Add IEC958 data_types for Atrac* and WMA Pro.
[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_WMAPRO             = 0x12,          ///< WMA 9 Professional data
68     IEC958_MPEG2_AAC_LSF_2048 = 0x13,          ///< MPEG-2 AAC ADTS half-rate low sampling frequency
69     IEC958_MPEG2_AAC_LSF_4096 = 0x13 | 0x20,   ///< MPEG-2 AAC ADTS quarter-rate low sampling frequency
70 };
71
72 typedef struct IEC958Context {
73     enum IEC958DataType data_type;  ///< burst info - reference to type of payload of the data-burst
74     int pkt_size;                   ///< length code in bits
75     int pkt_offset;                 ///< data burst repetition period in bytes
76     uint8_t *buffer;                ///< allocated buffer, used for swap bytes
77     int buffer_size;                ///< size of allocated buffer
78
79     /// function, which generates codec dependent header information.
80     /// Sets data_type and data_offset
81     int (*header_info) (AVFormatContext *s, AVPacket *pkt);
82 } IEC958Context;
83
84 //TODO move to DSP
85 static void bswap_buf16(uint16_t *dst, const uint16_t *src, int w)
86 {
87     int i;
88
89     for (i = 0; i + 8 <= w; i += 8) {
90         dst[i + 0] = bswap_16(src[i + 0]);
91         dst[i + 1] = bswap_16(src[i + 1]);
92         dst[i + 2] = bswap_16(src[i + 2]);
93         dst[i + 3] = bswap_16(src[i + 3]);
94         dst[i + 4] = bswap_16(src[i + 4]);
95         dst[i + 5] = bswap_16(src[i + 5]);
96         dst[i + 6] = bswap_16(src[i + 6]);
97         dst[i + 7] = bswap_16(src[i + 7]);
98     }
99     for (; i < w; i++)
100         dst[i + 0] = bswap_16(src[i + 0]);
101 }
102
103 static int spdif_header_ac3(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
104 {
105     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
106     int bitstream_mode = pkt->data[6] & 0x7;
107
108     ctx->data_type  = IEC958_AC3 | (bitstream_mode << 8);
109     ctx->pkt_offset = AC3_FRAME_SIZE << 2;
110     return 0;
111 }
112
113 static int spdif_header_dts(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
114 {
115     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
116     uint32_t syncword_dts = AV_RB32(pkt->data);
117     int blocks;
118
119     switch (syncword_dts) {
120     case DCA_MARKER_RAW_BE:
121         blocks = (AV_RB16(pkt->data + 4) >> 2) & 0x7f;
122         break;
123     case DCA_MARKER_RAW_LE:
124         blocks = (AV_RL16(pkt->data + 4) >> 2) & 0x7f;
125         break;
126     case DCA_MARKER_14B_BE:
127         blocks =
128             (((pkt->data[5] & 0x07) << 4) | ((pkt->data[6] & 0x3f) >> 2));
129         break;
130     case DCA_MARKER_14B_LE:
131         blocks =
132             (((pkt->data[4] & 0x07) << 4) | ((pkt->data[7] & 0x3f) >> 2));
133         break;
134     default:
135         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "bad DTS syncword 0x%x\n", syncword_dts);
136         return -1;
137     }
138     blocks++;
139     switch (blocks) {
140     case  512 >> 5: ctx->data_type = IEC958_DTS1; break;
141     case 1024 >> 5: ctx->data_type = IEC958_DTS2; break;
142     case 2048 >> 5: ctx->data_type = IEC958_DTS3; break;
143     default:
144         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "%i samples in DTS frame not supported\n",
145                blocks << 5);
146         return -1;
147     }
148     ctx->pkt_offset = blocks << 7;
149
150     return 0;
151 }
152
153 static const enum IEC958DataType mpeg_data_type[2][3] = {
154     //     LAYER1                      LAYER2                  LAYER3
155     { IEC958_MPEG2_LAYER1_LSF, IEC958_MPEG2_LAYER2_LSF, IEC958_MPEG2_LAYER3_LSF },  //MPEG2 LSF
156     { IEC958_MPEG1_LAYER1,     IEC958_MPEG1_LAYER23,    IEC958_MPEG1_LAYER23 },     //MPEG1
157 };
158
159 static const uint16_t mpeg_pkt_offset[2][3] = {
160     //LAYER1  LAYER2  LAYER3
161     { 3072,    9216,   4608 }, // MPEG2 LSF
162     { 1536,    4608,   4608 }, // MPEG1
163 };
164
165 static int spdif_header_mpeg(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
166 {
167     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
168     int version =      (pkt->data[1] >> 3) & 3;
169     int layer   = 3 - ((pkt->data[1] >> 1) & 3);
170     int extension = pkt->data[2] & 1;
171
172     if (layer == 3 || version == 1) {
173         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Wrong MPEG file format\n");
174         return -1;
175     }
