git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - 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 Libav.
  16  *
  17  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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     default:
  91         return NULL;
  92     }
  93
  94     return frame[offs] == t ? &frame[offs] : NULL;
  95 }
  96
  97 /*
  98  * There's a couple of assumptions being made here:
  99  * 1. By default we silence erroneous (0x8000/16bit 0x800/12bit) audio samples.
 100  *    We can pass them upwards when libavcodec will be ready to deal with them.
 101  * 2. We don't do software emphasis.
 102  * 3. Audio is always returned as 16bit linear samples: 12bit nonlinear samples
 103  *    are converted into 16bit linear ones.
 104  */
 105 static int dv_extract_audio(uint8_t* frame, uint8_t* ppcm[4],
 106                             const DVprofile *sys)
 107 {
 108     int size, chan, i, j, d, of, smpls, freq, quant, half_ch;
 109     uint16_t lc, rc;
 110     const uint8_t* as_pack;
 111     uint8_t *pcm, ipcm;
 112
 113     as_pack = dv_extract_pack(frame, dv_audio_source);
 114     if (!as_pack)    /* No audio ? */
 115         return 0;
 116
 117     smpls =  as_pack[1] & 0x3f;       /* samples in this frame - min. samples */
 118     freq  = (as_pack[4] >> 3) & 0x07; /* 0 - 48kHz, 1 - 44,1kHz, 2 - 32kHz */
 119     quant =  as_pack[4] & 0x07;       /* 0 - 16bit linear, 1 - 12bit nonlinear */
 120
 121     if (quant > 1)
 122         return -1; /* unsupported quantization */
 123
 124     size = (sys->audio_min_samples[freq] + smpls) * 4; /* 2ch, 2bytes */
 125     half_ch = sys->difseg_size / 2;
 126
 127     /* We work with 720p frames split in half, thus even frames have
 128      * channels 0,1 and odd 2,3. */
 129     ipcm = (sys->height == 720 && !(frame[1] & 0x0C)) ? 2 : 0;
 130
 131     /* for each DIF channel */
 132     for (chan = 0; chan < sys->n_difchan; chan++) {
 133         /* next stereo channel (50Mbps and 100Mbps only) */
 134         pcm = ppcm[ipcm++];
 135         if (!pcm)
 136             break;
 137
 138         /* for each DIF segment */
 139         for (i = 0; i < sys->difseg_size; i++) {
 140             frame += 6 * 80; /* skip DIF segment header */
 141             if (quant == 1 && i == half_ch) {
 142                 /* next stereo channel (12bit mode only) */
 143                 pcm = ppcm[ipcm++];
 144                 if (!pcm)
 145                     break;
 146             }
 147
 148             /* for each AV sequence */
 149             for (j = 0; j < 9; j++) {
 150                 for (d = 8; d < 80; d += 2) {
 151                     if (quant == 0) {  /* 16bit quantization */
 152                         of = sys->audio_shuffle[i][j] + (d - 8) / 2 * sys->audio_stride;
 153                         if (of*2 >= size)
 154                             continue;
 155
 156                         pcm[of*2]   = frame[d+1]; // FIXME: maybe we have to admit
 157                         pcm[of*2+1] = frame[d];   //        that DV is a big-endian PCM
 158                         if (pcm[of*2+1] == 0x80 && pcm[of*2] == 0x00)
 159                             pcm[of*2+1] = 0;
 160                     } else {           /* 12bit quantization */
 161                         lc = ((uint16_t)frame[d]   << 4) |
 162                              ((uint16_t)frame[d+2] >> 4);
 163                         rc = ((uint16_t)frame[d+1] << 4) |
 164                              ((uint16_t)frame[d+2] & 0x0f);
 165                         lc = (lc == 0x800 ? 0 : dv_audio_12to16(lc));
 166                         rc = (rc == 0x800 ? 0 : dv_audio_12to16(rc));
 167
 168                         of = sys->audio_shuffle[i%half_ch][j] + (d - 8) / 3 * sys->audio_stride;
 169                         if (of*2 >= size)
 170                             continue;
 171
 172                         pcm[of*2]   = lc & 0xff; // FIXME: maybe we have to admit
 173                         pcm[of*2+1] = lc >> 8;   //        that DV is a big-endian PCM
 174                         of = sys->audio_shuffle[i%half_ch+half_ch][j] +
