Fixed vc1 packetizer.
[vlc.git] / modules / mux / mpeg / pes.c
1 /*****************************************************************************
2  * pes.c: PES packetizer used by the MPEG multiplexers
3  *****************************************************************************
4  * Copyright (C) 2001, 2002 the VideoLAN team
5  * $Id$
6  *
7  * Authors: Laurent Aimar <fenrir@via.ecp.fr>
8  *          Eric Petit <titer@videolan.org>
9  *
10  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
11  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
12  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
13  * (at your option) any later version.
14  *
15  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
16  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
17  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
18  * GNU General Public License for more details.
19  *
20  * You should have received a copy of the GNU General Public License
21  * along with this program; if not, write to the Free Software
22  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston MA 02110-1301, USA.
23  *****************************************************************************/
24
25 /*****************************************************************************
26  * Preamble
27  *****************************************************************************/
28
29 #ifdef HAVE_CONFIG_H
30 # include "config.h"
31 #endif
32
33 #include <vlc_common.h>
34 #include <vlc_sout.h>
35 #include <vlc_block.h>
36 #include <assert.h>
37
38 #include <vlc_codecs.h>
39 #include "pes.h"
40 #include "bits.h"
41
42 /** PESHeader, write a pes header
43  * \param i_es_size length of payload data. (Must be < PES_PAYLOAD_SIZE_MAX
44  *                  unless the conditions for unbounded PES packets are met)
45  * \param i_stream_id stream id as follows:
46  *                     - 0x00   - 0xff   : normal stream_id as per Table 2-18
47  *                     - 0xfd00 - 0xfd7f : stream_id_extension = low 7 bits
48  *                                         (stream_id = PES_EXTENDED_STREAM_ID)
49  *                     - 0xbd00 - 0xbdff : private_id = low 8 bits
50  *                                         (stream_id = PES_PRIVATE_STREAM)
51  * \param i_header_size length of padding data to insert into PES packet
52  *                      header in bytes.
53  */
54 static inline int PESHeader( uint8_t *p_hdr, mtime_t i_pts, mtime_t i_dts,
55                              int i_es_size, es_format_t *p_fmt,
56                              int i_stream_id, bool b_mpeg2,
57                              bool b_data_alignment, int i_header_size )
58 {
59     bits_buffer_t bits;
60     int     i_extra = 0;
61     int i_private_id = -1;
62     int i_stream_id_extension = 0;
63
64     /* HACK for private stream 1 in ps */
65     if( ( i_stream_id >> 8 ) == PES_PRIVATE_STREAM_1 )
66     {
67         i_private_id = i_stream_id & 0xff;
68         i_stream_id = PES_PRIVATE_STREAM_1;
69         /* For PES_PRIVATE_STREAM_1 there is an extra header after the
70            pes header */
71         /* i_private_id != -1 because TS use 0xbd without private_id */
72         i_extra = 1;
73         if( ( i_private_id & 0xf0 ) == 0x80 )
74             i_extra += 3;
75     }
76     else if( ( i_stream_id >> 8 ) == PES_EXTENDED_STREAM_ID )
77     {
78         /* Enable support for extended_stream_id as defined in
79          * ISO/IEC 13818-1:2000/Amd.2:2003 */
80         /* NB, i_extended_stream_id is limited to 7 bits */
81         i_stream_id_extension = i_stream_id & 0x7f;
82         i_stream_id = PES_EXTENDED_STREAM_ID;
83     }
84
85     bits_initwrite( &bits, 50, p_hdr );
86
87     /* add start code */
88     bits_write( &bits, 24, 0x01 );
89     bits_write( &bits, 8, i_stream_id );
90     switch( i_stream_id )
91     {
92         case PES_PROGRAM_STREAM_MAP:
93         case PES_PADDING:
94         case PES_PRIVATE_STREAM_2:
95         case PES_ECM:
96         case PES_EMM:
97         case PES_PROGRAM_STREAM_DIRECTORY:
98         case PES_DSMCC_STREAM:
99         case PES_ITU_T_H222_1_TYPE_E_STREAM:
100             /* add pes data size  */
101             bits_write( &bits, 16, i_es_size );
102             bits_align( &bits );
103             return( bits.i_data );
104
105         default:
106             /* arg, a little more difficult */
107             if( b_mpeg2 )
108             {
109                 int i_pts_dts;
110                 bool b_pes_extension_flag = false;
111
112                 if( i_pts > 0 && i_dts > 0 &&
113                     ( i_pts != i_dts || ( p_fmt->i_cat == VIDEO_ES &&
114                       p_fmt->i_codec != VLC_FOURCC('m','p','g','v') ) ) )
115                 {
116                     i_pts_dts = 0x03;
117                     if ( !i_header_size ) i_header_size = 0xa;
