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 static const int dv_audio_frequency[3] = {
  98     48000, 44100, 32000,
  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     if (freq >= FF_ARRAY_ELEMS(dv_audio_frequency))
 129         return AVERROR_INVALIDDATA;
 130
 131     size = (sys->audio_min_samples[freq] + smpls) * 4; /* 2ch, 2bytes */
 132     half_ch = sys->difseg_size / 2;
 133
 134     /* We work with 720p frames split in half, thus even frames have
 135      * channels 0,1 and odd 2,3. */
 136     ipcm = (sys->height == 720 && !(frame[1] & 0x0C)) ? 2 : 0;
 137
 138     /* for each DIF channel */
 139     for (chan = 0; chan < sys->n_difchan; chan++) {
 140         /* next stereo channel (50Mbps and 100Mbps only) */
 141         pcm = ppcm[ipcm++];
 142         if (!pcm)
 143             break;
 144
 145         /* for each DIF segment */
 146         for (i = 0; i < sys->difseg_size; i++) {
 147             frame += 6 * 80; /* skip DIF segment header */
 148             if (quant == 1 && i == half_ch) {
 149                 /* next stereo channel (12bit mode only) */
 150                 pcm = ppcm[ipcm++];
 151                 if (!pcm)
 152                     break;
 153             }
 154
 155             /* for each AV sequence */
 156             for (j = 0; j < 9; j++) {
 157                 for (d = 8; d < 80; d += 2) {
 158                     if (quant == 0) {  /* 16bit quantization */
 159                         of = sys->audio_shuffle[i][j] + (d - 8) / 2 * sys->audio_stride;
 160                         if (of*2 >= size)
 161                             continue;
 162
 163                         pcm[of*2]   = frame[d+1]; // FIXME: maybe we have to admit
 164                         pcm[of*2+1] = frame[d];   //        that DV is a big-endian PCM
 165                         if (pcm[of*2+1] == 0x80 && pcm[of*2] == 0x00)
 166                             pcm[of*2+1] = 0;
 167                     } else {           /* 12bit quantization */
 168                         lc = ((uint16_t)frame[d]   << 4) |
 169                              ((uint16_t)frame[d+2] >> 4);
 170                         rc = ((uint16_t)frame[d+1] << 4) |
 171                              ((uint16_t)frame[d+2] & 0x0f);
 172                         lc = (lc == 0x800 ? 0 : dv_audio_12to16(lc));
 173                         rc = (rc == 0x800 ? 0 : dv_audio_12to16(rc));
 174
 175                         of = sys->audio_shuffle[i%half_ch][j] + (d - 8) / 3 * sys->audio_stride;
 176                         if (of*2 >= size)
 177                             continue;
 178
 179                         pcm[of*2]   = lc & 0xff; // FIXME: maybe we have to admit
 180                         pcm[of*2+1] = lc >> 8;   //        that DV is a big-endian PCM
 181                         of = sys->audio_shuffle[i%half_ch+half_ch][j] +
 182                             (d - 8) / 3 * sys->audio_stride;
 183                         pcm[of*2]   = rc & 0xff; // FIXME: maybe we have to admit
 184                         pcm[of*2+1] = rc >> 8;   //        that DV is a big-endian PCM
 185                         ++d;
 186                     }
 187                 }
 188
 189                 frame += 16 * 80; /* 15 Video DIFs + 1 Audio DIF */
 190             }
 191         }
 192     }
 193
 194     return size;
 195 }
 196
 197 static int dv_extract_audio_info(DVDemuxContext* c, uint8_t* frame)
 198 {
 199     const uint8_t* as_pack;
 200     int freq, stype, smpls, quant, i, ach;
 201
 202     as_pack = dv_extract_pack(frame, dv_audio_source);
 203     if (!as_pack || !c->sys) {    /* No audio ? */
 204         c->ach = 0;
 205         return 0;
 206     }
 207
 208     smpls =  as_pack[1] & 0x3f;       /* samples in this frame - min. samples */
