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

   1 /*
   2  * IEC958 muxer
   3  * Copyright (c) 2009 Bartlomiej Wolowiec
   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 /**
  23  * @file
  24  * IEC-61937 encapsulation of various formats, used by S/PDIF
  25  * @author Bartlomiej Wolowiec
  26  */
  27
  28 /*
  29  * Terminology used in specification:
  30  * data-burst - IEC958 frame, contains header and encapsuled frame
  31  * burst-preambule - IEC958 frame header, contains 16-bits words named Pa, Pb, Pc and Pd
  32  * burst-payload - encapsuled frame
  33  * Pa, Pb - syncword - 0xF872, 0x4E1F
  34  * Pc - burst-info, contains data-type (bits 0-6), error flag (bit 7), data-type-dependent info (bits 8-12)
  35  *      and bitstream number (bits 13-15)
  36  * data-type - determines type of encapsuled frames
  37  * Pd - length code (number of bits or bytes of encapsuled frame - according to data_type)
  38  *
  39  * IEC958 frames at normal usage start every specific count of bytes,
  40  *      dependent from data-type (spaces between packets are filled by zeros)
  41  */
  42
  43 #include "avformat.h"
  44 #include "spdif.h"
  45 #include "libavcodec/ac3.h"
  46 #include "libavcodec/dca.h"
  47 #include "libavcodec/aacadtsdec.h"
  48
  49 typedef struct IEC958Context {
  50     enum IEC958DataType data_type;  ///< burst info - reference to type of payload of the data-burst
  51     int length_code;                ///< length code in bits or bytes, depending on data type
  52     int pkt_offset;                 ///< data burst repetition period in bytes
  53     uint8_t *buffer;                ///< allocated buffer, used for swap bytes
  54     int buffer_size;                ///< size of allocated buffer
  55
  56     uint8_t *out_buf;               ///< pointer to the outgoing data before byte-swapping
  57     int out_bytes;                  ///< amount of outgoing bytes
  58
  59     uint8_t *hd_buf;                ///< allocated buffer to concatenate hd audio frames
  60     int hd_buf_size;                ///< size of the hd audio buffer
  61     int hd_buf_count;               ///< number of frames in the hd audio buffer
  62     int hd_buf_filled;              ///< amount of bytes in the hd audio buffer
  63
  64     /// function, which generates codec dependent header information.
  65     /// Sets data_type and pkt_offset, and length_code, out_bytes, out_buf if necessary
  66     int (*header_info) (AVFormatContext *s, AVPacket *pkt);
  67 } IEC958Context;
  68
  69
  70 static int spdif_header_ac3(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
  71 {
  72     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
  73     int bitstream_mode = pkt->data[6] & 0x7;
  74
  75     ctx->data_type  = IEC958_AC3 | (bitstream_mode << 8);
  76     ctx->pkt_offset = AC3_FRAME_SIZE << 2;
  77     return 0;
  78 }
  79
  80 static int spdif_header_eac3(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
  81 {
  82     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
  83     static const uint8_t eac3_repeat[4] = {6, 3, 2, 1};
  84     int repeat = 1;
  85
  86     if ((pkt->data[4] & 0xc0) != 0xc0) /* fscod */
  87         repeat = eac3_repeat[(pkt->data[4] & 0x30) >> 4]; /* numblkscod */
  88
  89     ctx->hd_buf = av_fast_realloc(ctx->hd_buf, &ctx->hd_buf_size, ctx->hd_buf_filled + pkt->size);
  90     if (!ctx->hd_buf)
  91         return AVERROR(ENOMEM);
  92
  93     memcpy(&ctx->hd_buf[ctx->hd_buf_filled], pkt->data, pkt->size);
  94
  95     ctx->hd_buf_filled += pkt->size;
  96     if (++ctx->hd_buf_count < repeat){
  97         ctx->pkt_offset = 0;
  98         return 0;
  99     }
 100     ctx->data_type   = IEC958_EAC3;
 101     ctx->pkt_offset  = 24576;
 102     ctx->out_buf     = ctx->hd_buf;
 103     ctx->out_bytes   = ctx->hd_buf_filled;
 104     ctx->length_code = ctx->hd_buf_filled;
 105
 106     ctx->hd_buf_count  = 0;
 107     ctx->hd_buf_filled = 0;
 108     return 0;
 109 }
 110
 111 static int spdif_header_dts(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 112 {
