]> git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavformat/matroskaenc.c
e78d062cbea17af6a1472f0ced1a8c10e540ebb1
[ffmpeg] / libavformat / matroskaenc.c
1 /*
2  * Matroska muxer
3  * Copyright (c) 2007 David Conrad
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 #include "avformat.h"
23 #include "riff.h"
24 #include "isom.h"
25 #include "matroska.h"
26 #include "avc.h"
27 #include "flacenc.h"
28 #include "libavutil/intreadwrite.h"
29 #include "libavutil/random_seed.h"
30 #include "libavutil/lfg.h"
31 #include "libavcodec/xiph.h"
32 #include "libavcodec/mpeg4audio.h"
33
34 typedef struct ebml_master {
35     int64_t         pos;                ///< absolute offset in the file where the master's elements start
36     int             sizebytes;          ///< how many bytes were reserved for the size
37 } ebml_master;
38
39 typedef struct mkv_seekhead_entry {
40     unsigned int    elementid;
41     uint64_t        segmentpos;
42 } mkv_seekhead_entry;
43
44 typedef struct mkv_seekhead {
45     int64_t                 filepos;
46     int64_t                 segment_offset;     ///< the file offset to the beginning of the segment
47     int                     reserved_size;      ///< -1 if appending to file
48     int                     max_entries;
49     mkv_seekhead_entry      *entries;
50     int                     num_entries;
51 } mkv_seekhead;
52
53 typedef struct {
54     uint64_t        pts;
55     int             tracknum;
56     int64_t         cluster_pos;        ///< file offset of the cluster containing the block
57 } mkv_cuepoint;
58
59 typedef struct {
60     int64_t         segment_offset;
61     mkv_cuepoint    *entries;
62     int             num_entries;
63 } mkv_cues;
64
65 typedef struct {
66     int             write_dts;
67 } mkv_track;
68
69 #define MODE_MATROSKAv2 0x01
70 #define MODE_WEBM       0x02
71
72 typedef struct MatroskaMuxContext {
73     int             mode;
74     ByteIOContext   *dyn_bc;
75     ebml_master     segment;
76     int64_t         segment_offset;
77     ebml_master     cluster;
78     int64_t         cluster_pos;        ///< file offset of the current cluster
79     int64_t         cluster_pts;
80     int64_t         duration_offset;
81     int64_t         duration;
82     mkv_seekhead    *main_seekhead;
83     mkv_cues        *cues;
84     mkv_track       *tracks;
85
86     AVLFG           lfg;
87     unsigned int    audio_buffer_size;
88     AVPacket        cur_audio_pkt;
89 } MatroskaMuxContext;
90
91
92 /** 2 bytes * 3 for EBML IDs, 3 1-byte EBML lengths, 8 bytes for 64 bit
93  * offset, 4 bytes for target EBML ID */
94 #define MAX_SEEKENTRY_SIZE 21
95
96 /** per-cuepoint-track - 3 1-byte EBML IDs, 3 1-byte EBML sizes, 2
97  * 8-byte uint max */
98 #define MAX_CUETRACKPOS_SIZE 22
99
100 /** per-cuepoint - 2 1-byte EBML IDs, 2 1-byte EBML sizes, 8-byte uint max */
101 #define MAX_CUEPOINT_SIZE(num_tracks) 12 + MAX_CUETRACKPOS_SIZE*num_tracks
102
103
104 static int ebml_id_size(unsigned int id)
105 {
106     return (av_log2(id+1)-1)/7+1;
107 }
108
109 static void put_ebml_id(ByteIOContext *pb, unsigned int id)
110 {
111     int i = ebml_id_size(id);
112     while (i--)
113         put_byte(pb, id >> (i*8));
114 }
115
116 /**
117  * Write an EBML size meaning "unknown size".
118  *
119  * @param bytes The number of bytes the size should occupy (maximum: 8).
120  */
121 static void put_ebml_size_unknown(ByteIOContext *pb, int bytes)
122 {
123     assert(bytes <= 8);
124     put_byte(pb, 0x1ff >> bytes);
125     while (--bytes)
126         put_byte(pb, 0xff);
127 }
128
129 /**
130  * Calculate how many bytes are needed to represent a given number in EBML.
131  */
132 static int ebml_num_size(uint64_t num)
133 {
134     int bytes = 1;
135     while ((num+1) >> bytes*7) bytes++;
136     return bytes;
137 }
138
139 /**
140  * Write a number in EBML variable length format.
141  *
142  * @param bytes The number of bytes that need to be used to write the number.
143  *              If zero, any number of bytes can be used.
144  */
145 static void put_ebml_num(ByteIOContext *pb, uint64_t num, int bytes)
146 {
147     int i, needed_bytes = ebml_num_size(num);
148
149     // sizes larger than this are currently undefined in EBML
150     assert(num < (1ULL<<56)-1);
151
152     if (bytes == 0)
153         // don't care how many bytes are used, so use the min
154         bytes = needed_bytes;
155     // the bytes needed to write the given size would exceed the bytes
156     // that we need to use, so write unknown size. This shouldn't happen.
