]> git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavformat/dv.c
dv: check stype
[ffmpeg] / libavformat / dv.c
1 /*
2  * General DV muxer/demuxer
3  * Copyright (c) 2003 Roman Shaposhnik
4  *
5  * Many thanks to Dan Dennedy <dan@dennedy.org> for providing wealth
6  * of DV technical info.
7  *
8  * Raw DV format
9  * Copyright (c) 2002 Fabrice Bellard
10  *
11  * 50 Mbps (DVCPRO50) and 100 Mbps (DVCPRO HD) support
12  * Copyright (c) 2006 Daniel Maas <dmaas@maasdigital.com>
13  * Funded by BBC Research & Development
14  *
15  * This file is part of FFmpeg.
16  *
17  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
18  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
19  * License as published by the Free Software Foundation; either
20  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
21  *
22  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
23  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
24  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
25  * Lesser General Public License for more details.
26  *
27  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
28  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
29  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
30  */
31 #include <time.h>
32 #include "avformat.h"
33 #include "internal.h"
34 #include "libavcodec/dvdata.h"
35 #include "libavutil/intreadwrite.h"
36 #include "libavutil/mathematics.h"
37 #include "dv.h"
38
39 struct DVDemuxContext {
40     const DVprofile*  sys;    /* Current DV profile. E.g.: 525/60, 625/50 */
41     AVFormatContext*  fctx;
42     AVStream*         vst;
43     AVStream*         ast[4];
44     AVPacket          audio_pkt[4];
45     uint8_t           audio_buf[4][8192];
46     int               ach;
47     int               frames;
48     uint64_t          abytes;
49 };
50
51 static inline uint16_t dv_audio_12to16(uint16_t sample)
52 {
53     uint16_t shift, result;
54
55     sample = (sample < 0x800) ? sample : sample | 0xf000;
56     shift  = (sample & 0xf00) >> 8;
57
58     if (shift < 0x2 || shift > 0xd) {
59         result = sample;
60     } else if (shift < 0x8) {
61         shift--;
62         result = (sample - (256 * shift)) << shift;
63     } else {
64         shift = 0xe - shift;
65         result = ((sample + ((256 * shift) + 1)) << shift) - 1;
66     }
67
68     return result;
69 }
70
71 /*
72  * This is the dumbest implementation of all -- it simply looks at
73  * a fixed offset and if pack isn't there -- fails. We might want
74  * to have a fallback mechanism for complete search of missing packs.
75  */
76 static const uint8_t* dv_extract_pack(uint8_t* frame, enum dv_pack_type t)
77 {
78     int offs;
79
80     switch (t) {
81     case dv_audio_source:
82         offs = (80*6 + 80*16*3 + 3);
83         break;
84     case dv_audio_control:
85         offs = (80*6 + 80*16*4 + 3);
86         break;
87     case dv_video_control:
88         offs = (80*5 + 48 + 5);
89         break;
90     case dv_timecode:
91         offs = (80*1 + 3 + 3);
92         break;
93     default:
94         return NULL;
95     }
96
97     return frame[offs] == t ? &frame[offs] : NULL;
98 }
99
100 /*
101  * There's a couple of assumptions being made here:
102  * 1. By default we silence erroneous (0x8000/16bit 0x800/12bit) audio samples.
103  *    We can pass them upwards when libavcodec will be ready to deal with them.
104  * 2. We don't do software emphasis.
105  * 3. Audio is always returned as 16bit linear samples: 12bit nonlinear samples
106  *    are converted into 16bit linear ones.