176     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "version: %i layer: %i extension: %i\n", version, layer, extension);
177     if (version == 2 && extension) {
178         ctx->data_type  = IEC958_MPEG2_EXT;
179         ctx->pkt_offset = 4608;
180     } else {
181         ctx->data_type  = mpeg_data_type [version & 1][layer];
182         ctx->pkt_offset = mpeg_pkt_offset[version & 1][layer];
183     }
184     // TODO Data type dependant info (normal/karaoke, dynamic range control)
185     return 0;
186 }
187
188 static int spdif_header_aac(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
189 {
190     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
191     AACADTSHeaderInfo hdr;
192     GetBitContext gbc;
193     int ret;
194
195     init_get_bits(&gbc, pkt->data, AAC_ADTS_HEADER_SIZE * 8);
196     ret = ff_aac_parse_header(&gbc, &hdr);
197     if (ret < 0) {
198         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Wrong AAC file format\n");
199         return -1;
200     }
201
202     ctx->pkt_offset = hdr.samples << 2;
203     switch (hdr.num_aac_frames) {
204     case 1:
205         ctx->data_type = IEC958_MPEG2_AAC;
206         break;
207     case 2:
208         ctx->data_type = IEC958_MPEG2_AAC_LSF_2048;
209         break;
210     case 4:
211         ctx->data_type = IEC958_MPEG2_AAC_LSF_4096;
212         break;
213     default:
214         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "%i samples in AAC frame not supported\n",
215                hdr.samples);
216         return -1;
217     }
218     //TODO Data type dependent info (LC profile/SBR)
219     return 0;
220 }
221
222 static int spdif_write_header(AVFormatContext *s)
223 {
224     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
225
226     switch (s->streams[0]->codec->codec_id) {
227     case CODEC_ID_AC3:
228         ctx->header_info = spdif_header_ac3;
229         break;
230     case CODEC_ID_MP1:
231     case CODEC_ID_MP2:
232     case CODEC_ID_MP3:
233         ctx->header_info = spdif_header_mpeg;
234         break;
235     case CODEC_ID_DTS:
236         ctx->header_info = spdif_header_dts;
237         break;
238     case CODEC_ID_AAC:
239         ctx->header_info = spdif_header_aac;
240         break;
241     default:
242         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "codec not supported\n");
243         return -1;
244     }
245     return 0;
246 }
247
248 static int spdif_write_trailer(AVFormatContext *s)
249 {
250     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
251     av_freep(&ctx->buffer);
252     return 0;
253 }
254
255 static int spdif_write_packet(struct AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
256 {
257     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
258     int ret, padding;
259
260     ctx->pkt_size = FFALIGN(pkt->size, 2) << 3;
261     ret = ctx->header_info(s, pkt);
262     if (ret < 0)
263         return -1;
264
265     padding = (ctx->pkt_offset - BURST_HEADER_SIZE - pkt->size) >> 1;
266     if (padding < 0) {
267         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "bitrate is too high\n");
268         return -1;
269     }
270
271     put_le16(s->pb, SYNCWORD1);      //Pa
272     put_le16(s->pb, SYNCWORD2);      //Pb
273     put_le16(s->pb, ctx->data_type); //Pc
274     put_le16(s->pb, ctx->pkt_size);  //Pd
275
276 #if HAVE_BIGENDIAN
277     put_buffer(s->pb, pkt->data, pkt->size & ~1);
278 #else
279     av_fast_malloc(&ctx->buffer, &ctx->buffer_size, pkt->size + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
280     if (!ctx->buffer)
281         return AVERROR(ENOMEM);
282     bswap_buf16((uint16_t *)ctx->buffer, (uint16_t *)pkt->data, pkt->size >> 1);
283     put_buffer(s->pb, ctx->buffer, pkt->size & ~1);
284 #endif
285
286     if (pkt->size & 1)
287         put_be16(s->pb, pkt->data[pkt->size - 1]);
288
289     for (; padding > 0; padding--)
290         put_be16(s->pb, 0);
291
292     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "type=%x len=%i pkt_offset=%i\n",
293            ctx->data_type, pkt->size, ctx->pkt_offset);
294
295     put_flush_packet(s->pb);
296     return 0;
297 }
298
299 AVOutputFormat spdif_muxer = {
300     "spdif",
301     NULL_IF_CONFIG_SMALL("IEC958 - S/PDIF (IEC-61937)"),
302     NULL,
303     "spdif",
304     sizeof(IEC958Context),
305     CODEC_ID_AC3,
306     CODEC_ID_NONE,
307     spdif_write_header,
308     spdif_write_packet,
309     spdif_write_trailer,
310 };