 113     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
 114     uint32_t syncword_dts = AV_RB32(pkt->data);
 115     int blocks;
 116
 117     switch (syncword_dts) {
 118     case DCA_MARKER_RAW_BE:
 119         blocks = (AV_RB16(pkt->data + 4) >> 2) & 0x7f;
 120         break;
 121     case DCA_MARKER_RAW_LE:
 122         blocks = (AV_RL16(pkt->data + 4) >> 2) & 0x7f;
 123         break;
 124     case DCA_MARKER_14B_BE:
 125         blocks =
 126             (((pkt->data[5] & 0x07) << 4) | ((pkt->data[6] & 0x3f) >> 2));
 127         break;
 128     case DCA_MARKER_14B_LE:
 129         blocks =
 130             (((pkt->data[4] & 0x07) << 4) | ((pkt->data[7] & 0x3f) >> 2));
 131         break;
 132     default:
 133         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "bad DTS syncword 0x%x\n", syncword_dts);
 134         return -1;
 135     }
 136     blocks++;
 137     switch (blocks) {
 138     case  512 >> 5: ctx->data_type = IEC958_DTS1; break;
 139     case 1024 >> 5: ctx->data_type = IEC958_DTS2; break;
 140     case 2048 >> 5: ctx->data_type = IEC958_DTS3; break;
 141     default:
 142         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "%i samples in DTS frame not supported\n",
 143                blocks << 5);
 144         return -1;
 145     }
 146     ctx->pkt_offset = blocks << 7;
 147
 148     return 0;
 149 }
 150
 151 static const enum IEC958DataType mpeg_data_type[2][3] = {
 152     //     LAYER1                      LAYER2                  LAYER3
 153     { IEC958_MPEG2_LAYER1_LSF, IEC958_MPEG2_LAYER2_LSF, IEC958_MPEG2_LAYER3_LSF },  //MPEG2 LSF
 154     { IEC958_MPEG1_LAYER1,     IEC958_MPEG1_LAYER23,    IEC958_MPEG1_LAYER23 },     //MPEG1
 155 };
 156
 157 static int spdif_header_mpeg(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 158 {
 159     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
 160     int version =      (pkt->data[1] >> 3) & 3;
 161     int layer   = 3 - ((pkt->data[1] >> 1) & 3);
 162     int extension = pkt->data[2] & 1;
 163
 164     if (layer == 3 || version == 1) {
 165         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Wrong MPEG file format\n");
 166         return -1;
 167     }
 168     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "version: %i layer: %i extension: %i\n", version, layer, extension);
 169     if (version == 2 && extension) {
 170         ctx->data_type  = IEC958_MPEG2_EXT;
 171         ctx->pkt_offset = 4608;
 172     } else {
 173         ctx->data_type  = mpeg_data_type [version & 1][layer];
 174         ctx->pkt_offset = spdif_mpeg_pkt_offset[version & 1][layer];
 175     }
 176     // TODO Data type dependant info (normal/karaoke, dynamic range control)
 177     return 0;
 178 }
 179
 180 static int spdif_header_aac(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 181 {
 182     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
 183     AACADTSHeaderInfo hdr;
 184     GetBitContext gbc;
 185     int ret;
 186
 187     init_get_bits(&gbc, pkt->data, AAC_ADTS_HEADER_SIZE * 8);
 188     ret = ff_aac_parse_header(&gbc, &hdr);
 189     if (ret < 0) {
 190         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Wrong AAC file format\n");
 191         return -1;
 192     }
 193
 194     ctx->pkt_offset = hdr.samples << 2;
 195     switch (hdr.num_aac_frames) {
 196     case 1:
 197         ctx->data_type = IEC958_MPEG2_AAC;
 198         break;
 199     case 2:
 200         ctx->data_type = IEC958_MPEG2_AAC_LSF_2048;
 201         break;
 202     case 4:
 203         ctx->data_type = IEC958_MPEG2_AAC_LSF_4096;
 204         break;
 205     default:
 206         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "%i samples in AAC frame not supported\n",
 207                hdr.samples);
 208         return -1;
 209     }
 210     //TODO Data type dependent info (LC profile/SBR)
 211     return 0;
 212 }
 213
 214
 215 /*
 216  * It seems Dolby TrueHD frames have to be encapsulated in MAT frames before
 217  * they can be encapsulated in IEC 61937.
