b9b6b26fd03d007cdc02177d946dd9e48888db7e
[ffmpeg.git] / libav / ffm.c
1 /*
2  * FFM (ffserver live feed) encoder and decoder
3  * Copyright (c) 2001 Gerard Lantau.
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
7  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
8  * (at your option) any later version.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13  * GNU General Public License for more details.
14  *
15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
16  * along with this program; if not, write to the Free Software
17  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
18  */
19 #include "avformat.h"
20 #include <unistd.h>
21
22 /* The FFM file is made of blocks of fixed size */
23 #define FFM_HEADER_SIZE 14
24 #define PACKET_ID       0x666d
25
26 /* each packet contains frames (which can span several packets */
27 #define FRAME_HEADER_SIZE    5
28 #define FLAG_KEY_FRAME       0x01
29
30 typedef struct FFMStream {
31     INT64 pts;
32 } FFMStream;
33
34 enum {
35     READ_HEADER,
36     READ_DATA,
37 };
38
39 typedef struct FFMContext {
40     /* only reading mode */
41     offset_t write_index, file_size;
42     int read_state;
43     UINT8 header[FRAME_HEADER_SIZE];
44
45     /* read and write */
46     int first_packet; /* true if first packet, needed to set the discontinuity tag */
47     int packet_size;
48     int frame_offset;
49     INT64 pts;
50     UINT8 *packet_ptr, *packet_end;
51     UINT8 packet[1]; /* must be last */
52 } FFMContext;
53
54 static void flush_packet(AVFormatContext *s)
55 {
56     FFMContext *ffm = s->priv_data;
57     int fill_size, h;
58     ByteIOContext *pb = &s->pb;
59
60     fill_size = ffm->packet_end - ffm->packet_ptr;
61     memset(ffm->packet_ptr, 0, fill_size);
62
63     /* put header */
64     put_be16(pb, PACKET_ID);
65     put_be16(pb, fill_size);
66     put_be64(pb, ffm->pts);
67     h = ffm->frame_offset;
68     if (ffm->first_packet)
69         h |= 0x8000;
70     put_be16(pb, h);
71     put_buffer(pb, ffm->packet, ffm->packet_end - ffm->packet);
72
73     /* prepare next packet */
74     ffm->frame_offset = 0; /* no key frame */
75     ffm->pts = 0; /* no pts */
76     ffm->packet_ptr = ffm->packet;
77     ffm->first_packet = 0;
78 }
79
80 /* 'first' is true if first data of a frame */
81 static void ffm_write_data(AVFormatContext *s,
82                            UINT8 *buf, int size,
83                            INT64 pts, int first)
84 {
85     FFMContext *ffm = s->priv_data;
86     int len;
87
88     if (first && ffm->frame_offset == 0)
89         ffm->frame_offset = ffm->packet_ptr - ffm->packet + FFM_HEADER_SIZE;
90     if (first && ffm->pts == 0)
91         ffm->pts = pts;
92
93     /* write as many packets as needed */
94     while (size > 0) {
95         len = ffm->packet_end - ffm->packet_ptr;
96         if (len > size)
97             len = size;
98         memcpy(ffm->packet_ptr, buf, len);
99
100         ffm->packet_ptr += len;
101         buf += len;
102         size -= len;
103         if (ffm->packet_ptr >= ffm->packet_end) {
104             /* special case : no pts in packet : we leave the current one */
105             if (ffm->pts == 0)
106                 ffm->pts = pts;
107
108             flush_packet(s);
109         }
110     }
111 }
112
113 static int ffm_write_header(AVFormatContext *s)
114 {
115     AVStream *st;
116     FFMStream *fst;
117     FFMContext *ffm;
118     ByteIOContext *pb = &s->pb;
119     AVCodecContext *codec;
120     int bit_rate, i;
121
122     ffm = av_mallocz(sizeof(FFMContext) + FFM_PACKET_SIZE);
123     if (!ffm)
124         return -1;
125
126     s->priv_data = ffm;
127     ffm->packet_size = FFM_PACKET_SIZE;