107  */
108 static int dv_extract_audio(uint8_t* frame, uint8_t* ppcm[4],
109                             const DVprofile *sys)
110 {
111     int size, chan, i, j, d, of, smpls, freq, quant, half_ch;
112     uint16_t lc, rc;
113     const uint8_t* as_pack;
114     uint8_t *pcm, ipcm;
115
116     as_pack = dv_extract_pack(frame, dv_audio_source);
117     if (!as_pack)    /* No audio ? */
118         return 0;
119
120     smpls =  as_pack[1] & 0x3f;       /* samples in this frame - min. samples */
121     freq  = (as_pack[4] >> 3) & 0x07; /* 0 - 48kHz, 1 - 44,1kHz, 2 - 32kHz */
122     quant =  as_pack[4] & 0x07;       /* 0 - 16bit linear, 1 - 12bit nonlinear */
123
124     if (quant > 1)
125         return -1; /* unsupported quantization */
126
127     size = (sys->audio_min_samples[freq] + smpls) * 4; /* 2ch, 2bytes */
128     half_ch = sys->difseg_size / 2;
129
130     /* We work with 720p frames split in half, thus even frames have
131      * channels 0,1 and odd 2,3. */
132     ipcm = (sys->height == 720 && !(frame[1] & 0x0C)) ? 2 : 0;
133     pcm  = ppcm[ipcm++];
134
135     /* for each DIF channel */
136     for (chan = 0; chan < sys->n_difchan; chan++) {
137         /* for each DIF segment */
138         for (i = 0; i < sys->difseg_size; i++) {
139             frame += 6 * 80; /* skip DIF segment header */
140             if (quant == 1 && i == half_ch) {
141                 /* next stereo channel (12bit mode only) */
142                 pcm = ppcm[ipcm++];
143                 if (!pcm)
144                     break;
145             }
146
147             /* for each AV sequence */
148             for (j = 0; j < 9; j++) {
149                 for (d = 8; d < 80; d += 2) {
150                     if (quant == 0) {  /* 16bit quantization */
151                         of = sys->audio_shuffle[i][j] + (d - 8) / 2 * sys->audio_stride;
152                         if (of*2 >= size)
153                             continue;
154
155                         pcm[of*2]   = frame[d+1]; // FIXME: maybe we have to admit
156                         pcm[of*2+1] = frame[d];   //        that DV is a big-endian PCM
157                         if (pcm[of*2+1] == 0x80 && pcm[of*2] == 0x00)
158                             pcm[of*2+1] = 0;
159                     } else {           /* 12bit quantization */
160                         lc = ((uint16_t)frame[d]   << 4) |
161                              ((uint16_t)frame[d+2] >> 4);
162                         rc = ((uint16_t)frame[d+1] << 4) |
163                              ((uint16_t)frame[d+2] & 0x0f);
164                         lc = (lc == 0x800 ? 0 : dv_audio_12to16(lc));
165                         rc = (rc == 0x800 ? 0 : dv_audio_12to16(rc));
166
167                         of = sys->audio_shuffle[i%half_ch][j] + (d - 8) / 3 * sys->audio_stride;
168                         if (of*2 >= size)
169                             continue;
170
171                         pcm[of*2]   = lc & 0xff; // FIXME: maybe we have to admit
172                         pcm[of*2+1] = lc >> 8;   //        that DV is a big-endian PCM
173                         of = sys->audio_shuffle[i%half_ch+half_ch][j] +
174                             (d - 8) / 3 * sys->audio_stride;
175                         pcm[of*2]   = rc & 0xff; // FIXME: maybe we have to admit
176                         pcm[of*2+1] = rc >> 8;   //        that DV is a big-endian PCM
177                         ++d;
178                     }
179                 }
180
181                 frame += 16 * 80; /* 15 Video DIFs + 1 Audio DIF */
182             }
183         }
184
185         /* next stereo channel (50Mbps and 100Mbps only) */
186         pcm = ppcm[ipcm++];
187         if (!pcm)
188             break;
189     }
190
191     return size;
192 }
193
194 static int dv_extract_audio_info(DVDemuxContext* c, uint8_t* frame)
195 {
196     const uint8_t* as_pack;
197     int freq, stype, smpls, quant, i, ach;
198
199     as_pack = dv_extract_pack(frame, dv_audio_source);
