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/dv_profile.h"
  35 #include "libavcodec/dvdata.h"
  36 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  37 #include "libavutil/mathematics.h"
  38 #include "dv.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     default:
  92         return NULL;
  93     }
  94
  95     return frame[offs] == t ? &frame[offs] : NULL;
  96 }
  97
  98 static const int dv_audio_frequency[3] = {
  99     48000, 44100, 32000,
 100 };
 101
 102 /*
 103  * There's a couple of assumptions being made here:
 104  * 1. By default we silence erroneous (0x8000/16bit 0x800/12bit) audio samples.
 105  *    We can pass them upwards when libavcodec will be ready to deal with them.
 106  * 2. We don't do software emphasis.
 107  * 3. Audio is always returned as 16bit linear samples: 12bit nonlinear samples
 108  *    are converted into 16bit linear ones.
 109  */
 110 static int dv_extract_audio(uint8_t* frame, uint8_t* ppcm[4],
 111                             const DVprofile *sys)
 112 {
 113     int size, chan, i, j, d, of, smpls, freq, quant, half_ch;
 114     uint16_t lc, rc;
 115     const uint8_t* as_pack;
 116     uint8_t *pcm, ipcm;
 117
 118     as_pack = dv_extract_pack(frame, dv_audio_source);
 119     if (!as_pack)    /* No audio ? */
 120         return 0;
 121
 122     smpls =  as_pack[1] & 0x3f;       /* samples in this frame - min. samples */
 123     freq  = (as_pack[4] >> 3) & 0x07; /* 0 - 48kHz, 1 - 44,1kHz, 2 - 32kHz */
 124     quant =  as_pack[4] & 0x07;       /* 0 - 16bit linear, 1 - 12bit nonlinear */
 125
 126     if (quant > 1)
 127         return -1; /* unsupported quantization */
 128
 129     if (freq >= FF_ARRAY_ELEMS(dv_audio_frequency))
 130         return AVERROR_INVALIDDATA;
 131
 132     size = (sys->audio_min_samples[freq] + smpls) * 4; /* 2ch, 2bytes */
 133     half_ch = sys->difseg_size / 2;
 134
 135     /* We work with 720p frames split in half, thus even frames have
 136      * channels 0,1 and odd 2,3. */
 137     ipcm = (sys->height == 720 && !(frame[1] & 0x0C)) ? 2 : 0;
 138
 139     /* for each DIF channel */
 140     for (chan = 0; chan < sys->n_difchan; chan++) {
 141         /* next stereo channel (50Mbps and 100Mbps only) */
 142         pcm = ppcm[ipcm++];
 143         if (!pcm)
 144             break;
 145
 146         /* for each DIF segment */
 147         for (i = 0; i < sys->difseg_size; i++) {
 148             frame += 6 * 80; /* skip DIF segment header */
 149             if (quant == 1 && i == half_ch) {
 150                 /* next stereo channel (12bit mode only) */
 151                 pcm = ppcm[ipcm++];
 152                 if (!pcm)
 153                     break;
 154             }
 155
 156             /* for each AV sequence */
 157             for (j = 0; j < 9; j++) {
 158                 for (d = 8; d < 80; d += 2) {
 159                     if (quant == 0) {  /* 16bit quantization */
 160                         of = sys->audio_shuffle[i][j] + (d - 8) / 2 * sys->audio_stride;
 161                         if (of*2 >= size)
 162                             continue;
 163
 164                         pcm[of*2]   = frame[d+1]; // FIXME: maybe we have to admit
 165                         pcm[of*2+1] = frame[d];   //        that DV is a big-endian PCM
 166                         if (pcm[of*2+1] == 0x80 && pcm[of*2] == 0x00)
 167                             pcm[of*2+1] = 0;
 168                     } else {           /* 12bit quantization */
