]> git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavformat/dv.c
Merge remote-tracking branch 'qatar/master'
[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 #include "libavutil/avassert.h"
39
40 struct DVDemuxContext {
41     const DVprofile*  sys;    /* Current DV profile. E.g.: 525/60, 625/50 */
42     AVFormatContext*  fctx;
43     AVStream*         vst;
44     AVStream*         ast[4];
45     AVPacket          audio_pkt[4];
46     uint8_t           audio_buf[4][8192];
47     int               ach;
48     int               frames;
49     uint64_t          abytes;
50 };
51
52 static inline uint16_t dv_audio_12to16(uint16_t sample)
53 {
54     uint16_t shift, result;
55
56     sample = (sample < 0x800) ? sample : sample | 0xf000;
57     shift  = (sample & 0xf00) >> 8;
58
59     if (shift < 0x2 || shift > 0xd) {
60         result = sample;
61     } else if (shift < 0x8) {
62         shift--;
63         result = (sample - (256 * shift)) << shift;
64     } else {
65         shift = 0xe - shift;
66         result = ((sample + ((256 * shift) + 1)) << shift) - 1;
67     }
68
69     return result;
70 }
71
72 /*
73  * This is the dumbest implementation of all -- it simply looks at
74  * a fixed offset and if pack isn't there -- fails. We might want
75  * to have a fallback mechanism for complete search of missing packs.
76  */
77 static const uint8_t* dv_extract_pack(uint8_t* frame, enum dv_pack_type t)
78 {
79     int offs;
80
81     switch (t) {
82     case dv_audio_source:
83         offs = (80*6 + 80*16*3 + 3);
84         break;
85     case dv_audio_control:
86         offs = (80*6 + 80*16*4 + 3);
87         break;
88     case dv_video_control:
89         offs = (80*5 + 48 + 5);
90         break;
91     case dv_timecode:
92         offs = (80*1 + 3 + 3);
93         break;
94     default:
95         return NULL;
96     }
97
98     return frame[offs] == t ? &frame[offs] : NULL;
99 }
100
101 /*
102  * There's a couple of assumptions being made here:
103  * 1. By default we silence erroneous (0x8000/16bit 0x800/12bit) audio samples.
104  *    We can pass them upwards when libavcodec will be ready to deal with them.
105  * 2. We don't do software emphasis.
106  * 3. Audio is always returned as 16bit linear samples: 12bit nonlinear samples
107  *    are converted into 16bit linear ones.
108  */
109 static int dv_extract_audio(uint8_t* frame, uint8_t* ppcm[4],
110                             const DVprofile *sys)
111 {
112     int size, chan, i, j, d, of, smpls, freq, quant, half_ch;
113     uint16_t lc, rc;
114     const uint8_t* as_pack;
115     uint8_t *pcm, ipcm;
116
117     as_pack = dv_extract_pack(frame, dv_audio_source);
118     if (!as_pack)    /* No audio ? */
119         return 0;
120
121     smpls =  as_pack[1] & 0x3f;       /* samples in this frame - min. samples */
122     freq  = (as_pack[4] >> 3) & 0x07; /* 0 - 48kHz, 1 - 44,1kHz, 2 - 32kHz */
123     quant =  as_pack[4] & 0x07;       /* 0 - 16bit linear, 1 - 12bit nonlinear */
124
125     if (quant > 1)
126         return -1; /* unsupported quantization */
127
128     size = (sys->audio_min_samples[freq] + smpls) * 4; /* 2ch, 2bytes */
129     half_ch = sys->difseg_size / 2;
130
131     /* We work with 720p frames split in half, thus even frames have
132      * channels 0,1 and odd 2,3. */
133     ipcm = (sys->height == 720 && !(frame[1] & 0x0C)) ? 2 : 0;
134
135     /* for each DIF channel */
136     for (chan = 0; chan < sys->n_difchan; chan++) {
137         av_assert0(ipcm<4);
138         pcm = ppcm[ipcm++];
139         if (!pcm)
140             break;
141         /* for each DIF segment */
142         for (i = 0; i < sys->difseg_size; i++) {
143             frame += 6 * 80; /* skip DIF segment header */
144             if (quant == 1 && i == half_ch) {
