with the latest spec drafts.\n");
184         break;
185     case CODEC_ID_ADPCM_G722:
186         /* Due to a historical error, the clock rate for G722 in RTP is
187          * 8000, even if the sample rate is 16000. See RFC 3551. */
188         avpriv_set_pts_info(st, 32, 1, 8000);
189         break;
190     case CODEC_ID_AMR_NB:
191     case CODEC_ID_AMR_WB:
192         if (!s->max_frames_per_packet)
193             s->max_frames_per_packet = 12;
194         if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_AMR_NB)
195             n = 31;
196         else
197             n = 61;
198         /* max_header_toc_size + the largest AMR payload must fit */
199         if (1 + s->max_frames_per_packet + n > s->max_payload_size) {
200             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "RTP max payload size too small for AMR\n");
201             goto fail;
202         }
203         if (st->codec->channels != 1) {
204             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Only mono is supported\n");
205             goto fail;
206         }
207     case CODEC_ID_AAC:
208         s->num_frames = 0;
209     default:
210 defaultcase:
211         if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
212             avpriv_set_pts_info(st, 32, 1, st->codec->sample_rate);
213         }
214         s->buf_ptr = s->buf;
215         break;
216     }
217
218     return 0;
219
220 fail:
221     av_freep(&s->buf);
222     return AVERROR(EINVAL);
223 }
224
225 /* send an rtcp sender report packet */
226 static void rtcp_send_sr(AVFormatContext *s1, int64_t ntp_time)
227 {
228     RTPMuxContext *s = s1->priv_data;
229     uint32_t rtp_ts;
230
231     av_dlog(s1, "RTCP: %02x %"PRIx64" %x\n", s->payload_type, ntp_time, s->timestamp);
232
233     s->last_rtcp_ntp_time = ntp_time;
234     rtp_ts = av_rescale_q(ntp_time - s->first_rtcp_ntp_time, (AVRational){1, 1000000},
235                           s1->streams[0]->time_base) + s->base_timestamp;
236     avio_w8(s1->pb, (RTP_VERSION << 6));
237     avio_w8(s1->pb, RTCP_SR);
238     avio_wb16(s1->pb, 6); /* length in words - 1 */
239     avio_wb32(s1->pb, s->ssrc);
240     avio_wb32(s1->pb, ntp_time / 1000000);
241     avio_wb32(s1->pb, ((ntp_time % 1000000) << 32) / 1000000);
242     avio_wb32(s1->pb, rtp_ts);
243     avio_wb32(s1->pb, s->packet_count);
244     avio_wb32(s1->pb, s->octet_count);
245     avio_flush(s1->pb);
246 }
247
248 /* send an rtp packet. sequence number is incremented, but the caller
249    must update the timestamp itself */
250 void ff_rtp_send_data(AVFormatContext *s1, const uint8_t *buf1, int len, int m)
251 {
252     RTPMuxContext *s = s1->priv_data;
253
254     av_dlog(s1, "rtp_send_data size=%d\n", len);
255
256     /* build the RTP header */
257     avio_w8(s1->pb, (RTP_VERSION << 6));
258     avio_w8(s1->pb, (s->payload_type & 0x7f) | ((m & 0x01) << 7));
259     avio_wb16(s1->pb, s->seq);
260     avio_wb32(s1->pb, s->timestamp);
261     avio_wb32(s1->pb, s->ssrc);
262
263     avio_write(s1->pb, buf1, len);
264     avio_flush(s1->pb);
265
266     s->seq++;
267     s->octet_count += len;
268     s->packet_count++;
269 }
270
271 /* send an integer number of samples and compute time stamp and fill
272    the rtp send buffer before sending. */
273 static void rtp_send_samples(AVFormatContext *s1,
274                              const uint8_t *buf1, int size, int sample_size_bits)
275 {
276     RTPMuxContext *s = s1->priv_data;
277     int len, max_packet_size, n;
278     /* Calculate the number of bytes to get samples aligned on a byte border */
279     int aligned_samples_size = sample_size_bits/av_gcd(sample_size_bits, 8);
280
281     max_packet_size = (s->max_payload_size / aligned_samples_size) * aligned_samples_size;
282     /* Not needed, but who knows. Don't check if samples aren't an even number of bytes. */
283     if ((sample_size_bits % 8) == 0 && ((8 * size) % sample_size_bits) != 0)
284         av_abort();
285     n = 0;
