git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavformat/dvenc.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) support
  12  * Copyright (c) 2006 Daniel Maas <dmaas@maasdigital.com>
  13  *
  14  * This file is part of FFmpeg.
  15  *
  16  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  17  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  18  * License as published by the Free Software Foundation; either
  19  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  20  *
  21  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  22  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  23  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  24  * Lesser General Public License for more details.
  25  *
  26  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  27  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  28  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  29  */
  30 #include <time.h>
  31 #include <stdarg.h>
  32
  33 #include "avformat.h"
  34 #include "internal.h"
  35 #include "libavcodec/dvdata.h"
  36 #include "libavcodec/timecode.h"
  37 #include "dv.h"
  38 #include "libavutil/fifo.h"
  39 #include "libavutil/mathematics.h"
  40 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  41 #include "libavutil/opt.h"
  42
  43 struct DVMuxContext {
  44     AVClass          *av_class;
  45     const DVprofile*  sys;           /* current DV profile, e.g.: 525/60, 625/50 */
  46     int               n_ast;         /* number of stereo audio streams (up to 2) */
  47     AVStream         *ast[2];        /* stereo audio streams */
  48     AVFifoBuffer     *audio_data[2]; /* FIFO for storing excessive amounts of PCM */
  49     int               frames;        /* current frame number */
  50     int64_t           start_time;    /* recording start time */
  51     int               has_audio;     /* frame under contruction has audio */
  52     int               has_video;     /* frame under contruction has video */
  53     uint8_t           frame_buf[DV_MAX_FRAME_SIZE]; /* frame under contruction */
  54     struct ff_timecode tc;
  55 };
  56
  57 static const int dv_aaux_packs_dist[12][9] = {
  58     { 0xff, 0xff, 0xff, 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff },
  59     { 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
  60     { 0xff, 0xff, 0xff, 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff },
  61     { 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
  62     { 0xff, 0xff, 0xff, 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff },
  63     { 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
  64     { 0xff, 0xff, 0xff, 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff },
  65     { 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
  66     { 0xff, 0xff, 0xff, 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff },
  67     { 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
  68     { 0xff, 0xff, 0xff, 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff },
  69     { 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
  70 };
  71
  72 static int dv_audio_frame_size(const DVprofile* sys, int frame)
  73 {
  74     return sys->audio_samples_dist[frame % (sizeof(sys->audio_samples_dist) /
  75                                             sizeof(sys->audio_samples_dist[0]))];
  76 }
  77
  78 static int dv_write_pack(enum dv_pack_type pack_id, DVMuxContext *c, uint8_t* buf, ...)
  79 {
  80     struct tm tc;
  81     time_t ct;
  82     int ltc_frame;
  83     uint32_t timecode;
  84     va_list ap;
  85
  86     buf[0] = (uint8_t)pack_id;
  87     switch (pack_id) {
  88     case dv_timecode:
  89         /*
  90          * LTC drop-frame frame counter drops two frames (0 and 1) every
  91          * minute, unless it is exactly divisible by 10
  92          */
  93         ltc_frame = c->tc.start + c->frames;
  94         if (c->tc.drop)
  95             ltc_frame = avpriv_framenum_to_drop_timecode(ltc_frame);
  96         timecode = avpriv_framenum_to_smpte_timecode(ltc_frame, c->sys->ltc_divisor,
  97                                                      c->tc.drop);
  98         timecode |= 1<<23 | 1<<15 | 1<<7 | 1<<6; // biphase and binary group flags
  99         AV_WB32(buf + 1, timecode);
 100         break;
 101     case dv_audio_source:  /* AAUX source pack */
 102         va_start(ap, buf);
 103         buf[1] = (1 << 7) | /* locked mode -- SMPTE only supports locked mode */
 104                  (1 << 6) | /* reserved -- always 1 */
 105                  (dv_audio_frame_size(c->sys, c->frames) -
 106                   c->sys->audio_min_samples[0]);