157     assert(bytes >= needed_bytes);
158
159     num |= 1ULL << bytes*7;
160     for (i = bytes - 1; i >= 0; i--)
161         put_byte(pb, num >> i*8);
162 }
163
164 static void put_ebml_uint(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, uint64_t val)
165 {
166     int i, bytes = 1;
167     uint64_t tmp = val;
168     while (tmp>>=8) bytes++;
169
170     put_ebml_id(pb, elementid);
171     put_ebml_num(pb, bytes, 0);
172     for (i = bytes - 1; i >= 0; i--)
173         put_byte(pb, val >> i*8);
174 }
175
176 static void put_ebml_float(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, double val)
177 {
178     put_ebml_id(pb, elementid);
179     put_ebml_num(pb, 8, 0);
180     put_be64(pb, av_dbl2int(val));
181 }
182
183 static void put_ebml_binary(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid,
184                             const void *buf, int size)
185 {
186     put_ebml_id(pb, elementid);
187     put_ebml_num(pb, size, 0);
188     put_buffer(pb, buf, size);
189 }
190
191 static void put_ebml_string(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, const char *str)
192 {
193     put_ebml_binary(pb, elementid, str, strlen(str));
194 }
195
196 /**
197  * Writes a void element of a given size. Useful for reserving space in
198  * the file to be written to later.
199  *
200  * @param size The number of bytes to reserve, which must be at least 2.
201  */
202 static void put_ebml_void(ByteIOContext *pb, uint64_t size)
203 {
204     int64_t currentpos = url_ftell(pb);
205
206     assert(size >= 2);
207
208     put_ebml_id(pb, EBML_ID_VOID);
209     // we need to subtract the length needed to store the size from the
210     // size we need to reserve so 2 cases, we use 8 bytes to store the
211     // size if possible, 1 byte otherwise
212     if (size < 10)
213         put_ebml_num(pb, size-1, 0);
214     else
215         put_ebml_num(pb, size-9, 8);
216     while(url_ftell(pb) < currentpos + size)
217         put_byte(pb, 0);
218 }
219
220 static ebml_master start_ebml_master(ByteIOContext *pb, unsigned int elementid, uint64_t expectedsize)
221 {
222     int bytes = expectedsize ? ebml_num_size(expectedsize) : 8;
223     put_ebml_id(pb, elementid);
224     put_ebml_size_unknown(pb, bytes);
225     return (ebml_master){ url_ftell(pb), bytes };
226 }
227
228 static void end_ebml_master(ByteIOContext *pb, ebml_master master)
229 {
230     int64_t pos = url_ftell(pb);
231
232     if (url_fseek(pb, master.pos - master.sizebytes, SEEK_SET) < 0)
233         return;
234     put_ebml_num(pb, pos - master.pos, master.sizebytes);
235     url_fseek(pb, pos, SEEK_SET);
236 }
237
238 static void put_xiph_size(ByteIOContext *pb, int size)
239 {
240     int i;
241     for (i = 0; i < size / 255; i++)
242         put_byte(pb, 255);
243     put_byte(pb, size % 255);
244 }
245
246 /**
247  * Initialize a mkv_seekhead element to be ready to index level 1 Matroska
248  * elements. If a maximum number of elements is specified, enough space
249  * will be reserved at the current file location to write a seek head of
250  * that size.
251  *
252  * @param segment_offset The absolute offset to the position in the file
253  *                       where the segment begins.
254  * @param numelements The maximum number of elements that will be indexed
255  *                    by this seek head, 0 if unlimited.
256  */
257 static mkv_seekhead * mkv_start_seekhead(ByteIOContext *pb, int64_t segment_offset, int numelements)
258 {
259     mkv_seekhead *new_seekhead = av_mallocz(sizeof(mkv_seekhead));
260     if (new_seekhead == NULL)
261         return NULL;
262
263     new_seekhead->segment_offset = segment_offset;
264
265     if (numelements > 0) {
266         new_seekhead->filepos = url_ftell(pb);
267         // 21 bytes max for a seek entry, 10 bytes max for the SeekHead ID
268         // and size, and 3 bytes to guarantee that an EBML void element
269         // will fit afterwards
270         new_seekhead->reserved_size = numelements * MAX_SEEKENTRY_SIZE + 13;
271         new_seekhead->max_entries = numelements;
272         put_ebml_void(pb, new_seekhead->reserved_size);
273     }
274     return new_seekhead;
275 }
276
277 static int mkv_add_seekhead_entry(mkv_seekhead *seekhead, unsigned int elementid, uint64_t filepos)
278 {
279     mkv_seekhead_entry *entries = seekhead->entries;
280
281     // don't store more elements than we reserved space for
282     if (seekhead->max_entries > 0 && seekhead->max_entries <= seekhead->num_entries)
283         return -1;
284
285     entries = av_realloc(entries, (seekhead->num_entries + 1) * sizeof(mkv_seekhead_entry));
286     if (entries == NULL)
287         return AVERROR(ENOMEM);
288
289     entries[seekhead->num_entries  ].elementid = elementid;
290     entries[seekhead->num_entries++].segmentpos = filepos - seekhead->segment_offset;
291
292     seekhead->entries = entries;
293     return 0;
294 }
295
296 /**
297  * Write the seek head to the file and free it. If a maximum number of
298  * elements was specified to mkv_start_seekhead(), the seek head will
299  * be written at the location reserved for it. Otherwise, it is written
300  * at the current location in the file.
301  *
302  * @return The file offset where the seekhead was written,
303  * -1 if an error occurred.