118                 }
119                 else if( i_pts > 0 )
120                 {
121                     i_pts_dts = 0x02;
122                     if ( !i_header_size ) i_header_size = 0x5;
123                 }
124                 else
125                 {
126                     i_pts_dts = 0x00;
127                     if ( !i_header_size ) i_header_size = 0x0;
128                 }
129
130                 if( i_stream_id == PES_EXTENDED_STREAM_ID )
131                 {
132                     b_pes_extension_flag = true;
133                     i_header_size += 1 + 1;
134                 }
135
136                 if( b_pes_extension_flag )
137                 {
138                     i_header_size += 1;
139                 }
140
141                 /* Unbounded streams are only allowed in TS (not PS) and only
142                  * for some ES, eg. MPEG* Video ES or Dirac ES. */
143                 if( i_es_size > PES_PAYLOAD_SIZE_MAX )
144                     bits_write( &bits, 16, 0 ); // size unbounded
145                 else
146                     bits_write( &bits, 16, i_es_size + i_extra + 3
147                                  + i_header_size ); // size
148                 bits_write( &bits, 2, 0x02 ); // mpeg2 id
149                 bits_write( &bits, 2, 0x00 ); // pes scrambling control
150                 bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // pes priority
151                 bits_write( &bits, 1, b_data_alignment ); // data alignement indicator
152                 bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // copyright
153                 bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // original or copy
154
155                 bits_write( &bits, 2, i_pts_dts ); // pts_dts flags
156                 bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // escr flags
157                 bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // es rate flag
158                 bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // dsm trick mode flag
159                 bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // additional copy info flag
160                 bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // pes crc flag
161                 bits_write( &bits, 1, b_pes_extension_flag );
162                 bits_write( &bits, 8, i_header_size );
163
164                 /* write pts */
165                 if( i_pts_dts & 0x02 )
166                 {
167                     bits_write( &bits, 4, i_pts_dts ); // '0010' or '0011'
168                     bits_write( &bits, 3, i_pts >> 30 );
169                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
170                     bits_write( &bits, 15, i_pts >> 15 );
171                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
172                     bits_write( &bits, 15, i_pts );
173                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
174                     i_header_size -= 0x5;
175                 }
176                 /* write i_dts */
177                 if( i_pts_dts & 0x01 )
178                 {
179                     bits_write( &bits, 4, 0x01 ); // '0001'
180                     bits_write( &bits, 3, i_dts >> 30 );
181                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
182                     bits_write( &bits, 15, i_dts >> 15 );
183                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
184                     bits_write( &bits, 15, i_dts );
185                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
186                     i_header_size -= 0x5;
187                 }
188                 if( b_pes_extension_flag )
189                 {
190                     bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // PES_private_data_flag
191                     bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // pack_header_field_flag
192                     bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // program_packet_sequence_counter_flag
193                     bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // P-STD_buffer_flag
194                     bits_write( &bits, 3, 0x07 ); // reserved
195                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // PES_extension_flag_2
196                     /* skipping unsupported parts: */
197                     /*   PES_private_data */
198                     /*   pack_header */
199                     /*   program_packet_sequence_counter */
200                     /*   P-STD_buffer_flag */
201                     if( i_stream_id == PES_EXTENDED_STREAM_ID )
202                     {
203                         /* PES_extension_2 */
204                         bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