200     if (!as_pack || !c->sys) {    /* No audio ? */
201         c->ach = 0;
202         return 0;
203     }
204
205     smpls =  as_pack[1] & 0x3f;       /* samples in this frame - min. samples */
206     freq  = (as_pack[4] >> 3) & 0x07; /* 0 - 48kHz, 1 - 44,1kHz, 2 - 32kHz */
207     stype = (as_pack[3] & 0x1f);      /* 0 - 2CH, 2 - 4CH, 3 - 8CH */
208     quant =  as_pack[4] & 0x07;       /* 0 - 16bit linear, 1 - 12bit nonlinear */
209
210     if (stype > 3) {
211         av_log(c->fctx, AV_LOG_ERROR, "stype %d is invalid\n", stype);
212         c->ach = 0;
213         return 0;
214     }
215
216     /* note: ach counts PAIRS of channels (i.e. stereo channels) */
217     ach = ((int[4]){  1,  0,  2,  4})[stype];
218     if (ach == 1 && quant && freq == 2)
219         ach = 2;
220
221     /* Dynamic handling of the audio streams in DV */
222     for (i = 0; i < ach; i++) {
223        if (!c->ast[i]) {
224            c->ast[i] = avformat_new_stream(c->fctx, NULL);
225            if (!c->ast[i])
226                break;
227            avpriv_set_pts_info(c->ast[i], 64, 1, 30000);
228            c->ast[i]->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO;
229            c->ast[i]->codec->codec_id   = CODEC_ID_PCM_S16LE;
230
231            av_init_packet(&c->audio_pkt[i]);
232            c->audio_pkt[i].size         = 0;
233            c->audio_pkt[i].data         = c->audio_buf[i];
234            c->audio_pkt[i].stream_index = c->ast[i]->index;
235            c->audio_pkt[i].flags       |= AV_PKT_FLAG_KEY;
236        }
237        c->ast[i]->codec->sample_rate = dv_audio_frequency[freq];
238        c->ast[i]->codec->channels    = 2;
239        c->ast[i]->codec->bit_rate    = 2 * dv_audio_frequency[freq] * 16;
240        c->ast[i]->start_time         = 0;
241     }
242     c->ach = i;
243
244     return (c->sys->audio_min_samples[freq] + smpls) * 4; /* 2ch, 2bytes */;
245 }
246
247 static int dv_extract_video_info(DVDemuxContext *c, uint8_t* frame)
248 {
249     const uint8_t* vsc_pack;
250     AVCodecContext* avctx;
251     int apt, is16_9;
252     int size = 0;
253
254     if (c->sys) {
255         avctx = c->vst->codec;
256
257         avpriv_set_pts_info(c->vst, 64, c->sys->time_base.num,
258                         c->sys->time_base.den);
259         avctx->time_base= c->sys->time_base;
260         if (!avctx->width)
261             avcodec_set_dimensions(avctx, c->sys->width, c->sys->height);
262         avctx->pix_fmt = c->sys->pix_fmt;
263
264         /* finding out SAR is a little bit messy */
265         vsc_pack = dv_extract_pack(frame, dv_video_control);
266         apt      = frame[4] & 0x07;
267         is16_9   = (vsc_pack && ((vsc_pack[2] & 0x07) == 0x02 ||
268                                 (!apt && (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x07)));
269         c->vst->sample_aspect_ratio = c->sys->sar[is16_9];
270         avctx->bit_rate = av_rescale_q(c->sys->frame_size, (AVRational){8,1},
271                                        c->sys->time_base);
272         size = c->sys->frame_size;
273     }
274     return size;
275 }
276
277 static int bcd2int(uint8_t bcd)
278 {
279    int low  = bcd & 0xf;
280    int high = bcd >> 4;
281    if (low > 9 || high > 9)
282        return -1;
283    return low + 10*high;
284 }
285
286 static int dv_extract_timecode(DVDemuxContext* c, uint8_t* frame, char tc[32])
287 {
288     int hh, mm, ss, ff, drop_frame;
289     const uint8_t *tc_pack;
290
291     tc_pack = dv_extract_pack(frame, dv_timecode);
292     if (!tc_pack)
293         return 0;
294
295     ff = bcd2int(tc_pack[1] & 0x3f);
296     ss = bcd2int(tc_pack[2] & 0x7f);
297     mm = bcd2int(tc_pack[3] & 0x7f);
298     hh = bcd2int(tc_pack[4] & 0x3f);
299     drop_frame = tc_pack[1] >> 6 & 0x1;
300
301     if (ff < 0 || ss < 0 || mm < 0 || hh < 0)
302         return -1;
303
304     // For PAL systems, drop frame bit is replaced by an arbitrary
305     // bit so its value should not be considered. Drop frame timecode
306     // is only relevant for NTSC systems.