304  */
305 static int64_t mkv_write_seekhead(ByteIOContext *pb, mkv_seekhead *seekhead)
306 {
307     ebml_master metaseek, seekentry;
308     int64_t currentpos;
309     int i;
310
311     currentpos = url_ftell(pb);
312
313     if (seekhead->reserved_size > 0)
314         if (url_fseek(pb, seekhead->filepos, SEEK_SET) < 0)
315             return -1;
316
317     metaseek = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEEKHEAD, seekhead->reserved_size);
318     for (i = 0; i < seekhead->num_entries; i++) {
319         mkv_seekhead_entry *entry = &seekhead->entries[i];
320
321         seekentry = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEEKENTRY, MAX_SEEKENTRY_SIZE);
322
323         put_ebml_id(pb, MATROSKA_ID_SEEKID);
324         put_ebml_num(pb, ebml_id_size(entry->elementid), 0);
325         put_ebml_id(pb, entry->elementid);
326
327         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_SEEKPOSITION, entry->segmentpos);
328         end_ebml_master(pb, seekentry);
329     }
330     end_ebml_master(pb, metaseek);
331
332     if (seekhead->reserved_size > 0) {
333         uint64_t remaining = seekhead->filepos + seekhead->reserved_size - url_ftell(pb);
334         put_ebml_void(pb, remaining);
335         url_fseek(pb, currentpos, SEEK_SET);
336
337         currentpos = seekhead->filepos;
338     }
339     av_free(seekhead->entries);
340     av_free(seekhead);
341
342     return currentpos;
343 }
344
345 static mkv_cues * mkv_start_cues(int64_t segment_offset)
346 {
347     mkv_cues *cues = av_mallocz(sizeof(mkv_cues));
348     if (cues == NULL)
349         return NULL;
350
351     cues->segment_offset = segment_offset;
352     return cues;
353 }
354
355 static int mkv_add_cuepoint(mkv_cues *cues, int stream, int64_t ts, int64_t cluster_pos)
356 {
357     mkv_cuepoint *entries = cues->entries;
358
359     entries = av_realloc(entries, (cues->num_entries + 1) * sizeof(mkv_cuepoint));
360     if (entries == NULL)
361         return AVERROR(ENOMEM);
362
363     if (ts < 0)
364         return 0;
365
366     entries[cues->num_entries  ].pts = ts;
367     entries[cues->num_entries  ].tracknum = stream + 1;
368     entries[cues->num_entries++].cluster_pos = cluster_pos - cues->segment_offset;
369
370     cues->entries = entries;
371     return 0;
372 }
373
374 static int64_t mkv_write_cues(ByteIOContext *pb, mkv_cues *cues, int num_tracks)
375 {
376     ebml_master cues_element;
377     int64_t currentpos;
378     int i, j;
379
380     currentpos = url_ftell(pb);
381     cues_element = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CUES, 0);
382
383     for (i = 0; i < cues->num_entries; i++) {
384         ebml_master cuepoint, track_positions;
385         mkv_cuepoint *entry = &cues->entries[i];
386         uint64_t pts = entry->pts;
387
388         cuepoint = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_POINTENTRY, MAX_CUEPOINT_SIZE(num_tracks));
389         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUETIME, pts);
390
391         // put all the entries from different tracks that have the exact same
392         // timestamp into the same CuePoint
393         for (j = 0; j < cues->num_entries - i && entry[j].pts == pts; j++) {
394             track_positions = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CUETRACKPOSITION, MAX_CUETRACKPOS_SIZE);
395             put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUETRACK          , entry[j].tracknum   );
396             put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CUECLUSTERPOSITION, entry[j].cluster_pos);
397             end_ebml_master(pb, track_positions);
398         }
399         i += j - 1;
400         end_ebml_master(pb, cuepoint);
401     }
402     end_ebml_master(pb, cues_element);
403
404     av_free(cues->entries);
405     av_free(cues);
406     return currentpos;
407 }
408
409 static int put_xiph_codecpriv(AVFormatContext *s, ByteIOContext *pb, AVCodecContext *codec)
410 {
411     uint8_t *header_start[3];
412     int header_len[3];
413     int first_header_size;
414     int j;
415
416     if (codec->codec_id == CODEC_ID_VORBIS)
417         first_header_size = 30;
418     else
419         first_header_size = 42;
420
421     if (ff_split_xiph_headers(codec->extradata, codec->extradata_size,
422                               first_header_size, header_start, header_len) < 0) {
423         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Extradata corrupt.\n");
424         return -1;
425     }
426
427     put_byte(pb, 2);                    // number packets - 1
428     for (j = 0; j < 2; j++) {
429         put_xiph_size(pb, header_len[j]);
430     }
431     for (j = 0; j < 3; j++)
432         put_buffer(pb, header_start[j], header_len[j]);
433
434     return 0;
435 }
436
437 static void get_aac_sample_rates(AVFormatContext *s, AVCodecContext *codec, int *sample_rate, int *output_sample_rate)
438 {
439     int sri;
440
441     if (codec->extradata_size < 2) {
442         av_log(s, AV_LOG_WARNING, "No AAC extradata, unable to determine samplerate.\n");
443         return;
444     }
445
446     sri = ((codec->extradata[0] << 1) & 0xE) | (codec->extradata[1] >> 7);
447     if (sri > 12) {
448         av_log(s, AV_LOG_WARNING, "AAC samplerate index out of bounds\n");
449         return;
450     }
451     *sample_rate = ff_mpeg4audio_sample_rates[sri];
452
453     // if sbr, get output sample rate as well
454     if (codec->extradata_size == 5) {
455         sri = (codec->extradata[4] >> 3) & 0xF;
456         if (sri > 12) {
457             av_log(s, AV_LOG_WARNING, "AAC output samplerate index out of bounds\n");
458             return;
459         }
460         *output_sample_rate = ff_mpeg4audio_sample_rates[sri];
461     }
462 }
463
464 static int mkv_write_codecprivate(AVFormatContext *s, ByteIOContext *pb, AVCodecContext *codec, int native_id, int qt_id)
465 {
466     ByteIOContext *dyn_cp;
467     uint8_t *codecpriv;
468     int ret, codecpriv_size;
469
470     ret = url_open_dyn_buf(&dyn_cp);
471     if(ret < 0)
472         return ret;
473
474     if (native_id) {
475         if (codec->codec_id == CODEC_ID_VORBIS || codec->codec_id == CODEC_ID_THEORA)