128
129     /* header */
130     put_tag(pb, "FFM1");
131     put_be32(pb, ffm->packet_size);
132     /* XXX: store write position in other file ? */
133     put_be64(pb, ffm->packet_size); /* current write position */
134
135     put_be32(pb, s->nb_streams);
136     bit_rate = 0;
137     for(i=0;i<s->nb_streams;i++) {
138         st = s->streams[i];
139         bit_rate += st->codec.bit_rate;
140     }
141     put_be32(pb, bit_rate);
142
143     /* list of streams */
144     for(i=0;i<s->nb_streams;i++) {
145         st = s->streams[i];
146         fst = av_mallocz(sizeof(FFMStream) + ffm->packet_size);
147         if (!fst)
148             goto fail;
149         st->priv_data = fst;
150
151         codec = &st->codec;
152         /* generic info */
153         put_be32(pb, codec->codec_id);
154         put_byte(pb, codec->codec_type);
155         put_be32(pb, codec->bit_rate);
156         /* specific info */
157         switch(codec->codec_type) {
158         case CODEC_TYPE_VIDEO:
159             put_be32(pb, (codec->frame_rate * 1000) / FRAME_RATE_BASE);
160             put_be16(pb, codec->width);
161             put_be16(pb, codec->height);
162             put_byte(pb, codec->qmin);
163             put_byte(pb, codec->qmax);
164             put_byte(pb, codec->max_qdiff);
165             put_be16(pb, (int) (codec->qcompress * 10000.0));
166             put_be16(pb, (int) (codec->qblur * 10000.0));
167             break;
168         case CODEC_TYPE_AUDIO:
169             put_be32(pb, codec->sample_rate);
170             put_le16(pb, codec->channels);
171             break;
172         }
173         /* hack to have real time */
174         fst->pts = gettime();
175     }
176
177     /* flush until end of block reached */
178     while ((url_ftell(pb) % ffm->packet_size) != 0)
179         put_byte(pb, 0);
180
181     put_flush_packet(pb);
182
183     /* init packet mux */
184     ffm->packet_ptr = ffm->packet;
185     ffm->packet_end = ffm->packet + ffm->packet_size - FFM_HEADER_SIZE;
186     ffm->frame_offset = 0;
187     ffm->pts = 0;
188     ffm->first_packet = 1;
189
190     return 0;
191  fail:
192     for(i=0;i<s->nb_streams;i++) {
193         st = s->streams[i];
194         fst = st->priv_data;
195         if (fst)
196             free(fst);
197     }
198     free(ffm);
199     return -1;
200 }
201
202 static int ffm_write_packet(AVFormatContext *s, int stream_index,
203                             UINT8 *buf, int size, int force_pts)
204 {
205     AVStream *st = s->streams[stream_index];
206     FFMStream *fst = st->priv_data;
207     INT64 pts;
208     UINT8 header[FRAME_HEADER_SIZE];
209
210     pts = fst->pts;
211     /* packet size & key_frame */
212     header[0] = stream_index;
213     header[1] = 0;
214     if (st->codec.key_frame)
215         header[1] |= FLAG_KEY_FRAME;
216     header[2] = (size >> 16) & 0xff;
217     header[3] = (size >> 8) & 0xff;
218     header[4] = size & 0xff;
219     ffm_write_data(s, header, FRAME_HEADER_SIZE, pts, 1);
220     ffm_write_data(s, buf, size, pts, 0);
221
222     if (st->codec.codec_type == CODEC_TYPE_AUDIO) {
223         fst->pts += (INT64)((float)st->codec.frame_size / st->codec.sample_rate * 1000000.0);
224     } else {
225         fst->pts += (INT64)(1000000.0 * FRAME_RATE_BASE / (float)st->codec.frame_rate);
226     }
227     return 0;
228 }
229
230 static int ffm_write_trailer(AVFormatContext *s)
231 {
232     ByteIOContext *pb = &s->pb;
233     FFMContext *ffm = s->priv_data;
234     int i;
235
236     /* flush packets */
237     if (ffm->packet_ptr > ffm->packet)
238         flush_packet(s);
239
240     put_flush_packet(pb);
241
242     for(i=0;i<s->nb_streams;i++)