 175                             (d - 8) / 3 * sys->audio_stride;
 176                         pcm[of*2]   = rc & 0xff; // FIXME: maybe we have to admit
 177                         pcm[of*2+1] = rc >> 8;   //        that DV is a big-endian PCM
 178                         ++d;
 179                     }
 180                 }
 181
 182                 frame += 16 * 80; /* 15 Video DIFs + 1 Audio DIF */
 183             }
 184         }
 185     }
 186
 187     return size;
 188 }
 189
 190 static int dv_extract_audio_info(DVDemuxContext* c, uint8_t* frame)
 191 {
 192     const uint8_t* as_pack;
 193     int freq, stype, smpls, quant, i, ach;
 194
 195     as_pack = dv_extract_pack(frame, dv_audio_source);
 196     if (!as_pack || !c->sys) {    /* No audio ? */
 197         c->ach = 0;
 198         return 0;
 199     }
 200
 201     smpls =  as_pack[1] & 0x3f;       /* samples in this frame - min. samples */
 202     freq  = (as_pack[4] >> 3) & 0x07; /* 0 - 48kHz, 1 - 44,1kHz, 2 - 32kHz */
 203     stype = (as_pack[3] & 0x1f);      /* 0 - 2CH, 2 - 4CH, 3 - 8CH */
 204     quant =  as_pack[4] & 0x07;       /* 0 - 16bit linear, 1 - 12bit nonlinear */
 205
 206     if (stype > 3) {
 207         av_log(c->fctx, AV_LOG_ERROR, "stype %d is invalid\n", stype);
 208         c->ach = 0;
 209         return 0;
 210     }
 211
 212     /* note: ach counts PAIRS of channels (i.e. stereo channels) */
 213     ach = ((int[4]){  1,  0,  2,  4})[stype];
 214     if (ach == 1 && quant && freq == 2)
 215         ach = 2;
 216
 217     /* Dynamic handling of the audio streams in DV */
 218     for (i = 0; i < ach; i++) {
 219        if (!c->ast[i]) {
 220            c->ast[i] = avformat_new_stream(c->fctx, NULL);
 221            if (!c->ast[i])
 222                break;
 223            avpriv_set_pts_info(c->ast[i], 64, 1, 30000);
 224            c->ast[i]->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO;
 225            c->ast[i]->codec->codec_id   = CODEC_ID_PCM_S16LE;
 226
 227            av_init_packet(&c->audio_pkt[i]);
 228            c->audio_pkt[i].size         = 0;
 229            c->audio_pkt[i].data         = c->audio_buf[i];
 230            c->audio_pkt[i].stream_index = c->ast[i]->index;
 231            c->audio_pkt[i].flags       |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 232        }
 233        c->ast[i]->codec->sample_rate = dv_audio_frequency[freq];
 234        c->ast[i]->codec->channels    = 2;
 235        c->ast[i]->codec->bit_rate    = 2 * dv_audio_frequency[freq] * 16;
 236        c->ast[i]->start_time         = 0;
 237     }
 238     c->ach = i;
 239
 240     return (c->sys->audio_min_samples[freq] + smpls) * 4; /* 2ch, 2bytes */;
 241 }
 242
 243 static int dv_extract_video_info(DVDemuxContext *c, uint8_t* frame)
 244 {
 245     const uint8_t* vsc_pack;
 246     AVCodecContext* avctx;
 247     int apt, is16_9;
 248     int size = 0;
 249
 250     if (c->sys) {
 251         avctx = c->vst->codec;
 252
 253         avpriv_set_pts_info(c->vst, 64, c->sys->time_base.num,
 254                         c->sys->time_base.den);
 255         avctx->time_base= c->sys->time_base;
 256         if (!avctx->width){
 257             avctx->width = c->sys->width;
 258             avctx->height = c->sys->height;
 259         }
 260         avctx->pix_fmt = c->sys->pix_fmt;
 261
 262         /* finding out SAR is a little bit messy */
 263         vsc_pack = dv_extract_pack(frame, dv_video_control);
 264         apt      = frame[4] & 0x07;
 265         is16_9   = (vsc_pack && ((vsc_pack[2] & 0x07) == 0x02 ||
 266                                 (!apt && (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x07)));
 267         c->vst->sample_aspect_ratio = c->sys->sar[is16_9];
 268         avctx->bit_rate = av_rescale_q(c->sys->frame_size, (AVRational){8,1},
 269                                        c->sys->time_base);
 270         size = c->sys->frame_size;
 271     }
 272     return size;
 273 }
 274
 275 /*
 276  * The following 3 functions constitute our interface to the world
 277  */
 278
 279 DVDemuxContext* avpriv_dv_init_demux(AVFormatContext *s)