145                 /* next stereo channel (12bit mode only) */
146                 av_assert0(ipcm<4);
147                 pcm = ppcm[ipcm++];
148                 if (!pcm)
149                     break;
150             }
151
152             /* for each AV sequence */
153             for (j = 0; j < 9; j++) {
154                 for (d = 8; d < 80; d += 2) {
155                     if (quant == 0) {  /* 16bit quantization */
156                         of = sys->audio_shuffle[i][j] + (d - 8) / 2 * sys->audio_stride;
157                         if (of*2 >= size)
158                             continue;
159
160                         pcm[of*2]   = frame[d+1]; // FIXME: maybe we have to admit
161                         pcm[of*2+1] = frame[d];   //        that DV is a big-endian PCM
162                         if (pcm[of*2+1] == 0x80 && pcm[of*2] == 0x00)
163                             pcm[of*2+1] = 0;
164                     } else {           /* 12bit quantization */
165                         lc = ((uint16_t)frame[d]   << 4) |
166                              ((uint16_t)frame[d+2] >> 4);
167                         rc = ((uint16_t)frame[d+1] << 4) |
168                              ((uint16_t)frame[d+2] & 0x0f);
169                         lc = (lc == 0x800 ? 0 : dv_audio_12to16(lc));
170                         rc = (rc == 0x800 ? 0 : dv_audio_12to16(rc));
171
172                         of = sys->audio_shuffle[i%half_ch][j] + (d - 8) / 3 * sys->audio_stride;
173                         if (of*2 >= size)
174                             continue;
175
176                         pcm[of*2]   = lc & 0xff; // FIXME: maybe we have to admit
177                         pcm[of*2+1] = lc >> 8;   //        that DV is a big-endian PCM
178                         of = sys->audio_shuffle[i%half_ch+half_ch][j] +
179                             (d - 8) / 3 * sys->audio_stride;
180                         pcm[of*2]   = rc & 0xff; // FIXME: maybe we have to admit
181                         pcm[of*2+1] = rc >> 8;   //        that DV is a big-endian PCM
182                         ++d;
183                     }
184                 }
185
186                 frame += 16 * 80; /* 15 Video DIFs + 1 Audio DIF */
187             }
188         }
189
190         /* next stereo channel (50Mbps and 100Mbps only) */
191     }
192
193     return size;
194 }
195
196 static int dv_extract_audio_info(DVDemuxContext* c, uint8_t* frame)
197 {
198     const uint8_t* as_pack;
199     int freq, stype, smpls, quant, i, ach;
200
201     as_pack = dv_extract_pack(frame, dv_audio_source);
202     if (!as_pack || !c->sys) {    /* No audio ? */
203         c->ach = 0;
204         return 0;
205     }
206
207     smpls =  as_pack[1] & 0x3f;       /* samples in this frame - min. samples */
208     freq  = (as_pack[4] >> 3) & 0x07; /* 0 - 48kHz, 1 - 44,1kHz, 2 - 32kHz */
209     stype = (as_pack[3] & 0x1f);      /* 0 - 2CH, 2 - 4CH, 3 - 8CH */
210     quant =  as_pack[4] & 0x07;       /* 0 - 16bit linear, 1 - 12bit nonlinear */
211
212     if (stype > 3) {
213         av_log(c->fctx, AV_LOG_ERROR, "stype %d is invalid\n", stype);
214         c->ach = 0;
215         return 0;
216     }
217
218     /* note: ach counts PAIRS of channels (i.e. stereo channels) */
219     ach = ((int[4]){  1,  0,  2,  4})[stype];
220     if (ach == 1 && quant && freq == 2)
221         ach = 2;
222
223     /* Dynamic handling of the audio streams in DV */
224     for (i = 0; i < ach; i++) {
225        if (!c->ast[i]) {
226            c->ast[i] = avformat_new_stream(c->fctx, NULL);
227            if (!c->ast[i])
228                break;
229            avpriv_set_pts_info(c->ast[i], 64, 1, 30000);
230            c->ast[i]->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO;
231            c->ast[i]->codec->codec_id   = CODEC_ID_PCM_S16LE;
232