243         free(s->streams[i]->priv_data);
244     free(ffm);
245     return 0;
246 }
247
248 /* ffm demux */
249
250 static int ffm_is_avail_data(AVFormatContext *s, int size)
251 {
252     FFMContext *ffm = s->priv_data;
253     offset_t pos, avail_size;
254     int len;
255
256     len = ffm->packet_end - ffm->packet_ptr;
257     if (size <= len)
258         return 1;
259     pos = url_ftell(&s->pb);
260     if (pos == ffm->write_index) {
261         /* exactly at the end of stream */
262         return 0;
263     } else if (pos < ffm->write_index) {
264         avail_size = ffm->write_index - pos;
265     } else {
266         avail_size = (ffm->file_size - pos) + (ffm->write_index - FFM_PACKET_SIZE);
267     }
268     avail_size = (avail_size / ffm->packet_size) * (ffm->packet_size - FFM_HEADER_SIZE) + len;
269     if (size <= avail_size)
270         return 1;
271     else
272         return 0;
273 }
274
275 /* first is true if we read the frame header */
276 static int ffm_read_data(AVFormatContext *s,
277                           UINT8 *buf, int size, int first)
278 {
279     FFMContext *ffm = s->priv_data;
280     ByteIOContext *pb = &s->pb;
281     int len, fill_size, size1, frame_offset;
282
283     size1 = size;
284     while (size > 0) {
285     redo:
286         len = ffm->packet_end - ffm->packet_ptr;
287         if (len > size)
288             len = size;
289         if (len == 0) {
290             if (url_ftell(pb) == ffm->file_size)
291                 url_fseek(pb, ffm->packet_size, SEEK_SET);
292             get_be16(pb); /* PACKET_ID */
293             fill_size = get_be16(pb);
294             ffm->pts = get_be64(pb);
295             frame_offset = get_be16(pb);
296             get_buffer(pb, ffm->packet, ffm->packet_size - FFM_HEADER_SIZE);
297             ffm->packet_end = ffm->packet + (ffm->packet_size - FFM_HEADER_SIZE - fill_size);
298             /* if first packet or resynchronization packet, we must
299                handle it specifically */
300             if (ffm->first_packet || (frame_offset & 0x8000)) {
301                 ffm->first_packet = 0;
302                 ffm->packet_ptr = ffm->packet + (frame_offset & 0x7fff) - FFM_HEADER_SIZE;
303                 if (!first)
304                     break;
305             } else {
306                 ffm->packet_ptr = ffm->packet;
307             }
308             goto redo;
309         }
310         memcpy(buf, ffm->packet_ptr, len);
311         buf += len;
312         ffm->packet_ptr += len;
313         size -= len;
314         first = 0;
315     }
316     return size1 - size;
317 }
318
319
320 static int ffm_read_header(AVFormatContext *s, AVFormatParameters *ap)
321 {
322     AVStream *st;
323     FFMStream *fst;
324     FFMContext *ffm;
325     ByteIOContext *pb = &s->pb;
326     AVCodecContext *codec;
327     int i;
328     UINT32 tag;
329
330     ffm = av_mallocz(sizeof(FFMContext) + FFM_PACKET_SIZE);
331     if (!ffm)
332         return -1;
333
334     s->priv_data = ffm;
335
336     /* header */
337     tag = get_le32(pb);
338     if (tag != MKTAG('F', 'F', 'M', '1'))
339         goto fail;
340     ffm->packet_size = get_be32(pb);
341     if (ffm->packet_size != FFM_PACKET_SIZE)
342         goto fail;
343     ffm->write_index = get_be64(pb);
344     /* get also filesize */
345     if (!url_is_streamed(pb)) {
346         ffm->file_size = url_filesize(url_fileno(pb));
347     } else {
348         ffm->file_size = (UINT64_C(1) << 63) - 1;
349     }
350
351     s->nb_streams = get_be32(pb);
352     get_be32(pb); /* total bitrate */
353     /* read each stream */
354     for(i=0;i<s->nb_streams;i++) {
355         st = av_mallocz(sizeof(AVStream));
