git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavformat/spdifenc.c

   1 /*
   2  * IEC 61937 muxer
   3  * Copyright (c) 2009 Bartlomiej Wolowiec
   4  * Copyright (c) 2010 Anssi Hannula
   5  * Copyright (c) 2010 Carl Eugen Hoyos
   6  *
   7  * This file is part of FFmpeg.
   8  *
   9  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  11  * License as published by the Free Software Foundation; either
  12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  22  */
  23
  24 /**
  25  * @file
  26  * IEC-61937 encapsulation of various formats, used by S/PDIF
  27  * @author Bartlomiej Wolowiec
  28  * @author Anssi Hannula
  29  * @author Carl Eugen Hoyos
  30  */
  31
  32 /*
  33  * Terminology used in specification:
  34  * data-burst - IEC61937 frame, contains header and encapsuled frame
  35  * burst-preambule - IEC61937 frame header, contains 16-bits words named Pa, Pb, Pc and Pd
  36  * burst-payload - encapsuled frame
  37  * Pa, Pb - syncword - 0xF872, 0x4E1F
  38  * Pc - burst-info, contains data-type (bits 0-6), error flag (bit 7), data-type-dependent info (bits 8-12)
  39  *      and bitstream number (bits 13-15)
  40  * data-type - determines type of encapsuled frames
  41  * Pd - length code (number of bits or bytes of encapsuled frame - according to data_type)
  42  *
  43  * IEC 61937 frames at normal usage start every specific count of bytes,
  44  *      dependent from data-type (spaces between packets are filled by zeros)
  45  */
  46
  47 #include "avformat.h"
  48 #include "spdif.h"
  49 #include "libavcodec/ac3.h"
  50 #include "libavcodec/dca.h"
  51 #include "libavcodec/aacadtsdec.h"
  52
  53 typedef struct IEC61937Context {
  54     enum IEC61937DataType data_type;///< burst info - reference to type of payload of the data-burst
  55     int length_code;                ///< length code in bits or bytes, depending on data type
  56     int pkt_offset;                 ///< data burst repetition period in bytes
  57     uint8_t *buffer;                ///< allocated buffer, used for swap bytes
  58     int buffer_size;                ///< size of allocated buffer
  59
  60     uint8_t *out_buf;               ///< pointer to the outgoing data before byte-swapping
  61     int out_bytes;                  ///< amount of outgoing bytes
  62
  63     int use_preamble;               ///< preamble enabled (disabled for exactly pre-padded DTS)
  64     int extra_bswap;                ///< extra bswap for payload (for LE DTS => standard BE DTS)
  65
  66     uint8_t *hd_buf;                ///< allocated buffer to concatenate hd audio frames
  67     int hd_buf_size;                ///< size of the hd audio buffer
  68     int hd_buf_count;               ///< number of frames in the hd audio buffer
  69     int hd_buf_filled;              ///< amount of bytes in the hd audio buffer
  70
  71     /// function, which generates codec dependent header information.
  72     /// Sets data_type and pkt_offset, and length_code, out_bytes, out_buf if necessary
  73     int (*header_info) (AVFormatContext *s, AVPacket *pkt);
  74 } IEC61937Context;
  75
  76
  77 static int spdif_header_ac3(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
  78 {
  79     IEC61937Context *ctx = s->priv_data;
  80     int bitstream_mode = pkt->data[5] & 0x7;
  81
  82     ctx->data_type  = IEC61937_AC3 | (bitstream_mode << 8);
  83     ctx->pkt_offset = AC3_FRAME_SIZE << 2;
  84     return 0;
  85 }
  86
  87 static int spdif_header_eac3(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
  88 {
  89     IEC61937Context *ctx = s->priv_data;
  90     static const uint8_t eac3_repeat[4] = {6, 3, 2, 1};
  91     int repeat = 1;
  92
  93     if ((pkt->data[4] & 0xc0) != 0xc0) /* fscod */
  94         repeat = eac3_repeat[(pkt->data[4] & 0x30) >> 4]; /* numblkscod */
  95
  96     ctx->hd_buf = av_fast_realloc(ctx->hd_buf, &ctx->hd_buf_size, ctx->hd_buf_filled + pkt->size);
  97     if (!ctx->hd_buf)
  98         return AVERROR(ENOMEM);
  99
 100     memcpy(&ctx->hd_buf[ctx->hd_buf_filled], pkt->data, pkt->size);
 101
 102     ctx->hd_buf_filled += pkt->size;
 103     if (++ctx->hd_buf_count < repeat){
 104         ctx->pkt_offset = 0;
 105         return 0;
 106     }
 107     ctx->data_type   = IEC61937_EAC3;
 108     ctx->pkt_offset  = 24576;
 109     ctx->out_buf     = ctx->hd_buf;
 110     ctx->out_bytes   = ctx->hd_buf_filled;
 111     ctx->length_code = ctx->hd_buf_filled;
 112
 113     ctx->hd_buf_count  = 0;
 114     ctx->hd_buf_filled = 0;
 115     return 0;
 116 }
