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/dv_profile.h"
  36 #include "libavcodec/dv.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 #include "libavutil/timecode.h"
  43
  44 #define MAX_AUDIO_FRAME_SIZE 192000 // 1 second of 48khz 32bit audio
  45
  46 struct DVMuxContext {
  47     AVClass          *av_class;
  48     const DVprofile*  sys;           /* current DV profile, e.g.: 525/60, 625/50 */
  49     int               n_ast;         /* number of stereo audio streams (up to 2) */
  50     AVStream         *ast[2];        /* stereo audio streams */
  51     AVFifoBuffer     *audio_data[2]; /* FIFO for storing excessive amounts of PCM */
  52     int               frames;        /* current frame number */
  53     int64_t           start_time;    /* recording start time */
  54     int               has_audio;     /* frame under construction has audio */
  55     int               has_video;     /* frame under construction has video */
  56     uint8_t           frame_buf[DV_MAX_FRAME_SIZE]; /* frame under construction */
  57     AVTimecode        tc;            /* timecode context */
  58 };
  59
  60 static const int dv_aaux_packs_dist[12][9] = {
  61     { 0xff, 0xff, 0xff, 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff },
  62     { 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
  63     { 0xff, 0xff, 0xff, 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff },
  64     { 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
  65     { 0xff, 0xff, 0xff, 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff },
  66     { 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
  67     { 0xff, 0xff, 0xff, 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff },
  68     { 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
  69     { 0xff, 0xff, 0xff, 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff },
  70     { 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
  71     { 0xff, 0xff, 0xff, 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff },
  72     { 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
  73 };
  74
  75 static int dv_audio_frame_size(const DVprofile* sys, int frame)
  76 {
  77     return sys->audio_samples_dist[frame % (sizeof(sys->audio_samples_dist) /
  78                                             sizeof(sys->audio_samples_dist[0]))];
  79 }
  80
  81 static int dv_write_pack(enum dv_pack_type pack_id, DVMuxContext *c, uint8_t* buf, ...)
  82 {
  83     struct tm tc;
  84     time_t ct;
  85     uint32_t timecode;
  86     va_list ap;
  87
  88     buf[0] = (uint8_t)pack_id;
  89     switch (pack_id) {
  90     case dv_timecode:
  91         timecode  = av_timecode_get_smpte_from_framenum(&c->tc, c->frames);
  92         timecode |= 1<<23 | 1<<15 | 1<<7 | 1<<6; // biphase and binary group flags
  93         AV_WB32(buf + 1, timecode);
  94         break;
  95     case dv_audio_source:  /* AAUX source pack */
  96         va_start(ap, buf);
  97         buf[1] = (1 << 7) | /* locked mode -- SMPTE only supports locked mode */
  98                  (1 << 6) | /* reserved -- always 1 */
  99                  (dv_audio_frame_size(c->sys, c->frames) -
 100                   c->sys->audio_min_samples[0]);
 101                             /* # of samples      */
 102         buf[2] = (0 << 7) | /* multi-stereo      */
 103                  (0 << 5) | /* #of audio channels per block: 0 -- 1 channel */
 104                  (0 << 4) | /* pair bit: 0 -- one pair of channels */
 105                  !!va_arg(ap, int); /* audio mode        */
 106         buf[3] = (1 << 7) | /* res               */
 107                  (1 << 6) | /* multi-language flag */
 108                  (c->sys->dsf << 5) | /*  system: 60fields/50fields */
 109                  (c->sys->n_difchan & 2); /* definition: 0 -- 25Mbps, 2 -- 50Mbps */
 110         buf[4] = (1 << 7) | /* emphasis: 1 -- off */
 111                  (0 << 6) | /* emphasis time constant: 0 -- reserved */
 112                  (0 << 3) | /* frequency: 0 -- 48kHz, 1 -- 44,1kHz, 2 -- 32kHz */
 113                   0;        /* quantization: 0 -- 16bit linear, 1 -- 12bit nonlinear */
 114         va_end(ap);
 115         break;
 116     case dv_audio_control:
 117         buf[1] = (0 << 6) | /* copy protection: 0 -- unrestricted */
 118                  (1 << 4) | /* input source: 1 -- digital input */
 119                  (3 << 2) | /* compression: 3 -- no information */
 120                   0;        /* misc. info/SMPTE emphasis off */
 121         buf[2] = (1 << 7) | /* recording start point: 1 -- no */
 122                  (1 << 6) | /* recording end point: 1 -- no */
 123                  (1 << 3) | /* recording mode: 1 -- original */
 124                   7;
 125         buf[3] = (1 << 7) | /* direction: 1 -- forward */
 126                  (c->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P ? 0x20 : /* speed */
 127                                                        c->sys->ltc_divisor * 4);
 128         buf[4] = (1 << 7) | /* reserved -- always 1 */
 129                   0x7f;     /* genre category */
 130         break;
 131     case dv_audio_recdate:
 132     case dv_video_recdate:  /* VAUX recording date */
 133         ct = c->start_time + av_rescale_rnd(c->frames, c->sys->time_base.num,
 134                                             c->sys->time_base.den, AV_ROUND_DOWN);
 135         ff_brktimegm(ct, &tc);
 136         buf[1] = 0xff; /* ds, tm, tens of time zone, units of time zone */
 137                        /* 0xff is very likely to be "unknown" */
 138         buf[2] = (3 << 6) | /* reserved -- always 1 */
 139                  ((tc.tm_mday / 10) << 4) | /* Tens of day */
 140                  (tc.tm_mday % 10);         /* Units of day */
 141         buf[3] = /* we set high 4 bits to 0, shouldn't we set them to week? */
 142                  ((tc.tm_mon / 10) << 4) |    /* Tens of month */
 143                  (tc.tm_mon  % 10);           /* Units of month */
 144         buf[4] = (((tc.tm_year % 100) / 10) << 4) | /* Tens of year */
 145                  (tc.tm_year % 10);                 /* Units of year */
 146         break;
 147     case dv_audio_rectime:  /* AAUX recording time */
 148     case dv_video_rectime:  /* VAUX recording time */
 149         ct = c->start_time + av_rescale_rnd(c->frames, c->sys->time_base.num,
 150                                                        c->sys->time_base.den, AV_ROUND_DOWN);
 151         ff_brktimegm(ct, &tc);
 152         buf[1] = (3 << 6) | /* reserved -- always 1 */
 153                  0x3f; /* tens of frame, units of frame: 0x3f - "unknown" ? */
 154         buf[2] = (1 << 7) | /* reserved -- always 1 */
 155                  ((tc.tm_sec / 10) << 4) | /* Tens of seconds */
 156                  (tc.tm_sec % 10);         /* Units of seconds */
 157         buf[3] = (1 << 7) | /* reserved -- always 1 */
 158                  ((tc.tm_min / 10) << 4) | /* Tens of minutes */
 159                  (tc.tm_min % 10);         /* Units of minutes */
 160         buf[4] = (3 << 6) | /* reserved -- always 1 */
 161                  ((tc.tm_hour / 10) << 4) | /* Tens of hours */
 162                  (tc.tm_hour % 10);         /* Units of hours */
 163         break;
 164     default:
 165         buf[1] = buf[2] = buf[3] = buf[4] = 0xff;
 166     }
 167     return 5;
 168 }
 169
 170 static void dv_inject_audio(DVMuxContext *c, int channel, uint8_t* frame_ptr)
 171 {
 172     int i, j, d, of, size;
 173     size = 4 * dv_audio_frame_size(c->sys, c->frames);
 174     frame_ptr += channel * c->sys->difseg_size * 150 * 80;
 175     for (i = 0; i < c->sys->difseg_size; i++) {
 176         frame_ptr += 6 * 80; /* skip DIF segment header */
 177         for (j = 0; j < 9; j++) {
 178             dv_write_pack(dv_aaux_packs_dist[i][j], c, &frame_ptr[3], i >= c->sys->difseg_size/2);
 179             for (d = 8; d < 80; d+=2) {
 180                 of = c->sys->audio_shuffle[i][j] + (d - 8)/2 * c->sys->audio_stride;
 181                 if (of*2 >= size)
 182                     continue;
 183
 184                 frame_ptr[d]   = *av_fifo_peek2(c->audio_data[channel], of*2+1); // FIXME: maybe we have to admit
 185                 frame_ptr[d+1] = *av_fifo_peek2(c->audio_data[channel], of*2);   //        that DV is a big-endian PCM
 186             }
 187             frame_ptr += 16 * 80; /* 15 Video DIFs + 1 Audio DIF */
 188         }
 189     }
 190 }
 191
 192 static void dv_inject_metadata(DVMuxContext *c, uint8_t* frame)
