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 <sys/types.h>
  34 #include <sys/stat.h>
  35 #include <errno.h>
  36 #include <fcntl.h>
  37
  38 #include <vlc_common.h>
  39 #include <vlc_sout.h>
  40 #include <vlc_block.h>
  41
  42 #ifdef HAVE_UNISTD_H
  43 #   include <unistd.h>
  44 #endif
  45
  46 #include <vlc_codecs.h>
  47 #include "pes.h"
  48 #include "bits.h"
  49
  50 /** PESHeader, write a pes header
  51  * \param i_es_size length of payload data. (Must be < PES_PAYLOAD_SIZE_MAX
  52  *                  unless the conditions for unbounded PES packets are met)
  53  * \param i_stream_id stream id as follows:
  54  *                     - 0x00   - 0xff   : normal stream_id as per Table 2-18
  55  *                     - 0xfd00 - 0xfd7f : stream_id_extension = low 7 bits
  56  *                                         (stream_id = PES_EXTENDED_STREAM_ID)
  57  * \param i_header_size length of padding data to insert into PES packet
  58  *                      header in bytes.
  59  */
  60 static inline int PESHeader( uint8_t *p_hdr, mtime_t i_pts, mtime_t i_dts,
  61                              int i_es_size, es_format_t *p_fmt,
  62                              int i_stream_id, int i_private_id,
  63                              bool b_mpeg2, bool b_data_alignment,
  64                              int i_header_size )
  65 {
  66     bits_buffer_t bits;
  67     int     i_extra = 0;
  68     int i_stream_id_extension = 0;
  69
  70     /* For PES_PRIVATE_STREAM_1 there is an extra header after the
  71        pes header */
  72     /* i_private_id != -1 because TS use 0xbd without private_id */
  73     if( i_stream_id == PES_PRIVATE_STREAM_1 && i_private_id != -1 )
  74     {
  75         i_extra = 1;
  76         if( ( i_private_id & 0xf0 ) == 0x80 )
  77         {
  78             i_extra += 3;
  79         }
  80     }
  81
  82     if( ( i_stream_id >> 8 ) == PES_EXTENDED_STREAM_ID )
  83     {
  84         /* Enable support for extended_stream_id as defined in
  85          * ISO/IEC 13818-1:2000/Amd.2:2003 */
  86         /* NB, i_extended_stream_id is limited to 7 bits */
  87         i_stream_id_extension = i_stream_id & 0x7f;
  88         i_stream_id = PES_EXTENDED_STREAM_ID;
  89     }
  90
  91     bits_initwrite( &bits, 50, p_hdr );
  92
  93     /* add start code */
  94     bits_write( &bits, 24, 0x01 );
  95     bits_write( &bits, 8, i_stream_id );
  96     switch( i_stream_id )
  97     {
  98         case PES_PROGRAM_STREAM_MAP:
  99         case PES_PADDING:
 100         case PES_PRIVATE_STREAM_2:
 101         case PES_ECM:
 102         case PES_EMM:
 103         case PES_PROGRAM_STREAM_DIRECTORY:
 104         case PES_DSMCC_STREAM:
 105         case PES_ITU_T_H222_1_TYPE_E_STREAM:
 106             /* add pes data size  */
 107             bits_write( &bits, 16, i_es_size );
 108             bits_align( &bits );
 109             return( bits.i_data );
 110
 111         default:
 112             /* arg, a little more difficult */
 113             if( b_mpeg2 )
 114             {
 115                 int i_pts_dts;
 116                 bool b_pes_extension_flag = false;
 117
 118                 if( i_pts > 0 && i_dts > 0 &&
 119                     ( i_pts != i_dts || ( p_fmt->i_cat == VIDEO_ES &&
 120                       p_fmt->i_codec != VLC_FOURCC('m','p','g','v') ) ) )
 121                 {
 122                     i_pts_dts = 0x03;
 123                     if ( !i_header_size ) i_header_size = 0xa;
 124                 }
 125                 else if( i_pts > 0 )
 126                 {
 127                     i_pts_dts = 0x02;
 128                     if ( !i_header_size ) i_header_size = 0x5;
 129                 }
 130                 else
 131                 {
 132                     i_pts_dts = 0x00;
 133                     if ( !i_header_size ) i_header_size = 0x0;
 134                 }
 135
 136                 if( i_stream_id == 0xfd )
 137                 {
 138                     b_pes_extension_flag = true;
 139                     i_header_size += 1 + 1;
 140                 }
 141
 142                 if( b_pes_extension_flag )
 143                 {
 144                     i_header_size += 1;
 145                 }
 146
 147                 /* Unbounded streams are only allowed in TS (not PS) and only
 148                  * for some ES, eg. MPEG* Video ES or Dirac ES. */
 149                 if( i_es_size > PES_PAYLOAD_SIZE_MAX )
