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/avassert.h"
  39 #include "libavutil/fifo.h"
  40 #include "libavutil/mathematics.h"
  41 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  42 #include "libavutil/opt.h"
  43 #include "libavutil/timecode.h"
  44
  45 #define MAX_AUDIO_FRAME_SIZE 192000 // 1 second of 48khz 32-bit audio
  46
  47 struct DVMuxContext {
  48     AVClass          *av_class;
  49     const AVDVProfile*  sys;           /* current DV profile, e.g.: 525/60, 625/50 */
  50     int               n_ast;         /* number of stereo audio streams (up to 2) */
  51     AVStream         *ast[2];        /* stereo audio streams */
  52     AVFifoBuffer     *audio_data[2]; /* FIFO for storing excessive amounts of PCM */
  53     int               frames;        /* current frame number */
  54     int64_t           start_time;    /* recording start time */
  55     int               has_audio;     /* frame under construction has audio */
  56     int               has_video;     /* frame under construction has video */
  57     uint8_t           frame_buf[DV_MAX_FRAME_SIZE]; /* frame under construction */
  58     AVTimecode        tc;            /* timecode context */
  59 };
  60
  61 static const int dv_aaux_packs_dist[12][9] = {
  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     { 0xff, 0xff, 0xff, 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff },
  71     { 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
  72     { 0xff, 0xff, 0xff, 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff },
  73     { 0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
  74 };
  75
  76 static int dv_audio_frame_size(const AVDVProfile* sys, int frame, int sample_rate)
  77 {
  78     if ((sys->time_base.den == 25 || sys->time_base.den == 50) && sys->time_base.num == 1) {
  79         if      (sample_rate == 32000) return 1280;
  80         else if (sample_rate == 44100) return 1764;
  81         else                           return 1920;
  82     }
  83
  84     av_assert0(sample_rate == 48000);
  85
  86     return sys->audio_samples_dist[frame % (sizeof(sys->audio_samples_dist) /
  87                                             sizeof(sys->audio_samples_dist[0]))];
  88 }
  89
  90 static int dv_write_pack(enum dv_pack_type pack_id, DVMuxContext *c, uint8_t* buf, ...)
  91 {
  92     struct tm tc;
  93     time_t ct;
  94     uint32_t timecode;
  95     va_list ap;
  96     int audio_type = 0;
  97     int channel;
  98
  99     buf[0] = (uint8_t)pack_id;
 100     switch (pack_id) {
 101     case dv_timecode:
 102         timecode  = av_timecode_get_smpte_from_framenum(&c->tc, c->frames);
 103         timecode |= 1<<23 | 1<<15 | 1<<7 | 1<<6; // biphase and binary group flags
 104         AV_WB32(buf + 1, timecode);
 105         break;
 106     case dv_audio_source:  /* AAUX source pack */
 107         va_start(ap, buf);
 108         channel = va_arg(ap, int);
 109         if (c->ast[channel]->codecpar->sample_rate == 44100) {
 110             audio_type = 1;
 111         } else if (c->ast[channel]->codecpar->sample_rate == 32000)
 112             audio_type = 2;
 113         buf[1] = (1 << 7) | /* locked mode -- SMPTE only supports locked mode */
 114                  (1 << 6) | /* reserved -- always 1 */
 115                  (dv_audio_frame_size(c->sys, c->frames, c->ast[channel]->codecpar->sample_rate) -
 116                   c->sys->audio_min_samples[audio_type]);
 117                             /* # of samples      */
 118         buf[2] = (0 << 7) | /* multi-stereo      */
 119                  (0 << 5) | /* #of audio channels per block: 0 -- 1 channel */