 107                             /* # of samples      */
 108         buf[2] = (0 << 7) | /* multi-stereo      */
 109                  (0 << 5) | /* #of audio channels per block: 0 -- 1 channel */
 110                  (0 << 4) | /* pair bit: 0 -- one pair of channels */
 111                  !!va_arg(ap, int); /* audio mode        */
 112         buf[3] = (1 << 7) | /* res               */
 113                  (1 << 6) | /* multi-language flag */
 114                  (c->sys->dsf << 5) | /*  system: 60fields/50fields */
 115                  (c->sys->n_difchan & 2); /* definition: 0 -- 25Mbps, 2 -- 50Mbps */
 116         buf[4] = (1 << 7) | /* emphasis: 1 -- off */
 117                  (0 << 6) | /* emphasis time constant: 0 -- reserved */
 118                  (0 << 3) | /* frequency: 0 -- 48kHz, 1 -- 44,1kHz, 2 -- 32kHz */
 119                   0;        /* quantization: 0 -- 16bit linear, 1 -- 12bit nonlinear */
 120         va_end(ap);
 121         break;
 122     case dv_audio_control:
 123         buf[1] = (0 << 6) | /* copy protection: 0 -- unrestricted */
 124                  (1 << 4) | /* input source: 1 -- digital input */
 125                  (3 << 2) | /* compression: 3 -- no information */
 126                   0;        /* misc. info/SMPTE emphasis off */
 127         buf[2] = (1 << 7) | /* recording start point: 1 -- no */
 128                  (1 << 6) | /* recording end point: 1 -- no */
 129                  (1 << 3) | /* recording mode: 1 -- original */
 130                   7;
 131         buf[3] = (1 << 7) | /* direction: 1 -- forward */
 132                  (c->sys->pix_fmt == PIX_FMT_YUV420P ? 0x20 : /* speed */
 133                                                        c->sys->ltc_divisor * 4);
 134         buf[4] = (1 << 7) | /* reserved -- always 1 */
 135                   0x7f;     /* genre category */
 136         break;
 137     case dv_audio_recdate:
 138     case dv_video_recdate:  /* VAUX recording date */
 139         ct = c->start_time + av_rescale_rnd(c->frames, c->sys->time_base.num,
 140                                             c->sys->time_base.den, AV_ROUND_DOWN);
 141         brktimegm(ct, &tc);
 142         buf[1] = 0xff; /* ds, tm, tens of time zone, units of time zone */
 143                        /* 0xff is very likely to be "unknown" */
 144         buf[2] = (3 << 6) | /* reserved -- always 1 */
 145                  ((tc.tm_mday / 10) << 4) | /* Tens of day */
 146                  (tc.tm_mday % 10);         /* Units of day */
 147         buf[3] = /* we set high 4 bits to 0, shouldn't we set them to week? */
 148                  ((tc.tm_mon / 10) << 4) |    /* Tens of month */
 149                  (tc.tm_mon  % 10);           /* Units of month */
 150         buf[4] = (((tc.tm_year % 100) / 10) << 4) | /* Tens of year */
 151                  (tc.tm_year % 10);                 /* Units of year */
 152         break;
 153     case dv_audio_rectime:  /* AAUX recording time */
 154     case dv_video_rectime:  /* VAUX recording time */
 155         ct = c->start_time + av_rescale_rnd(c->frames, c->sys->time_base.num,
 156                                                        c->sys->time_base.den, AV_ROUND_DOWN);
 157         brktimegm(ct, &tc);
 158         buf[1] = (3 << 6) | /* reserved -- always 1 */
 159                  0x3f; /* tens of frame, units of frame: 0x3f - "unknown" ? */
 160         buf[2] = (1 << 7) | /* reserved -- always 1 */
 161                  ((tc.tm_sec / 10) << 4) | /* Tens of seconds */
 162                  (tc.tm_sec % 10);         /* Units of seconds */
 163         buf[3] = (1 << 7) | /* reserved -- always 1 */
 164                  ((tc.tm_min / 10) << 4) | /* Tens of minutes */
 165                  (tc.tm_min % 10);         /* Units of minutes */
 166         buf[4] = (3 << 6) | /* reserved -- always 1 */
 167                  ((tc.tm_hour / 10) << 4) | /* Tens of hours */
 168                  (tc.tm_hour % 10);         /* Units of hours */
 169         break;
 170     default:
 171         buf[1] = buf[2] = buf[3] = buf[4] = 0xff;
 172     }
 173     return 5;
 174 }
 175
 176 static void dv_inject_audio(DVMuxContext *c, int channel, uint8_t* frame_ptr)
 177 {
 178     int i, j, d, of, size;
 179     size = 4 * dv_audio_frame_size(c->sys, c->frames);
 180     frame_ptr += channel * c->sys->difseg_size * 150 * 80;
 181     for (i = 0; i < c->sys->difseg_size; i++) {
 182         frame_ptr += 6 * 80; /* skip DIF segment header */
 183         for (j = 0; j < 9; j++) {
 184             dv_write_pack(dv_aaux_packs_dist[i][j], c, &frame_ptr[3], i >= c->sys->difseg_size/2);
