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