286     while (size > 0) {
287         s->buf_ptr = s->buf;
288         len = FFMIN(max_packet_size, size);
289
290         /* copy data */
291         memcpy(s->buf_ptr, buf1, len);
292         s->buf_ptr += len;
293         buf1 += len;
294         size -= len;
295         s->timestamp = s->cur_timestamp + n * 8 / sample_size_bits;
296         ff_rtp_send_data(s1, s->buf, s->buf_ptr - s->buf, 0);
297         n += (s->buf_ptr - s->buf);
298     }
299 }
300
301 static void rtp_send_mpegaudio(AVFormatContext *s1,
302                                const uint8_t *buf1, int size)
303 {
304     RTPMuxContext *s = s1->priv_data;
305     int len, count, max_packet_size;
306
307     max_packet_size = s->max_payload_size;
308
309     /* test if we must flush because not enough space */
310     len = (s->buf_ptr - s->buf);
311     if ((len + size) > max_packet_size) {
312         if (len > 4) {
313             ff_rtp_send_data(s1, s->buf, s->buf_ptr - s->buf, 0);
314             s->buf_ptr = s->buf + 4;
315         }
316     }
317     if (s->buf_ptr == s->buf + 4) {
318         s->timestamp = s->cur_timestamp;
319     }
320
321     /* add the packet */
322     if (size > max_packet_size) {
323         /* big packet: fragment */
324         count = 0;
325         while (size > 0) {
326             len = max_packet_size - 4;
327             if (len > size)
328                 len = size;
329             /* build fragmented packet */
330             s->buf[0] = 0;
331             s->buf[1] = 0;
332             s->buf[2] = count >> 8;
333             s->buf[3] = count;
334             memcpy(s->buf + 4, buf1, len);
335             ff_rtp_send_data(s1, s->buf, len + 4, 0);
336             size -= len;
337             buf1 += len;
338             count += len;
339         }
340     } else {
341         if (s->buf_ptr == s->buf + 4) {
342             /* no fragmentation possible */
343             s->buf[0] = 0;
344             s->buf[1] = 0;
345             s->buf[2] = 0;
346             s->buf[3] = 0;
347         }
348         memcpy(s->buf_ptr, buf1, size);
349         s->buf_ptr += size;
350     }
351 }
352
353 static void rtp_send_raw(AVFormatContext *s1,
354                          const uint8_t *buf1, int size)
355 {
356     RTPMuxContext *s = s1->priv_data;
357     int len, max_packet_size;
358
359     max_packet_size = s->max_payload_size;
360
361     while (size > 0) {
362         len = max_packet_size;
363         if (len > size)
364             len = size;
365
366         s->timestamp = s->cur_timestamp;
367         ff_rtp_send_data(s1, buf1, len, (len == size));
368
369         buf1 += len;
370         size -= len;
371     }
372 }
373
374 /* NOTE: size is assumed to be an integer multiple of TS_PACKET_SIZE */
375 static void rtp_send_mpegts_raw(AVFormatContext *s1,
376                                 const uint8_t *buf1, int size)
377 {
378     RTPMuxContext *s = s1->priv_data;
379     int len, out_len;
380
381     while (size >= TS_PACKET_SIZE) {
382         len = s->max_payload_size - (s->buf_ptr - s->buf);
383         if (len > size)
384             len = size;
385         memcpy(s->buf_ptr, buf1, len);
386         buf1 += len;
387         size -= len;
388         s->buf_ptr += len;
389
390         out_len = s->buf_ptr - s->buf;
391         if (out_len >= s->max_payload_size) {
392             ff_rtp_send_data(s1, s->buf, out_len, 0);
393             s->buf_ptr = s->buf;
394         }
395     }
396 }
397
398 static int rtp_write_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
399 {
400     RTPMuxContext *s = s1->priv_data;
401     AVStream *st = s1->streams[0];
402     int rtcp_bytes;
403     int size= pkt->size;
404
405     av_dlog(s1, "%d: write len=%d\n", pkt->stream_index, size);
406
407     rtcp_bytes = ((s->octet_count - s->last_octet_count) * RTCP_TX_RATIO_NUM) /
408         RTCP_TX_RATIO_DEN;
409     if ((s->first_packet || ((rtcp_bytes >= RTCP_SR_SIZE) &&
410                             (ff_ntp_time() - s->last_rtcp_ntp_time > 5000000))) &&