 169                         lc = ((uint16_t)frame[d]   << 4) |
 170                              ((uint16_t)frame[d+2] >> 4);
 171                         rc = ((uint16_t)frame[d+1] << 4) |
 172                              ((uint16_t)frame[d+2] & 0x0f);
 173                         lc = (lc == 0x800 ? 0 : dv_audio_12to16(lc));
 174                         rc = (rc == 0x800 ? 0 : dv_audio_12to16(rc));
 175
 176                         of = sys->audio_shuffle[i%half_ch][j] + (d - 8) / 3 * sys->audio_stride;
 177                         if (of*2 >= size)
 178                             continue;
 179
 180                         pcm[of*2]   = lc & 0xff; // FIXME: maybe we have to admit
 181                         pcm[of*2+1] = lc >> 8;   //        that DV is a big-endian PCM
 182                         of = sys->audio_shuffle[i%half_ch+half_ch][j] +
 183                             (d - 8) / 3 * sys->audio_stride;
 184                         pcm[of*2]   = rc & 0xff; // FIXME: maybe we have to admit
 185                         pcm[of*2+1] = rc >> 8;   //        that DV is a big-endian PCM
 186                         ++d;
 187                     }
 188                 }
 189
 190                 frame += 16 * 80; /* 15 Video DIFs + 1 Audio DIF */
 191             }
 192         }
 193     }
 194
 195     return size;
 196 }
 197
 198 static int dv_extract_audio_info(DVDemuxContext* c, uint8_t* frame)
 199 {
 200     const uint8_t* as_pack;
 201     int freq, stype, smpls, quant, i, ach;
 202
 203     as_pack = dv_extract_pack(frame, dv_audio_source);
 204     if (!as_pack || !c->sys) {    /* No audio ? */
 205         c->ach = 0;
 206         return 0;
 207     }
 208
 209     smpls =  as_pack[1] & 0x3f;       /* samples in this frame - min. samples */
 210     freq  = (as_pack[4] >> 3) & 0x07; /* 0 - 48kHz, 1 - 44,1kHz, 2 - 32kHz */
 211     stype = (as_pack[3] & 0x1f);      /* 0 - 2CH, 2 - 4CH, 3 - 8CH */
 212     quant =  as_pack[4] & 0x07;       /* 0 - 16bit linear, 1 - 12bit nonlinear */
 213
 214     if (freq >= FF_ARRAY_ELEMS(dv_audio_frequency)) {
 215         av_log(c->fctx, AV_LOG_ERROR,
 216                "Unrecognized audio sample rate index (%d)\n", freq);
 217         return 0;
 218     }
 219
 220     if (stype > 3) {
 221         av_log(c->fctx, AV_LOG_ERROR, "stype %d is invalid\n", stype);
 222         c->ach = 0;
 223         return 0;
 224     }
 225
 226     /* note: ach counts PAIRS of channels (i.e. stereo channels) */
 227     ach = ((int[4]){  1,  0,  2,  4})[stype];
 228     if (ach == 1 && quant && freq == 2)
 229         ach = 2;
 230
 231     /* Dynamic handling of the audio streams in DV */
 232     for (i = 0; i < ach; i++) {
 233        if (!c->ast[i]) {
 234            c->ast[i] = avformat_new_stream(c->fctx, NULL);
 235            if (!c->ast[i])
 236                break;
 237            avpriv_set_pts_info(c->ast[i], 64, 1, 30000);
 238            c->ast[i]->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO;
 239            c->ast[i]->codec->codec_id   = CODEC_ID_PCM_S16LE;
 240
 241            av_init_packet(&c->audio_pkt[i]);
 242            c->audio_pkt[i].size         = 0;
 243            c->audio_pkt[i].data         = c->audio_buf[i];
 244            c->audio_pkt[i].stream_index = c->ast[i]->index;
 245            c->audio_pkt[i].flags       |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 246        }
 247        c->ast[i]->codec->sample_rate = dv_audio_frequency[freq];