476             ret = put_xiph_codecpriv(s, dyn_cp, codec);
477         else if (codec->codec_id == CODEC_ID_FLAC)
478             ret = ff_flac_write_header(dyn_cp, codec, 1);
479         else if (codec->codec_id == CODEC_ID_H264)
480             ret = ff_isom_write_avcc(dyn_cp, codec->extradata, codec->extradata_size);
481         else if (codec->extradata_size)
482             put_buffer(dyn_cp, codec->extradata, codec->extradata_size);
483     } else if (codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
484         if (qt_id) {
485             if (!codec->codec_tag)
486                 codec->codec_tag = ff_codec_get_tag(codec_movvideo_tags, codec->codec_id);
487             if (codec->extradata_size)
488                 put_buffer(dyn_cp, codec->extradata, codec->extradata_size);
489         } else {
490             if (!codec->codec_tag)
491                 codec->codec_tag = ff_codec_get_tag(ff_codec_bmp_tags, codec->codec_id);
492             if (!codec->codec_tag) {
493                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "No bmp codec ID found.\n");
494                 ret = -1;
495             }
496
497             ff_put_bmp_header(dyn_cp, codec, ff_codec_bmp_tags, 0);
498         }
499
500     } else if (codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
501         unsigned int tag;
502         tag = ff_codec_get_tag(ff_codec_wav_tags, codec->codec_id);
503         if (!tag) {
504             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "No wav codec ID found.\n");
505             ret = -1;
506         }
507         if (!codec->codec_tag)
508             codec->codec_tag = tag;
509
510         ff_put_wav_header(dyn_cp, codec);
511     }
512
513     codecpriv_size = url_close_dyn_buf(dyn_cp, &codecpriv);
514     if (codecpriv_size)
515         put_ebml_binary(pb, MATROSKA_ID_CODECPRIVATE, codecpriv, codecpriv_size);
516     av_free(codecpriv);
517     return ret;
518 }
519
520 static int mkv_write_tracks(AVFormatContext *s)
521 {
522     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
523     ByteIOContext *pb = s->pb;
524     ebml_master tracks;
525     int i, j, ret;
526
527     ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_TRACKS, url_ftell(pb));
528     if (ret < 0) return ret;
529
530     tracks = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKS, 0);
531     for (i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
532         AVStream *st = s->streams[i];
533         AVCodecContext *codec = st->codec;
534         ebml_master subinfo, track;
535         int native_id = 0;
536         int qt_id = 0;
537         int bit_depth = av_get_bits_per_sample(codec->codec_id);
538         int sample_rate = codec->sample_rate;
539         int output_sample_rate = 0;
540         AVMetadataTag *tag;
541
542         if (!bit_depth)
543             bit_depth = av_get_bits_per_sample_format(codec->sample_fmt);
544
545         if (codec->codec_id == CODEC_ID_AAC)
546             get_aac_sample_rates(s, codec, &sample_rate, &output_sample_rate);
547
548         track = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKENTRY, 0);
549         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKNUMBER     , i + 1);
550         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKUID        , i + 1);
551         put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_TRACKFLAGLACING , 0);    // no lacing (yet)
552
553         if ((tag = av_metadata_get(st->metadata, "title", NULL, 0)))
554             put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TRACKNAME, tag->value);
555         tag = av_metadata_get(st->metadata, "language", NULL, 0);
556         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TRACKLANGUAGE, tag ? tag->value:"und");
557
558         if (st->disposition)
559             put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKFLAGDEFAULT, !!(st->disposition & AV_DISPOSITION_DEFAULT));
560
561         // look for a codec ID string specific to mkv to use,
562         // if none are found, use AVI codes
563         for (j = 0; ff_mkv_codec_tags[j].id != CODEC_ID_NONE; j++) {
564             if (ff_mkv_codec_tags[j].id == codec->codec_id) {
565                 put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, ff_mkv_codec_tags[j].str);
566                 native_id = 1;
567                 break;
568             }
569         }
570
571         if (mkv->mode == MODE_WEBM && !(codec->codec_id == CODEC_ID_VP8 ||
572                                         codec->codec_id == CODEC_ID_VORBIS)) {
573             av_log(s, AV_LOG_ERROR,
574                    "Only VP8 video and Vorbis audio are supported for WebM.\n");
575             return AVERROR(EINVAL);
576         }
577
578         switch (codec->codec_type) {
579             case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
580                 put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKTYPE, MATROSKA_TRACK_TYPE_VIDEO);
581                 put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKDEFAULTDURATION, av_q2d(codec->time_base)*1E9);
582
583                 if (!native_id &&
584                       ff_codec_get_tag(codec_movvideo_tags, codec->codec_id) &&
585                     (!ff_codec_get_tag(ff_codec_bmp_tags,   codec->codec_id)
586                      || codec->codec_id == CODEC_ID_SVQ1
587                      || codec->codec_id == CODEC_ID_SVQ3
588                      || codec->codec_id == CODEC_ID_CINEPAK))
589                     qt_id = 1;
590
591                 if (qt_id)
592                     put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, "V_QUICKTIME");
593                 else if (!native_id) {
594                     // if there is no mkv-specific codec ID, use VFW mode
595                     put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, "V_MS/VFW/FOURCC");
596                     mkv->tracks[i].write_dts = 1;
597                 }
598
599                 subinfo = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKVIDEO, 0);
600                 // XXX: interlace flag?