 209     freq  = (as_pack[4] >> 3) & 0x07; /* 0 - 48kHz, 1 - 44,1kHz, 2 - 32kHz */
 210     stype = (as_pack[3] & 0x1f);      /* 0 - 2CH, 2 - 4CH, 3 - 8CH */
 211     quant =  as_pack[4] & 0x07;       /* 0 - 16bit linear, 1 - 12bit nonlinear */
 212
 213     if (freq >= FF_ARRAY_ELEMS(dv_audio_frequency)) {
 214         av_log(c->fctx, AV_LOG_ERROR,
 215                "Unrecognized audio sample rate index (%d)\n", freq);
 216         return 0;
 217     }
 218
 219     if (stype > 3) {
 220         av_log(c->fctx, AV_LOG_ERROR, "stype %d is invalid\n", stype);
 221         c->ach = 0;
 222         return 0;
 223     }
 224
 225     /* note: ach counts PAIRS of channels (i.e. stereo channels) */
 226     ach = ((int[4]){  1,  0,  2,  4})[stype];
 227     if (ach == 1 && quant && freq == 2)
 228         ach = 2;
 229
 230     /* Dynamic handling of the audio streams in DV */
 231     for (i = 0; i < ach; i++) {
 232        if (!c->ast[i]) {
 233            c->ast[i] = avformat_new_stream(c->fctx, NULL);
 234            if (!c->ast[i])
 235                break;
 236            avpriv_set_pts_info(c->ast[i], 64, 1, 30000);
 237            c->ast[i]->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO;
 238            c->ast[i]->codec->codec_id   = CODEC_ID_PCM_S16LE;
 239
 240            av_init_packet(&c->audio_pkt[i]);
 241            c->audio_pkt[i].size         = 0;
 242            c->audio_pkt[i].data         = c->audio_buf[i];
 243            c->audio_pkt[i].stream_index = c->ast[i]->index;
 244            c->audio_pkt[i].flags       |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 245        }
 246        c->ast[i]->codec->sample_rate = dv_audio_frequency[freq];
 247        c->ast[i]->codec->channels    = 2;
 248        c->ast[i]->codec->bit_rate    = 2 * dv_audio_frequency[freq] * 16;
 249        c->ast[i]->start_time         = 0;
 250     }
 251     c->ach = i;
 252
 253     return (c->sys->audio_min_samples[freq] + smpls) * 4; /* 2ch, 2bytes */;
 254 }
 255
 256 static int dv_extract_video_info(DVDemuxContext *c, uint8_t* frame)
 257 {
 258     const uint8_t* vsc_pack;
 259     AVCodecContext* avctx;
 260     int apt, is16_9;
 261     int size = 0;
 262
 263     if (c->sys) {
 264         avctx = c->vst->codec;
 265
 266         avpriv_set_pts_info(c->vst, 64, c->sys->time_base.num,
 267                         c->sys->time_base.den);
 268         avctx->time_base= c->sys->time_base;
 269         if (!avctx->width){
 270             avctx->width = c->sys->width;
 271             avctx->height = c->sys->height;
 272         }
 273         avctx->pix_fmt = c->sys->pix_fmt;
 274
 275         /* finding out SAR is a little bit messy */
 276         vsc_pack = dv_extract_pack(frame, dv_video_control);
 277         apt      = frame[4] & 0x07;
 278         is16_9   = (vsc_pack && ((vsc_pack[2] & 0x07) == 0x02 ||
 279                                 (!apt && (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x07)));
 280         c->vst->sample_aspect_ratio = c->sys->sar[is16_9];
 281         avctx->bit_rate = av_rescale_q(c->sys->frame_size, (AVRational){8,1},
 282                                        c->sys->time_base);
 283         size = c->sys->frame_size;
 284     }
 285     return size;
 286 }
 287
 288 /*
 289  * The following 3 functions constitute our interface to the world
 290  */
 291
 292 DVDemuxContext* avpriv_dv_init_demux(AVFormatContext *s)
 293 {
 294     DVDemuxContext *c;
 295
 296     c = av_mallocz(sizeof(DVDemuxContext));
 297     if (!c)
 298         return NULL;
 299
 300     c->vst = avformat_new_stream(s, NULL);
 301     if (!c->vst) {
 302         av_free(c);
 303         return NULL;
 304     }
 305
 306     c->sys  = NULL;
 307     c->fctx = s;