 150                     bits_write( &bits, 16, 0 ); // size unbounded
 151                 else
 152                     bits_write( &bits, 16, i_es_size + i_extra + 3
 153                                  + i_header_size ); // size
 154                 bits_write( &bits, 2, 0x02 ); // mpeg2 id
 155                 bits_write( &bits, 2, 0x00 ); // pes scrambling control
 156                 bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // pes priority
 157                 bits_write( &bits, 1, b_data_alignment ); // data alignement indicator
 158                 bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // copyright
 159                 bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // original or copy
 160
 161                 bits_write( &bits, 2, i_pts_dts ); // pts_dts flags
 162                 bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // escr flags
 163                 bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // es rate flag
 164                 bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // dsm trick mode flag
 165                 bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // additional copy info flag
 166                 bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // pes crc flag
 167                 bits_write( &bits, 1, b_pes_extension_flag );
 168                 bits_write( &bits, 8, i_header_size );
 169
 170                 /* write pts */
 171                 if( i_pts_dts & 0x02 )
 172                 {
 173                     bits_write( &bits, 4, i_pts_dts ); // '0010' or '0011'
 174                     bits_write( &bits, 3, i_pts >> 30 );
 175                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
 176                     bits_write( &bits, 15, i_pts >> 15 );
 177                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
 178                     bits_write( &bits, 15, i_pts );
 179                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
 180                     i_header_size -= 0x5;
 181                 }
 182                 /* write i_dts */
 183                 if( i_pts_dts & 0x01 )
 184                 {
 185                     bits_write( &bits, 4, 0x01 ); // '0001'
 186                     bits_write( &bits, 3, i_dts >> 30 );
 187                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
 188                     bits_write( &bits, 15, i_dts >> 15 );
 189                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
 190                     bits_write( &bits, 15, i_dts );
 191                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
 192                     i_header_size -= 0x5;
 193                 }
 194                 if( b_pes_extension_flag )
 195                 {
 196                     bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // PES_private_data_flag
 197                     bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // pack_header_field_flag
 198                     bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // program_packet_sequence_counter_flag
 199                     bits_write( &bits, 1, 0x00 ); // P-STD_buffer_flag
 200                     bits_write( &bits, 3, 0x07 ); // reserved
 201                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // PES_extension_flag_2
 202                     /* skipping unsupported parts: */
 203                     /*   PES_private_data */
 204                     /*   pack_header */
 205                     /*   program_packet_sequence_counter */
 206                     /*   P-STD_buffer_flag */
 207                     if( i_stream_id == 0xfd )
 208                     {
 209                         /* PES_extension_2 */
 210                         bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
 211                         bits_write( &bits, 7, 0x01 ); // PES_extension_field_length
 212                         bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // stream_id_extension_flag
 213                         bits_write( &bits, 7, i_stream_id_extension );
 214                         i_header_size -= 0x2;
 215                     }
 216                     i_header_size -= 0x1;
 217                 }
 218                 while ( i_header_size )
 219                 {
 220                     bits_write( &bits, 8, 0xff );
 221                     i_header_size--;
 222                 }
 223             }