601                 put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_VIDEOPIXELWIDTH , codec->width);
602                 put_ebml_uint (pb, MATROSKA_ID_VIDEOPIXELHEIGHT, codec->height);
603                 if (st->sample_aspect_ratio.num) {
604                     int d_width = codec->width*av_q2d(st->sample_aspect_ratio);
605                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_VIDEODISPLAYWIDTH , d_width);
606                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_VIDEODISPLAYHEIGHT, codec->height);
607                 }
608                 end_ebml_master(pb, subinfo);
609                 break;
610
611             case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
612                 put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKTYPE, MATROSKA_TRACK_TYPE_AUDIO);
613
614                 if (!native_id)
615                     // no mkv-specific ID, use ACM mode
616                     put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CODECID, "A_MS/ACM");
617
618                 subinfo = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_TRACKAUDIO, 0);
619                 put_ebml_uint  (pb, MATROSKA_ID_AUDIOCHANNELS    , codec->channels);
620                 put_ebml_float (pb, MATROSKA_ID_AUDIOSAMPLINGFREQ, sample_rate);
621                 if (output_sample_rate)
622                     put_ebml_float(pb, MATROSKA_ID_AUDIOOUTSAMPLINGFREQ, output_sample_rate);
623                 if (bit_depth)
624                     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_AUDIOBITDEPTH, bit_depth);
625                 end_ebml_master(pb, subinfo);
626                 break;
627
628             case AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE:
629                 put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TRACKTYPE, MATROSKA_TRACK_TYPE_SUBTITLE);
630                 break;
631             default:
632                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Only audio, video, and subtitles are supported for Matroska.");
633                 break;
634         }
635         ret = mkv_write_codecprivate(s, pb, codec, native_id, qt_id);
636         if (ret < 0) return ret;
637
638         end_ebml_master(pb, track);
639
640         // ms precision is the de-facto standard timescale for mkv files
641         av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000);
642     }
643     end_ebml_master(pb, tracks);
644     return 0;
645 }
646
647 static int mkv_write_chapters(AVFormatContext *s)
648 {
649     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
650     ByteIOContext *pb = s->pb;
651     ebml_master chapters, editionentry;
652     AVRational scale = {1, 1E9};
653     int i, ret;
654
655     if (!s->nb_chapters)
656         return 0;
657
658     ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_CHAPTERS, url_ftell(pb));
659     if (ret < 0) return ret;
660
661     chapters     = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERS    , 0);
662     editionentry = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_EDITIONENTRY, 0);
663     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_EDITIONFLAGDEFAULT, 1);
664     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_EDITIONFLAGHIDDEN , 0);
665     for (i = 0; i < s->nb_chapters; i++) {
666         ebml_master chapteratom, chapterdisplay;
667         AVChapter *c     = s->chapters[i];
668         AVMetadataTag *t = NULL;
669
670         chapteratom = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERATOM, 0);
671         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERUID, c->id);
672         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERTIMESTART,
673                       av_rescale_q(c->start, c->time_base, scale));
674         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERTIMEEND,
675                       av_rescale_q(c->end,   c->time_base, scale));
676         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERFLAGHIDDEN , 0);
677         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERFLAGENABLED, 1);
678         if ((t = av_metadata_get(c->metadata, "title", NULL, 0))) {
679             chapterdisplay = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CHAPTERDISPLAY, 0);
680             put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CHAPSTRING, t->value);
681             put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_CHAPLANG  , "und");
682             end_ebml_master(pb, chapterdisplay);
683         }
684         end_ebml_master(pb, chapteratom);
685     }
686     end_ebml_master(pb, editionentry);
687     end_ebml_master(pb, chapters);
688     return 0;
689 }
690
691 static int mkv_write_header(AVFormatContext *s)
692 {
693     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
694     ByteIOContext *pb = s->pb;
695     ebml_master ebml_header, segment_info;
696     AVMetadataTag *tag;
697     int ret, i;
698
699     if (!strcmp(s->oformat->name, "webm")) mkv->mode = MODE_WEBM;
700     else                                   mkv->mode = MODE_MATROSKAv2;
701
702     av_lfg_init(&mkv->lfg, av_get_random_seed());
703
704     mkv->tracks = av_mallocz(s->nb_streams * sizeof(*mkv->tracks));
705     if (!mkv->tracks)
