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 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 "libavutil/timecode.h"
  38 #include "dv.h"
  39 #include "libavutil/avassert.h"
  40
  41 struct DVDemuxContext {
  42     const DVprofile*  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     case dv_timecode:
  93         offs = (80*1 + 3 + 3);
  94         break;
  95     default:
  96         return NULL;
  97     }
  98
  99     return frame[offs] == t ? &frame[offs] : NULL;
 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     size = (sys->audio_min_samples[freq] + smpls) * 4; /* 2ch, 2bytes */
 130     half_ch = sys->difseg_size / 2;
 131
 132     /* We work with 720p frames split in half, thus even frames have
 133      * channels 0,1 and odd 2,3. */
 134     ipcm = (sys->height == 720 && !(frame[1] & 0x0C)) ? 2 : 0;
 135
 136     /* for each DIF channel */
 137     for (chan = 0; chan < sys->n_difchan; chan++) {
 138         av_assert0(ipcm<4);
 139         pcm = ppcm[ipcm++];
 140         if (!pcm)
 141             break;
 142
 143         /* for each DIF segment */
 144         for (i = 0; i < sys->difseg_size; i++) {
 145             frame += 6 * 80; /* skip DIF segment header */
 146             if (quant == 1 && i == half_ch) {
 147                 /* next stereo channel (12bit mode only) */
 148                 av_assert0(ipcm<4);
 149                 pcm = ppcm[ipcm++];
 150                 if (!pcm)
 151                     break;
 152             }
 153
 154             /* for each AV sequence */
 155             for (j = 0; j < 9; j++) {
 156                 for (d = 8; d < 80; d += 2) {
 157                     if (quant == 0) {  /* 16bit quantization */
 158                         of = sys->audio_shuffle[i][j] + (d - 8) / 2 * sys->audio_stride;
 159                         if (of*2 >= size)
 160                             continue;
 161
 162                         pcm[of*2]   = frame[d+1]; // FIXME: maybe we have to admit
 163                         pcm[of*2+1] = frame[d];   //        that DV is a big-endian PCM
 164                         if (pcm[of*2+1] == 0x80 && pcm[of*2] == 0x00)
 165                             pcm[of*2+1] = 0;
 166                     } else {           /* 12bit quantization */
 167                         lc = ((uint16_t)frame[d]   << 4) |
 168                              ((uint16_t)frame[d+2] >> 4);
 169                         rc = ((uint16_t)frame[d+1] << 4) |
 170                              ((uint16_t)frame[d+2] & 0x0f);
 171                         lc = (lc == 0x800 ? 0 : dv_audio_12to16(lc));
 172                         rc = (rc == 0x800 ? 0 : dv_audio_12to16(rc));
 173
 174                         of = sys->audio_shuffle[i%half_ch][j] + (d - 8) / 3 * sys->audio_stride;
 175                         if (of*2 >= size)
 176                             continue;
 177
 178                         pcm[of*2]   = lc & 0xff; // FIXME: maybe we have to admit
 179                         pcm[of*2+1] = lc >> 8;   //        that DV is a big-endian PCM
 180                         of = sys->audio_shuffle[i%half_ch+half_ch][j] +
 181                             (d - 8) / 3 * sys->audio_stride;
 182                         pcm[of*2]   = rc & 0xff; // FIXME: maybe we have to admit
 183                         pcm[of*2+1] = rc >> 8;   //        that DV is a big-endian PCM
 184                         ++d;
 185                     }
 186                 }
 187
 188                 frame += 16 * 80; /* 15 Video DIFs + 1 Audio DIF */
 189             }
 190         }
 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 dv_extract_timecode(DVDemuxContext* c, uint8_t* frame, char *tc)
 280 {
 281     const uint8_t *tc_pack;
 282
 283     // For PAL systems, drop frame bit is replaced by an arbitrary
 284     // bit so its value should not be considered. Drop frame timecode
 285     // is only relevant for NTSC systems.