 224             else /* MPEG1 */
 225             {
 226                 int i_pts_dts;
 227
 228                 if( i_pts > 0 && i_dts > 0 &&
 229                     ( i_pts != i_dts || p_fmt->i_cat == VIDEO_ES ) )
 230                 {
 231                     bits_write( &bits, 16, i_es_size + i_extra + 10 /* + stuffing */ );
 232                     i_pts_dts = 0x03;
 233                 }
 234                 else if( i_pts > 0 )
 235                 {
 236                     bits_write( &bits, 16, i_es_size + i_extra + 5 /* + stuffing */ );
 237                     i_pts_dts = 0x02;
 238                 }
 239                 else
 240                 {
 241                     bits_write( &bits, 16, i_es_size + i_extra + 1 /* + stuffing */);
 242                     i_pts_dts = 0x00;
 243                 }
 244
 245                 /* FIXME: Now should be stuffing */
 246
 247                 /* No STD_buffer_scale and STD_buffer_size */
 248
 249                 /* write pts */
 250                 if( i_pts_dts & 0x02 )
 251                 {
 252                     bits_write( &bits, 4, i_pts_dts ); // '0010' or '0011'
 253                     bits_write( &bits, 3, i_pts >> 30 );
 254                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
 255                     bits_write( &bits, 15, i_pts >> 15 );
 256                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
 257                     bits_write( &bits, 15, i_pts );
 258                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
 259                 }
 260                 /* write i_dts */
 261                 if( i_pts_dts & 0x01 )
 262                 {
 263                     bits_write( &bits, 4, 0x01 ); // '0001'
 264                     bits_write( &bits, 3, i_dts >> 30 );
 265                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
 266                     bits_write( &bits, 15, i_dts >> 15 );
 267                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
 268                     bits_write( &bits, 15, i_dts );
 269                     bits_write( &bits, 1, 0x01 ); // marker
 270                 }
 271                 if( !i_pts_dts )
 272                 {
 273                     bits_write( &bits, 8, 0x0F );
 274                 }
 275
 276             }
 277
 278             /* now should be stuffing */
 279             /* and then pes data */
 280
 281             bits_align( &bits );
 282             if( i_stream_id == PES_PRIVATE_STREAM_1 && i_private_id != -1 )
 283             {
 284                 bits_write( &bits, 8, i_private_id );
 285                 if( ( i_private_id&0xf0 ) == 0x80 )
 286                 {
 287                     bits_write( &bits, 24, 0 ); // ac3
 288                 }
 289             }
 290             bits_align( &bits );
 291             return( bits.i_data );
 292     }
 293 }
 294
 295 /** EStoPES, encapsulate an elementary stream block into PES packet(s)
 296  * each with a maximal payload size of @i_max_pes_size@.
 297  *
 298  * In some circumstances, unbounded PES packets are allowed:
 299  *  - Transport streams only (NOT programme streams)
 300  *  - Only some types of elementary streams (eg MPEG2 video)
 301  * It is the responsibility of the caller to enforce these constraints.
 302  *
 303  * EStoPES will only produce an unbounded PES packet if:
 304  *  - ES is VIDEO_ES
 305  *  - i_max_pes_size > PES_PAYLOAD_SIZE_MAX
 306  *  - length of p_es > PES_PAYLOAD_SIZE_MAX
 307  * If the last condition is not met, a single PES packet is produced
 308  * which is not unbounded in length.
 309  *
 310  * \param i_stream_id stream id as follows:
 311  *                     - 0x00   - 0xff   : normal stream_id as per Table 2-18
 312  *                     - 0xfd00 - 0xfd7f : stream_id_extension = low 7 bits
 313  *                                         (stream_id = PES_EXTENDED_STREAM_ID)
 314  *                     - 0xbd00 - 0xbdff : private_id = low 8 bits
 315  *                                         (stream_id = PES_PRIVATE_STREAM)
 316  * \param i_header_size length of padding data to insert into PES packet
 317  *                      header in bytes.
 318  * \param i_max_pes_size maximum length of each pes packet payload.
 319  *                       if zero, uses default maximum.
 320  *                       To allow unbounded PES packets in transport stream
 321  *                       VIDEO_ES, set to INT_MAX.