706         return AVERROR(ENOMEM);
707
708     ebml_header = start_ebml_master(pb, EBML_ID_HEADER, 0);
709     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLVERSION        ,           1);
710     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLREADVERSION    ,           1);
711     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLMAXIDLENGTH    ,           4);
712     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_EBMLMAXSIZELENGTH  ,           8);
713     put_ebml_string (pb, EBML_ID_DOCTYPE            , s->oformat->name);
714     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_DOCTYPEVERSION     ,           2);
715     put_ebml_uint   (pb, EBML_ID_DOCTYPEREADVERSION ,           2);
716     end_ebml_master(pb, ebml_header);
717
718     mkv->segment = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_SEGMENT, 0);
719     mkv->segment_offset = url_ftell(pb);
720
721     // we write 2 seek heads - one at the end of the file to point to each
722     // cluster, and one at the beginning to point to all other level one
723     // elements (including the seek head at the end of the file), which
724     // isn't more than 10 elements if we only write one of each other
725     // currently defined level 1 element
726     mkv->main_seekhead    = mkv_start_seekhead(pb, mkv->segment_offset, 10);
727     if (!mkv->main_seekhead)
728         return AVERROR(ENOMEM);
729
730     ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_INFO, url_ftell(pb));
731     if (ret < 0) return ret;
732
733     segment_info = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_INFO, 0);
734     put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_TIMECODESCALE, 1000000);
735     if ((tag = av_metadata_get(s->metadata, "title", NULL, 0)))
736         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_TITLE, tag->value);
737     if (!(s->streams[0]->codec->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)) {
738         uint32_t segment_uid[4];
739         for (i = 0; i < 4; i++)
740             segment_uid[i] = av_lfg_get(&mkv->lfg);
741
742         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_MUXINGAPP , LIBAVFORMAT_IDENT);
743         put_ebml_string(pb, MATROSKA_ID_WRITINGAPP, LIBAVFORMAT_IDENT);
744         put_ebml_binary(pb, MATROSKA_ID_SEGMENTUID, segment_uid, 16);
745     }
746
747     // reserve space for the duration
748     mkv->duration = 0;
749     mkv->duration_offset = url_ftell(pb);
750     put_ebml_void(pb, 11);                  // assumes double-precision float to be written
751     end_ebml_master(pb, segment_info);
752
753     ret = mkv_write_tracks(s);
754     if (ret < 0) return ret;
755
756     if (mkv->mode != MODE_WEBM) {
757         ret = mkv_write_chapters(s);
758         if (ret < 0) return ret;
759     }
760
761     if (url_is_streamed(s->pb))
762         mkv_write_seekhead(pb, mkv->main_seekhead);
763
764     mkv->cues = mkv_start_cues(mkv->segment_offset);
765     if (mkv->cues == NULL)
766         return AVERROR(ENOMEM);
767
768     av_init_packet(&mkv->cur_audio_pkt);
769     mkv->cur_audio_pkt.size = 0;
770     mkv->audio_buffer_size  = 0;
771
772     put_flush_packet(pb);
773     return 0;
774 }
775
776 static int mkv_blockgroup_size(int pkt_size)
777 {
778     int size = pkt_size + 4;
779     size += ebml_num_size(size);
780     size += 2;              // EBML ID for block and block duration
781     size += 8;              // max size of block duration
782     size += ebml_num_size(size);
783     size += 1;              // blockgroup EBML ID
784     return size;
785 }
786
787 static int ass_get_duration(const uint8_t *p)
788 {
789     int sh, sm, ss, sc, eh, em, es, ec;
790     uint64_t start, end;
791
792     if (sscanf(p, "%*[^,],%d:%d:%d%*c%d,%d:%d:%d%*c%d",
793                &sh, &sm, &ss, &sc, &eh, &em, &es, &ec) != 8)
794         return 0;
795     start = 3600000*sh + 60000*sm + 1000*ss + 10*sc;
796     end   = 3600000*eh + 60000*em + 1000*es + 10*ec;
797     return end - start;
798 }
799
800 static int mkv_write_ass_blocks(AVFormatContext *s, ByteIOContext *pb, AVPacket *pkt)
801 {
802     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
803     int i, layer = 0, max_duration = 0, size, line_size, data_size = pkt->size;
804     uint8_t *start, *end, *data = pkt->data;
805     ebml_master blockgroup;
806     char buffer[2048];
807
808     while (data_size) {
809         int duration = ass_get_duration(data);
810         max_duration = FFMAX(duration, max_duration);
811         end = memchr(data, '\n', data_size);
812         size = line_size = end ? end-data+1 : data_size;
813         size -= end ? (end[-1]=='\r')+1 : 0;
814         start = data;
815         for (i=0; i<3; i++, start++)
816             if (!(start = memchr(start, ',', size-(start-data))))
817                 return max_duration;
818         size -= start - data;
819         sscanf(data, "Dialogue: %d,", &layer);
820         i = snprintf(buffer, sizeof(buffer), "%"PRId64",%d,",
821                      s->streams[pkt->stream_index]->nb_frames++, layer);
822         size = FFMIN(i+size, sizeof(buffer));
823         memcpy(buffer+i, start, size-i);
824
825         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "Writing block at offset %" PRIu64 ", size %d, "