 286     int prevent_df = c->sys->ltc_divisor == 25 || c->sys->ltc_divisor == 50;
 287
 288     tc_pack = dv_extract_pack(frame, dv_timecode);
 289     if (!tc_pack)
 290         return 0;
 291     av_timecode_make_smpte_tc_string(tc, AV_RB32(tc_pack + 1), prevent_df);
 292     return 1;
 293 }
 294
 295 /*
 296  * The following 3 functions constitute our interface to the world
 297  */
 298
 299 DVDemuxContext* avpriv_dv_init_demux(AVFormatContext *s)
 300 {
 301     DVDemuxContext *c;
 302
 303     c = av_mallocz(sizeof(DVDemuxContext));
 304     if (!c)
 305         return NULL;
 306
 307     c->vst = avformat_new_stream(s, NULL);
 308     if (!c->vst) {
 309         av_free(c);
 310         return NULL;
 311     }
 312
 313     c->sys  = NULL;
 314     c->fctx = s;
 315     memset(c->ast, 0, sizeof(c->ast));
 316     c->ach    = 0;
 317     c->frames = 0;
 318     c->abytes = 0;
 319
 320     c->vst->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
 321     c->vst->codec->codec_id   = CODEC_ID_DVVIDEO;
 322     c->vst->codec->bit_rate   = 25000000;
 323     c->vst->start_time        = 0;
 324
 325     return c;
 326 }
 327
 328 int avpriv_dv_get_packet(DVDemuxContext *c, AVPacket *pkt)
 329 {
 330     int size = -1;
 331     int i;
 332
 333     for (i = 0; i < c->ach; i++) {
 334        if (c->ast[i] && c->audio_pkt[i].size) {
 335            *pkt = c->audio_pkt[i];
 336            c->audio_pkt[i].size = 0;
 337            size = pkt->size;
 338            break;
 339        }
 340     }
 341
 342     return size;
 343 }
 344
 345 int avpriv_dv_produce_packet(DVDemuxContext *c, AVPacket *pkt,
 346                       uint8_t* buf, int buf_size, int64_t pos)
 347 {
 348     int size, i;
 349     uint8_t *ppcm[4] = {0};
 350
 351     if (buf_size < DV_PROFILE_BYTES ||
 352         !(c->sys = avpriv_dv_frame_profile(c->sys, buf, buf_size)) ||
 353         buf_size < c->sys->frame_size) {
 354           return -1;   /* Broken frame, or not enough data */
 355     }
 356
 357     /* Queueing audio packet */
 358     /* FIXME: in case of no audio/bad audio we have to do something */
 359     size = dv_extract_audio_info(c, buf);
 360     for (i = 0; i < c->ach; i++) {
 361        c->audio_pkt[i].pos  = pos;
 362        c->audio_pkt[i].size = size;
 363        c->audio_pkt[i].pts  = c->abytes * 30000*8 / c->ast[i]->codec->bit_rate;
 364        ppcm[i] = c->audio_buf[i];
 365     }
 366     if (c->ach)
 367         dv_extract_audio(buf, ppcm, c->sys);
 368
 369     /* We work with 720p frames split in half, thus even frames have
 370      * channels 0,1 and odd 2,3. */
 371     if (c->sys->height == 720) {
 372         if (buf[1] & 0x0C) {
 373             c->audio_pkt[2].size = c->audio_pkt[3].size = 0;
 374         } else {
 375             c->audio_pkt[0].size = c->audio_pkt[1].size = 0;
 376             c->abytes += size;
 377         }
 378     } else {
 379         c->abytes += size;
 380     }
 381
 382     /* Now it's time to return video packet */
 383     size = dv_extract_video_info(c, buf);
 384     av_init_packet(pkt);
 385     pkt->data         = buf;
 386     pkt->pos          = pos;
 387     pkt->size         = size;
 388     pkt->flags       |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 389     pkt->stream_index = c->vst->id;
 390     pkt->pts          = c->frames;
 391
 392     c->frames++;
 393
 394     return size;
 395 }
 396