 117
 118 static int spdif_header_dts(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 119 {
 120     IEC61937Context *ctx = s->priv_data;
 121     uint32_t syncword_dts = AV_RB32(pkt->data);
 122     int blocks;
 123
 124     switch (syncword_dts) {
 125     case DCA_MARKER_RAW_BE:
 126         blocks = (AV_RB16(pkt->data + 4) >> 2) & 0x7f;
 127         break;
 128     case DCA_MARKER_RAW_LE:
 129         blocks = (AV_RL16(pkt->data + 4) >> 2) & 0x7f;
 130         ctx->extra_bswap = 1;
 131         break;
 132     case DCA_MARKER_14B_BE:
 133         blocks =
 134             (((pkt->data[5] & 0x07) << 4) | ((pkt->data[6] & 0x3f) >> 2));
 135         break;
 136     case DCA_MARKER_14B_LE:
 137         blocks =
 138             (((pkt->data[4] & 0x07) << 4) | ((pkt->data[7] & 0x3f) >> 2));
 139         ctx->extra_bswap = 1;
 140         break;
 141     default:
 142         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "bad DTS syncword 0x%x\n", syncword_dts);
 143         return AVERROR_INVALIDDATA;
 144     }
 145     blocks++;
 146     switch (blocks) {
 147     case  512 >> 5: ctx->data_type = IEC61937_DTS1; break;
 148     case 1024 >> 5: ctx->data_type = IEC61937_DTS2; break;
 149     case 2048 >> 5: ctx->data_type = IEC61937_DTS3; break;
 150     default:
 151         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "%i samples in DTS frame not supported\n",
 152                blocks << 5);
 153         return AVERROR(ENOSYS);
 154     }
 155     ctx->pkt_offset = blocks << 7;
 156
 157     if (ctx->out_bytes == ctx->pkt_offset) {
 158         /* The DTS stream fits exactly into the output stream, so skip the
 159          * preamble as it would not fit in there. This is the case for dts
 160          * discs and dts-in-wav. */
 161         ctx->use_preamble = 0;
 162     }
 163
 164     return 0;
 165 }
 166
 167 static const enum IEC61937DataType mpeg_data_type[2][3] = {
 168     //     LAYER1                      LAYER2                  LAYER3
 169     { IEC61937_MPEG2_LAYER1_LSF, IEC61937_MPEG2_LAYER2_LSF, IEC61937_MPEG2_LAYER3_LSF },//MPEG2 LSF
 170     { IEC61937_MPEG1_LAYER1,     IEC61937_MPEG1_LAYER23,    IEC61937_MPEG1_LAYER23 },   //MPEG1
 171 };
 172
 173 static int spdif_header_mpeg(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 174 {
 175     IEC61937Context *ctx = s->priv_data;
 176     int version =      (pkt->data[1] >> 3) & 3;
 177     int layer   = 3 - ((pkt->data[1] >> 1) & 3);
 178     int extension = pkt->data[2] & 1;
 179
 180     if (layer == 3 || version == 1) {
 181         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Wrong MPEG file format\n");
 182         return AVERROR_INVALIDDATA;
 183     }
 184     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "version: %i layer: %i extension: %i\n", version, layer, extension);
 185     if (version == 2 && extension) {
 186         ctx->data_type  = IEC61937_MPEG2_EXT;
 187         ctx->pkt_offset = 4608;
 188     } else {
 189         ctx->data_type  = mpeg_data_type [version & 1][layer];
 190         ctx->pkt_offset = spdif_mpeg_pkt_offset[version & 1][layer];
 191     }
 192     // TODO Data type dependant info (normal/karaoke, dynamic range control)
 193     return 0;
 194 }
 195
 196 static int spdif_header_aac(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 197 {
 198     IEC61937Context *ctx = s->priv_data;
 199     AACADTSHeaderInfo hdr;
 200     GetBitContext gbc;
 201     int ret;
 202
 203     init_get_bits(&gbc, pkt->data, AAC_ADTS_HEADER_SIZE * 8);
 204     ret = ff_aac_parse_header(&gbc, &hdr);
 205     if (ret < 0) {
 206         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Wrong AAC file format\n");
 207         return AVERROR_INVALIDDATA;
 208     }
 209
 210     ctx->pkt_offset = hdr.samples << 2;
 211     switch (hdr.num_aac_frames) {
 212     case 1:
 213         ctx->data_type = IEC61937_MPEG2_AAC;
 214         break;
 215     case 2:
 216         ctx->data_type = IEC61937_MPEG2_AAC_LSF_2048;
 217         break;
 218     case 4:
 219         ctx->data_type = IEC61937_MPEG2_AAC_LSF_4096;
 220         break;
 221     default:
 222         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "%i samples in AAC frame not supported\n",
 223                hdr.samples);
 224         return AVERROR(EINVAL);
 225     }
 226     //TODO Data type dependent info (LC profile/SBR)
 227     return 0;
 228 }
 229
 230
 231 /*
 232  * It seems Dolby TrueHD frames have to be encapsulated in MAT frames before
 233  * they can be encapsulated in IEC 61937.