307     if(c->sys->ltc_divisor == 25 || c->sys->ltc_divisor == 50) {
308         drop_frame = 0;
309     }
310
311     snprintf(tc, 32, "%02d:%02d:%02d%c%02d",
312              hh, mm, ss, drop_frame ? ';' : ':', ff);
313     return 1;
314 }
315
316 /*
317  * The following 3 functions constitute our interface to the world
318  */
319
320 DVDemuxContext* avpriv_dv_init_demux(AVFormatContext *s)
321 {
322     DVDemuxContext *c;
323
324     c = av_mallocz(sizeof(DVDemuxContext));
325     if (!c)
326         return NULL;
327
328     c->vst = avformat_new_stream(s, NULL);
329     if (!c->vst) {
330         av_free(c);
331         return NULL;
332     }
333
334     c->sys  = NULL;
335     c->fctx = s;
336     memset(c->ast, 0, sizeof(c->ast));
337     c->ach    = 0;
338     c->frames = 0;
339     c->abytes = 0;
340
341     c->vst->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
342     c->vst->codec->codec_id   = CODEC_ID_DVVIDEO;
343     c->vst->codec->bit_rate   = 25000000;
344     c->vst->start_time        = 0;
345
346     return c;
347 }
348
349 int avpriv_dv_get_packet(DVDemuxContext *c, AVPacket *pkt)
350 {
351     int size = -1;
352     int i;
353
354     for (i = 0; i < c->ach; i++) {
355        if (c->ast[i] && c->audio_pkt[i].size) {
356            *pkt = c->audio_pkt[i];
357            c->audio_pkt[i].size = 0;
358            size = pkt->size;
359            break;
360        }
361     }
362
363     return size;
364 }
365
366 int avpriv_dv_produce_packet(DVDemuxContext *c, AVPacket *pkt,
367                       uint8_t* buf, int buf_size, int64_t pos)
368 {
369     int size, i;
370     uint8_t *ppcm[4] = {0};
371
372     if (buf_size < DV_PROFILE_BYTES ||
373         !(c->sys = avpriv_dv_frame_profile(c->sys, buf, buf_size)) ||
374         buf_size < c->sys->frame_size) {
375           return -1;   /* Broken frame, or not enough data */
376     }
377
378     /* Queueing audio packet */
379     /* FIXME: in case of no audio/bad audio we have to do something */
380     size = dv_extract_audio_info(c, buf);
381     for (i = 0; i < c->ach; i++) {
382        c->audio_pkt[i].pos  = pos;
383        c->audio_pkt[i].size = size;
384        c->audio_pkt[i].pts  = c->abytes * 30000*8 / c->ast[i]->codec->bit_rate;
385        ppcm[i] = c->audio_buf[i];
386     }
387     dv_extract_audio(buf, ppcm, c->sys);
388
389     /* We work with 720p frames split in half, thus even frames have
390      * channels 0,1 and odd 2,3. */
391     if (c->sys->height == 720) {
392         if (buf[1] & 0x0C) {
393             c->audio_pkt[2].size = c->audio_pkt[3].size = 0;
394         } else {
395             c->audio_pkt[0].size = c->audio_pkt[1].size = 0;
396             c->abytes += size;
397         }
398     } else {
399         c->abytes += size;
400     }
401
402     /* Now it's time to return video packet */
403     size = dv_extract_video_info(c, buf);
404     av_init_packet(pkt);
405     pkt->data         = buf;
406     pkt->pos          = pos;
407     pkt->size         = size;
408     pkt->flags       |= AV_PKT_FLAG_KEY;
409     pkt->stream_index = c->vst->id;
410     pkt->pts          = c->frames;
411
412     c->frames++;
413
414     return size;
415 }
416
417 static int64_t dv_frame_offset(AVFormatContext *s, DVDemuxContext *c,
418                               int64_t timestamp, int flags)
419 {
420     // FIXME: sys may be wrong if last dv_read_packet() failed (buffer is junk)