 120                  (0 << 4) | /* pair bit: 0 -- one pair of channels */
 121                  !!va_arg(ap, int); /* audio mode        */
 122         buf[3] = (1 << 7) | /* res               */
 123                  (1 << 6) | /* multi-language flag */
 124                  (c->sys->dsf << 5) | /*  system: 60fields/50fields */
 125                  (c->sys->n_difchan & 2); /* definition: 0 -- 25Mbps, 2 -- 50Mbps */
 126         buf[4] = (1 << 7) | /* emphasis: 1 -- off */
 127                  (0 << 6) | /* emphasis time constant: 0 -- reserved */
 128                  (audio_type << 3) | /* frequency: 0 -- 48kHz, 1 -- 44,1kHz, 2 -- 32kHz */
 129                   0;        /* quantization: 0 -- 16-bit linear, 1 -- 12-bit nonlinear */
 130
 131         va_end(ap);
 132         break;
 133     case dv_audio_control:
 134         buf[1] = (0 << 6) | /* copy protection: 0 -- unrestricted */
 135                  (1 << 4) | /* input source: 1 -- digital input */
 136                  (3 << 2) | /* compression: 3 -- no information */
 137                   0;        /* misc. info/SMPTE emphasis off */
 138         buf[2] = (1 << 7) | /* recording start point: 1 -- no */
 139                  (1 << 6) | /* recording end point: 1 -- no */
 140                  (1 << 3) | /* recording mode: 1 -- original */
 141                   7;
 142         buf[3] = (1 << 7) | /* direction: 1 -- forward */
 143                  (c->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P ? 0x20 : /* speed */
 144                                                        c->sys->ltc_divisor * 4);
 145         buf[4] = (1 << 7) | /* reserved -- always 1 */
 146                   0x7f;     /* genre category */
 147         break;
 148     case dv_audio_recdate:
 149     case dv_video_recdate:  /* VAUX recording date */
 150         ct = c->start_time + av_rescale_rnd(c->frames, c->sys->time_base.num,
 151                                             c->sys->time_base.den, AV_ROUND_DOWN);
 152         ff_brktimegm(ct, &tc);
 153         buf[1] = 0xff; /* ds, tm, tens of time zone, units of time zone */
 154                        /* 0xff is very likely to be "unknown" */
 155         buf[2] = (3 << 6) | /* reserved -- always 1 */
 156                  ((tc.tm_mday / 10) << 4) | /* Tens of day */
 157                  (tc.tm_mday % 10);         /* Units of day */
 158         buf[3] = /* we set high 4 bits to 0, shouldn't we set them to week? */
 159                  ((tc.tm_mon / 10) << 4) |    /* Tens of month */
 160                  (tc.tm_mon  % 10);           /* Units of month */
 161         buf[4] = (((tc.tm_year % 100) / 10) << 4) | /* Tens of year */
 162                  (tc.tm_year % 10);                 /* Units of year */
 163         break;
 164     case dv_audio_rectime:  /* AAUX recording time */
 165     case dv_video_rectime:  /* VAUX recording time */
 166         ct = c->start_time + av_rescale_rnd(c->frames, c->sys->time_base.num,
 167                                                        c->sys->time_base.den, AV_ROUND_DOWN);
 168         ff_brktimegm(ct, &tc);
 169         buf[1] = (3 << 6) | /* reserved -- always 1 */
 170                  0x3f; /* tens of frame, units of frame: 0x3f - "unknown" ? */
 171         buf[2] = (1 << 7) | /* reserved -- always 1 */
 172                  ((tc.tm_sec / 10) << 4) | /* Tens of seconds */
 173                  (tc.tm_sec % 10);         /* Units of seconds */
 174         buf[3] = (1 << 7) | /* reserved -- always 1 */
 175                  ((tc.tm_min / 10) << 4) | /* Tens of minutes */
 176                  (tc.tm_min % 10);         /* Units of minutes */
 177         buf[4] = (3 << 6) | /* reserved -- always 1 */