 397 static int64_t dv_frame_offset(AVFormatContext *s, DVDemuxContext *c,
 398                               int64_t timestamp, int flags)
 399 {
 400     // FIXME: sys may be wrong if last dv_read_packet() failed (buffer is junk)
 401     const DVprofile* sys = avpriv_dv_codec_profile(c->vst->codec);
 402     int64_t offset;
 403     int64_t size = avio_size(s->pb) - s->data_offset;
 404     int64_t max_offset = ((size-1) / sys->frame_size) * sys->frame_size;
 405
 406     offset = sys->frame_size * timestamp;
 407
 408     if (size >= 0 && offset > max_offset) offset = max_offset;
 409     else if (offset < 0) offset = 0;
 410
 411     return offset + s->data_offset;
 412 }
 413
 414 void 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     c->audio_pkt[0].size = c->audio_pkt[1].size = 0;
 421     c->audio_pkt[2].size = c->audio_pkt[3].size = 0;
 422 }
 423
 424 /************************************************************
 425  * Implementation of the easiest DV storage of all -- raw DV.
 426  ************************************************************/
 427
 428 typedef struct RawDVContext {
 429     DVDemuxContext* dv_demux;
 430     uint8_t         buf[DV_MAX_FRAME_SIZE];
 431 } RawDVContext;
 432
 433 static int dv_read_timecode(AVFormatContext *s) {
 434     int ret;
 435     char timecode[AV_TIMECODE_STR_SIZE];
 436     int64_t pos = avio_tell(s->pb);
 437
 438     // Read 3 DIF blocks: Header block and 2 Subcode blocks.
 439     int partial_frame_size = 3 * 80;
 440     uint8_t *partial_frame = av_mallocz(sizeof(*partial_frame) *
 441                                         partial_frame_size);
 442
 443     RawDVContext *c = s->priv_data;
 444     ret = avio_read(s->pb, partial_frame, partial_frame_size);
 445     if (ret < 0)
 446         goto finish;
 447
 448     if (ret < partial_frame_size) {
 449         ret = -1;
 450         goto finish;
 451     }
 452
 453     ret = dv_extract_timecode(c->dv_demux, partial_frame, timecode);
 454     if (ret)
 455         av_dict_set(&s->metadata, "timecode", timecode, 0);
 456     else if (ret < 0)
 457         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Detected timecode is invalid");
 458
 459 finish:
 460     av_free(partial_frame);
 461     avio_seek(s->pb, pos, SEEK_SET);
 462     return ret;
 463 }
 464
 465 static int dv_read_header(AVFormatContext *s)
 466 {
 467     unsigned state, marker_pos = 0;
 468     RawDVContext *c = s->priv_data;
 469
 470     c->dv_demux = avpriv_dv_init_demux(s);
 471     if (!c->dv_demux)
 472         return -1;
 473
 474     state = avio_rb32(s->pb);
 475     while ((state & 0xffffff7f) != 0x1f07003f) {
 476         if (url_feof(s->pb)) {
 477             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Cannot find DV header.\n");
 478             return -1;
 479         }
 480         if (state == 0x003f0700 || state == 0xff3f0700)
 481             marker_pos = avio_tell(s->pb);
 482         if (state == 0xff3f0701 && avio_tell(s->pb) - marker_pos == 80) {
 483             avio_seek(s->pb, -163, SEEK_CUR);
 484             state = avio_rb32(s->pb);
 485             break;
 486         }
 487         state = (state << 8) | avio_r8(s->pb);
 488     }
 489     AV_WB32(c->buf, state);
 490
 491     if (avio_read(s->pb, c->buf + 4, DV_PROFILE_BYTES - 4) <= 0 ||
 492         avio_seek(s->pb, -DV_PROFILE_BYTES, SEEK_CUR) < 0)
 493         return AVERROR(EIO);
 494
