6cb1820f1d856f96405d98d11a2ea3f43555f7ff
[ffmpeg.git] / libavformat / spdifenc.c
1 /*
2  * IEC958 muxer
3  * Copyright (c) 2009 Bartlomiej Wolowiec
4  * Copyright (c) 2010 Anssi Hannula
5  * Copyright (c) 2010 Carl Eugen Hoyos
6  *
7  * This file is part of FFmpeg.
8  *
9  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
11  * License as published by the Free Software Foundation; either
12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
13  *
14  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
17  * Lesser General Public License for more details.
18  *
19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
20  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
22  */
23
24 /**
25  * @file
26  * IEC-61937 encapsulation of various formats, used by S/PDIF
27  * @author Bartlomiej Wolowiec
28  */
29
30 /*
31  * Terminology used in specification:
32  * data-burst - IEC958 frame, contains header and encapsuled frame
33  * burst-preambule - IEC958 frame header, contains 16-bits words named Pa, Pb, Pc and Pd
34  * burst-payload - encapsuled frame
35  * Pa, Pb - syncword - 0xF872, 0x4E1F
36  * Pc - burst-info, contains data-type (bits 0-6), error flag (bit 7), data-type-dependent info (bits 8-12)
37  *      and bitstream number (bits 13-15)
38  * data-type - determines type of encapsuled frames
39  * Pd - length code (number of bits or bytes of encapsuled frame - according to data_type)
40  *
41  * IEC958 frames at normal usage start every specific count of bytes,
42  *      dependent from data-type (spaces between packets are filled by zeros)
43  */
44
45 #include "avformat.h"
46 #include "spdif.h"
47 #include "libavcodec/ac3.h"
48 #include "libavcodec/dca.h"
49 #include "libavcodec/aacadtsdec.h"
50
51 typedef struct IEC958Context {
52     enum IEC958DataType data_type;  ///< burst info - reference to type of payload of the data-burst
53     int length_code;                ///< length code in bits or bytes, depending on data type
54     int pkt_offset;                 ///< data burst repetition period in bytes
55     uint8_t *buffer;                ///< allocated buffer, used for swap bytes
56     int buffer_size;                ///< size of allocated buffer
57
58     uint8_t *out_buf;               ///< pointer to the outgoing data before byte-swapping
59     int out_bytes;                  ///< amount of outgoing bytes
60
61     uint8_t *hd_buf;                ///< allocated buffer to concatenate hd audio frames
62     int hd_buf_size;                ///< size of the hd audio buffer
63     int hd_buf_count;               ///< number of frames in the hd audio buffer
64     int hd_buf_filled;              ///< amount of bytes in the hd audio buffer
65
66     /// function, which generates codec dependent header information.
67     /// Sets data_type and pkt_offset, and length_code, out_bytes, out_buf if necessary
68     int (*header_info) (AVFormatContext *s, AVPacket *pkt);
69 } IEC958Context;
70
71
72 static int spdif_header_ac3(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
73 {
74     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
75     int bitstream_mode = pkt->data[6] & 0x7;
76
77     ctx->data_type  = IEC958_AC3 | (bitstream_mode << 8);
78     ctx->pkt_offset = AC3_FRAME_SIZE << 2;
79     return 0;
80 }
81
82 static int spdif_header_eac3(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
83 {
84     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
85     static const uint8_t eac3_repeat[4] = {6, 3, 2, 1};
86     int repeat = 1;
87
88     if ((pkt->data[4] & 0xc0) != 0xc0) /* fscod */
89         repeat = eac3_repeat[(pkt->data[4] & 0x30) >> 4]; /* numblkscod */
90
91     ctx->hd_buf = av_fast_realloc(ctx->hd_buf, &ctx->hd_buf_size, ctx->hd_buf_filled + pkt->size);
92     if (!ctx->hd_buf)
93         return AVERROR(ENOMEM);
94
95     memcpy(&ctx->hd_buf[ctx->hd_buf_filled], pkt->data, pkt->size);
96
97     ctx->hd_buf_filled += pkt->size;
98     if (++ctx->hd_buf_count < repeat){
99         ctx->pkt_offset = 0;
100         return 0;
101     }
102     ctx->data_type   = IEC958_EAC3;
103     ctx->pkt_offset  = 24576;
104     ctx->out_buf     = ctx->hd_buf;
105     ctx->out_bytes   = ctx->hd_buf_filled;
106     ctx->length_code = ctx->hd_buf_filled;