411         !(s->flags & FF_RTP_FLAG_SKIP_RTCP)) {
412         rtcp_send_sr(s1, ff_ntp_time());
413         s->last_octet_count = s->octet_count;
414         s->first_packet = 0;
415     }
416     s->cur_timestamp = s->base_timestamp + pkt->pts;
417
418     switch(st->codec->codec_id) {
419     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
420     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
421     case CODEC_ID_PCM_U8:
422     case CODEC_ID_PCM_S8:
423         rtp_send_samples(s1, pkt->data, size, 8 * st->codec->channels);
424         break;
425     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
426     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
427     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
428     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
429         rtp_send_samples(s1, pkt->data, size, 16 * st->codec->channels);
430         break;
431     case CODEC_ID_ADPCM_G722:
432         /* The actual sample size is half a byte per sample, but since the
433          * stream clock rate is 8000 Hz while the sample rate is 16000 Hz,
434          * the correct parameter for send_samples_bits is 8 bits per stream
435          * clock. */
436         rtp_send_samples(s1, pkt->data, size, 8 * st->codec->channels);
437         break;
438     case CODEC_ID_ADPCM_G726:
439         rtp_send_samples(s1, pkt->data, size,
440                          st->codec->bits_per_coded_sample * st->codec->channels);
441         break;
442     case CODEC_ID_MP2:
443     case CODEC_ID_MP3:
444         rtp_send_mpegaudio(s1, pkt->data, size);
445         break;
446     case CODEC_ID_MPEG1VIDEO:
447     case CODEC_ID_MPEG2VIDEO:
448         ff_rtp_send_mpegvideo(s1, pkt->data, size);
449         break;
450     case CODEC_ID_AAC:
451         if (s->flags & FF_RTP_FLAG_MP4A_LATM)
452             ff_rtp_send_latm(s1, pkt->data, size);
453         else
454             ff_rtp_send_aac(s1, pkt->data, size);
455         break;
456     case CODEC_ID_AMR_NB:
457     case CODEC_ID_AMR_WB:
458         ff_rtp_send_amr(s1, pkt->data, size);
459         break;
460     case CODEC_ID_MPEG2TS:
461         rtp_send_mpegts_raw(s1, pkt->data, size);
462         break;
463     case CODEC_ID_H264:
464         ff_rtp_send_h264(s1, pkt->data, size);
465         break;
466     case CODEC_ID_H263:
467         if (s->flags & FF_RTP_FLAG_RFC2190) {
468             int mb_info_size = 0;
469             const uint8_t *mb_info =
470                 av_packet_get_side_data(pkt, AV_PKT_DATA_H263_MB_INFO,
471                                         &mb_info_size);
472             ff_rtp_send_h263_rfc2190(s1, pkt->data, size, mb_info, mb_info_size);
473             break;
474         }
475         /* Fallthrough */
476     case CODEC_ID_H263P:
477         ff_rtp_send_h263(s1, pkt->data, size);
478         break;
479     case CODEC_ID_VORBIS:
480     case CODEC_ID_THEORA:
481         ff_rtp_send_xiph(s1, pkt->data, size);
482         break;
483     case CODEC_ID_VP8:
484         ff_rtp_send_vp8(s1, pkt->data, size);
485         break;
486     default:
487         /* better than nothing : send the codec raw data */
488         rtp_send_raw(s1, pkt->data, size);
489         break;
490     }
491     return 0;
492 }
493
494 static int rtp_write_trailer(AVFormatContext *s1)
495 {
496     RTPMuxContext *s = s1->priv_data;
497
498     av_freep(&s->buf);
499
500     return 0;
501 }
502
503 AVOutputFormat ff_rtp_muxer = {
504     .name              = "rtp",
505     .long_name         = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RTP output format"),
506     .priv_data_size    = sizeof(RTPMuxContext),
507     .audio_codec       = CODEC_ID_PCM_MULAW,
508     .video_codec       = CODEC_ID_MPEG4,
509     .write_header      = rtp_write_header,
510     .write_packet      = rtp_write_packet,
511     .write_trailer     = rtp_write_trailer,
512     .priv_class        = &rtp_muxer_class,
513 };