421     const DVprofile* sys = avpriv_dv_codec_profile(c->vst->codec);
422     int64_t offset;
423     int64_t size = avio_size(s->pb) - s->data_offset;
424     int64_t max_offset = ((size-1) / sys->frame_size) * sys->frame_size;
425
426     offset = sys->frame_size * timestamp;
427
428     if (size >= 0 && offset > max_offset) offset = max_offset;
429     else if (offset < 0) offset = 0;
430
431     return offset + s->data_offset;
432 }
433
434 void dv_offset_reset(DVDemuxContext *c, int64_t frame_offset)
435 {
436     c->frames= frame_offset;
437     if (c->ach)
438         c->abytes= av_rescale_q(c->frames, c->sys->time_base,
439                                 (AVRational){8, c->ast[0]->codec->bit_rate});
440     c->audio_pkt[0].size = c->audio_pkt[1].size = 0;
441     c->audio_pkt[2].size = c->audio_pkt[3].size = 0;
442 }
443
444 /************************************************************
445  * Implementation of the easiest DV storage of all -- raw DV.
446  ************************************************************/
447
448 typedef struct RawDVContext {
449     DVDemuxContext* dv_demux;
450     uint8_t         buf[DV_MAX_FRAME_SIZE];
451 } RawDVContext;
452
453 static int dv_read_timecode(AVFormatContext *s) {
454     int ret;
455     char timecode[32];
456     int64_t pos = avio_tell(s->pb);
457
458     // Read 3 DIF blocks: Header block and 2 Subcode blocks.
459     int partial_frame_size = 3 * 80;
460     uint8_t *partial_frame = av_mallocz(sizeof(*partial_frame) *
461                                         partial_frame_size);
462
463     RawDVContext *c = s->priv_data;
464     ret = avio_read(s->pb, partial_frame, partial_frame_size);
465     if (ret < 0)
466         goto finish;
467
468     if (ret < partial_frame_size) {
469         ret = -1;
470         goto finish;
471     }
472
473     ret = dv_extract_timecode(c->dv_demux, partial_frame, timecode);
474     if (ret)
475         av_dict_set(&s->metadata, "timecode", timecode, 0);
476     else if (ret < 0)
477         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Detected timecode is invalid");
478
479 finish:
480     av_free(partial_frame);
481     avio_seek(s->pb, pos, SEEK_SET);
482     return ret;
483 }
484
485 static int dv_read_header(AVFormatContext *s,
486                           AVFormatParameters *ap)
487 {
488     unsigned state, marker_pos = 0;
489     RawDVContext *c = s->priv_data;
490
491     c->dv_demux = avpriv_dv_init_demux(s);
492     if (!c->dv_demux)
493         return -1;
494
495     state = avio_rb32(s->pb);
496     while ((state & 0xffffff7f) != 0x1f07003f) {
497         if (url_feof(s->pb)) {
498             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Cannot find DV header.\n");
499             return -1;
500         }
501         if (state == 0x003f0700 || state == 0xff3f0700)
502             marker_pos = avio_tell(s->pb);
503         if (state == 0xff3f0701 && avio_tell(s->pb) - marker_pos == 80) {
504             avio_seek(s->pb, -163, SEEK_CUR);
505             state = avio_rb32(s->pb);
506             break;
507         }
508         state = (state << 8) | avio_r8(s->pb);
509     }
510     AV_WB32(c->buf, state);
511
512     if (avio_read(s->pb, c->buf + 4, DV_PROFILE_BYTES - 4) <= 0 ||
513         avio_seek(s->pb, -DV_PROFILE_BYTES, SEEK_CUR) < 0)
514         return AVERROR(EIO);