233            av_init_packet(&c->audio_pkt[i]);
234            c->audio_pkt[i].size         = 0;
235            c->audio_pkt[i].data         = c->audio_buf[i];
236            c->audio_pkt[i].stream_index = c->ast[i]->index;
237            c->audio_pkt[i].flags       |= AV_PKT_FLAG_KEY;
238        }
239        c->ast[i]->codec->sample_rate = dv_audio_frequency[freq];
240        c->ast[i]->codec->channels    = 2;
241        c->ast[i]->codec->bit_rate    = 2 * dv_audio_frequency[freq] * 16;
242        c->ast[i]->start_time         = 0;
243     }
244     c->ach = i;
245
246     return (c->sys->audio_min_samples[freq] + smpls) * 4; /* 2ch, 2bytes */;
247 }
248
249 static int dv_extract_video_info(DVDemuxContext *c, uint8_t* frame)
250 {
251     const uint8_t* vsc_pack;
252     AVCodecContext* avctx;
253     int apt, is16_9;
254     int size = 0;
255
256     if (c->sys) {
257         avctx = c->vst->codec;
258
259         avpriv_set_pts_info(c->vst, 64, c->sys->time_base.num,
260                         c->sys->time_base.den);
261         avctx->time_base= c->sys->time_base;
262         if (!avctx->width)
263             avcodec_set_dimensions(avctx, c->sys->width, c->sys->height);
264         avctx->pix_fmt = c->sys->pix_fmt;
265
266         /* finding out SAR is a little bit messy */
267         vsc_pack = dv_extract_pack(frame, dv_video_control);
268         apt      = frame[4] & 0x07;
269         is16_9   = (vsc_pack && ((vsc_pack[2] & 0x07) == 0x02 ||
270                                 (!apt && (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x07)));
271         c->vst->sample_aspect_ratio = c->sys->sar[is16_9];
272         avctx->bit_rate = av_rescale_q(c->sys->frame_size, (AVRational){8,1},
273                                        c->sys->time_base);
274         size = c->sys->frame_size;
275     }
276     return size;
277 }
278
279 static int bcd2int(uint8_t bcd)
280 {
281    int low  = bcd & 0xf;
282    int high = bcd >> 4;
283    if (low > 9 || high > 9)
284        return -1;
285    return low + 10*high;
286 }
287
288 static int dv_extract_timecode(DVDemuxContext* c, uint8_t* frame, char tc[32])
289 {
290     int hh, mm, ss, ff, drop_frame;
291     const uint8_t *tc_pack;
292
293     tc_pack = dv_extract_pack(frame, dv_timecode);
294     if (!tc_pack)
295         return 0;
296
297     ff = bcd2int(tc_pack[1] & 0x3f);
298     ss = bcd2int(tc_pack[2] & 0x7f);
299     mm = bcd2int(tc_pack[3] & 0x7f);
300     hh = bcd2int(tc_pack[4] & 0x3f);
301     drop_frame = tc_pack[1] >> 6 & 0x1;
302
303     if (ff < 0 || ss < 0 || mm < 0 || hh < 0)
304         return -1;
305
306     // For PAL systems, drop frame bit is replaced by an arbitrary
307     // bit so its value should not be considered. Drop frame timecode
308     // is only relevant for NTSC systems.
309     if(c->sys->ltc_divisor == 25 || c->sys->ltc_divisor == 50) {
310         drop_frame = 0;
311     }
312
313     snprintf(tc, 32, "%02d:%02d:%02d%c%02d",
314              hh, mm, ss, drop_frame ? ';' : ':', ff);
315     return 1;
316 }
317
318 /*
319  * The following 3 functions constitute our interface to the world
320  */
321
322 DVDemuxContext* avpriv_dv_init_demux(AVFormatContext *s)
323 {
324     DVDemuxContext *c;
325
326     c = av_mallocz(sizeof(DVDemuxContext));
327     if (!c)
328         return NULL;
329
330     c->vst = avformat_new_stream(s, NULL);
331     if (!c->vst) {
332         av_free(c);
333         return NULL;
334     }
335
336     c->sys  = NULL;
337     c->fctx = s;
338     memset(c->ast, 0, sizeof(c->ast));
339     c->ach    = 0;
340     c->frames = 0;
341     c->abytes = 0;
342
343     c->vst->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
344     c->vst->codec->codec_id   = CODEC_ID_DVVIDEO;
345     c->vst->codec->bit_rate   = 25000000;
346     c->vst->start_time        = 0;
