git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavformat/dv.c

   1 /*
   2  * General DV 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/dv_profile.h"
  35 #include "libavcodec/dv.h"
  36 #include "libavutil/channel_layout.h"
  37 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  38 #include "libavutil/mathematics.h"
  39 #include "dv.h"
  40
  41 struct DVDemuxContext {
  42     const AVDVProfile*  sys;    /* Current DV profile. E.g.: 525/60, 625/50 */
  43     AVFormatContext*  fctx;
  44     AVStream*         vst;
  45     AVStream*         ast[4];
  46     AVPacket          audio_pkt[4];
  47     uint8_t           audio_buf[4][8192];
  48     int               ach;
  49     int               frames;
  50     uint64_t          abytes;
  51 };
  52
  53 static inline uint16_t dv_audio_12to16(uint16_t sample)
  54 {
  55     uint16_t shift, result;
  56
  57     sample = (sample < 0x800) ? sample : sample | 0xf000;
  58     shift  = (sample & 0xf00) >> 8;
  59
  60     if (shift < 0x2 || shift > 0xd) {
  61         result = sample;
  62     } else if (shift < 0x8) {
  63         shift--;
  64         result = (sample - (256 * shift)) << shift;
  65     } else {
  66         shift  = 0xe - shift;
  67         result = ((sample + ((256 * shift) + 1)) << shift) - 1;
  68     }
  69
  70     return result;
  71 }
  72
  73 /*
  74  * This is the dumbest implementation of all -- it simply looks at
  75  * a fixed offset and if pack isn't there -- fails. We might want
  76  * to have a fallback mechanism for complete search of missing packs.
  77  */
  78 static const uint8_t *dv_extract_pack(uint8_t *frame, enum dv_pack_type t)
  79 {
  80     int offs;
  81
  82     switch (t) {
  83     case dv_audio_source:
  84         offs = (80 * 6 + 80 * 16 * 3 + 3);
  85         break;
  86     case dv_audio_control:
  87         offs = (80 * 6 + 80 * 16 * 4 + 3);
  88         break;
  89     case dv_video_control:
  90         offs = (80 * 5 + 48 + 5);
  91         break;
  92     default:
  93         return NULL;
  94     }
  95
  96     return frame[offs] == t ? &frame[offs] : NULL;
  97 }
  98
  99 static const int dv_audio_frequency[3] = {
 100     48000, 44100, 32000,
 101 };
 102
 103 /*
 104  * There's a couple of assumptions being made here:
 105  * 1. By default we silence erroneous (0x8000/16bit 0x800/12bit) audio samples.
 106  *    We can pass them upwards when libavcodec will be ready to deal with them.
 107  * 2. We don't do software emphasis.
 108  * 3. Audio is always returned as 16bit linear samples: 12bit nonlinear samples
 109  *    are converted into 16bit linear ones.
 110  */
 111 static int dv_extract_audio(uint8_t *frame, uint8_t **ppcm,
 112                             const AVDVProfile *sys)
 113 {
 114     int size, chan, i, j, d, of, smpls, freq, quant, half_ch;
 115     uint16_t lc, rc;
 116     const uint8_t *as_pack;
 117     uint8_t *pcm, ipcm;
 118
 119     as_pack = dv_extract_pack(frame, dv_audio_source);
 120     if (!as_pack)    /* No audio ? */
 121         return 0;
 122
 123     smpls = as_pack[1]      & 0x3f; /* samples in this frame - min. samples */
 124     freq  = as_pack[4] >> 3 & 0x07; /* 0 - 48kHz, 1 - 44,1kHz, 2 - 32kHz */
 125     quant = as_pack[4]      & 0x07; /* 0 - 16bit linear, 1 - 12bit nonlinear */
 126
 127     if (quant > 1)
 128         return -1;  /* unsupported quantization */
 129
 130     if (freq >= FF_ARRAY_ELEMS(dv_audio_frequency))
 131         return AVERROR_INVALIDDATA;
 132
 133     size    = (sys->audio_min_samples[freq] + smpls) * 4; /* 2ch, 2bytes */
 134     half_ch = sys->difseg_size / 2;
 135
 136     /* We work with 720p frames split in half, thus even frames have
 137      * channels 0,1 and odd 2,3. */