 280 {
 281     DVDemuxContext *c;
 282
 283     c = av_mallocz(sizeof(DVDemuxContext));
 284     if (!c)
 285         return NULL;
 286
 287     c->vst = avformat_new_stream(s, NULL);
 288     if (!c->vst) {
 289         av_free(c);
 290         return NULL;
 291     }
 292
 293     c->sys  = NULL;
 294     c->fctx = s;
 295     memset(c->ast, 0, sizeof(c->ast));
 296     c->ach    = 0;
 297     c->frames = 0;
 298     c->abytes = 0;
 299
 300     c->vst->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
 301     c->vst->codec->codec_id   = CODEC_ID_DVVIDEO;
 302     c->vst->codec->bit_rate   = 25000000;
 303     c->vst->start_time        = 0;
 304
 305     return c;
 306 }
 307
 308 int avpriv_dv_get_packet(DVDemuxContext *c, AVPacket *pkt)
 309 {
 310     int size = -1;
 311     int i;
 312
 313     for (i = 0; i < c->ach; i++) {
 314        if (c->ast[i] && c->audio_pkt[i].size) {
 315            *pkt = c->audio_pkt[i];
 316            c->audio_pkt[i].size = 0;
 317            size = pkt->size;
 318            break;
 319        }
 320     }
 321
 322     return size;
 323 }
 324
 325 int avpriv_dv_produce_packet(DVDemuxContext *c, AVPacket *pkt,
 326                       uint8_t* buf, int buf_size)
 327 {
 328     int size, i;
 329     uint8_t *ppcm[4] = {0};
 330
 331     if (buf_size < DV_PROFILE_BYTES ||
 332         !(c->sys = avpriv_dv_frame_profile(c->sys, buf, buf_size)) ||
 333         buf_size < c->sys->frame_size) {
 334           return -1;   /* Broken frame, or not enough data */
 335     }
 336
 337     /* Queueing audio packet */
 338     /* FIXME: in case of no audio/bad audio we have to do something */
 339     size = dv_extract_audio_info(c, buf);
 340     for (i = 0; i < c->ach; i++) {
 341        c->audio_pkt[i].size = size;
 342        c->audio_pkt[i].pts  = c->abytes * 30000*8 / c->ast[i]->codec->bit_rate;
 343        ppcm[i] = c->audio_buf[i];
 344     }
 345     if (c->ach)
 346         dv_extract_audio(buf, ppcm, c->sys);
 347
 348     /* We work with 720p frames split in half, thus even frames have
 349      * channels 0,1 and odd 2,3. */
 350     if (c->sys->height == 720) {
 351         if (buf[1] & 0x0C) {
 352             c->audio_pkt[2].size = c->audio_pkt[3].size = 0;
 353         } else {
 354             c->audio_pkt[0].size = c->audio_pkt[1].size = 0;
 355             c->abytes += size;
 356         }
 357     } else {
 358         c->abytes += size;
 359     }
 360
 361     /* Now it's time to return video packet */
 362     size = dv_extract_video_info(c, buf);
 363     av_init_packet(pkt);
 364     pkt->data         = buf;
 365     pkt->size         = size;
 366     pkt->flags       |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 367     pkt->stream_index = c->vst->id;
 368     pkt->pts          = c->frames;
 369
 370     c->frames++;
 371
 372     return size;
 373 }
 374
 375 static int64_t dv_frame_offset(AVFormatContext *s, DVDemuxContext *c,
 376                               int64_t timestamp, int flags)
 377 {
 378     // FIXME: sys may be wrong if last dv_read_packet() failed (buffer is junk)
 379     const DVprofile* sys = avpriv_dv_codec_profile(c->vst->codec);
 380     int64_t offset;
 381     int64_t size = avio_size(s->pb) - s->data_offset;
 382     int64_t max_offset = ((size-1) / sys->frame_size) * sys->frame_size;
 383
 384     offset = sys->frame_size * timestamp;
 385
 386     if (size >= 0 && offset > max_offset) offset = max_offset;
 387     else if (offset < 0) offset = 0;
 388
 389     return offset + s->data_offset;
 390 }
 391
 392 void dv_offset_reset(DVDemuxContext *c, int64_t frame_offset)
 393 {
 394     c->frames= frame_offset;
 395     if (c->ach)
 396         c->abytes= av_rescale_q(c->frames, c->sys->time_base,
 397                                 (AVRational){8, c->ast[0]->codec->bit_rate});
 398     c->audio_pkt[0].size = c->audio_pkt[1].size = 0;
 399     c->audio_pkt[2].size = c->audio_pkt[3].size = 0;
 400 }
 401
 402 /************************************************************
 403  * Implementation of the easiest DV storage of all -- raw DV.