107
108     ctx->hd_buf_count  = 0;
109     ctx->hd_buf_filled = 0;
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 int spdif_header_mpeg(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
160 {
161     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
162     int version =      (pkt->data[1] >> 3) & 3;
163     int layer   = 3 - ((pkt->data[1] >> 1) & 3);
164     int extension = pkt->data[2] & 1;
165
166     if (layer == 3 || version == 1) {
167         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Wrong MPEG file format\n");
168         return -1;
169     }
170     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "version: %i layer: %i extension: %i\n", version, layer, extension);
171     if (version == 2 && extension) {
172         ctx->data_type  = IEC958_MPEG2_EXT;
173         ctx->pkt_offset = 4608;
174     } else {
175         ctx->data_type  = mpeg_data_type [version & 1][layer];
176         ctx->pkt_offset = spdif_mpeg_pkt_offset[version & 1][layer];
177     }
178     // TODO Data type dependant info (normal/karaoke, dynamic range control)
179     return 0;
180 }
181
182 static int spdif_header_aac(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
183 {
184     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
185     AACADTSHeaderInfo hdr;
186     GetBitContext gbc;
187     int ret;
188
189     init_get_bits(&gbc, pkt->data, AAC_ADTS_HEADER_SIZE * 8);
190     ret = ff_aac_parse_header(&gbc, &hdr);
191     if (ret < 0) {
192         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Wrong AAC file format\n");
193         return -1;
194     }
195
196     ctx->pkt_offset = hdr.samples << 2;
197     switch (hdr.num_aac_frames) {
198     case 1:
199         ctx->data_type = IEC958_MPEG2_AAC;
200         break;
201     case 2:
202         ctx->data_type = IEC958_MPEG2_AAC_LSF_2048;
203         break;
204     case 4:
205         ctx->data_type = IEC958_MPEG2_AAC_LSF_4096;
206         break;
207     default:
208         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "%i samples in AAC frame not supported\n",
209                hdr.samples);
210         return -1;
211     }
212     //TODO Data type dependent info (LC profile/SBR)
213     return 0;
214 }
215
216
217 /*
218  * It seems Dolby TrueHD frames have to be encapsulated in MAT frames before
219  * they can be encapsulated in IEC 61937.
220  * Here we encapsulate 24 TrueHD frames in a single MAT frame, padding them
221  * to achieve constant rate.
222  * The actual format of a MAT frame is unknown, but the below seems to work.
223  * However, it seems it is not actually necessary for the 24 TrueHD frames to
224  * be in an exact alignment with the MAT frame.
225  */
226 #define MAT_FRAME_SIZE          61424
227 #define TRUEHD_FRAME_OFFSET     2560
228 #define MAT_MIDDLE_CODE_OFFSET  -4
229
230 static int spdif_header_truehd(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
231 {
232     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
233     int mat_code_length = 0;
234     const char mat_end_code[16] = { 0xC3, 0xC2, 0xC0, 0xC4, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x97, 0x11 };
235
236     if (!ctx->hd_buf_count) {
237         const char mat_start_code[20] = { 0x07, 0x9E, 0x00, 0x03, 0x84, 0x01, 0x01, 0x01, 0x80, 0x00, 0x56, 0xA5, 0x3B, 0xF4, 0x81, 0x83, 0x49, 0x80, 0x77, 0xE0 };
238         mat_code_length = sizeof(mat_start_code) + BURST_HEADER_SIZE;
239         memcpy(ctx->hd_buf, mat_start_code, sizeof(mat_start_code));
240
241     } else if (ctx->hd_buf_count == 12) {
242         const char mat_middle_code[12] = { 0xC3, 0xC1, 0x42, 0x49, 0x3B, 0xFA, 0x82, 0x83, 0x49, 0x80, 0x77, 0xE0 };
243         mat_code_length = sizeof(mat_middle_code) + MAT_MIDDLE_CODE_OFFSET;
244         memcpy(&ctx->hd_buf[12 * TRUEHD_FRAME_OFFSET - BURST_HEADER_SIZE + MAT_MIDDLE_CODE_OFFSET],
245                mat_middle_code, sizeof(mat_middle_code));
246     }
247
248     if (pkt->size > TRUEHD_FRAME_OFFSET - mat_code_length) {
249         /* if such frames exist, we'd need some more complex logic to
250          * distribute the TrueHD frames in the MAT frame */
251         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "TrueHD frame too big, %d bytes\n", pkt->size);