 248        c->ast[i]->codec->channels    = 2;
 249        c->ast[i]->codec->bit_rate    = 2 * dv_audio_frequency[freq] * 16;
 250        c->ast[i]->start_time         = 0;
 251     }
 252     c->ach = i;
 253
 254     return (c->sys->audio_min_samples[freq] + smpls) * 4; /* 2ch, 2bytes */;
 255 }
 256
 257 static int dv_extract_video_info(DVDemuxContext *c, uint8_t* frame)
 258 {
 259     const uint8_t* vsc_pack;
 260     AVCodecContext* avctx;
 261     int apt, is16_9;
 262     int size = 0;
 263
 264     if (c->sys) {
 265         avctx = c->vst->codec;
 266
 267         avpriv_set_pts_info(c->vst, 64, c->sys->time_base.num,
 268                         c->sys->time_base.den);
 269         avctx->time_base= c->sys->time_base;
 270         if (!avctx->width){
 271             avctx->width = c->sys->width;
 272             avctx->height = c->sys->height;
 273         }
 274         avctx->pix_fmt = c->sys->pix_fmt;
 275
 276         /* finding out SAR is a little bit messy */
 277         vsc_pack = dv_extract_pack(frame, dv_video_control);
 278         apt      = frame[4] & 0x07;
 279         is16_9   = (vsc_pack && ((vsc_pack[2] & 0x07) == 0x02 ||
 280                                 (!apt && (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x07)));
 281         c->vst->sample_aspect_ratio = c->sys->sar[is16_9];
 282         avctx->bit_rate = av_rescale_q(c->sys->frame_size, (AVRational){8,1},
 283                                        c->sys->time_base);
 284         size = c->sys->frame_size;
 285     }
 286     return size;
 287 }
 288
 289 /*
 290  * The following 3 functions constitute our interface to the world
 291  */
 292
 293 DVDemuxContext* avpriv_dv_init_demux(AVFormatContext *s)
 294 {
 295     DVDemuxContext *c;
 296
 297     c = av_mallocz(sizeof(DVDemuxContext));
 298     if (!c)
 299         return NULL;
 300
 301     c->vst = avformat_new_stream(s, NULL);
 302     if (!c->vst) {
 303         av_free(c);
 304         return NULL;
 305     }
 306
 307     c->fctx                   = s;
 308     c->vst->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
 309     c->vst->codec->codec_id   = CODEC_ID_DVVIDEO;
 310     c->vst->codec->bit_rate   = 25000000;
 311     c->vst->start_time        = 0;
 312
 313     return c;
 314 }
 315
 316 int avpriv_dv_get_packet(DVDemuxContext *c, AVPacket *pkt)
 317 {
 318     int size = -1;
 319     int i;
 320
 321     for (i = 0; i < c->ach; i++) {
 322        if (c->ast[i] && c->audio_pkt[i].size) {
 323            *pkt = c->audio_pkt[i];
 324            c->audio_pkt[i].size = 0;
 325            size = pkt->size;
 326            break;
 327        }
 328     }
 329
 330     return size;
 331 }
 332
 333 int avpriv_dv_produce_packet(DVDemuxContext *c, AVPacket *pkt,
 334                       uint8_t* buf, int buf_size)
 335 {
 336     int size, i;
 337     uint8_t *ppcm[4] = {0};
 338
 339     if (buf_size < DV_PROFILE_BYTES ||
 340         !(c->sys = avpriv_dv_frame_profile(c->sys, buf, buf_size)) ||
 341         buf_size < c->sys->frame_size) {
 342           return -1;   /* Broken frame, or not enough data */
 343     }
 344
 345     /* Queueing audio packet */
 346     /* FIXME: in case of no audio/bad audio we have to do something */
 347     size = dv_extract_audio_info(c, buf);
 348     for (i = 0; i < c->ach; i++) {
 349        c->audio_pkt[i].size = size;
 350        c->audio_pkt[i].pts  = c->abytes * 30000*8 / c->ast[i]->codec->bit_rate;