 185             for (d = 8; d < 80; d+=2) {
 186                 of = c->sys->audio_shuffle[i][j] + (d - 8)/2 * c->sys->audio_stride;
 187                 if (of*2 >= size)
 188                     continue;
 189
 190                 frame_ptr[d]   = *av_fifo_peek2(c->audio_data[channel], of*2+1); // FIXME: maybe we have to admit
 191                 frame_ptr[d+1] = *av_fifo_peek2(c->audio_data[channel], of*2);   //        that DV is a big-endian PCM
 192             }
 193             frame_ptr += 16 * 80; /* 15 Video DIFs + 1 Audio DIF */
 194         }
 195     }
 196 }
 197
 198 static void dv_inject_metadata(DVMuxContext *c, uint8_t* frame)
 199 {
 200     int j, k;
 201     uint8_t* buf;
 202
 203     for (buf = frame; buf < frame + c->sys->frame_size; buf += 150 * 80) {
 204         /* DV subcode: 2nd and 3d DIFs */
 205         for (j = 80; j < 80 * 3; j += 80) {
 206             for (k = 6; k < 6 * 8; k += 8)
 207                 dv_write_pack(dv_timecode, c, &buf[j+k]);
 208
 209             if (((long)(buf-frame)/(c->sys->frame_size/(c->sys->difseg_size*c->sys->n_difchan))%c->sys->difseg_size) > 5) { /* FIXME: is this really needed ? */
 210                 dv_write_pack(dv_video_recdate, c, &buf[j+14]);
 211                 dv_write_pack(dv_video_rectime, c, &buf[j+22]);
 212                 dv_write_pack(dv_video_recdate, c, &buf[j+38]);
 213                 dv_write_pack(dv_video_rectime, c, &buf[j+46]);
 214             }
 215         }
 216
 217         /* DV VAUX: 4th, 5th and 6th 3DIFs */
 218         for (j = 80*3 + 3; j < 80*6; j += 80) {
 219             dv_write_pack(dv_video_recdate, c, &buf[j+5*2]);
 220             dv_write_pack(dv_video_rectime, c, &buf[j+5*3]);
 221             dv_write_pack(dv_video_recdate, c, &buf[j+5*11]);
 222             dv_write_pack(dv_video_rectime, c, &buf[j+5*12]);
 223         }
 224     }
 225 }
 226
 227 /*
 228  * The following 3 functions constitute our interface to the world
 229  */
 230
 231 static int dv_assemble_frame(DVMuxContext *c, AVStream* st,
 232                              uint8_t* data, int data_size, uint8_t** frame)
 233 {
 234     int i, reqasize;
 235
 236     *frame = &c->frame_buf[0];
 237     reqasize = 4 * dv_audio_frame_size(c->sys, c->frames);
 238
 239     switch (st->codec->codec_type) {
 240     case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
 241         /* FIXME: we have to have more sensible approach than this one */
 242         if (c->has_video)
 243             av_log(st->codec, AV_LOG_ERROR, "Can't process DV frame #%d. Insufficient audio data or severe sync problem.\n", c->frames);
 244
 245         memcpy(*frame, data, c->sys->frame_size);
 246         c->has_video = 1;
 247         break;
 248     case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
 249         for (i = 0; i < c->n_ast && st != c->ast[i]; i++);
 250
 251           /* FIXME: we have to have more sensible approach than this one */
 252         if (av_fifo_size(c->audio_data[i]) + data_size >= 100*AVCODEC_MAX_AUDIO_FRAME_SIZE)
 253             av_log(st->codec, AV_LOG_ERROR, "Can't process DV frame #%d. Insufficient video data or severe sync problem.\n", c->frames);
 254         av_fifo_generic_write(c->audio_data[i], data, data_size, NULL);
 255
 256         /* Let us see if we've got enough audio for one DV frame. */
 257         c->has_audio |= ((reqasize <= av_fifo_size(c->audio_data[i])) << i);
 258
 259         break;
 260     default:
 261         break;
 262     }
 263
 264     /* Let us see if we have enough data to construct one DV frame. */
 265     if (c->has_video == 1 && c->has_audio + 1 == 1 << c->n_ast) {
 266         dv_inject_metadata(c, *frame);
 267         c->has_audio = 0;
 268         for (i=0; i < c->n_ast; i++) {
 269             dv_inject_audio(c, i, *frame);
 270             av_fifo_drain(c->audio_data[i], reqasize);
 271             c->has_audio |= ((reqasize <= av_fifo_size(c->audio_data[i])) << i);
 272         }
 273
 274         c->has_video = 0;
 275
 276         c->frames++;
 277
 278         return c->sys->frame_size;
 279     }
 280
 281     return 0;
 282 }
 283
 284 static DVMuxContext* dv_init_mux(AVFormatContext* s)
 285 {
 286     DVMuxContext *c = s->priv_data;
 287     AVStream *vst = NULL;
 288     AVDictionaryEntry *t;
 289     int i;
 290
 291     /* we support at most 1 video and 2 audio streams */
 292     if (s->nb_streams > 3)
 293         return NULL;
 294
 295     c->n_ast  = 0;
 296     c->ast[0] = c->ast[1] = NULL;
 297
 298     /* We have to sort out where audio and where video stream is */
 299     for (i=0; i<s->nb_streams; i++) {