 404  ************************************************************/
 405
 406 typedef struct RawDVContext {
 407     DVDemuxContext* dv_demux;
 408     uint8_t         buf[DV_MAX_FRAME_SIZE];
 409 } RawDVContext;
 410
 411 static int dv_read_header(AVFormatContext *s)
 412 {
 413     unsigned state, marker_pos = 0;
 414     RawDVContext *c = s->priv_data;
 415
 416     c->dv_demux = avpriv_dv_init_demux(s);
 417     if (!c->dv_demux)
 418         return -1;
 419
 420     state = avio_rb32(s->pb);
 421     while ((state & 0xffffff7f) != 0x1f07003f) {
 422         if (s->pb->eof_reached) {
 423             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Cannot find DV header.\n");
 424             return -1;
 425         }
 426         if (state == 0x003f0700 || state == 0xff3f0700)
 427             marker_pos = avio_tell(s->pb);
 428         if (state == 0xff3f0701 && avio_tell(s->pb) - marker_pos == 80) {
 429             avio_seek(s->pb, -163, SEEK_CUR);
 430             state = avio_rb32(s->pb);
 431             break;
 432         }
 433         state = (state << 8) | avio_r8(s->pb);
 434     }
 435     AV_WB32(c->buf, state);
 436
 437     if (avio_read(s->pb, c->buf + 4, DV_PROFILE_BYTES - 4) <= 0 ||
 438         avio_seek(s->pb, -DV_PROFILE_BYTES, SEEK_CUR) < 0)
 439         return AVERROR(EIO);
 440
 441     c->dv_demux->sys = avpriv_dv_frame_profile(c->dv_demux->sys, c->buf, DV_PROFILE_BYTES);
 442     if (!c->dv_demux->sys) {
 443         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Can't determine profile of DV input stream.\n");
 444         return -1;
 445     }
 446
 447     s->bit_rate = av_rescale_q(c->dv_demux->sys->frame_size, (AVRational){8,1},
 448                                c->dv_demux->sys->time_base);
 449
 450     return 0;
 451 }
 452
 453
 454 static int dv_read_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 455 {
 456     int size;
 457     RawDVContext *c = s->priv_data;
 458
 459     size = avpriv_dv_get_packet(c->dv_demux, pkt);
 460
 461     if (size < 0) {
 462         if (!c->dv_demux->sys)
 463             return AVERROR(EIO);
 464         size = c->dv_demux->sys->frame_size;
 465         if (avio_read(s->pb, c->buf, size) <= 0)
 466             return AVERROR(EIO);
 467
 468         size = avpriv_dv_produce_packet(c->dv_demux, pkt, c->buf, size);
 469     }
 470
 471     return size;
 472 }
 473
 474 static int dv_read_seek(AVFormatContext *s, int stream_index,
 475                        int64_t timestamp, int flags)
 476 {
 477     RawDVContext *r   = s->priv_data;
 478     DVDemuxContext *c = r->dv_demux;
 479     int64_t offset    = dv_frame_offset(s, c, timestamp, flags);
 480
 481     dv_offset_reset(c, offset / c->sys->frame_size);
 482
 483     offset = avio_seek(s->pb, offset, SEEK_SET);
 484     return (offset < 0) ? offset : 0;
 485 }
 486
 487 static int dv_read_close(AVFormatContext *s)
 488 {
 489     RawDVContext *c = s->priv_data;
 490     av_free(c->dv_demux);
 491     return 0;
 492 }
 493
 494 static int dv_probe(AVProbeData *p)
 495 {
 496     unsigned state, marker_pos = 0;
 497     int i;
 498     int matches = 0;
 499     int secondary_matches = 0;
 500
 501     if (p->buf_size < 5)
 502         return 0;
 503
 504     state = AV_RB32(p->buf);
 505     for (i = 4; i < p->buf_size; i++) {
 506         if ((state & 0xffffff7f) == 0x1f07003f)
 507             matches++;
 508         // any section header, also with seq/chan num != 0,
 509         // should appear around every 12000 bytes, at least 10 per frame
 510         if ((state & 0xff07ff7f) == 0x1f07003f)
 511             secondary_matches++;
 512         if (state == 0x003f0700 || state == 0xff3f0700)
 513             marker_pos = i;
 514         if (state == 0xff3f0701 && i - marker_pos == 80)
 515             matches++;
 516         state = (state << 8) | p->buf[i];
 517     }
 518
 519     if (matches && p->buf_size / matches < 1024*1024) {
 520         if (matches > 4 || (secondary_matches >= 10 && p->buf_size / secondary_matches < 24000))
 521             return AVPROBE_SCORE_MAX*3/4; // not max to avoid dv in mov to match
 522         return AVPROBE_SCORE_MAX/4;
 523     }
 524     return 0;
 525 }
 526
 527 #if CONFIG_DV_DEMUXER
 528 AVInputFormat ff_dv_demuxer = {
 529     .name           = "dv",
 530     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV video format"),
 531     .priv_data_size = sizeof(RawDVContext),
 532     .read_probe     = dv_probe,
 533     .read_header    = dv_read_header,
 534     .read_packet    = dv_read_packet,
 535     .read_close     = dv_read_close,
 536     .read_seek      = dv_read_seek,
 537     .extensions = "dv,dif",
 538 };
 539 #endif