 351        ppcm[i] = c->audio_buf[i];
 352     }
 353     if (c->ach)
 354         dv_extract_audio(buf, ppcm, c->sys);
 355
 356     /* We work with 720p frames split in half, thus even frames have
 357      * channels 0,1 and odd 2,3. */
 358     if (c->sys->height == 720) {
 359         if (buf[1] & 0x0C) {
 360             c->audio_pkt[2].size = c->audio_pkt[3].size = 0;
 361         } else {
 362             c->audio_pkt[0].size = c->audio_pkt[1].size = 0;
 363             c->abytes += size;
 364         }
 365     } else {
 366         c->abytes += size;
 367     }
 368
 369     /* Now it's time to return video packet */
 370     size = dv_extract_video_info(c, buf);
 371     av_init_packet(pkt);
 372     pkt->data         = buf;
 373     pkt->size         = size;
 374     pkt->flags       |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 375     pkt->stream_index = c->vst->id;
 376     pkt->pts          = c->frames;
 377
 378     c->frames++;
 379
 380     return size;
 381 }
 382
 383 static int64_t dv_frame_offset(AVFormatContext *s, DVDemuxContext *c,
 384                               int64_t timestamp, int flags)
 385 {
 386     // FIXME: sys may be wrong if last dv_read_packet() failed (buffer is junk)
 387     const DVprofile* sys = avpriv_dv_codec_profile(c->vst->codec);
 388     int64_t offset;
 389     int64_t size = avio_size(s->pb) - s->data_offset;
 390     int64_t max_offset = ((size-1) / sys->frame_size) * sys->frame_size;
 391
 392     offset = sys->frame_size * timestamp;
 393
 394     if (size >= 0 && offset > max_offset) offset = max_offset;
 395     else if (offset < 0) offset = 0;
 396
 397     return offset + s->data_offset;
 398 }
 399
 400 void ff_dv_offset_reset(DVDemuxContext *c, int64_t frame_offset)
 401 {
 402     c->frames= frame_offset;
 403     if (c->ach)
 404         c->abytes= av_rescale_q(c->frames, c->sys->time_base,
 405                                 (AVRational){8, c->ast[0]->codec->bit_rate});
 406     c->audio_pkt[0].size = c->audio_pkt[1].size = 0;
 407     c->audio_pkt[2].size = c->audio_pkt[3].size = 0;
 408 }
 409
 410 /************************************************************
 411  * Implementation of the easiest DV storage of all -- raw DV.
 412  ************************************************************/
 413
 414 typedef struct RawDVContext {
 415     DVDemuxContext* dv_demux;
 416     uint8_t         buf[DV_MAX_FRAME_SIZE];
 417 } RawDVContext;
 418
 419 static int dv_read_header(AVFormatContext *s)
 420 {
 421     unsigned state, marker_pos = 0;
 422     RawDVContext *c = s->priv_data;
 423
 424     c->dv_demux = avpriv_dv_init_demux(s);
 425     if (!c->dv_demux)
 426         return -1;
 427
 428     state = avio_rb32(s->pb);
 429     while ((state & 0xffffff7f) != 0x1f07003f) {
 430         if (s->pb->eof_reached) {
 431             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Cannot find DV header.\n");
 432             return -1;
 433         }
 434         if (state == 0x003f0700 || state == 0xff3f0700)
 435             marker_pos = avio_tell(s->pb);
 436         if (state == 0xff3f0701 && avio_tell(s->pb) - marker_pos == 80) {
 437             avio_seek(s->pb, -163, SEEK_CUR);
 438             state = avio_rb32(s->pb);
 439             break;
 440         }
 441         state = (state << 8) | avio_r8(s->pb);
 442     }
 443     AV_WB32(c->buf, state);
 444
 445     if (avio_read(s->pb, c->buf + 4, DV_PROFILE_BYTES - 4) <= 0 ||