 138     ipcm = (sys->height == 720 && !(frame[1] & 0x0C)) ? 2 : 0;
 139
 140     /* for each DIF channel */
 141     for (chan = 0; chan < sys->n_difchan; chan++) {
 142         /* next stereo channel (50Mbps and 100Mbps only) */
 143         pcm = ppcm[ipcm++];
 144         if (!pcm)
 145             break;
 146
 147         /* for each DIF segment */
 148         for (i = 0; i < sys->difseg_size; i++) {
 149             frame += 6 * 80; /* skip DIF segment header */
 150             if (quant == 1 && i == half_ch) {
 151                 /* next stereo channel (12bit mode only) */
 152                 pcm = ppcm[ipcm++];
 153                 if (!pcm)
 154                     break;
 155             }
 156
 157             /* for each AV sequence */
 158             for (j = 0; j < 9; j++) {
 159                 for (d = 8; d < 80; d += 2) {
 160                     if (quant == 0) {  /* 16bit quantization */
 161                         of = sys->audio_shuffle[i][j] +
 162                              (d - 8) / 2 * sys->audio_stride;
 163                         if (of * 2 >= size)
 164                             continue;
 165
 166                         /* FIXME: maybe we have to admit that DV is a
 167                          * big-endian PCM */
 168                         pcm[of * 2]     = frame[d + 1];
 169                         pcm[of * 2 + 1] = frame[d];
 170
 171                         if (pcm[of * 2 + 1] == 0x80 && pcm[of * 2] == 0x00)
 172                             pcm[of * 2 + 1] = 0;
 173                     } else {           /* 12bit quantization */
 174                         lc = ((uint16_t)frame[d]     << 4) |
 175                              ((uint16_t)frame[d + 2] >> 4);
 176                         rc = ((uint16_t)frame[d + 1] << 4) |
 177                              ((uint16_t)frame[d + 2] & 0x0f);
 178                         lc = (lc == 0x800 ? 0 : dv_audio_12to16(lc));
 179                         rc = (rc == 0x800 ? 0 : dv_audio_12to16(rc));
 180
 181                         of = sys->audio_shuffle[i % half_ch][j] +
 182                              (d - 8) / 3 * sys->audio_stride;
 183                         if (of * 2 >= size)
 184                             continue;
 185
 186                         /* FIXME: maybe we have to admit that DV is a
 187                          * big-endian PCM */
 188                         pcm[of * 2]     = lc & 0xff;
 189                         pcm[of * 2 + 1] = lc >> 8;
 190                         of = sys->audio_shuffle[i % half_ch + half_ch][j] +
 191                              (d - 8) / 3 * sys->audio_stride;
 192                         /* FIXME: maybe we have to admit that DV is a
 193                          * big-endian PCM */
 194                         pcm[of * 2]     = rc & 0xff;
 195                         pcm[of * 2 + 1] = rc >> 8;
 196                         ++d;
 197                     }
 198                 }
 199
 200                 frame += 16 * 80; /* 15 Video DIFs + 1 Audio DIF */
 201             }
 202         }
 203     }
 204
 205     return size;
 206 }
 207
 208 static int dv_extract_audio_info(DVDemuxContext *c, uint8_t *frame)
 209 {
 210     const uint8_t *as_pack;
 211     int freq, stype, smpls, quant, i, ach;
 212
 213     as_pack = dv_extract_pack(frame, dv_audio_source);
 214     if (!as_pack || !c->sys) {    /* No audio ? */
 215         c->ach = 0;
 216         return 0;
 217     }
 218
 219     smpls = as_pack[1]      & 0x3f; /* samples in this frame - min. samples */
 220     freq  = as_pack[4] >> 3 & 0x07; /* 0 - 48kHz, 1 - 44,1kHz, 2 - 32kHz */
 221     stype = as_pack[3]      & 0x1f; /* 0 - 2CH, 2 - 4CH, 3 - 8CH */
 222     quant = as_pack[4]      & 0x07; /* 0 - 16bit linear, 1 - 12bit nonlinear */
 223