205                         bits_write( &bits, 7, 0x01 ); // PES_extension_field_length
206                         bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // stream_id_extension_flag
207                         bits_write( &bits, 7, i_stream_id_extension );
208                         i_header_size -= 0x2;
209                     }
210                     i_header_size -= 0x1;
211                 }
212                 while ( i_header_size )
213                 {
214                     bits_write( &bits, 8, 0xff );
215                     i_header_size--;
216                 }
217             }
218             else /* MPEG1 */
219             {
220                 int i_pts_dts;
221
222                 if( i_pts > 0 && i_dts > 0 &&
223                     ( i_pts != i_dts || p_fmt->i_cat == VIDEO_ES ) )
224                 {
225                     bits_write( &bits, 16, i_es_size + i_extra + 10 /* + stuffing */ );
226                     i_pts_dts = 0x03;
227                 }
228                 else if( i_pts > 0 )
229                 {
230                     bits_write( &bits, 16, i_es_size + i_extra + 5 /* + stuffing */ );
231                     i_pts_dts = 0x02;
232                 }
233                 else
234                 {
235                     bits_write( &bits, 16, i_es_size + i_extra + 1 /* + stuffing */);
236                     i_pts_dts = 0x00;
237                 }
238
239                 /* FIXME: Now should be stuffing */
240
241                 /* No STD_buffer_scale and STD_buffer_size */
242
243                 /* write pts */
244                 if( i_pts_dts & 0x02 )
245                 {
246                     bits_write( &bits, 4, i_pts_dts ); // '0010' or '0011'
247                     bits_write( &bits, 3, i_pts >> 30 );
248                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
249                     bits_write( &bits, 15, i_pts >> 15 );
250                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
251                     bits_write( &bits, 15, i_pts );
252                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
253                 }
254                 /* write i_dts */
255                 if( i_pts_dts & 0x01 )
256                 {
257                     bits_write( &bits, 4, 0x01 ); // '0001'
258                     bits_write( &bits, 3, i_dts >> 30 );
259                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
260                     bits_write( &bits, 15, i_dts >> 15 );
261                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
262                     bits_write( &bits, 15, i_dts );
263                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
264                 }
265                 if( !i_pts_dts )
266                 {
267                     bits_write( &bits, 8, 0x0F );
268                 }
269
270             }
271
272             /* now should be stuffing */
273             /* and then pes data */
274
275             bits_align( &bits );
276             if( i_stream_id == PES_PRIVATE_STREAM_1 && i_private_id != -1 )
277             {
278                 bits_write( &bits, 8, i_private_id );
279                 if( ( i_private_id&0xf0 ) == 0x80 )
280                 {
281                     bits_write( &bits, 24, 0 ); // ac3
282                 }
283             }
284             bits_align( &bits );
285             return( bits.i_data );
286     }
287 }
288
289 /** EStoPES, encapsulate an elementary stream block into PES packet(s)
290  * each with a maximal payload size of @i_max_pes_size@.
291  *
292  * In some circumstances, unbounded PES packets are allowed:
293  *  - Transport streams only (NOT programme streams)
294  *  - Only some types of elementary streams (eg MPEG2 video)
295  * It is the responsibility of the caller to enforce these constraints.
296  *
297  * EStoPES will only produce an unbounded PES packet if:
298  *  - ES is VIDEO_ES
299  *  - i_max_pes_size > PES_PAYLOAD_SIZE_MAX
300  *  - length of p_es > PES_PAYLOAD_SIZE_MAX
301  * If the last condition is not met, a single PES packet is produced
302  * which is not unbounded in length.
303  *
304  * \param i_stream_id stream id as follows:
305  *                     - 0x00   - 0xff   : normal stream_id as per Table 2-18
306  *                     - 0xfd00 - 0xfd7f : stream_id_extension = low 7 bits
307  *                                         (stream_id = PES_EXTENDED_STREAM_ID)
308  *                     - 0xbd00 - 0xbdff : private_id = low 8 bits
309  *                                         (stream_id = PES_PRIVATE_STREAM)
310  * \param i_header_size length of padding data to insert into PES packet
311  *                      header in bytes.
312  * \param i_max_pes_size maximum length of each pes packet payload.
313  *                       if zero, uses default maximum.
