git.sesse.net Git - vlc/blob - 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_CODEC_MPGV ) ) )
 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_CODEC_MP4V &&
 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 }