347
348     return c;
349 }
350
351 int avpriv_dv_get_packet(DVDemuxContext *c, AVPacket *pkt)
352 {
353     int size = -1;
354     int i;
355
356     for (i = 0; i < c->ach; i++) {
357        if (c->ast[i] && c->audio_pkt[i].size) {
358            *pkt = c->audio_pkt[i];
359            c->audio_pkt[i].size = 0;
360            size = pkt->size;
361            break;
362        }
363     }
364
365     return size;
366 }
367
368 int avpriv_dv_produce_packet(DVDemuxContext *c, AVPacket *pkt,
369                       uint8_t* buf, int buf_size, int64_t pos)
370 {
371     int size, i;
372     uint8_t *ppcm[4] = {0};
373
374     if (buf_size < DV_PROFILE_BYTES ||
375         !(c->sys = avpriv_dv_frame_profile(c->sys, buf, buf_size)) ||
376         buf_size < c->sys->frame_size) {
377           return -1;   /* Broken frame, or not enough data */
378     }
379
380     /* Queueing audio packet */
381     /* FIXME: in case of no audio/bad audio we have to do something */
382     size = dv_extract_audio_info(c, buf);
383     for (i = 0; i < c->ach; i++) {
384        c->audio_pkt[i].pos  = pos;
385        c->audio_pkt[i].size = size;
386        c->audio_pkt[i].pts  = c->abytes * 30000*8 / c->ast[i]->codec->bit_rate;
387        ppcm[i] = c->audio_buf[i];
388     }
389     if (c->ach)
390         dv_extract_audio(buf, ppcm, c->sys);
391
392     /* We work with 720p frames split in half, thus even frames have
393      * channels 0,1 and odd 2,3. */
394     if (c->sys->height == 720) {
395         if (buf[1] & 0x0C) {
396             c->audio_pkt[2].size = c->audio_pkt[3].size = 0;
397         } else {
398             c->audio_pkt[0].size = c->audio_pkt[1].size = 0;
399             c->abytes += size;
400         }
401     } else {
402         c->abytes += size;
403     }
404
405     /* Now it's time to return video packet */
406     size = dv_extract_video_info(c, buf);
407     av_init_packet(pkt);
408     pkt->data         = buf;
409     pkt->pos          = pos;
410     pkt->size         = size;
411     pkt->flags       |= AV_PKT_FLAG_KEY;
412     pkt->stream_index = c->vst->id;
413     pkt->pts          = c->frames;
414
415     c->frames++;
416
417     return size;
418 }
419
420 static int64_t dv_frame_offset(AVFormatContext *s, DVDemuxContext *c,
421                               int64_t timestamp, int flags)
422 {
423     // FIXME: sys may be wrong if last dv_read_packet() failed (buffer is junk)
424     const DVprofile* sys = avpriv_dv_codec_profile(c->vst->codec);
425     int64_t offset;
426     int64_t size = avio_size(s->pb) - s->data_offset;
427     int64_t max_offset = ((size-1) / sys->frame_size) * sys->frame_size;
428
429     offset = sys->frame_size * timestamp;
430
431     if (size >= 0 && offset > max_offset) offset = max_offset;
432     else if (offset < 0) offset = 0;
433
434     return offset + s->data_offset;
435 }
436
437 void dv_offset_reset(DVDemuxContext *c, int64_t frame_offset)
438 {
439     c->frames= frame_offset;
440     if (c->ach)
441         c->abytes= av_rescale_q(c->frames, c->sys->time_base,
442                                 (AVRational){8, c->ast[0]->codec->bit_rate});
443     c->audio_pkt[0].size = c->audio_pkt[1].size = 0;
444     c->audio_pkt[2].size = c->audio_pkt[3].size = 0;
445 }
446
447 /************************************************************
448  * Implementation of the easiest DV storage of all -- raw DV.
449  ************************************************************/
450
451 typedef struct RawDVContext {
452     DVDemuxContext* dv_demux;
453     uint8_t         buf[DV_MAX_FRAME_SIZE];
454 } RawDVContext;
455
456 static int dv_read_timecode(AVFormatContext *s) {
457     int ret;
458     char timecode[32];
459     int64_t pos = avio_tell(s->pb);
460
461     // Read 3 DIF blocks: Header block and 2 Subcode blocks.