 300         switch (s->streams[i]->codec->codec_type) {
 301         case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
 302             if (vst) return NULL;
 303             vst = s->streams[i];
 304             break;
 305         case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
 306             if (c->n_ast > 1) return NULL;
 307             c->ast[c->n_ast++] = s->streams[i];
 308             break;
 309         default:
 310             goto bail_out;
 311         }
 312     }
 313
 314     /* Some checks -- DV format is very picky about its incoming streams */
 315     if (!vst || vst->codec->codec_id != CODEC_ID_DVVIDEO)
 316         goto bail_out;
 317     for (i=0; i<c->n_ast; i++) {
 318         if (c->ast[i] && (c->ast[i]->codec->codec_id    != CODEC_ID_PCM_S16LE ||
 319                           c->ast[i]->codec->sample_rate != 48000 ||
 320                           c->ast[i]->codec->channels    != 2))
 321             goto bail_out;
 322     }
 323     c->sys = avpriv_dv_codec_profile(vst->codec);
 324     if (!c->sys)
 325         goto bail_out;
 326
 327     if ((c->n_ast > 1) && (c->sys->n_difchan < 2)) {
 328         /* only 1 stereo pair is allowed in 25Mbps mode */
 329         goto bail_out;
 330     }
 331
 332     /* Ok, everything seems to be in working order */
 333     c->frames     = 0;
 334     c->has_audio  = 0;
 335     c->has_video  = 0;
 336     if (t = av_dict_get(s->metadata, "creation_time", NULL, 0))
 337         c->start_time = ff_iso8601_to_unix_time(t->value);
 338
 339     for (i=0; i < c->n_ast; i++) {
 340         if (c->ast[i] && !(c->audio_data[i]=av_fifo_alloc(100*AVCODEC_MAX_AUDIO_FRAME_SIZE))) {
 341             while (i > 0) {
 342                 i--;
 343                 av_fifo_free(c->audio_data[i]);
 344             }
 345             goto bail_out;
 346         }
 347     }
 348
 349     return c;
 350
 351 bail_out:
 352     return NULL;
 353 }
 354
 355 static void dv_delete_mux(DVMuxContext *c)
 356 {
 357     int i;
 358     for (i=0; i < c->n_ast; i++)
 359         av_fifo_free(c->audio_data[i]);
 360 }
 361
 362 static int dv_write_header(AVFormatContext *s)
 363 {
 364     DVMuxContext *dvc = s->priv_data;
 365
 366     if (!dv_init_mux(s)) {
 367         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Can't initialize DV format!\n"
 368                     "Make sure that you supply exactly two streams:\n"
 369                     "     video: 25fps or 29.97fps, audio: 2ch/48kHz/PCM\n"
 370                     "     (50Mbps allows an optional second audio stream)\n");
 371         return -1;
 372     }
 373     if (dvc->tc.str) {
 374         dvc->tc.rate.num = dvc->sys->time_base.den;
 375         dvc->tc.rate.den = dvc->sys->time_base.num;
 376         if (avpriv_init_smpte_timecode(s, &dvc->tc) < 0)
 377             return -1;
 378     }
 379     return 0;
 380 }
 381
 382 static int dv_write_packet(struct AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 383 {
 384     uint8_t* frame;
 385     int fsize;
 386
 387     fsize = dv_assemble_frame(s->priv_data, s->streams[pkt->stream_index],
 388                               pkt->data, pkt->size, &frame);
 389     if (fsize > 0) {
 390         avio_write(s->pb, frame, fsize);
 391         avio_flush(s->pb);
 392     }
 393     return 0;
 394 }
 395
 396 /*
 397  * We might end up with some extra A/V data without matching counterpart.
 398  * E.g. video data without enough audio to write the complete frame.
 399  * Currently we simply drop the last frame. I don't know whether this
 400  * is the best strategy of all
 401  */
 402 static int dv_write_trailer(struct AVFormatContext *s)
 403 {
 404     dv_delete_mux(s->priv_data);
 405     return 0;
 406 }
 407
 408 static const AVClass class = {
 409     .class_name = "dv",
 410     .item_name  = av_default_item_name,
 411     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 412     .option     = (const AVOption[]){
 413         {TIMECODE_OPT(DVMuxContext, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM)},
 414         {NULL},
 415     },
 416 };
 417
 418 AVOutputFormat ff_dv_muxer = {
 419     .name              = "dv",
 420     .long_name         = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV video format"),
 421     .extensions        = "dv",
 422     .priv_data_size    = sizeof(DVMuxContext),
 423     .audio_codec       = CODEC_ID_PCM_S16LE,
 424     .video_codec       = CODEC_ID_DVVIDEO,
 425     .write_header      = dv_write_header,
 426     .write_packet      = dv_write_packet,
 427     .write_trailer     = dv_write_trailer,
 428     .priv_class        = &class,
 429 };