 224     if (freq >= FF_ARRAY_ELEMS(dv_audio_frequency)) {
 225         av_log(c->fctx, AV_LOG_ERROR,
 226                "Unrecognized audio sample rate index (%d)\n", freq);
 227         return 0;
 228     }
 229
 230     if (stype > 3) {
 231         av_log(c->fctx, AV_LOG_ERROR, "stype %d is invalid\n", stype);
 232         c->ach = 0;
 233         return 0;
 234     }
 235
 236     /* note: ach counts PAIRS of channels (i.e. stereo channels) */
 237     ach = ((int[4]) { 1, 0, 2, 4 })[stype];
 238     if (ach == 1 && quant && freq == 2)
 239         ach = 2;
 240
 241     /* Dynamic handling of the audio streams in DV */
 242     for (i = 0; i < ach; i++) {
 243         if (!c->ast[i]) {
 244             c->ast[i] = avformat_new_stream(c->fctx, NULL);
 245             if (!c->ast[i])
 246                 break;
 247             avpriv_set_pts_info(c->ast[i], 64, 1, 30000);
 248             c->ast[i]->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO;
 249             c->ast[i]->codec->codec_id   = AV_CODEC_ID_PCM_S16LE;
 250
 251             av_init_packet(&c->audio_pkt[i]);
 252             c->audio_pkt[i].size         = 0;
 253             c->audio_pkt[i].data         = c->audio_buf[i];
 254             c->audio_pkt[i].stream_index = c->ast[i]->index;
 255             c->audio_pkt[i].flags       |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 256         }
 257         c->ast[i]->codec->sample_rate    = dv_audio_frequency[freq];
 258         c->ast[i]->codec->channels       = 2;
 259         c->ast[i]->codec->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_STEREO;
 260         c->ast[i]->codec->bit_rate       = 2 * dv_audio_frequency[freq] * 16;
 261         c->ast[i]->start_time            = 0;
 262     }
 263     c->ach = i;
 264
 265     return (c->sys->audio_min_samples[freq] + smpls) * 4; /* 2ch, 2bytes */
 266 }
 267
 268 static int dv_extract_video_info(DVDemuxContext *c, uint8_t *frame)
 269 {
 270     const uint8_t *vsc_pack;
 271     AVCodecContext *avctx;
 272     int apt, is16_9;
 273     int size = 0;
 274
 275     if (c->sys) {
 276         avctx = c->vst->codec;
 277
 278         avpriv_set_pts_info(c->vst, 64, c->sys->time_base.num,
 279                             c->sys->time_base.den);
 280         c->vst->avg_frame_rate = av_inv_q(c->vst->time_base);
 281         if (!avctx->width) {
 282             avctx->width  = c->sys->width;
 283             avctx->height = c->sys->height;
 284         }
 285         avctx->pix_fmt = c->sys->pix_fmt;
 286
 287         /* finding out SAR is a little bit messy */
 288         vsc_pack = dv_extract_pack(frame, dv_video_control);
 289         apt      = frame[4] & 0x07;
 290         is16_9   = (vsc_pack && ((vsc_pack[2] & 0x07) == 0x02 ||
 291                                  (!apt && (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x07)));
 292         c->vst->sample_aspect_ratio = c->sys->sar[is16_9];
 293         avctx->bit_rate = av_rescale_q(c->sys->frame_size,
 294                                        (AVRational) { 8, 1 },
 295                                        c->sys->time_base);
 296         size = c->sys->frame_size;
 297     }
 298     return size;
 299 }
 300
 301 /* The following 3 functions constitute our interface to the world */
 302
 303 DVDemuxContext *avpriv_dv_init_demux(AVFormatContext *s)
 304 {
 305     DVDemuxContext *c;
 306
 307     c = av_mallocz(sizeof(DVDemuxContext));
 308     if (!c)
 309         return NULL;
 310
 311     c->vst = avformat_new_stream(s, NULL);
 312     if (!c->vst) {
 313         av_free(c);
 314         return NULL;
 315     }
 316
 317     c->fctx                   = s;
 318     c->vst->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
 319     c->vst->codec->codec_id   = AV_CODEC_ID_DVVIDEO;