826                "pts %" PRId64 ", duration %d\n",
827                url_ftell(pb), size, pkt->pts, duration);
828         blockgroup = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_BLOCKGROUP, mkv_blockgroup_size(size));
829         put_ebml_id(pb, MATROSKA_ID_BLOCK);
830         put_ebml_num(pb, size+4, 0);
831         put_byte(pb, 0x80 | (pkt->stream_index + 1));     // this assumes stream_index is less than 126
832         put_be16(pb, pkt->pts - mkv->cluster_pts);
833         put_byte(pb, 0);
834         put_buffer(pb, buffer, size);
835         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_BLOCKDURATION, duration);
836         end_ebml_master(pb, blockgroup);
837
838         data += line_size;
839         data_size -= line_size;
840     }
841
842     return max_duration;
843 }
844
845 static void mkv_write_block(AVFormatContext *s, ByteIOContext *pb,
846                             unsigned int blockid, AVPacket *pkt, int flags)
847 {
848     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
849     AVCodecContext *codec = s->streams[pkt->stream_index]->codec;
850     uint8_t *data = NULL;
851     int size = pkt->size;
852     int64_t ts = mkv->tracks[pkt->stream_index].write_dts ? pkt->dts : pkt->pts;
853
854     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "Writing block at offset %" PRIu64 ", size %d, "
855            "pts %" PRId64 ", dts %" PRId64 ", duration %d, flags %d\n",
856            url_ftell(pb), pkt->size, pkt->pts, pkt->dts, pkt->duration, flags);
857     if (codec->codec_id == CODEC_ID_H264 && codec->extradata_size > 0 &&
858         (AV_RB24(codec->extradata) == 1 || AV_RB32(codec->extradata) == 1))
859         ff_avc_parse_nal_units_buf(pkt->data, &data, &size);
860     else
861         data = pkt->data;
862     put_ebml_id(pb, blockid);
863     put_ebml_num(pb, size+4, 0);
864     put_byte(pb, 0x80 | (pkt->stream_index + 1));     // this assumes stream_index is less than 126
865     put_be16(pb, ts - mkv->cluster_pts);
866     put_byte(pb, flags);
867     put_buffer(pb, data, size);
868     if (data != pkt->data)
869         av_free(data);
870 }
871
872 static void mkv_flush_dynbuf(AVFormatContext *s)
873 {
874     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
875     int bufsize;
876     uint8_t *dyn_buf;
877
878     if (!mkv->dyn_bc)
879         return;
880
881     bufsize = url_close_dyn_buf(mkv->dyn_bc, &dyn_buf);
882     put_buffer(s->pb, dyn_buf, bufsize);
883     av_free(dyn_buf);
884     mkv->dyn_bc = NULL;
885 }
886
887 static int mkv_write_packet_internal(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
888 {
889     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
890     ByteIOContext *pb = s->pb;
891     AVCodecContext *codec = s->streams[pkt->stream_index]->codec;
892     int keyframe = !!(pkt->flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
893     int duration = pkt->duration;
894     int ret;
895     int64_t ts = mkv->tracks[pkt->stream_index].write_dts ? pkt->dts : pkt->pts;
896
897     if (ts == AV_NOPTS_VALUE) {
898         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Can't write packet with unknown timestamp\n");
899         return AVERROR(EINVAL);
900     }
901
902     if (url_is_streamed(s->pb)) {
903         if (!mkv->dyn_bc)
904             url_open_dyn_buf(&mkv->dyn_bc);
905         pb = mkv->dyn_bc;
906     }
907
908     if (!mkv->cluster_pos) {
909         mkv->cluster_pos = url_ftell(s->pb);
910         mkv->cluster = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_CLUSTER, 0);
911         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_CLUSTERTIMECODE, FFMAX(0, ts));
912         mkv->cluster_pts = FFMAX(0, ts);
913     }
914
915     if (codec->codec_type != AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE) {
916         mkv_write_block(s, pb, MATROSKA_ID_SIMPLEBLOCK, pkt, keyframe << 7);
917     } else if (codec->codec_id == CODEC_ID_SSA) {
918         duration = mkv_write_ass_blocks(s, pb, pkt);
919     } else {
920         ebml_master blockgroup = start_ebml_master(pb, MATROSKA_ID_BLOCKGROUP, mkv_blockgroup_size(pkt->size));
921         duration = pkt->convergence_duration;
922         mkv_write_block(s, pb, MATROSKA_ID_BLOCK, pkt, 0);
923         put_ebml_uint(pb, MATROSKA_ID_BLOCKDURATION, duration);
924         end_ebml_master(pb, blockgroup);
925     }
926
927     if (codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO && keyframe) {
928         ret = mkv_add_cuepoint(mkv->cues, pkt->stream_index, ts, mkv->cluster_pos);
929         if (ret < 0) return ret;
930     }
931
932     mkv->duration = FFMAX(mkv->duration, ts + duration);
933     return 0;
934 }
935
936 static int mkv_copy_packet(MatroskaMuxContext *mkv, const AVPacket *pkt)
937 {
938     uint8_t *data           = mkv->cur_audio_pkt.data;
939     mkv->cur_audio_pkt      = *pkt;
940     mkv->cur_audio_pkt.data = av_fast_realloc(data, &mkv->audio_buffer_size, pkt->size);
941     if (!mkv->cur_audio_pkt.data)
942         return AVERROR(ENOMEM);
943
944     memcpy(mkv->cur_audio_pkt.data, pkt->data, pkt->size);
945     mkv->cur_audio_pkt.size = pkt->size;
946     return 0;
947 }
948
949 static int mkv_write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
950 {
