Add IEC958 data_types for DTS-HD (data burst described in IEC 61937-5),
[ffmpeg.git] / libavformat / spdif.c
1 /*
2  * IEC958 muxer
3  * Copyright (c) 2009 Bartlomiej Wolowiec
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 /**
23  * @file
24  * IEC-61937 encapsulation of various formats, used by S/PDIF
25  * @author Bartlomiej Wolowiec
26  */
27
28 /*
29  * Terminology used in specification:
30  * data-burst - IEC958 frame, contains header and encapsuled frame
31  * burst-preambule - IEC958 frame header, contains 16-bits words named Pa, Pb, Pc and Pd
32  * burst-payload - encapsuled frame
33  * Pa, Pb - syncword - 0xF872, 0x4E1F
34  * Pc - burst-info, contains data-type (bits 0-6), error flag (bit 7), data-type-dependent info (bits 8-12)
35  *      and bitstream number (bits 13-15)
36  * data-type - determines type of encapsuled frames
37  * Pd - length code (number of bits or bytes of encapsuled frame - according to data_type)
38  *
39  * IEC958 frames at normal usage start every specific count of bytes,
40  *      dependent from data-type (spaces between packets are filled by zeros)
41  */
42
43 #include "avformat.h"
44 #include "libavcodec/ac3.h"
45 #include "libavcodec/dca.h"
46 #include "libavcodec/aac_parser.h"
47
48 #define SYNCWORD1 0xF872
49 #define SYNCWORD2 0x4E1F
50 #define BURST_HEADER_SIZE 0x8
51
52 enum IEC958DataType {
53     IEC958_AC3                = 0x01,          ///< AC-3 data
54     IEC958_MPEG1_LAYER1       = 0x04,          ///< MPEG-1 layer 1
55     IEC958_MPEG1_LAYER23      = 0x05,          ///< MPEG-1 layer 2 or 3 data or MPEG-2 without extension
56     IEC958_MPEG2_EXT          = 0x06,          ///< MPEG-2 data with extension
57     IEC958_MPEG2_AAC          = 0x07,          ///< MPEG-2 AAC ADTS
58     IEC958_MPEG2_LAYER1_LSF   = 0x08,          ///< MPEG-2, layer-1 low sampling frequency
59     IEC958_MPEG2_LAYER2_LSF   = 0x09,          ///< MPEG-2, layer-2 low sampling frequency
60     IEC958_MPEG2_LAYER3_LSF   = 0x0A,          ///< MPEG-2, layer-3 low sampling frequency
61     IEC958_DTS1               = 0x0B,          ///< DTS type I   (512 samples)
62     IEC958_DTS2               = 0x0C,          ///< DTS type II  (1024 samples)
63     IEC958_DTS3               = 0x0D,          ///< DTS type III (2048 samples)
64     IEC958_ATRAC              = 0x0E,          ///< Atrac data
65     IEC958_ATRAC3             = 0x0F,          ///< Atrac 3 data
66     IEC958_ATRACX             = 0x10,          ///< Atrac 3 plus data
67     IEC958_DTSHD              = 0x11,          ///< DTS HD data
68     IEC958_WMAPRO             = 0x12,          ///< WMA 9 Professional data
69     IEC958_MPEG2_AAC_LSF_2048 = 0x13,          ///< MPEG-2 AAC ADTS half-rate low sampling frequency
70     IEC958_MPEG2_AAC_LSF_4096 = 0x13 | 0x20,   ///< MPEG-2 AAC ADTS quarter-rate low sampling frequency
71     IEC958_EAC3               = 0x15,          ///< E-AC-3 data
72     IEC958_TRUEHD             = 0x16,          ///< TrueHD data
73 };
74
75 typedef struct IEC958Context {
76     enum IEC958DataType data_type;  ///< burst info - reference to type of payload of the data-burst
77     int pkt_size;                   ///< length code in bits
78     int pkt_offset;                 ///< data burst repetition period in bytes
79     uint8_t *buffer;                ///< allocated buffer, used for swap bytes
80     int buffer_size;                ///< size of allocated buffer
81
82     /// function, which generates codec dependent header information.