252         av_log_ask_for_sample(s, NULL);
253         return -1;
254     }
255
256     memcpy(&ctx->hd_buf[ctx->hd_buf_count * TRUEHD_FRAME_OFFSET - BURST_HEADER_SIZE + mat_code_length],
257            pkt->data, pkt->size);
258     memset(&ctx->hd_buf[ctx->hd_buf_count * TRUEHD_FRAME_OFFSET - BURST_HEADER_SIZE + mat_code_length + pkt->size],
259            0, TRUEHD_FRAME_OFFSET - pkt->size - mat_code_length);
260
261     if (++ctx->hd_buf_count < 24){
262         ctx->pkt_offset = 0;
263         return 0;
264     }
265     memcpy(&ctx->hd_buf[MAT_FRAME_SIZE - sizeof(mat_end_code)], mat_end_code, sizeof(mat_end_code));
266     ctx->hd_buf_count = 0;
267
268     ctx->data_type   = IEC958_TRUEHD;
269     ctx->pkt_offset  = 61440;
270     ctx->out_buf     = ctx->hd_buf;
271     ctx->out_bytes   = MAT_FRAME_SIZE;
272     ctx->length_code = MAT_FRAME_SIZE;
273     return 0;
274 }
275
276 static int spdif_write_header(AVFormatContext *s)
277 {
278     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
279
280     switch (s->streams[0]->codec->codec_id) {
281     case CODEC_ID_AC3:
282         ctx->header_info = spdif_header_ac3;
283         break;
284     case CODEC_ID_EAC3:
285         ctx->header_info = spdif_header_eac3;
286         break;
287     case CODEC_ID_MP1:
288     case CODEC_ID_MP2:
289     case CODEC_ID_MP3:
290         ctx->header_info = spdif_header_mpeg;
291         break;
292     case CODEC_ID_DTS:
293         ctx->header_info = spdif_header_dts;
294         break;
295     case CODEC_ID_AAC:
296         ctx->header_info = spdif_header_aac;
297         break;
298     case CODEC_ID_TRUEHD:
299         ctx->header_info = spdif_header_truehd;
300         ctx->hd_buf = av_malloc(MAT_FRAME_SIZE);
301         if (!ctx->hd_buf)
302             return AVERROR(ENOMEM);
303         break;
304     default:
305         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "codec not supported\n");
306         return -1;
307     }
308     return 0;
309 }
310
311 static int spdif_write_trailer(AVFormatContext *s)
312 {
313     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
314     av_freep(&ctx->buffer);
315     av_freep(&ctx->hd_buf);
316     return 0;
317 }
318
319 static int spdif_write_packet(struct AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
320 {
321     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
322     int ret, padding;
323
324     ctx->out_buf = pkt->data;
325     ctx->out_bytes = pkt->size;
326     ctx->length_code = FFALIGN(pkt->size, 2) << 3;
327
328     ret = ctx->header_info(s, pkt);
329     if (ret < 0)
330         return -1;
331     if (!ctx->pkt_offset)
332         return 0;
333
334     padding = (ctx->pkt_offset - BURST_HEADER_SIZE - ctx->out_bytes) >> 1;
335     if (padding < 0) {
336         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "bitrate is too high\n");
337         return -1;
338     }
339
340     put_le16(s->pb, SYNCWORD1);      //Pa
341     put_le16(s->pb, SYNCWORD2);      //Pb
342     put_le16(s->pb, ctx->data_type); //Pc
343     put_le16(s->pb, ctx->length_code);//Pd
344
345 #if HAVE_BIGENDIAN
346     put_buffer(s->pb, ctx->out_buf, ctx->out_bytes & ~1);
347 #else
348     av_fast_malloc(&ctx->buffer, &ctx->buffer_size, ctx->out_bytes + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
349     if (!ctx->buffer)
350         return AVERROR(ENOMEM);
351     ff_spdif_bswap_buf16((uint16_t *)ctx->buffer, (uint16_t *)ctx->out_buf, ctx->out_bytes >> 1);
352     put_buffer(s->pb, ctx->buffer, ctx->out_bytes & ~1);
353 #endif
354
355     if (ctx->out_bytes & 1)
356         put_be16(s->pb, ctx->out_buf[ctx->out_bytes - 1]);
357
358     for (; padding > 0; padding--)
359         put_be16(s->pb, 0);
360
361     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "type=%x len=%i pkt_offset=%i\n",
362            ctx->data_type, ctx->out_bytes, ctx->pkt_offset);
363
364     put_flush_packet(s->pb);
365     return 0;
366 }
367
368 AVOutputFormat spdif_muxer = {
369     "spdif",
370     NULL_IF_CONFIG_SMALL("IEC958 - S/PDIF (IEC-61937)"),
371     NULL,
372     "spdif",
373     sizeof(IEC958Context),
374     CODEC_ID_AC3,
375     CODEC_ID_NONE,
376     spdif_write_header,
377     spdif_write_packet,
378     spdif_write_trailer,
379 };