 322  */
 323 int  EStoPES ( sout_instance_t *p_sout, block_t **pp_pes, block_t *p_es,
 324                    es_format_t *p_fmt, int i_stream_id,
 325                    int b_mpeg2, int b_data_alignment, int i_header_size,
 326                    int i_max_pes_size )
 327 {
 328     block_t *p_pes;
 329     mtime_t i_pts, i_dts, i_length;
 330
 331     uint8_t *p_data;
 332     int     i_size;
 333
 334     int     i_private_id = -1;
 335
 336     uint8_t header[50];     // PES header + extra < 50 (more like 17)
 337     int     i_pes_payload;
 338     int     i_pes_header;
 339
 340     int     i_pes_count = 1;
 341
 342     assert( i_max_pes_size >= 0 );
 343     assert( i_header_size >= 0 );
 344
 345     /* NB, Only video ES may have unbounded length */
 346     if( !i_max_pes_size ||
 347         ( p_fmt->i_cat != VIDEO_ES && i_max_pes_size > PES_PAYLOAD_SIZE_MAX ) )
 348     {
 349         i_max_pes_size = PES_PAYLOAD_SIZE_MAX;
 350     }
 351
 352     /* HACK for private stream 1 in ps */
 353     if( ( i_stream_id >> 8 ) == PES_PRIVATE_STREAM_1 )
 354     {
 355         i_private_id = i_stream_id & 0xff;
 356         i_stream_id  = PES_PRIVATE_STREAM_1;
 357     }
 358
 359     if( p_fmt->i_codec == VLC_FOURCC( 'm', 'p','4', 'v' ) &&
 360         p_es->i_flags & BLOCK_FLAG_TYPE_I )
 361     {
 362         /* For MPEG4 video, add VOL before I-frames */
 363         p_es = block_Realloc( p_es, p_fmt->i_extra, p_es->i_buffer );
 364
 365         memcpy( p_es->p_buffer, p_fmt->p_extra, p_fmt->i_extra );
 366     }
 367
 368     i_pts = p_es->i_pts <= 0 ? 0 : p_es->i_pts * 9 / 100; // 90000 units clock
 369     i_dts = p_es->i_dts <= 0 ? 0 : p_es->i_dts * 9 / 100; // 90000 units clock
 370
 371     i_size = p_es->i_buffer;
 372     p_data = p_es->p_buffer;
 373
 374     *pp_pes = p_pes = NULL;
 375
 376 #ifndef NDEBUG
 377     memset( header, 0, 50 );
 378 #endif
 379
 380     do
 381     {
 382         i_pes_payload = __MIN( i_size, i_max_pes_size );
 383         i_pes_header  = PESHeader( header, i_pts, i_dts, i_pes_payload,
 384                                    p_fmt, i_stream_id, i_private_id, b_mpeg2,
 385                                    b_data_alignment, i_header_size );
 386         i_dts = 0; // only first PES has a dts/pts
 387         i_pts = 0;
 388
 389         if( p_es )
 390         {
 391             p_es = block_Realloc( p_es, i_pes_header, p_es->i_buffer );
 392             p_data = p_es->p_buffer+i_pes_header;
 393             /* reuse p_es for first frame */
 394             *pp_pes = p_pes = p_es;
 395             /* don't touch i_dts, i_pts, i_length as are already set :) */
 396             p_es = NULL;
 397         }
 398         else
 399         {
 400             p_pes->p_next = block_New( p_sout, i_pes_header + i_pes_payload );
 401             p_pes = p_pes->p_next;
 402
 403             p_pes->i_dts    = 0;
 404             p_pes->i_pts    = 0;
 405             p_pes->i_length = 0;
 406             if( i_pes_payload > 0 )
 407             {
 408                 vlc_memcpy( p_pes->p_buffer + i_pes_header, p_data,
 409                             i_pes_payload );
 410             }
 411             i_pes_count++;
 412         }
 413
 414         /* copy header */
 415         memcpy( p_pes->p_buffer, header, i_pes_header );
 416
 417         i_size -= i_pes_payload;
 418         p_data += i_pes_payload;
 419         p_pes->i_buffer =  i_pes_header + i_pes_payload;
 420
 421     } while( i_size > 0 );
 422
 423     /* Now redate all pes */
 424     i_dts    = (*pp_pes)->i_dts;
 425     i_length = (*pp_pes)->i_length / i_pes_count;
 426     for( p_pes = *pp_pes; p_pes != NULL; p_pes = p_pes->p_next )
 427     {
 428         p_pes->i_dts = i_dts;
 429         p_pes->i_length = i_length;
 430
 431         i_dts += i_length;
 432     }
 433
 434     return 0;
 435 }