356         if (!st)
357             goto fail;
358         s->streams[i] = st;
359         fst = av_mallocz(sizeof(FFMStream) + ffm->packet_size);
360         if (!fst)
361             goto fail;
362         st->priv_data = fst;
363
364         codec = &st->codec;
365         /* generic info */
366         st->codec.codec_id = get_be32(pb);
367         st->codec.codec_type = get_byte(pb); /* codec_type */
368         codec->bit_rate = get_be32(pb);
369         /* specific info */
370         switch(codec->codec_type) {
371         case CODEC_TYPE_VIDEO:
372             codec->frame_rate = ((INT64)get_be32(pb) * FRAME_RATE_BASE) / 1000;
373             codec->width = get_be16(pb);
374             codec->height = get_be16(pb);
375             codec->qmin = get_byte(pb);
376             codec->qmax = get_byte(pb);
377             codec->max_qdiff = get_byte(pb);
378             codec->qcompress = get_be16(pb) / 10000.0;
379             codec->qblur = get_be16(pb) / 10000.0;
380             break;
381         case CODEC_TYPE_AUDIO:
382             codec->sample_rate = get_be32(pb);
383             codec->channels = get_le16(pb);
384             break;
385         }
386
387     }
388
389     /* get until end of block reached */
390     while ((url_ftell(pb) % ffm->packet_size) != 0)
391         get_byte(pb);
392
393     /* init packet demux */
394     ffm->packet_ptr = ffm->packet;
395     ffm->packet_end = ffm->packet;
396     ffm->frame_offset = 0;
397     ffm->pts = 0;
398     ffm->read_state = READ_HEADER;
399     ffm->first_packet = 1;
400     return 0;
401  fail:
402     for(i=0;i<s->nb_streams;i++) {
403         st = s->streams[i];
404         if (st) {
405             fst = st->priv_data;
406             if (fst)
407                 free(fst);
408             free(st);
409         }
410     }
411     if (ffm)
412         free(ffm);
413     return -1;
414 }
415
416 /* return < 0 if eof */
417 static int ffm_read_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
418 {
419     int size;
420     FFMContext *ffm = s->priv_data;
421
422     switch(ffm->read_state) {
423     case READ_HEADER:
424         if (!ffm_is_avail_data(s, FRAME_HEADER_SIZE))
425             return -EAGAIN;
426 #if 0
427         printf("pos=%08Lx spos=%Lx, write_index=%Lx size=%Lx\n",
428                url_ftell(&s->pb), s->pb.pos, ffm->write_index, ffm->file_size);
429 #endif
430         if (ffm_read_data(s, ffm->header, FRAME_HEADER_SIZE, 1) != FRAME_HEADER_SIZE)
431             return -EAGAIN;
432
433 #if 0
434         {
435             int i;
436             for(i=0;i<FRAME_HEADER_SIZE;i++)
437                 printf("%02x ", ffm->header[i]);
438             printf("\n");
439         }
440 #endif
441         ffm->read_state = READ_DATA;
442         /* fall thru */
443     case READ_DATA:
444         size = (ffm->header[2] << 16) | (ffm->header[3] << 8) | ffm->header[4];
445         if (!ffm_is_avail_data(s, size)) {
446             return -EAGAIN;
447         }
448
449         av_new_packet(pkt, size);
450         pkt->stream_index = ffm->header[0];
451         if (ffm->header[1] & FLAG_KEY_FRAME)
452             pkt->flags |= PKT_FLAG_KEY;
453
454         ffm->read_state = READ_HEADER;
455         if (ffm_read_data(s, pkt->data, size, 0) != size) {
456             /* bad case: desynchronized packet. we cancel all the packet loading */
457             av_free_packet(pkt);
458             return -EAGAIN;
459         }
460         break;
461     }
462     return 0;
463 }
464
465 //#define DEBUG_SEEK
466
467 /* pos is between 0 and file_size - FFM_PACKET_SIZE. It is translated
468    by the write position inside this function */