 178                  ((tc.tm_hour / 10) << 4) | /* Tens of hours */
 179                  (tc.tm_hour % 10);         /* Units of hours */
 180         break;
 181     default:
 182         buf[1] = buf[2] = buf[3] = buf[4] = 0xff;
 183     }
 184     return 5;
 185 }
 186
 187 static void dv_inject_audio(DVMuxContext *c, int channel, uint8_t* frame_ptr)
 188 {
 189     int i, j, d, of, size;
 190     size = 4 * dv_audio_frame_size(c->sys, c->frames, c->ast[channel]->codecpar->sample_rate);
 191     frame_ptr += channel * c->sys->difseg_size * 150 * 80;
 192     for (i = 0; i < c->sys->difseg_size; i++) {
 193         frame_ptr += 6 * 80; /* skip DIF segment header */
 194         for (j = 0; j < 9; j++) {
 195             dv_write_pack(dv_aaux_packs_dist[i][j], c, &frame_ptr[3], channel, i >= c->sys->difseg_size/2);
 196             for (d = 8; d < 80; d+=2) {
 197                 of = c->sys->audio_shuffle[i][j] + (d - 8)/2 * c->sys->audio_stride;
 198                 if (of*2 >= size)
 199                     continue;
 200
 201                 frame_ptr[d]   = *av_fifo_peek2(c->audio_data[channel], of*2+1); // FIXME: maybe we have to admit
 202                 frame_ptr[d+1] = *av_fifo_peek2(c->audio_data[channel], of*2);   //        that DV is a big-endian PCM
 203             }
 204             frame_ptr += 16 * 80; /* 15 Video DIFs + 1 Audio DIF */
 205         }
 206     }
 207 }
 208
 209 static void dv_inject_metadata(DVMuxContext *c, uint8_t* frame)
 210 {
 211     int j, k;
 212     uint8_t* buf;
 213
 214     for (buf = frame; buf < frame + c->sys->frame_size; buf += 150 * 80) {
 215         /* DV subcode: 2nd and 3d DIFs */
 216         for (j = 80; j < 80 * 3; j += 80) {
 217             for (k = 6; k < 6 * 8; k += 8)
 218                 dv_write_pack(dv_timecode, c, &buf[j+k]);
 219
 220             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 ? */
 221                 dv_write_pack(dv_video_recdate, c, &buf[j+14]);
 222                 dv_write_pack(dv_video_rectime, c, &buf[j+22]);
 223                 dv_write_pack(dv_video_recdate, c, &buf[j+38]);
 224                 dv_write_pack(dv_video_rectime, c, &buf[j+46]);
 225             }
 226         }
 227
 228         /* DV VAUX: 4th, 5th and 6th 3DIFs */
 229         for (j = 80*3 + 3; j < 80*6; j += 80) {
 230             dv_write_pack(dv_video_recdate, c, &buf[j+5*2]);
 231             dv_write_pack(dv_video_rectime, c, &buf[j+5*3]);
 232             dv_write_pack(dv_video_recdate, c, &buf[j+5*11]);
 233             dv_write_pack(dv_video_rectime, c, &buf[j+5*12]);
 234         }
 235     }
 236 }
 237
 238 /*
 239  * The following 3 functions constitute our interface to the world
 240  */
 241
 242 static int dv_assemble_frame(AVFormatContext *s,
 243                              DVMuxContext *c, AVStream* st,
 244                              uint8_t* data, int data_size, uint8_t** frame)
 245 {
 246     int i, reqasize;
 247
 248     *frame = &c->frame_buf[0];
 249
 250     switch (st->codecpar->codec_type) {
 251     case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
 252         /* FIXME: we have to have more sensible approach than this one */
 253         if (c->has_video)
 254             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Can't process DV frame #%d. Insufficient audio data or severe sync problem.\n", c->frames);
 255         if (data_size != c->sys->frame_size) {
 256             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Unexpected frame size, %d != %d\n",
 257                    data_size, c->sys->frame_size);
 258             return AVERROR(ENOSYS);
 259         }
 260
 261         memcpy(*frame, data, c->sys->frame_size);