 193 {
 194     int j, k;
 195     uint8_t* buf;
 196
 197     for (buf = frame; buf < frame + c->sys->frame_size; buf += 150 * 80) {
 198         /* DV subcode: 2nd and 3d DIFs */
 199         for (j = 80; j < 80 * 3; j += 80) {
 200             for (k = 6; k < 6 * 8; k += 8)
 201                 dv_write_pack(dv_timecode, c, &buf[j+k]);
 202
 203             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 ? */
 204                 dv_write_pack(dv_video_recdate, c, &buf[j+14]);
 205                 dv_write_pack(dv_video_rectime, c, &buf[j+22]);
 206                 dv_write_pack(dv_video_recdate, c, &buf[j+38]);
 207                 dv_write_pack(dv_video_rectime, c, &buf[j+46]);
 208             }
 209         }
 210
 211         /* DV VAUX: 4th, 5th and 6th 3DIFs */
 212         for (j = 80*3 + 3; j < 80*6; j += 80) {
 213             dv_write_pack(dv_video_recdate, c, &buf[j+5*2]);
 214             dv_write_pack(dv_video_rectime, c, &buf[j+5*3]);
 215             dv_write_pack(dv_video_recdate, c, &buf[j+5*11]);
 216             dv_write_pack(dv_video_rectime, c, &buf[j+5*12]);
 217         }
 218     }
 219 }
 220
 221 /*
 222  * The following 3 functions constitute our interface to the world
 223  */
 224
 225 static int dv_assemble_frame(DVMuxContext *c, AVStream* st,
 226                              uint8_t* data, int data_size, uint8_t** frame)
 227 {
 228     int i, reqasize;
 229
 230     *frame = &c->frame_buf[0];
 231     reqasize = 4 * dv_audio_frame_size(c->sys, c->frames);
 232
 233     switch (st->codec->codec_type) {
 234     case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
 235         /* FIXME: we have to have more sensible approach than this one */
 236         if (c->has_video)
 237             av_log(st->codec, AV_LOG_ERROR, "Can't process DV frame #%d. Insufficient audio data or severe sync problem.\n", c->frames);
 238
 239         memcpy(*frame, data, c->sys->frame_size);
 240         c->has_video = 1;
 241         break;
 242     case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
 243         for (i = 0; i < c->n_ast && st != c->ast[i]; i++);
 244
 245           /* FIXME: we have to have more sensible approach than this one */
 246         if (av_fifo_size(c->audio_data[i]) + data_size >= 100*MAX_AUDIO_FRAME_SIZE)
 247             av_log(st->codec, AV_LOG_ERROR, "Can't process DV frame #%d. Insufficient video data or severe sync problem.\n", c->frames);
 248         av_fifo_generic_write(c->audio_data[i], data, data_size, NULL);
 249
 250         /* Let us see if we've got enough audio for one DV frame. */
 251         c->has_audio |= ((reqasize <= av_fifo_size(c->audio_data[i])) << i);
 252
 253         break;
 254     default:
 255         break;
 256     }
 257
 258     /* Let us see if we have enough data to construct one DV frame. */
 259     if (c->has_video == 1 && c->has_audio + 1 == 1 << c->n_ast) {
 260         dv_inject_metadata(c, *frame);
 261         c->has_audio = 0;
 262         for (i=0; i < c->n_ast; i++) {
 263             dv_inject_audio(c, i, *frame);
 264             av_fifo_drain(c->audio_data[i], reqasize);
 265             c->has_audio |= ((reqasize <= av_fifo_size(c->audio_data[i])) << i);
 266         }
 267
 268         c->has_video = 0;
 269
 270         c->frames++;
 271
 272         return c->sys->frame_size;
 273     }
 274
 275     return 0;
 276 }
 277
 278 static DVMuxContext* dv_init_mux(AVFormatContext* s)
 279 {
 280     DVMuxContext *c = s->priv_data;
 281     AVStream *vst = NULL;
 282     AVDictionaryEntry *t;
 283     int i;
 284
 285     /* we support at most 1 video and 2 audio streams */
 286     if (s->nb_streams > 3)
 287         return NULL;
 288
 289     c->n_ast  = 0;
 290     c->ast[0] = c->ast[1] = NULL;
 291
 292     /* We have to sort out where audio and where video stream is */
 293     for (i=0; i<s->nb_streams; i++) {
 294         switch (s->streams[i]->codec->codec_type) {
 295         case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
 296             if (vst) return NULL;
 297             vst = s->streams[i];
 298             break;
 299         case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
 300             if (c->n_ast > 1) return NULL;