462     int partial_frame_size = 3 * 80;
463     uint8_t *partial_frame = av_mallocz(sizeof(*partial_frame) *
464                                         partial_frame_size);
465
466     RawDVContext *c = s->priv_data;
467     ret = avio_read(s->pb, partial_frame, partial_frame_size);
468     if (ret < 0)
469         goto finish;
470
471     if (ret < partial_frame_size) {
472         ret = -1;
473         goto finish;
474     }
475
476     ret = dv_extract_timecode(c->dv_demux, partial_frame, timecode);
477     if (ret)
478         av_dict_set(&s->metadata, "timecode", timecode, 0);
479     else if (ret < 0)
480         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Detected timecode is invalid");
481
482 finish:
483     av_free(partial_frame);
484     avio_seek(s->pb, pos, SEEK_SET);
485     return ret;
486 }
487
488 static int dv_read_header(AVFormatContext *s)
489 {
490     unsigned state, marker_pos = 0;
491     RawDVContext *c = s->priv_data;
492
493     c->dv_demux = avpriv_dv_init_demux(s);
494     if (!c->dv_demux)
495         return -1;
496
497     state = avio_rb32(s->pb);
498     while ((state & 0xffffff7f) != 0x1f07003f) {
499         if (url_feof(s->pb)) {
500             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Cannot find DV header.\n");
501             return -1;
502         }
503         if (state == 0x003f0700 || state == 0xff3f0700)
504             marker_pos = avio_tell(s->pb);
505         if (state == 0xff3f0701 && avio_tell(s->pb) - marker_pos == 80) {
506             avio_seek(s->pb, -163, SEEK_CUR);
507             state = avio_rb32(s->pb);
508             break;
509         }
510         state = (state << 8) | avio_r8(s->pb);
511     }
512     AV_WB32(c->buf, state);
513
514     if (avio_read(s->pb, c->buf + 4, DV_PROFILE_BYTES - 4) <= 0 ||
515         avio_seek(s->pb, -DV_PROFILE_BYTES, SEEK_CUR) < 0)
516         return AVERROR(EIO);
517
518     c->dv_demux->sys = avpriv_dv_frame_profile(c->dv_demux->sys, c->buf, DV_PROFILE_BYTES);
519     if (!c->dv_demux->sys) {
520         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Can't determine profile of DV input stream.\n");
521         return -1;
522     }
523
524     s->bit_rate = av_rescale_q(c->dv_demux->sys->frame_size, (AVRational){8,1},
525                                c->dv_demux->sys->time_base);
526
527     if (s->pb->seekable)
528         dv_read_timecode(s);
529
530     return 0;
531 }
532
533
534 static int dv_read_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
535 {
536     int size;
537     RawDVContext *c = s->priv_data;
538
539     size = avpriv_dv_get_packet(c->dv_demux, pkt);
540
541     if (size < 0) {
542         int64_t pos = avio_tell(s->pb);
543         if (!c->dv_demux->sys)
544             return AVERROR(EIO);
545         size = c->dv_demux->sys->frame_size;
546         if (avio_read(s->pb, c->buf, size) <= 0)
547             return AVERROR(EIO);
548
549         size = avpriv_dv_produce_packet(c->dv_demux, pkt, c->buf, size, pos);
550     }
551
552     return size;
553 }
554
555 static int dv_read_seek(AVFormatContext *s, int stream_index,
556                        int64_t timestamp, int flags)
557 {
558     RawDVContext *r   = s->priv_data;
559     DVDemuxContext *c = r->dv_demux;
560     int64_t offset    = dv_frame_offset(s, c, timestamp, flags);
561
562     if (avio_seek(s->pb, offset, SEEK_SET) < 0)
563         return -1;
564
565     dv_offset_reset(c, offset / c->sys->frame_size);
566     return 0;
567 }
568
569 static int dv_read_close(AVFormatContext *s)
570 {
571     RawDVContext *c = s->priv_data;
572     av_free(c->dv_demux);
573     return 0;
574 }
575
576 static int dv_probe(AVProbeData *p)
577 {
578     unsigned state, marker_pos = 0;
579     int i;
580     int matches = 0;
581     int secondary_matches = 0;
582
583     if (p->buf_size < 5)
584         return 0;
585
586     state = AV_RB32(p->buf);
587     for (i = 4; i < p->buf_size; i++) {
588         if ((state & 0xffffff7f) == 0x1f07003f)
589             matches++;
590         // any section header, also with seq/chan num != 0,
591         // should appear around every 12000 bytes, at least 10 per frame
592         if ((state & 0xff07ff7f) == 0x1f07003f)
593             secondary_matches++;
594         if (state == 0x003f0700 || state == 0xff3f0700)
595             marker_pos = i;
596         if (state == 0xff3f0701 && i - marker_pos == 80)
597             matches++;
598         state = (state << 8) | p->buf[i];
599     }
600
601     if (matches && p->buf_size / matches < 1024*1024) {
602         if (matches > 4 || (secondary_matches >= 10 && p->buf_size / secondary_matches < 24000))
603             return AVPROBE_SCORE_MAX*3/4; // not max to avoid dv in mov to match
604         return AVPROBE_SCORE_MAX/4;
605     }
606     return 0;
607 }
608
609 #if CONFIG_DV_DEMUXER
610 AVInputFormat ff_dv_demuxer = {
611     .name           = "dv",
612     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV video format"),
613     .priv_data_size = sizeof(RawDVContext),
614     .read_probe     = dv_probe,
615     .read_header    = dv_read_header,
616     .read_packet    = dv_read_packet,
617     .read_close     = dv_read_close,
618     .read_seek      = dv_read_seek,
619     .extensions = "dv,dif",
620 };
621 #endif