469 static void ffm_seek1(AVFormatContext *s, offset_t pos1)
470 {
471     FFMContext *ffm = s->priv_data;
472     ByteIOContext *pb = &s->pb;
473     offset_t pos;
474
475     pos = pos1 + ffm->write_index;
476     if (pos >= ffm->file_size)
477         pos -= (ffm->file_size - FFM_PACKET_SIZE);
478 #ifdef DEBUG_SEEK
479     printf("seek to %Lx -> %Lx\n", pos1, pos);
480 #endif
481     url_fseek(pb, pos, SEEK_SET);
482 }
483
484 static INT64 get_pts(AVFormatContext *s, offset_t pos)
485 {
486     ByteIOContext *pb = &s->pb;
487     INT64 pts;
488
489     ffm_seek1(s, pos);
490     url_fskip(pb, 4);
491     pts = get_be64(pb);
492 #ifdef DEBUG_SEEK
493     printf("pts=%0.6f\n", pts / 1000000.0);
494 #endif
495     return pts;
496 }
497
498 /* seek to a given time in the file. The file read pointer is
499    positionned at or before pts. XXX: the following code is quite
500    approximative */
501 static int ffm_seek(AVFormatContext *s, INT64 wanted_pts)
502 {
503     FFMContext *ffm = s->priv_data;
504     offset_t pos_min, pos_max, pos;
505     INT64 pts_min, pts_max, pts;
506     double pos1;
507
508 #ifdef DEBUG_SEEK
509     printf("wanted_pts=%0.6f\n", wanted_pts / 1000000.0);
510 #endif
511     /* find the position using linear interpolation (better than
512        dichotomy in typical cases) */
513     pos_min = 0;
514     pos_max = ffm->file_size - 2 * FFM_PACKET_SIZE;
515     while (pos_min <= pos_max) {
516         pts_min = get_pts(s, pos_min);
517         pts_max = get_pts(s, pos_max);
518         /* linear interpolation */
519         pos1 = (double)(pos_max - pos_min) * (double)(wanted_pts - pts_min) /
520             (double)(pts_max - pts_min);
521         pos = (((INT64)pos1) / FFM_PACKET_SIZE) * FFM_PACKET_SIZE;
522         if (pos <= pos_min)
523             pos = pos_min;
524         else if (pos >= pos_max)
525             pos = pos_max;
526         pts = get_pts(s, pos);
527         /* check if we are lucky */
528         if (pts == wanted_pts) {
529             goto found;
530         } else if (pts > wanted_pts) {
531             pos_max = pos - FFM_PACKET_SIZE;
532         } else {
533             pos_min = pos + FFM_PACKET_SIZE;
534         }
535     }
536     pos = pos_min;
537     if (pos > 0)
538         pos -= FFM_PACKET_SIZE;
539  found:
540     ffm_seek1(s, pos);
541     return 0;
542 }
543
544 offset_t ffm_read_write_index(int fd)
545 {
546     UINT8 buf[8];
547     offset_t pos;
548     int i;
549
550     lseek(fd, 8, SEEK_SET);
551     read(fd, buf, 8);
552     pos = 0;
553     for(i=0;i<8;i++)
554         pos |= buf[i] << (56 - i * 8);
555     return pos;
556 }
557
558 void ffm_write_write_index(int fd, offset_t pos)
559 {
560     UINT8 buf[8];
561     int i;
562
563     for(i=0;i<8;i++)
564         buf[i] = (pos >> (56 - i * 8)) & 0xff;
565     lseek(fd, 8, SEEK_SET);
566     write(fd, buf, 8);
567 }
568
569 void ffm_set_write_index(AVFormatContext *s, offset_t pos, offset_t file_size)
570 {
571     FFMContext *ffm = s->priv_data;
572     ffm->write_index = pos;
573     ffm->file_size = file_size;
574 }
575
576 static int ffm_read_close(AVFormatContext *s)
577 {
578     AVStream *st;
579     int i;
580
581     for(i=0;i<s->nb_streams;i++) {
582         st = s->streams[i];
583         free(st->priv_data);
584     }
585     free(s->priv_data);
586     return 0;
587 }
588
589 AVFormat ffm_format = {
590     "ffm",
591     "ffm format",
592     "",
593     "ffm",
594     /* not really used */
595     CODEC_ID_MP2,
596     CODEC_ID_MPEG1VIDEO,
597     ffm_write_header,
598     ffm_write_packet,
599     ffm_write_trailer,
600     ffm_read_header,
601     ffm_read_packet,
602     ffm_read_close,
603     ffm_seek,
604 };