 320     c->vst->codec->bit_rate   = 25000000;
 321     c->vst->start_time        = 0;
 322
 323     return c;
 324 }
 325
 326 int avpriv_dv_get_packet(DVDemuxContext *c, AVPacket *pkt)
 327 {
 328     int size = -1;
 329     int i;
 330
 331     for (i = 0; i < c->ach; i++) {
 332         if (c->ast[i] && c->audio_pkt[i].size) {
 333             *pkt                 = c->audio_pkt[i];
 334             c->audio_pkt[i].size = 0;
 335             size                 = pkt->size;
 336             break;
 337         }
 338     }
 339
 340     return size;
 341 }
 342
 343 int avpriv_dv_produce_packet(DVDemuxContext *c, AVPacket *pkt,
 344                              uint8_t *buf, int buf_size)
 345 {
 346     int size, i;
 347     uint8_t *ppcm[5] = { 0 };
 348
 349     if (buf_size < DV_PROFILE_BYTES ||
 350         !(c->sys = av_dv_frame_profile(c->sys, buf, buf_size)) ||
 351         buf_size < c->sys->frame_size) {
 352         return -1;   /* Broken frame, or not enough data */
 353     }
 354
 355     /* Queueing audio packet */
 356     /* FIXME: in case of no audio/bad audio we have to do something */
 357     size = dv_extract_audio_info(c, buf);
 358     for (i = 0; i < c->ach; i++) {
 359         c->audio_pkt[i].size = size;
 360         c->audio_pkt[i].pts  = c->abytes * 30000 * 8 /
 361                                c->ast[i]->codec->bit_rate;
 362         ppcm[i] = c->audio_buf[i];
 363     }
 364     if (c->ach)
 365         dv_extract_audio(buf, ppcm, c->sys);
 366
 367     /* We work with 720p frames split in half, thus even frames have
 368      * channels 0,1 and odd 2,3. */
 369     if (c->sys->height == 720) {
 370         if (buf[1] & 0x0C) {
 371             c->audio_pkt[2].size = c->audio_pkt[3].size = 0;
 372         } else {
 373             c->audio_pkt[0].size = c->audio_pkt[1].size = 0;
 374             c->abytes           += size;
 375         }
 376     } else {
 377         c->abytes += size;
 378     }
 379
 380     /* Now it's time to return video packet */
 381     size = dv_extract_video_info(c, buf);
 382     av_init_packet(pkt);
 383     pkt->data         = buf;
 384     pkt->size         = size;
 385     pkt->flags       |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 386     pkt->stream_index = c->vst->index;
 387     pkt->pts          = c->frames;
 388
 389     c->frames++;
 390
 391     return size;
 392 }
 393
 394 static int64_t dv_frame_offset(AVFormatContext *s, DVDemuxContext *c,
 395                                int64_t timestamp, int flags)
 396 {
 397     // FIXME: sys may be wrong if last dv_read_packet() failed (buffer is junk)
 398     const AVDVProfile *sys = av_dv_codec_profile(c->vst->codec->width, c->vst->codec->height,
 399                                                  c->vst->codec->pix_fmt);
 400     int64_t offset;
 401     int64_t size       = avio_size(s->pb) - s->data_offset;
 402     int64_t max_offset = ((size - 1) / sys->frame_size) * sys->frame_size;
 403
 404     offset = sys->frame_size * timestamp;
 405
 406     if (size >= 0 && offset > max_offset)
 407         offset = max_offset;
 408     else if (offset < 0)
 409         offset = 0;
 410
 411     return offset + s->data_offset;
 412 }
 413
 414 void ff_dv_offset_reset(DVDemuxContext *c, int64_t frame_offset)
 415 {
 416     c->frames = frame_offset;
 417     if (c->ach)
 418         c->abytes = av_rescale_q(c->frames, c->sys->time_base,
 419                                  (AVRational) { 8, c->ast[0]->codec->bit_rate });
 420
 421     c->audio_pkt[0].size = c->audio_pkt[1].size = 0;
 422     c->audio_pkt[2].size = c->audio_pkt[3].size = 0;
 423 }
 424
 425 /************************************************************
 426  * Implementation of the easiest DV storage of all -- raw DV.