 446         avio_seek(s->pb, -DV_PROFILE_BYTES, SEEK_CUR) < 0)
 447         return AVERROR(EIO);
 448
 449     c->dv_demux->sys = avpriv_dv_frame_profile(c->dv_demux->sys, c->buf, DV_PROFILE_BYTES);
 450     if (!c->dv_demux->sys) {
 451         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Can't determine profile of DV input stream.\n");
 452         return -1;
 453     }
 454
 455     s->bit_rate = av_rescale_q(c->dv_demux->sys->frame_size, (AVRational){8,1},
 456                                c->dv_demux->sys->time_base);
 457
 458     return 0;
 459 }
 460
 461
 462 static int dv_read_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 463 {
 464     int size;
 465     RawDVContext *c = s->priv_data;
 466
 467     size = avpriv_dv_get_packet(c->dv_demux, pkt);
 468
 469     if (size < 0) {
 470         if (!c->dv_demux->sys)
 471             return AVERROR(EIO);
 472         size = c->dv_demux->sys->frame_size;
 473         if (avio_read(s->pb, c->buf, size) <= 0)
 474             return AVERROR(EIO);
 475
 476         size = avpriv_dv_produce_packet(c->dv_demux, pkt, c->buf, size);
 477     }
 478
 479     return size;
 480 }
 481
 482 static int dv_read_seek(AVFormatContext *s, int stream_index,
 483                        int64_t timestamp, int flags)
 484 {
 485     RawDVContext *r   = s->priv_data;
 486     DVDemuxContext *c = r->dv_demux;
 487     int64_t offset    = dv_frame_offset(s, c, timestamp, flags);
 488
 489     if (avio_seek(s->pb, offset, SEEK_SET) < 0)
 490         return -1;
 491
 492     ff_dv_offset_reset(c, offset / c->sys->frame_size);
 493     return 0;
 494 }
 495
 496 static int dv_read_close(AVFormatContext *s)
 497 {
 498     RawDVContext *c = s->priv_data;
 499     av_free(c->dv_demux);
 500     return 0;
 501 }
 502
 503 static int dv_probe(AVProbeData *p)
 504 {
 505     unsigned state, marker_pos = 0;
 506     int i;
 507     int matches = 0;
 508     int secondary_matches = 0;
 509
 510     if (p->buf_size < 5)
 511         return 0;
 512
 513     state = AV_RB32(p->buf);
 514     for (i = 4; i < p->buf_size; i++) {
 515         if ((state & 0xffffff7f) == 0x1f07003f)
 516             matches++;
 517         // any section header, also with seq/chan num != 0,
 518         // should appear around every 12000 bytes, at least 10 per frame
 519         if ((state & 0xff07ff7f) == 0x1f07003f)
 520             secondary_matches++;
 521         if (state == 0x003f0700 || state == 0xff3f0700)
 522             marker_pos = i;
 523         if (state == 0xff3f0701 && i - marker_pos == 80)
 524             matches++;
 525         state = (state << 8) | p->buf[i];
 526     }
 527
 528     if (matches && p->buf_size / matches < 1024*1024) {
 529         if (matches > 4 || (secondary_matches >= 10 && p->buf_size / secondary_matches < 24000))
 530             return AVPROBE_SCORE_MAX*3/4; // not max to avoid dv in mov to match
 531         return AVPROBE_SCORE_MAX/4;
 532     }
 533     return 0;
 534 }
 535
 536 #if CONFIG_DV_DEMUXER
 537 AVInputFormat ff_dv_demuxer = {
 538     .name           = "dv",
 539     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV video format"),
 540     .priv_data_size = sizeof(RawDVContext),
 541     .read_probe     = dv_probe,
 542     .read_header    = dv_read_header,
 543     .read_packet    = dv_read_packet,
 544     .read_close     = dv_read_close,
 545     .read_seek      = dv_read_seek,
 546     .extensions     = "dv,dif",
 547 };
 548 #endif