 262         c->has_video = 1;
 263         break;
 264     case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
 265         for (i = 0; i < c->n_ast && st != c->ast[i]; i++);
 266
 267           /* FIXME: we have to have more sensible approach than this one */
 268         if (av_fifo_size(c->audio_data[i]) + data_size >= 100*MAX_AUDIO_FRAME_SIZE)
 269             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Can't process DV frame #%d. Insufficient video data or severe sync problem.\n", c->frames);
 270         av_fifo_generic_write(c->audio_data[i], data, data_size, NULL);
 271
 272         reqasize = 4 * dv_audio_frame_size(c->sys, c->frames, st->codecpar->sample_rate);
 273
 274         /* Let us see if we've got enough audio for one DV frame. */
 275         c->has_audio |= ((reqasize <= av_fifo_size(c->audio_data[i])) << i);
 276
 277         break;
 278     default:
 279         break;
 280     }
 281
 282     /* Let us see if we have enough data to construct one DV frame. */
 283     if (c->has_video == 1 && c->has_audio + 1 == 1 << c->n_ast) {
 284         dv_inject_metadata(c, *frame);
 285         c->has_audio = 0;
 286         for (i=0; i < c->n_ast; i++) {
 287             dv_inject_audio(c, i, *frame);
 288             reqasize = 4 * dv_audio_frame_size(c->sys, c->frames, c->ast[i]->codecpar->sample_rate);
 289             av_fifo_drain(c->audio_data[i], reqasize);
 290             c->has_audio |= ((reqasize <= av_fifo_size(c->audio_data[i])) << i);
 291         }
 292
 293         c->has_video = 0;
 294
 295         c->frames++;
 296
 297         return c->sys->frame_size;
 298     }
 299
 300     return 0;
 301 }
 302
 303 static DVMuxContext* dv_init_mux(AVFormatContext* s)
 304 {
 305     DVMuxContext *c = s->priv_data;
 306     AVStream *vst = NULL;
 307     int i;
 308
 309     /* we support at most 1 video and 2 audio streams */
 310     if (s->nb_streams > 3)
 311         return NULL;
 312
 313     c->n_ast  = 0;
 314     c->ast[0] = c->ast[1] = NULL;
 315
 316     /* We have to sort out where audio and where video stream is */
 317     for (i=0; i<s->nb_streams; i++) {
 318         switch (s->streams[i]->codecpar->codec_type) {
 319         case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
 320             if (vst) return NULL;
 321             vst = s->streams[i];
 322             break;
 323         case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
 324             if (c->n_ast > 1) return NULL;
 325             c->ast[c->n_ast++] = s->streams[i];
 326             break;
 327         default:
 328             goto bail_out;
 329         }
 330     }
 331
 332     /* Some checks -- DV format is very picky about its incoming streams */
 333     if (!vst || vst->codecpar->codec_id != AV_CODEC_ID_DVVIDEO)
 334         goto bail_out;
 335     for (i=0; i<c->n_ast; i++) {
 336         if (c->ast[i]) {
 337             if(c->ast[i]->codecpar->codec_id    != AV_CODEC_ID_PCM_S16LE ||
 338                c->ast[i]->codecpar->channels    != 2)
 339                 goto bail_out;
 340             if (c->ast[i]->codecpar->sample_rate != 48000 &&
 341                 c->ast[i]->codecpar->sample_rate != 44100 &&
 342                 c->ast[i]->codecpar->sample_rate != 32000    )
 343                 goto bail_out;
 344         }
 345     }
 346     c->sys = av_dv_codec_profile2(vst->codecpar->width, vst->codecpar->height,
 347                                   vst->codecpar->format, vst->time_base);
 348     if (!c->sys)
 349         goto bail_out;
 350
 351     if ((c->sys->time_base.den != 25 && c->sys->time_base.den != 50) || c->sys->time_base.num != 1) {