 301             c->ast[c->n_ast++] = s->streams[i];
 302             break;
 303         default:
 304             goto bail_out;
 305         }
 306     }
 307
 308     /* Some checks -- DV format is very picky about its incoming streams */
 309     if (!vst || vst->codec->codec_id != AV_CODEC_ID_DVVIDEO)
 310         goto bail_out;
 311     for (i=0; i<c->n_ast; i++) {
 312         if (c->ast[i] && (c->ast[i]->codec->codec_id    != AV_CODEC_ID_PCM_S16LE ||
 313                           c->ast[i]->codec->sample_rate != 48000 ||
 314                           c->ast[i]->codec->channels    != 2))
 315             goto bail_out;
 316     }
 317     c->sys = avpriv_dv_codec_profile(vst->codec);
 318     if (!c->sys)
 319         goto bail_out;
 320
 321     if ((c->n_ast > 1) && (c->sys->n_difchan < 2)) {
 322         /* only 1 stereo pair is allowed in 25Mbps mode */
 323         goto bail_out;
 324     }
 325
 326     /* Ok, everything seems to be in working order */
 327     c->frames     = 0;
 328     c->has_audio  = 0;
 329     c->has_video  = 0;
 330     if (t = av_dict_get(s->metadata, "creation_time", NULL, 0))
 331         c->start_time = ff_iso8601_to_unix_time(t->value);
 332
 333     for (i=0; i < c->n_ast; i++) {
 334         if (c->ast[i] && !(c->audio_data[i]=av_fifo_alloc(100*MAX_AUDIO_FRAME_SIZE))) {
 335             while (i > 0) {
 336                 i--;
 337                 av_fifo_free(c->audio_data[i]);
 338             }
 339             goto bail_out;
 340         }
 341     }
 342
 343     return c;
 344
 345 bail_out:
 346     return NULL;
 347 }
 348
 349 static void dv_delete_mux(DVMuxContext *c)
 350 {
 351     int i;
 352     for (i=0; i < c->n_ast; i++)
 353         av_fifo_free(c->audio_data[i]);
 354 }
 355
 356 static int dv_write_header(AVFormatContext *s)
 357 {
 358     AVRational rate;
 359     DVMuxContext *dvc = s->priv_data;
 360     AVDictionaryEntry *tcr = av_dict_get(s->metadata, "timecode", NULL, 0);
 361
 362     if (!dv_init_mux(s)) {
 363         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Can't initialize DV format!\n"
 364                     "Make sure that you supply exactly two streams:\n"
 365                     "     video: 25fps or 29.97fps, audio: 2ch/48kHz/PCM\n"
 366                     "     (50Mbps allows an optional second audio stream)\n");
 367         return -1;
 368     }
 369     rate.num = dvc->sys->ltc_divisor;
 370     rate.den = 1;
 371     if (!tcr) { // no global timecode, look into the streams
 372         int i;
 373         for (i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
 374             tcr = av_dict_get(s->streams[i]->metadata, "timecode", NULL, 0);
 375             if (tcr)
 376                 break;
 377         }
 378     }
 379     if (tcr && av_timecode_init_from_string(&dvc->tc, rate, tcr->value, s) >= 0)
 380         return 0;
 381     return av_timecode_init(&dvc->tc, rate, 0, 0, s);
 382 }
 383
 384 static int dv_write_packet(struct AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 385 {
 386     uint8_t* frame;
 387     int fsize;
 388
 389     fsize = dv_assemble_frame(s->priv_data, s->streams[pkt->stream_index],
 390                               pkt->data, pkt->size, &frame);
 391     if (fsize > 0) {
 392         avio_write(s->pb, frame, fsize);
 393     }
 394     return 0;
 395 }
 396
 397 /*
 398  * We might end up with some extra A/V data without matching counterpart.
 399  * E.g. video data without enough audio to write the complete frame.
 400  * Currently we simply drop the last frame. I don't know whether this
 401  * is the best strategy of all
 402  */
 403 static int dv_write_trailer(struct AVFormatContext *s)
 404 {
 405     dv_delete_mux(s->priv_data);
 406     return 0;
 407 }
 408
 409 AVOutputFormat ff_dv_muxer = {
 410     .name              = "dv",
 411     .long_name         = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV (Digital Video)"),
 412     .extensions        = "dv",
 413     .priv_data_size    = sizeof(DVMuxContext),
 414     .audio_codec       = AV_CODEC_ID_PCM_S16LE,
 415     .video_codec       = AV_CODEC_ID_DVVIDEO,
 416     .write_header      = dv_write_header,
 417     .write_packet      = dv_write_packet,
 418     .write_trailer     = dv_write_trailer,
 419 };