83     /// Sets data_type and data_offset
84     int (*header_info) (AVFormatContext *s, AVPacket *pkt);
85 } IEC958Context;
86
87 //TODO move to DSP
88 static void bswap_buf16(uint16_t *dst, const uint16_t *src, int w)
89 {
90     int i;
91
92     for (i = 0; i + 8 <= w; i += 8) {
93         dst[i + 0] = bswap_16(src[i + 0]);
94         dst[i + 1] = bswap_16(src[i + 1]);
95         dst[i + 2] = bswap_16(src[i + 2]);
96         dst[i + 3] = bswap_16(src[i + 3]);
97         dst[i + 4] = bswap_16(src[i + 4]);
98         dst[i + 5] = bswap_16(src[i + 5]);
99         dst[i + 6] = bswap_16(src[i + 6]);
100         dst[i + 7] = bswap_16(src[i + 7]);
101     }
102     for (; i < w; i++)
103         dst[i + 0] = bswap_16(src[i + 0]);
104 }
105
106 static int spdif_header_ac3(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
107 {
108     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
109     int bitstream_mode = pkt->data[6] & 0x7;
110
111     ctx->data_type  = IEC958_AC3 | (bitstream_mode << 8);
112     ctx->pkt_offset = AC3_FRAME_SIZE << 2;
113     return 0;
114 }
115
116 static int spdif_header_dts(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
117 {
118     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
119     uint32_t syncword_dts = AV_RB32(pkt->data);
120     int blocks;
121
122     switch (syncword_dts) {
123     case DCA_MARKER_RAW_BE:
124         blocks = (AV_RB16(pkt->data + 4) >> 2) & 0x7f;
125         break;
126     case DCA_MARKER_RAW_LE:
127         blocks = (AV_RL16(pkt->data + 4) >> 2) & 0x7f;
128         break;
129     case DCA_MARKER_14B_BE:
130         blocks =
131             (((pkt->data[5] & 0x07) << 4) | ((pkt->data[6] & 0x3f) >> 2));
132         break;
133     case DCA_MARKER_14B_LE:
134         blocks =
135             (((pkt->data[4] & 0x07) << 4) | ((pkt->data[7] & 0x3f) >> 2));
136         break;
137     default:
138         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "bad DTS syncword 0x%x\n", syncword_dts);
139         return -1;
140     }
141     blocks++;
142     switch (blocks) {
143     case  512 >> 5: ctx->data_type = IEC958_DTS1; break;
144     case 1024 >> 5: ctx->data_type = IEC958_DTS2; break;
145     case 2048 >> 5: ctx->data_type = IEC958_DTS3; break;
146     default:
147         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "%i samples in DTS frame not supported\n",
148                blocks << 5);
149         return -1;
150     }
151     ctx->pkt_offset = blocks << 7;
152
153     return 0;
154 }
155
156 static const enum IEC958DataType mpeg_data_type[2][3] = {
157     //     LAYER1                      LAYER2                  LAYER3
158     { IEC958_MPEG2_LAYER1_LSF, IEC958_MPEG2_LAYER2_LSF, IEC958_MPEG2_LAYER3_LSF },  //MPEG2 LSF
159     { IEC958_MPEG1_LAYER1,     IEC958_MPEG1_LAYER23,    IEC958_MPEG1_LAYER23 },     //MPEG1
160 };
161
162 static const uint16_t mpeg_pkt_offset[2][3] = {
163     //LAYER1  LAYER2  LAYER3
164     { 3072,    9216,   4608 }, // MPEG2 LSF
165     { 1536,    4608,   4608 }, // MPEG1
166 };
167
168 static int spdif_header_mpeg(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
169 {
170     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
171     int version =      (pkt->data[1] >> 3) & 3;
172     int layer   = 3 - ((pkt->data[1] >> 1) & 3);
173     int extension = pkt->data[2] & 1;
174
175     if (layer == 3 || version == 1) {
176         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Wrong MPEG file format\n");
177         return -1;
178     }
179     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "version: %i layer: %i extension: %i\n", version, layer, extension);
180     if (version == 2 && extension) {
181         ctx->data_type  = IEC958_MPEG2_EXT;
182         ctx->pkt_offset = 4608;
183     } else {
184         ctx->data_type  = mpeg_data_type [version & 1][layer];
185         ctx->pkt_offset = mpeg_pkt_offset[version & 1][layer];
186     }
187     // TODO Data type dependant info (normal/karaoke, dynamic range control)
