Add support for S/PDIF encapsulation.
[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 libavformat/spdif.c
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_MPEG2_AAC_LSF_2048 = 0x13,          ///< MPEG-2 AAC ADTS half-rate low sampling frequency
65     IEC958_MPEG2_AAC_LSF_4096 = 0x13 | 0x20,   ///< MPEG-2 AAC ADTS quarter-rate low sampling frequency
66 };
67
68 typedef struct IEC958Context {
69     enum IEC958DataType data_type;  ///< burst info - reference to type of payload of the data-burst
70     int pkt_size;                   ///< length code in bits
71     int pkt_offset;                 ///< data burst repetition period in bytes
72     uint8_t *buffer;                ///< allocated buffer, used for swap bytes
73     int buffer_size;                ///< size of allocated buffer
74
75     /// function, which generates codec dependent header information.
76     /// Sets data_type and data_offset
77     int (*header_info) (AVFormatContext *s, AVPacket *pkt);
78 } IEC958Context;
79
80 //TODO move to DSP
81 static void bswap_buf16(uint16_t *dst, const uint16_t *src, int w)
82 {
83     int i;
84
85     for (i = 0; i + 8 <= w; i += 8) {
86         dst[i + 0] = bswap_16(src[i + 0]);
87         dst[i + 1] = bswap_16(src[i + 1]);
88         dst[i + 2] = bswap_16(src[i + 2]);
89         dst[i + 3] = bswap_16(src[i + 3]);
90         dst[i + 4] = bswap_16(src[i + 4]);
91         dst[i + 5] = bswap_16(src[i + 5]);
92         dst[i + 6] = bswap_16(src[i + 6]);
93         dst[i + 7] = bswap_16(src[i + 7]);
94     }
95     for (; i < w; i++)
96         dst[i + 0] = bswap_16(src[i + 0]);
97 }
98
99 static int spdif_header_ac3(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
100 {
101     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
102     int bitstream_mode = pkt->data[6] & 0x7;
103
104     ctx->data_type  = IEC958_AC3 | (bitstream_mode << 8);
105     ctx->pkt_offset = AC3_FRAME_SIZE << 2;
106     return 0;
107 }
108
109 static int spdif_header_dts(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
110 {
111     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
112     uint32_t syncword_dts = AV_RB32(pkt->data);
113     int blocks;
114
115     switch (syncword_dts) {
116     case DCA_MARKER_RAW_BE:
117         blocks = (AV_RB16(pkt->data + 4) >> 2) & 0x7f;
118         break;
119     case DCA_MARKER_RAW_LE:
120         blocks = (AV_RL16(pkt->data + 4) >> 2) & 0x7f;
121         break;
122     case DCA_MARKER_14B_BE:
123         blocks =
124             (((pkt->data[5] & 0x07) << 4) | ((pkt->data[6] & 0x3f) >> 2));
125         break;
126     case DCA_MARKER_14B_LE:
127         blocks =
128             (((pkt->data[4] & 0x07) << 4) | ((pkt->data[7] & 0x3f) >> 2));
129         break;
130     default:
131         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "bad DTS syncword 0x%x\n", syncword_dts);
132         return -1;
133     }
134     blocks++;
135     switch (blocks) {
136     case  512 >> 5: ctx->data_type = IEC958_DTS1; break;
137     case 1024 >> 5: ctx->data_type = IEC958_DTS2; break;
138     case 2048 >> 5: ctx->data_type = IEC958_DTS3; break;
139     default:
140         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "%i samples in DTS frame not supported\n",
141                blocks << 5);
142         return -1;
143     }
144     ctx->pkt_offset = blocks << 7;
145
146     return 0;
147 }
148
149 static const enum IEC958DataType mpeg_data_type[2][3] = {
150     //     LAYER1                      LAYER2                  LAYER3
151     { IEC958_MPEG2_LAYER1_LSF, IEC958_MPEG2_LAYER2_LSF, IEC958_MPEG2_LAYER3_LSF },  //MPEG2 LSF
152     { IEC958_MPEG1_LAYER1,     IEC958_MPEG1_LAYER23,    IEC958_MPEG1_LAYER23 },     //MPEG1
153 };
154
155 static const uint16_t mpeg_pkt_offset[2][3] = {
156     //LAYER1  LAYER2  LAYER3
157     { 3072,    9216,   4608 }, // MPEG2 LSF
158     { 1536,    4608,   4608 }, // MPEG1
159 };
160
161 static int spdif_header_mpeg(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
162 {
163     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
164     int version =      (pkt->data[1] >> 3) & 3;
165     int layer   = 3 - ((pkt->data[1] >> 1) & 3);
166     int extension = pkt->data[2] & 1;
167
168     if (layer == 3 || version == 1) {
169         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Wrong MPEG file format\n");
170         return -1;
171     }
172     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "version: %i layer: %i extension: %i\n", version, layer, extension);
173     if (version == 2 && extension) {
174         ctx->data_type  = IEC958_MPEG2_EXT;
175         ctx->pkt_offset = 4608;
176     } else {
177         ctx->data_type  = mpeg_data_type [version & 1][layer];
178         ctx->pkt_offset = mpeg_pkt_offset[version & 1][layer];
179     }
180     // TODO Data type dependant info (normal/karaoke, dynamic range control)
181     return 0;
182 }
183
184 static int spdif_header_aac(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
185 {
186     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
187     AACADTSHeaderInfo hdr;
188     GetBitContext gbc;
189     int ret;
190
191     init_get_bits(&gbc, pkt->data, AAC_ADTS_HEADER_SIZE * 8);
192     ret = ff_aac_parse_header(&gbc, &hdr);
193     if (ret < 0) {
194         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Wrong AAC file format\n");
195         return -1;
196     }
197
198     ctx->pkt_offset = hdr.samples << 2;
199     switch (hdr.num_aac_frames) {
200     case 1:
201         ctx->data_type = IEC958_MPEG2_AAC;
202         break;
203     case 2:
204         ctx->data_type = IEC958_MPEG2_AAC_LSF_2048;
205         break;
206     case 4:
207         ctx->data_type = IEC958_MPEG2_AAC_LSF_4096;
208         break;
209     default:
210         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "%i samples in AAC frame not supported\n",
211                hdr.samples);
212         return -1;
213     }
214     //TODO Data type dependent info (LC profile/SBR)
215     return 0;
216 }
217
218 static int spdif_write_header(AVFormatContext *s)
219 {
220     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
221
222     switch (s->streams[0]->codec->codec_id) {
223     case CODEC_ID_AC3:
224         ctx->header_info = spdif_header_ac3;
225         break;
226     case CODEC_ID_MP1:
227     case CODEC_ID_MP2:
228     case CODEC_ID_MP3:
229         ctx->header_info = spdif_header_mpeg;
230         break;
231     case CODEC_ID_DTS:
232         ctx->header_info = spdif_header_dts;
233         break;
234     case CODEC_ID_AAC:
235         ctx->header_info = spdif_header_aac;
236         break;
237     default:
238         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "codec not supported\n");
239         return -1;
240     }
241     put_le16(s->pb, 0);
242     put_le16(s->pb, 0);
243     put_le16(s->pb, 0);
244     put_le16(s->pb, 0);
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 };