314  *                       To allow unbounded PES packets in transport stream
315  *                       VIDEO_ES, set to INT_MAX.
316  */
317 int  EStoPES ( sout_instance_t *p_sout, block_t **pp_pes, block_t *p_es,
318                    es_format_t *p_fmt, int i_stream_id,
319                    int b_mpeg2, int b_data_alignment, int i_header_size,
320                    int i_max_pes_size )
321 {
322     block_t *p_pes;
323     mtime_t i_pts, i_dts, i_length;
324
325     uint8_t *p_data;
326     int     i_size;
327
328     uint8_t header[50];     // PES header + extra < 50 (more like 17)
329     int     i_pes_payload;
330     int     i_pes_header;
331
332     int     i_pes_count = 1;
333
334     assert( i_max_pes_size >= 0 );
335     assert( i_header_size >= 0 );
336
337     /* NB, Only video ES may have unbounded length */
338     if( !i_max_pes_size ||
339         ( p_fmt->i_cat != VIDEO_ES && i_max_pes_size > PES_PAYLOAD_SIZE_MAX ) )
340     {
341         i_max_pes_size = PES_PAYLOAD_SIZE_MAX;
342     }
343
344     if( p_fmt->i_codec == VLC_FOURCC( 'm', 'p','4', 'v' ) &&
345         p_es->i_flags & BLOCK_FLAG_TYPE_I )
346     {
347         /* For MPEG4 video, add VOL before I-frames */
348         p_es = block_Realloc( p_es, p_fmt->i_extra, p_es->i_buffer );
349
350         memcpy( p_es->p_buffer, p_fmt->p_extra, p_fmt->i_extra );
351     }
352
353     i_pts = p_es->i_pts <= 0 ? 0 : p_es->i_pts * 9 / 100; // 90000 units clock
354     i_dts = p_es->i_dts <= 0 ? 0 : p_es->i_dts * 9 / 100; // 90000 units clock
355
356     i_size = p_es->i_buffer;
357     p_data = p_es->p_buffer;
358
359     *pp_pes = p_pes = NULL;
360
361 #ifndef NDEBUG
362     memset( header, 0, 50 );
363 #endif
364
365     do
366     {
367         i_pes_payload = __MIN( i_size, i_max_pes_size );
368         i_pes_header  = PESHeader( header, i_pts, i_dts, i_pes_payload,
369                                    p_fmt, i_stream_id, b_mpeg2,
370                                    b_data_alignment, i_header_size );
371         i_dts = 0; // only first PES has a dts/pts
372         i_pts = 0;
373
374         if( p_es )
375         {
376             p_es = block_Realloc( p_es, i_pes_header, p_es->i_buffer );
377             p_data = p_es->p_buffer+i_pes_header;
378             /* reuse p_es for first frame */
379             *pp_pes = p_pes = p_es;
380             /* don't touch i_dts, i_pts, i_length as are already set :) */
381             p_es = NULL;
382         }
383         else
384         {
385             p_pes->p_next = block_New( p_sout, i_pes_header + i_pes_payload );
386             p_pes = p_pes->p_next;
387
388             p_pes->i_dts    = 0;
389             p_pes->i_pts    = 0;
390             p_pes->i_length = 0;
391             if( i_pes_payload > 0 )
392             {
393                 vlc_memcpy( p_pes->p_buffer + i_pes_header, p_data,
394                             i_pes_payload );
395             }
396             i_pes_count++;
397         }
398
399         /* copy header */
400         memcpy( p_pes->p_buffer, header, i_pes_header );
401
402         i_size -= i_pes_payload;
403         p_data += i_pes_payload;
404         p_pes->i_buffer =  i_pes_header + i_pes_payload;
405
406     } while( i_size > 0 );
407
408     /* Now redate all pes */
409     i_dts    = (*pp_pes)->i_dts;
410     i_length = (*pp_pes)->i_length / i_pes_count;
411     for( p_pes = *pp_pes; p_pes != NULL; p_pes = p_pes->p_next )
412     {
413         p_pes->i_dts = i_dts;
414         p_pes->i_length = i_length;
415
416         i_dts += i_length;
417     }
418
419     return 0;
420 }