188     return 0;
189 }
190
191 static int spdif_header_aac(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
192 {
193     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
194     AACADTSHeaderInfo hdr;
195     GetBitContext gbc;
196     int ret;
197
198     init_get_bits(&gbc, pkt->data, AAC_ADTS_HEADER_SIZE * 8);
199     ret = ff_aac_parse_header(&gbc, &hdr);
200     if (ret < 0) {
201         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Wrong AAC file format\n");
202         return -1;
203     }
204
205     ctx->pkt_offset = hdr.samples << 2;
206     switch (hdr.num_aac_frames) {
207     case 1:
208         ctx->data_type = IEC958_MPEG2_AAC;
209         break;
210     case 2:
211         ctx->data_type = IEC958_MPEG2_AAC_LSF_2048;
212         break;
213     case 4:
214         ctx->data_type = IEC958_MPEG2_AAC_LSF_4096;
215         break;
216     default:
217         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "%i samples in AAC frame not supported\n",
218                hdr.samples);
219         return -1;
220     }
221     //TODO Data type dependent info (LC profile/SBR)
222     return 0;
223 }
224
225 static int spdif_write_header(AVFormatContext *s)
226 {
227     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
228
229     switch (s->streams[0]->codec->codec_id) {
230     case CODEC_ID_AC3:
231         ctx->header_info = spdif_header_ac3;
232         break;
233     case CODEC_ID_MP1:
234     case CODEC_ID_MP2:
235     case CODEC_ID_MP3:
236         ctx->header_info = spdif_header_mpeg;
237         break;
238     case CODEC_ID_DTS:
239         ctx->header_info = spdif_header_dts;
240         break;
241     case CODEC_ID_AAC:
242         ctx->header_info = spdif_header_aac;
243         break;
244     default:
245         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "codec not supported\n");
246         return -1;
247     }
248     return 0;
249 }
250
251 static int spdif_write_trailer(AVFormatContext *s)
252 {
253     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
254     av_freep(&ctx->buffer);
255     return 0;
256 }
257
258 static int spdif_write_packet(struct AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
259 {
260     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
261     int ret, padding;
262
263     ctx->pkt_size = FFALIGN(pkt->size, 2) << 3;
264     ret = ctx->header_info(s, pkt);
265     if (ret < 0)
266         return -1;
267
268     padding = (ctx->pkt_offset - BURST_HEADER_SIZE - pkt->size) >> 1;
269     if (padding < 0) {
270         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "bitrate is too high\n");
271         return -1;
272     }
273
274     put_le16(s->pb, SYNCWORD1);      //Pa
275     put_le16(s->pb, SYNCWORD2);      //Pb
276     put_le16(s->pb, ctx->data_type); //Pc
277     put_le16(s->pb, ctx->pkt_size);  //Pd
278
279 #if HAVE_BIGENDIAN
280     put_buffer(s->pb, pkt->data, pkt->size & ~1);
281 #else
282     av_fast_malloc(&ctx->buffer, &ctx->buffer_size, pkt->size + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
283     if (!ctx->buffer)
284         return AVERROR(ENOMEM);
285     bswap_buf16((uint16_t *)ctx->buffer, (uint16_t *)pkt->data, pkt->size >> 1);
286     put_buffer(s->pb, ctx->buffer, pkt->size & ~1);
287 #endif
288
289     if (pkt->size & 1)
290         put_be16(s->pb, pkt->data[pkt->size - 1]);
291
292     for (; padding > 0; padding--)
293         put_be16(s->pb, 0);
294
295     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "type=%x len=%i pkt_offset=%i\n",
296            ctx->data_type, pkt->size, ctx->pkt_offset);
297
298     put_flush_packet(s->pb);
299     return 0;
300 }
301
302 AVOutputFormat spdif_muxer = {
303     "spdif",
304     NULL_IF_CONFIG_SMALL("IEC958 - S/PDIF (IEC-61937)"),
305     NULL,
306     "spdif",
307     sizeof(IEC958Context),
308     CODEC_ID_AC3,
309     CODEC_ID_NONE,
310     spdif_write_header,
311     spdif_write_packet,
312     spdif_write_trailer,
313 };