951     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
952     ByteIOContext *pb = url_is_streamed(s->pb) ? mkv->dyn_bc : s->pb;
953     AVCodecContext *codec = s->streams[pkt->stream_index]->codec;
954     int ret, keyframe = !!(pkt->flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
955     int64_t ts = mkv->tracks[pkt->stream_index].write_dts ? pkt->dts : pkt->pts;
956     int cluster_size = url_ftell(pb) - (url_is_streamed(s->pb) ? 0 : mkv->cluster_pos);
957
958     // start a new cluster every 5 MB or 5 sec, or 32k / 1 sec for streaming or
959     // after 4k and on a keyframe
960     if (mkv->cluster_pos &&
961         ((url_is_streamed(s->pb) && (cluster_size > 32*1024 || ts > mkv->cluster_pts + 1000))
962          ||                      cluster_size > 5*1024*1024 || ts > mkv->cluster_pts + 5000
963          || (codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO && keyframe && cluster_size > 4*1024))) {
964         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "Starting new cluster at offset %" PRIu64
965                " bytes, pts %" PRIu64 "\n", url_ftell(pb), ts);
966         end_ebml_master(pb, mkv->cluster);
967         mkv->cluster_pos = 0;
968         if (mkv->dyn_bc)
969             mkv_flush_dynbuf(s);
970     }
971
972     // check if we have an audio packet cached
973     if (mkv->cur_audio_pkt.size > 0) {
974         ret = mkv_write_packet_internal(s, &mkv->cur_audio_pkt);
975         mkv->cur_audio_pkt.size = 0;
976         if (ret < 0) {
977             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Could not write cached audio packet ret:%d\n", ret);
978             return ret;
979         }
980     }
981
982     // buffer an audio packet to ensure the packet containing the video
983     // keyframe's timecode is contained in the same cluster for WebM
984     if (codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO)
985         ret = mkv_copy_packet(mkv, pkt);
986     else
987         ret = mkv_write_packet_internal(s, pkt);
988     return ret;
989 }
990
991 static int mkv_write_trailer(AVFormatContext *s)
992 {
993     MatroskaMuxContext *mkv = s->priv_data;
994     ByteIOContext *pb = s->pb;
995     int64_t currentpos, cuespos;
996     int ret;
997
998     // check if we have an audio packet cached
999     if (mkv->cur_audio_pkt.size > 0) {
1000         ret = mkv_write_packet_internal(s, &mkv->cur_audio_pkt);
1001         mkv->cur_audio_pkt.size = 0;
1002         if (ret < 0) {
1003             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Could not write cached audio packet ret:%d\n", ret);
1004             return ret;
1005         }
1006     }
1007
1008     if (mkv->dyn_bc) {
1009         end_ebml_master(mkv->dyn_bc, mkv->cluster);
1010         mkv_flush_dynbuf(s);
1011     } else if (mkv->cluster_pos) {
1012         end_ebml_master(pb, mkv->cluster);
1013     }
1014
1015     if (!url_is_streamed(pb)) {
1016         cuespos = mkv_write_cues(pb, mkv->cues, s->nb_streams);
1017
1018         ret = mkv_add_seekhead_entry(mkv->main_seekhead, MATROSKA_ID_CUES    , cuespos);
1019         if (ret < 0) return ret;
1020         mkv_write_seekhead(pb, mkv->main_seekhead);
1021
1022         // update the duration
1023         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "end duration = %" PRIu64 "\n", mkv->duration);
1024         currentpos = url_ftell(pb);
1025         url_fseek(pb, mkv->duration_offset, SEEK_SET);
1026         put_ebml_float(pb, MATROSKA_ID_DURATION, mkv->duration);
1027
1028         url_fseek(pb, currentpos, SEEK_SET);
1029     }
1030
1031     end_ebml_master(pb, mkv->segment);
1032     av_free(mkv->tracks);
1033     av_destruct_packet(&mkv->cur_audio_pkt);
1034     put_flush_packet(pb);
1035     return 0;
1036 }
1037
1038 #if CONFIG_MATROSKA_MUXER
1039 AVOutputFormat matroska_muxer = {
1040     "matroska",
1041     NULL_IF_CONFIG_SMALL("Matroska file format"),
1042     "video/x-matroska",
1043     "mkv",
1044     sizeof(MatroskaMuxContext),
1045     CODEC_ID_MP2,
1046     CODEC_ID_MPEG4,
1047     mkv_write_header,
1048     mkv_write_packet,
1049     mkv_write_trailer,
1050     .flags = AVFMT_GLOBALHEADER | AVFMT_VARIABLE_FPS,
1051     .codec_tag = (const AVCodecTag* const []){ff_codec_bmp_tags, ff_codec_wav_tags, 0},
1052     .subtitle_codec = CODEC_ID_TEXT,
1053 };
1054 #endif
1055
1056 #if CONFIG_WEBM_MUXER
1057 AVOutputFormat webm_muxer = {
1058     "webm",
1059     NULL_IF_CONFIG_SMALL("WebM file format"),
1060     "video/webm",
1061     "webm",
1062     sizeof(MatroskaMuxContext),
1063     CODEC_ID_VORBIS,
1064     CODEC_ID_VP8,
1065     mkv_write_header,
1066     mkv_write_packet,
1067     mkv_write_trailer,
1068     .flags = AVFMT_GLOBALHEADER | AVFMT_VARIABLE_FPS,
1069 };
1070 #endif
1071
1072 #if CONFIG_MATROSKA_AUDIO_MUXER
1073 AVOutputFormat matroska_audio_muxer = {
1074     "matroska",
1075     NULL_IF_CONFIG_SMALL("Matroska file format"),
1076     "audio/x-matroska",
1077     "mka",
1078     sizeof(MatroskaMuxContext),
1079     CODEC_ID_MP2,
1080     CODEC_ID_NONE,
1081     mkv_write_header,
1082     mkv_write_packet,
1083     mkv_write_trailer,
1084     .flags = AVFMT_GLOBALHEADER,
1085     .codec_tag = (const AVCodecTag* const []){ff_codec_wav_tags, 0},
1086 };
1087 #endif