 308     memset(c->ast, 0, sizeof(c->ast));
 309     c->ach    = 0;
 310     c->frames = 0;
 311     c->abytes = 0;
 312
 313     c->vst->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
 314     c->vst->codec->codec_id   = CODEC_ID_DVVIDEO;
 315     c->vst->codec->bit_rate   = 25000000;
 316     c->vst->start_time        = 0;
 317
 318     return c;
 319 }
 320
 321 int avpriv_dv_get_packet(DVDemuxContext *c, AVPacket *pkt)
 322 {
 323     int size = -1;
 324     int i;
 325
 326     for (i = 0; i < c->ach; i++) {
 327        if (c->ast[i] && c->audio_pkt[i].size) {
 328            *pkt = c->audio_pkt[i];
 329            c->audio_pkt[i].size = 0;
 330            size = pkt->size;
 331            break;
 332        }
 333     }
 334
 335     return size;
 336 }
 337
 338 int avpriv_dv_produce_packet(DVDemuxContext *c, AVPacket *pkt,
 339                       uint8_t* buf, int buf_size)
 340 {
 341     int size, i;
 342     uint8_t *ppcm[4] = {0};
 343
 344     if (buf_size < DV_PROFILE_BYTES ||
 345         !(c->sys = avpriv_dv_frame_profile(c->sys, buf, buf_size)) ||
 346         buf_size < c->sys->frame_size) {
 347           return -1;   /* Broken frame, or not enough data */
 348     }
 349
 350     /* Queueing audio packet */
 351     /* FIXME: in case of no audio/bad audio we have to do something */
 352     size = dv_extract_audio_info(c, buf);
 353     for (i = 0; i < c->ach; i++) {
 354        c->audio_pkt[i].size = size;
 355        c->audio_pkt[i].pts  = c->abytes * 30000*8 / c->ast[i]->codec->bit_rate;
 356        ppcm[i] = c->audio_buf[i];
 357     }
 358     if (c->ach)
 359         dv_extract_audio(buf, ppcm, c->sys);
 360
 361     /* We work with 720p frames split in half, thus even frames have
 362      * channels 0,1 and odd 2,3. */
 363     if (c->sys->height == 720) {
 364         if (buf[1] & 0x0C) {
 365             c->audio_pkt[2].size = c->audio_pkt[3].size = 0;
 366         } else {
 367             c->audio_pkt[0].size = c->audio_pkt[1].size = 0;
 368             c->abytes += size;
 369         }
 370     } else {
 371         c->abytes += size;
 372     }
 373
 374     /* Now it's time to return video packet */
 375     size = dv_extract_video_info(c, buf);
 376     av_init_packet(pkt);
 377     pkt->data         = buf;
 378     pkt->size         = size;
 379     pkt->flags       |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 380     pkt->stream_index = c->vst->id;
 381     pkt->pts          = c->frames;
 382
 383     c->frames++;
 384
 385     return size;
 386 }
 387
 388 static int64_t dv_frame_offset(AVFormatContext *s, DVDemuxContext *c,
 389                               int64_t timestamp, int flags)
 390 {
 391     // FIXME: sys may be wrong if last dv_read_packet() failed (buffer is junk)
 392     const DVprofile* sys = avpriv_dv_codec_profile(c->vst->codec);
 393     int64_t offset;
 394     int64_t size = avio_size(s->pb) - s->data_offset;
 395     int64_t max_offset = ((size-1) / sys->frame_size) * sys->frame_size;
 396
 397     offset = sys->frame_size * timestamp;
 398
 399     if (size >= 0 && offset > max_offset) offset = max_offset;
 400     else if (offset < 0) offset = 0;
 401
 402     return offset + s->data_offset;
 403 }
 404
 405 void dv_offset_reset(DVDemuxContext *c, int64_t frame_offset)
 406 {
 407     c->frames= frame_offset;
 408     if (c->ach)
 409         c->abytes= av_rescale_q(c->frames, c->sys->time_base,
 410                                 (AVRational){8, c->ast[0]->codec->bit_rate});
 411     c->audio_pkt[0].size = c->audio_pkt[1].size = 0;
 412     c->audio_pkt[2].size = c->audio_pkt[3].size = 0;
 413 }
 414
 415 /************************************************************
 416  * Implementation of the easiest DV storage of all -- raw DV.