 495     c->dv_demux->sys = avpriv_dv_frame_profile(c->dv_demux->sys, c->buf, DV_PROFILE_BYTES);
 496     if (!c->dv_demux->sys) {
 497         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Can't determine profile of DV input stream.\n");
 498         return -1;
 499     }
 500
 501     s->bit_rate = av_rescale_q(c->dv_demux->sys->frame_size, (AVRational){8,1},
 502                                c->dv_demux->sys->time_base);
 503
 504     if (s->pb->seekable)
 505         dv_read_timecode(s);
 506
 507     return 0;
 508 }
 509
 510
 511 static int dv_read_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 512 {
 513     int size;
 514     RawDVContext *c = s->priv_data;
 515
 516     size = avpriv_dv_get_packet(c->dv_demux, pkt);
 517
 518     if (size < 0) {
 519         int64_t pos = avio_tell(s->pb);
 520         if (!c->dv_demux->sys)
 521             return AVERROR(EIO);
 522         size = c->dv_demux->sys->frame_size;
 523         if (avio_read(s->pb, c->buf, size) <= 0)
 524             return AVERROR(EIO);
 525
 526         size = avpriv_dv_produce_packet(c->dv_demux, pkt, c->buf, size, pos);
 527     }
 528
 529     return size;
 530 }
 531
 532 static int dv_read_seek(AVFormatContext *s, int stream_index,
 533                        int64_t timestamp, int flags)
 534 {
 535     RawDVContext *r   = s->priv_data;
 536     DVDemuxContext *c = r->dv_demux;
 537     int64_t offset    = dv_frame_offset(s, c, timestamp, flags);
 538
 539     if (avio_seek(s->pb, offset, SEEK_SET) < 0)
 540         return -1;
 541
 542     dv_offset_reset(c, offset / c->sys->frame_size);
 543     return 0;
 544 }
 545
 546 static int dv_read_close(AVFormatContext *s)
 547 {
 548     RawDVContext *c = s->priv_data;
 549     av_free(c->dv_demux);
 550     return 0;
 551 }
 552
 553 static int dv_probe(AVProbeData *p)
 554 {
 555     unsigned state, marker_pos = 0;
 556     int i;
 557     int matches = 0;
 558     int secondary_matches = 0;
 559
 560     if (p->buf_size < 5)
 561         return 0;
 562
 563     state = AV_RB32(p->buf);
 564     for (i = 4; i < p->buf_size; i++) {
 565         if ((state & 0xffffff7f) == 0x1f07003f)
 566             matches++;
 567         // any section header, also with seq/chan num != 0,
 568         // should appear around every 12000 bytes, at least 10 per frame
 569         if ((state & 0xff07ff7f) == 0x1f07003f)
 570             secondary_matches++;
 571         if (state == 0x003f0700 || state == 0xff3f0700)
 572             marker_pos = i;
 573         if (state == 0xff3f0701 && i - marker_pos == 80)
 574             matches++;
 575         state = (state << 8) | p->buf[i];
 576     }
 577
 578     if (matches && p->buf_size / matches < 1024*1024) {
 579         if (matches > 4 || (secondary_matches >= 10 && p->buf_size / secondary_matches < 24000))
 580             return AVPROBE_SCORE_MAX*3/4; // not max to avoid dv in mov to match
 581         return AVPROBE_SCORE_MAX/4;
 582     }
 583     return 0;
 584 }
 585
 586 #if CONFIG_DV_DEMUXER
 587 AVInputFormat ff_dv_demuxer = {
 588     .name           = "dv",
 589     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV video format"),
 590     .priv_data_size = sizeof(RawDVContext),
 591     .read_probe     = dv_probe,
 592     .read_header    = dv_read_header,
 593     .read_packet    = dv_read_packet,
 594     .read_close     = dv_read_close,
 595     .read_seek      = dv_read_seek,
 596     .extensions = "dv,dif",
 597 };
 598 #endif