 427  ************************************************************/
 428
 429 typedef struct RawDVContext {
 430     DVDemuxContext *dv_demux;
 431     uint8_t         buf[DV_MAX_FRAME_SIZE];
 432 } RawDVContext;
 433
 434 static int dv_read_header(AVFormatContext *s)
 435 {
 436     unsigned state, marker_pos = 0;
 437     RawDVContext *c = s->priv_data;
 438
 439     c->dv_demux = avpriv_dv_init_demux(s);
 440     if (!c->dv_demux)
 441         return -1;
 442
 443     state = avio_rb32(s->pb);
 444     while ((state & 0xffffff7f) != 0x1f07003f) {
 445         if (s->pb->eof_reached) {
 446             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Cannot find DV header.\n");
 447             return -1;
 448         }
 449         if (state == 0x003f0700 || state == 0xff3f0700)
 450             marker_pos = avio_tell(s->pb);
 451         if (state == 0xff3f0701 && avio_tell(s->pb) - marker_pos == 80) {
 452             avio_seek(s->pb, -163, SEEK_CUR);
 453             state = avio_rb32(s->pb);
 454             break;
 455         }
 456         state = (state << 8) | avio_r8(s->pb);
 457     }
 458     AV_WB32(c->buf, state);
 459
 460     if (avio_read(s->pb, c->buf + 4, DV_PROFILE_BYTES - 4) <= 0 ||
 461         avio_seek(s->pb, -DV_PROFILE_BYTES, SEEK_CUR) < 0)
 462         return AVERROR(EIO);
 463
 464     c->dv_demux->sys = av_dv_frame_profile(c->dv_demux->sys,
 465                                            c->buf,
 466                                            DV_PROFILE_BYTES);
 467     if (!c->dv_demux->sys) {
 468         av_log(s, AV_LOG_ERROR,
 469                "Can't determine profile of DV input stream.\n");
 470         return -1;
 471     }
 472
 473     s->bit_rate = av_rescale_q(c->dv_demux->sys->frame_size,
 474                                (AVRational) { 8, 1 },
 475                                c->dv_demux->sys->time_base);
 476
 477     return 0;
 478 }
 479
 480 static int dv_read_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 481 {
 482     int size;
 483     RawDVContext *c = s->priv_data;
 484
 485     size = avpriv_dv_get_packet(c->dv_demux, pkt);
 486
 487     if (size < 0) {
 488         if (!c->dv_demux->sys)
 489             return AVERROR(EIO);
 490         size = c->dv_demux->sys->frame_size;
 491         if (avio_read(s->pb, c->buf, size) <= 0)
 492             return AVERROR(EIO);
 493
 494         size = avpriv_dv_produce_packet(c->dv_demux, pkt, c->buf, size);
 495     }
 496
 497     return size;
 498 }
 499
 500 static int dv_read_seek(AVFormatContext *s, int stream_index,
 501                         int64_t timestamp, int flags)
 502 {
 503     RawDVContext *r   = s->priv_data;
 504     DVDemuxContext *c = r->dv_demux;
 505     int64_t offset    = dv_frame_offset(s, c, timestamp, flags);
 506
 507     if (avio_seek(s->pb, offset, SEEK_SET) < 0)
 508         return -1;
 509
 510     ff_dv_offset_reset(c, offset / c->sys->frame_size);
 511     return 0;
 512 }
 513
 514 static int dv_read_close(AVFormatContext *s)
 515 {
 516     RawDVContext *c = s->priv_data;
 517     av_free(c->dv_demux);
 518     return 0;
 519 }
 520
 521 static int dv_probe(AVProbeData *p)
 522 {
 523     unsigned state, marker_pos = 0;
 524     int i;
 525     int matches           = 0;
 526     int secondary_matches = 0;
 527
 528     if (p->buf_size < 5)
 529         return 0;
 530
 531     state = AV_RB32(p->buf);
 532     for (i = 4; i < p->buf_size; i++) {
 533         if ((state & 0xffffff7f) == 0x1f07003f)
 534             matches++;
 535         // any section header, also with seq/chan num != 0,
 536         // should appear around every 12000 bytes, at least 10 per frame
 537         if ((state & 0xff07ff7f) == 0x1f07003f)
 538             secondary_matches++;
 539         if (state == 0x003f0700 || state == 0xff3f0700)
 540             marker_pos = i;
 541         if (state == 0xff3f0701 && i - marker_pos == 80)
 542             matches++;
 543         state = (state << 8) | p->buf[i];
 544     }
 545
 546     if (matches && p->buf_size / matches < 1024 * 1024) {
 547         if (matches > 4 ||
 548             (secondary_matches >= 10 &&
 549              p->buf_size / secondary_matches < 24000))
 550             // not max to avoid dv in mov to match
 551             return AVPROBE_SCORE_MAX * 3 / 4;
 552         return AVPROBE_SCORE_MAX / 4;
 553     }
 554     return 0;
 555 }
 556
 557 AVInputFormat ff_dv_demuxer = {
 558     .name           = "dv",
 559     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV (Digital Video)"),
 560     .priv_data_size = sizeof(RawDVContext),
 561     .read_probe     = dv_probe,
 562     .read_header    = dv_read_header,
 563     .read_packet    = dv_read_packet,
 564     .read_close     = dv_read_close,
 565     .read_seek      = dv_read_seek,
 566     .extensions     = "dv,dif",
 567 };