515
516     c->dv_demux->sys = avpriv_dv_frame_profile(c->dv_demux->sys, c->buf, DV_PROFILE_BYTES);
517     if (!c->dv_demux->sys) {
518         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Can't determine profile of DV input stream.\n");
519         return -1;
520     }
521
522     s->bit_rate = av_rescale_q(c->dv_demux->sys->frame_size, (AVRational){8,1},
523                                c->dv_demux->sys->time_base);
524
525     if (s->pb->seekable)
526         dv_read_timecode(s);
527
528     return 0;
529 }
530
531
532 static int dv_read_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
533 {
534     int size;
535     RawDVContext *c = s->priv_data;
536
537     size = avpriv_dv_get_packet(c->dv_demux, pkt);
538
539     if (size < 0) {
540         int64_t pos = avio_tell(s->pb);
541         if (!c->dv_demux->sys)
542             return AVERROR(EIO);
543         size = c->dv_demux->sys->frame_size;
544         if (avio_read(s->pb, c->buf, size) <= 0)
545             return AVERROR(EIO);
546
547         size = avpriv_dv_produce_packet(c->dv_demux, pkt, c->buf, size, pos);
548     }
549
550     return size;
551 }
552
553 static int dv_read_seek(AVFormatContext *s, int stream_index,
554                        int64_t timestamp, int flags)
555 {
556     RawDVContext *r   = s->priv_data;
557     DVDemuxContext *c = r->dv_demux;
558     int64_t offset    = dv_frame_offset(s, c, timestamp, flags);
559
560     if (avio_seek(s->pb, offset, SEEK_SET) < 0)
561         return -1;
562
563     dv_offset_reset(c, offset / c->sys->frame_size);
564     return 0;
565 }
566
567 static int dv_read_close(AVFormatContext *s)
568 {
569     RawDVContext *c = s->priv_data;
570     av_free(c->dv_demux);
571     return 0;
572 }
573
574 static int dv_probe(AVProbeData *p)
575 {
576     unsigned state, marker_pos = 0;
577     int i;
578     int matches = 0;
579     int secondary_matches = 0;
580
581     if (p->buf_size < 5)
582         return 0;
583
584     state = AV_RB32(p->buf);
585     for (i = 4; i < p->buf_size; i++) {
586         if ((state & 0xffffff7f) == 0x1f07003f)
587             matches++;
588         // any section header, also with seq/chan num != 0,
589         // should appear around every 12000 bytes, at least 10 per frame
590         if ((state & 0xff07ff7f) == 0x1f07003f)
591             secondary_matches++;
592         if (state == 0x003f0700 || state == 0xff3f0700)
593             marker_pos = i;
594         if (state == 0xff3f0701 && i - marker_pos == 80)
595             matches++;
596         state = (state << 8) | p->buf[i];
597     }
598
599     if (matches && p->buf_size / matches < 1024*1024) {
600         if (matches > 4 || (secondary_matches >= 10 && p->buf_size / secondary_matches < 24000))
601             return AVPROBE_SCORE_MAX*3/4; // not max to avoid dv in mov to match
602         return AVPROBE_SCORE_MAX/4;
603     }
604     return 0;
605 }
606
607 #if CONFIG_DV_DEMUXER
608 AVInputFormat ff_dv_demuxer = {
609     .name           = "dv",
610     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV video format"),
611     .priv_data_size = sizeof(RawDVContext),
612     .read_probe     = dv_probe,
613     .read_header    = dv_read_header,
614     .read_packet    = dv_read_packet,
615     .read_close     = dv_read_close,
616     .read_seek      = dv_read_seek,
617     .extensions = "dv,dif",
618 };
619 #endif