 352         if (c->ast[0] && c->ast[0]->codecpar->sample_rate != 48000)
 353             goto bail_out;
 354         if (c->ast[1] && c->ast[1]->codecpar->sample_rate != 48000)
 355             goto bail_out;
 356     }
 357
 358     if ((c->n_ast > 1) && (c->sys->n_difchan < 2)) {
 359         /* only 1 stereo pair is allowed in 25Mbps mode */
 360         goto bail_out;
 361     }
 362
 363     /* Ok, everything seems to be in working order */
 364     c->frames     = 0;
 365     c->has_audio  = 0;
 366     c->has_video  = 0;
 367     ff_parse_creation_time_metadata(s, &c->start_time, 1);
 368
 369     for (i=0; i < c->n_ast; i++) {
 370         if (c->ast[i] && !(c->audio_data[i]=av_fifo_alloc_array(100, MAX_AUDIO_FRAME_SIZE))) {
 371             while (i > 0) {
 372                 i--;
 373                 av_fifo_freep(&c->audio_data[i]);
 374             }
 375             goto bail_out;
 376         }
 377     }
 378
 379     return c;
 380
 381 bail_out:
 382     return NULL;
 383 }
 384
 385 static void dv_delete_mux(DVMuxContext *c)
 386 {
 387     int i;
 388     for (i=0; i < c->n_ast; i++)
 389         av_fifo_freep(&c->audio_data[i]);
 390 }
 391
 392 static int dv_write_header(AVFormatContext *s)
 393 {
 394     AVRational rate;
 395     DVMuxContext *dvc = s->priv_data;
 396     AVDictionaryEntry *tcr = av_dict_get(s->metadata, "timecode", NULL, 0);
 397
 398     if (!dv_init_mux(s)) {
 399         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Can't initialize DV format!\n"
 400                     "Make sure that you supply exactly two streams:\n"
 401                     "     video: 25fps or 29.97fps, audio: 2ch/48|44|32kHz/PCM\n"
 402                     "     (50Mbps allows an optional second audio stream)\n");
 403         return -1;
 404     }
 405     rate.num = dvc->sys->ltc_divisor;
 406     rate.den = 1;
 407     if (!tcr) { // no global timecode, look into the streams
 408         int i;
 409         for (i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
 410             tcr = av_dict_get(s->streams[i]->metadata, "timecode", NULL, 0);
 411             if (tcr)
 412                 break;
 413         }
 414     }
 415     if (tcr && av_timecode_init_from_string(&dvc->tc, rate, tcr->value, s) >= 0)
 416         return 0;
 417     return av_timecode_init(&dvc->tc, rate, 0, 0, s);
 418 }
 419
 420 static int dv_write_packet(struct AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 421 {
 422     uint8_t* frame;
 423     int fsize;
 424
 425     fsize = dv_assemble_frame(s, s->priv_data, s->streams[pkt->stream_index],
 426                               pkt->data, pkt->size, &frame);
 427     if (fsize > 0) {
 428         avio_write(s->pb, frame, fsize);
 429     }
 430     return 0;
 431 }
 432
 433 /*
 434  * We might end up with some extra A/V data without matching counterpart.
 435  * E.g. video data without enough audio to write the complete frame.
 436  * Currently we simply drop the last frame. I don't know whether this
 437  * is the best strategy of all
 438  */
 439 static int dv_write_trailer(struct AVFormatContext *s)
 440 {
 441     dv_delete_mux(s->priv_data);
 442     return 0;
 443 }
 444
 445 AVOutputFormat ff_dv_muxer = {
 446     .name              = "dv",
 447     .long_name         = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV (Digital Video)"),
 448     .extensions        = "dv",
 449     .priv_data_size    = sizeof(DVMuxContext),
 450     .audio_codec       = AV_CODEC_ID_PCM_S16LE,
 451     .video_codec       = AV_CODEC_ID_DVVIDEO,
 452     .write_header      = dv_write_header,
 453     .write_packet      = dv_write_packet,
 454     .write_trailer     = dv_write_trailer,
 455 };