 234  * Here we encapsulate 24 TrueHD frames in a single MAT frame, padding them
 235  * to achieve constant rate.
 236  * The actual format of a MAT frame is unknown, but the below seems to work.
 237  * However, it seems it is not actually necessary for the 24 TrueHD frames to
 238  * be in an exact alignment with the MAT frame.
 239  */
 240 #define MAT_FRAME_SIZE          61424
 241 #define TRUEHD_FRAME_OFFSET     2560
 242 #define MAT_MIDDLE_CODE_OFFSET  -4
 243
 244 static int spdif_header_truehd(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 245 {
 246     IEC61937Context *ctx = s->priv_data;
 247     int mat_code_length = 0;
 248     const char mat_end_code[16] = { 0xC3, 0xC2, 0xC0, 0xC4, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x97, 0x11 };
 249
 250     if (!ctx->hd_buf_count) {
 251         const char mat_start_code[20] = { 0x07, 0x9E, 0x00, 0x03, 0x84, 0x01, 0x01, 0x01, 0x80, 0x00, 0x56, 0xA5, 0x3B, 0xF4, 0x81, 0x83, 0x49, 0x80, 0x77, 0xE0 };
 252         mat_code_length = sizeof(mat_start_code) + BURST_HEADER_SIZE;
 253         memcpy(ctx->hd_buf, mat_start_code, sizeof(mat_start_code));
 254
 255     } else if (ctx->hd_buf_count == 12) {
 256         const char mat_middle_code[12] = { 0xC3, 0xC1, 0x42, 0x49, 0x3B, 0xFA, 0x82, 0x83, 0x49, 0x80, 0x77, 0xE0 };
 257         mat_code_length = sizeof(mat_middle_code) + MAT_MIDDLE_CODE_OFFSET;
 258         memcpy(&ctx->hd_buf[12 * TRUEHD_FRAME_OFFSET - BURST_HEADER_SIZE + MAT_MIDDLE_CODE_OFFSET],
 259                mat_middle_code, sizeof(mat_middle_code));
 260     }
 261
 262     if (pkt->size > TRUEHD_FRAME_OFFSET - mat_code_length) {
 263         /* if such frames exist, we'd need some more complex logic to
 264          * distribute the TrueHD frames in the MAT frame */
 265         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "TrueHD frame too big, %d bytes\n", pkt->size);
 266         av_log_ask_for_sample(s, NULL);
 267         return AVERROR_INVALIDDATA;
 268     }
 269
 270     memcpy(&ctx->hd_buf[ctx->hd_buf_count * TRUEHD_FRAME_OFFSET - BURST_HEADER_SIZE + mat_code_length],
 271            pkt->data, pkt->size);
 272     memset(&ctx->hd_buf[ctx->hd_buf_count * TRUEHD_FRAME_OFFSET - BURST_HEADER_SIZE + mat_code_length + pkt->size],
 273            0, TRUEHD_FRAME_OFFSET - pkt->size - mat_code_length);
 274
 275     if (++ctx->hd_buf_count < 24){
 276         ctx->pkt_offset = 0;
 277         return 0;
 278     }
 279     memcpy(&ctx->hd_buf[MAT_FRAME_SIZE - sizeof(mat_end_code)], mat_end_code, sizeof(mat_end_code));
 280     ctx->hd_buf_count = 0;
 281
 282     ctx->data_type   = IEC61937_TRUEHD;
 283     ctx->pkt_offset  = 61440;
 284     ctx->out_buf     = ctx->hd_buf;
 285     ctx->out_bytes   = MAT_FRAME_SIZE;
 286     ctx->length_code = MAT_FRAME_SIZE;
 287     return 0;
 288 }
 289
 290 static int spdif_write_header(AVFormatContext *s)
 291 {
 292     IEC61937Context *ctx = s->priv_data;
 293
 294     switch (s->streams[0]->codec->codec_id) {
 295     case CODEC_ID_AC3:
 296         ctx->header_info = spdif_header_ac3;
 297         break;
 298     case CODEC_ID_EAC3:
 299         ctx->header_info = spdif_header_eac3;
 300         break;
 301     case CODEC_ID_MP1:
 302     case CODEC_ID_MP2:
 303     case CODEC_ID_MP3:
 304         ctx->header_info = spdif_header_mpeg;
 305         break;
 306     case CODEC_ID_DTS:
 307         ctx->header_info = spdif_header_dts;
 308         break;
 309     case CODEC_ID_AAC:
 310         ctx->header_info = spdif_header_aac;
 311         break;
 312     case CODEC_ID_TRUEHD:
 313         ctx->header_info = spdif_header_truehd;
 314         ctx->hd_buf = av_malloc(MAT_FRAME_SIZE);
 315         if (!ctx->hd_buf)
 316             return AVERROR(ENOMEM);
 317         break;
 318     default:
 319         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "codec not supported\n");
 320         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 321     }
 322     return 0;
 323 }
 324
 325 static int spdif_write_trailer(AVFormatContext *s)
 326 {
 327     IEC61937Context *ctx = s->priv_data;
 328     av_freep(&ctx->buffer);
 329     av_freep(&ctx->hd_buf);
 330     return 0;
 331 }
 332
 333 static int spdif_write_packet(struct AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 334 {
 335     IEC61937Context *ctx = s->priv_data;
 336     int ret, padding;
 337
 338     ctx->out_buf = pkt->data;
 339     ctx->out_bytes = pkt->size;
 340     ctx->length_code = FFALIGN(pkt->size, 2) << 3;
 341     ctx->use_preamble = 1;
 342     ctx->extra_bswap = 0;
 343
 344     ret = ctx->header_info(s, pkt);
 345     if (ret < 0)
 346         return ret;
 347     if (!ctx->pkt_offset)
 348         return 0;
 349
 350     padding = (ctx->pkt_offset - ctx->use_preamble * BURST_HEADER_SIZE - ctx->out_bytes) >> 1;
 351     if (padding < 0) {
 352         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "bitrate is too high\n");
 353         return AVERROR(EINVAL);
 354     }
 355
 356     if (ctx->use_preamble) {
 357     put_le16(s->pb, SYNCWORD1);      //Pa
 358     put_le16(s->pb, SYNCWORD2);      //Pb
 359     put_le16(s->pb, ctx->data_type); //Pc
 360     put_le16(s->pb, ctx->length_code);//Pd
 361     }
 362
 363     if (HAVE_BIGENDIAN ^ ctx->extra_bswap) {
 364     put_buffer(s->pb, ctx->out_buf, ctx->out_bytes & ~1);
 365     } else {
 366     av_fast_malloc(&ctx->buffer, &ctx->buffer_size, ctx->out_bytes + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 367     if (!ctx->buffer)
 368         return AVERROR(ENOMEM);
 369     ff_spdif_bswap_buf16((uint16_t *)ctx->buffer, (uint16_t *)ctx->out_buf, ctx->out_bytes >> 1);
 370     put_buffer(s->pb, ctx->buffer, ctx->out_bytes & ~1);
 371     }
 372
 373     if (ctx->out_bytes & 1)
 374         put_be16(s->pb, ctx->out_buf[ctx->out_bytes - 1]);
 375
 376     for (; padding > 0; padding--)
 377         put_be16(s->pb, 0);
 378
 379     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "type=%x len=%i pkt_offset=%i\n",
 380            ctx->data_type, ctx->out_bytes, ctx->pkt_offset);
 381
 382     put_flush_packet(s->pb);
 383     return 0;
 384 }
 385
 386 AVOutputFormat spdif_muxer = {
 387     "spdif",
 388     NULL_IF_CONFIG_SMALL("IEC 61937 (used on S/PDIF - IEC958)"),
 389     NULL,
 390     "spdif",
 391     sizeof(IEC61937Context),
 392     CODEC_ID_AC3,
 393     CODEC_ID_NONE,
 394     spdif_write_header,
 395     spdif_write_packet,
 396     spdif_write_trailer,
 397 };