 417  ************************************************************/
 418
 419 typedef struct RawDVContext {
 420     DVDemuxContext* dv_demux;
 421     uint8_t         buf[DV_MAX_FRAME_SIZE];
 422 } RawDVContext;
 423
 424 static int dv_read_header(AVFormatContext *s)
 425 {
 426     unsigned state, marker_pos = 0;
 427     RawDVContext *c = s->priv_data;
 428
 429     c->dv_demux = avpriv_dv_init_demux(s);
 430     if (!c->dv_demux)
 431         return -1;
 432
 433     state = avio_rb32(s->pb);
 434     while ((state & 0xffffff7f) != 0x1f07003f) {
 435         if (s->pb->eof_reached) {
 436             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Cannot find DV header.\n");
 437             return -1;
 438         }
 439         if (state == 0x003f0700 || state == 0xff3f0700)
 440             marker_pos = avio_tell(s->pb);
 441         if (state == 0xff3f0701 && avio_tell(s->pb) - marker_pos == 80) {
 442             avio_seek(s->pb, -163, SEEK_CUR);
 443             state = avio_rb32(s->pb);
 444             break;
 445         }
 446         state = (state << 8) | avio_r8(s->pb);
 447     }
 448     AV_WB32(c->buf, state);
 449
 450     if (avio_read(s->pb, c->buf + 4, DV_PROFILE_BYTES - 4) <= 0 ||
 451         avio_seek(s->pb, -DV_PROFILE_BYTES, SEEK_CUR) < 0)
 452         return AVERROR(EIO);
 453
 454     c->dv_demux->sys = avpriv_dv_frame_profile(c->dv_demux->sys, c->buf, DV_PROFILE_BYTES);
 455     if (!c->dv_demux->sys) {
 456         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Can't determine profile of DV input stream.\n");
 457         return -1;
 458     }
 459
 460     s->bit_rate = av_rescale_q(c->dv_demux->sys->frame_size, (AVRational){8,1},
 461                                c->dv_demux->sys->time_base);
 462
 463     return 0;
 464 }
 465
 466
 467 static int dv_read_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 468 {
 469     int size;
 470     RawDVContext *c = s->priv_data;
 471
 472     size = avpriv_dv_get_packet(c->dv_demux, pkt);
 473
 474     if (size < 0) {
 475         if (!c->dv_demux->sys)
 476             return AVERROR(EIO);
 477         size = c->dv_demux->sys->frame_size;
 478         if (avio_read(s->pb, c->buf, size) <= 0)
 479             return AVERROR(EIO);
 480
 481         size = avpriv_dv_produce_packet(c->dv_demux, pkt, c->buf, size);
 482     }
 483
 484     return size;
 485 }
 486
 487 static int dv_read_seek(AVFormatContext *s, int stream_index,
 488                        int64_t timestamp, int flags)
 489 {
 490     RawDVContext *r   = s->priv_data;
 491     DVDemuxContext *c = r->dv_demux;
 492     int64_t offset    = dv_frame_offset(s, c, timestamp, flags);
 493
 494     dv_offset_reset(c, offset / c->sys->frame_size);
 495
 496     offset = avio_seek(s->pb, offset, SEEK_SET);
 497     return (offset < 0) ? offset : 0;
 498 }
 499
 500 static int dv_read_close(AVFormatContext *s)
 501 {
 502     RawDVContext *c = s->priv_data;
 503     av_free(c->dv_demux);
 504     return 0;
 505 }
 506
 507 static int dv_probe(AVProbeData *p)
 508 {
 509     unsigned state, marker_pos = 0;
 510     int i;
 511     int matches = 0;
 512     int secondary_matches = 0;
 513
 514     if (p->buf_size < 5)
 515         return 0;
 516
 517     state = AV_RB32(p->buf);
 518     for (i = 4; i < p->buf_size; i++) {
 519         if ((state & 0xffffff7f) == 0x1f07003f)
 520             matches++;
 521         // any section header, also with seq/chan num != 0,
 522         // should appear around every 12000 bytes, at least 10 per frame
 523         if ((state & 0xff07ff7f) == 0x1f07003f)
 524             secondary_matches++;
 525         if (state == 0x003f0700 || state == 0xff3f0700)
 526             marker_pos = i;
 527         if (state == 0xff3f0701 && i - marker_pos == 80)
 528             matches++;
 529         state = (state << 8) | p->buf[i];
 530     }
 531
 532     if (matches && p->buf_size / matches < 1024*1024) {
 533         if (matches > 4 || (secondary_matches >= 10 && p->buf_size / secondary_matches < 24000))
 534             return AVPROBE_SCORE_MAX*3/4; // not max to avoid dv in mov to match
 535         return AVPROBE_SCORE_MAX/4;
 536     }
 537     return 0;
 538 }
 539
 540 #if CONFIG_DV_DEMUXER
 541 AVInputFormat ff_dv_demuxer = {
 542     .name           = "dv",
 543     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV video format"),
 544     .priv_data_size = sizeof(RawDVContext),
 545     .read_probe     = dv_probe,
 546     .read_header    = dv_read_header,
 547     .read_packet    = dv_read_packet,
 548     .read_close     = dv_read_close,
 549     .read_seek      = dv_read_seek,
 550     .extensions = "dv,dif",
 551 };
 552 #endif