 218  * Here we encapsulate 24 TrueHD frames in a single MAT frame, padding them
 219  * to achieve constant rate.
 220  * The actual format of a MAT frame is unknown, but the below seems to work.
 221  * However, it seems it is not actually necessary for the 24 TrueHD frames to
 222  * be in an exact alignment with the MAT frame.
 223  */
 224 #define MAT_FRAME_SIZE          61424
 225 #define TRUEHD_FRAME_OFFSET     2560
 226 #define MAT_MIDDLE_CODE_OFFSET  -4
 227
 228 static int spdif_header_truehd(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 229 {
 230     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
 231     int mat_code_length = 0;
 232     const char mat_end_code[16] = { 0xC3, 0xC2, 0xC0, 0xC4, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x97, 0x11 };
 233
 234     if (!ctx->hd_buf_count) {
 235         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 };
 236         mat_code_length = sizeof(mat_start_code) + BURST_HEADER_SIZE;
 237         memcpy(ctx->hd_buf, mat_start_code, sizeof(mat_start_code));
 238
 239     } else if (ctx->hd_buf_count == 12) {
 240         const char mat_middle_code[12] = { 0xC3, 0xC1, 0x42, 0x49, 0x3B, 0xFA, 0x82, 0x83, 0x49, 0x80, 0x77, 0xE0 };
 241         mat_code_length = sizeof(mat_middle_code) + MAT_MIDDLE_CODE_OFFSET;
 242         memcpy(&ctx->hd_buf[12 * TRUEHD_FRAME_OFFSET - BURST_HEADER_SIZE + MAT_MIDDLE_CODE_OFFSET],
 243                mat_middle_code, sizeof(mat_middle_code));
 244     }
 245
 246     if (pkt->size > TRUEHD_FRAME_OFFSET - mat_code_length) {
 247         /* if such frames exist, we'd need some more complex logic to
 248          * distribute the TrueHD frames in the MAT frame */
 249         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "TrueHD frame too big, %d bytes\n", pkt->size);
 250         av_log_ask_for_sample(s, NULL);
 251         return -1;
 252     }
 253
 254     memcpy(&ctx->hd_buf[ctx->hd_buf_count * TRUEHD_FRAME_OFFSET - BURST_HEADER_SIZE + mat_code_length],
 255            pkt->data, pkt->size);
 256     memset(&ctx->hd_buf[ctx->hd_buf_count * TRUEHD_FRAME_OFFSET - BURST_HEADER_SIZE + mat_code_length + pkt->size],
 257            0, TRUEHD_FRAME_OFFSET - pkt->size - mat_code_length);
 258
 259     if (++ctx->hd_buf_count < 24){
 260         ctx->pkt_offset = 0;
 261         return 0;
 262     }
 263     memcpy(&ctx->hd_buf[MAT_FRAME_SIZE - sizeof(mat_end_code)], mat_end_code, sizeof(mat_end_code));
 264     ctx->hd_buf_count = 0;
 265
 266     ctx->data_type   = IEC958_TRUEHD;
 267     ctx->pkt_offset  = 61440;
 268     ctx->out_buf     = ctx->hd_buf;
 269     ctx->out_bytes   = MAT_FRAME_SIZE;
 270     ctx->length_code = MAT_FRAME_SIZE;
 271     return 0;
 272 }
 273
 274 static int spdif_write_header(AVFormatContext *s)
 275 {
 276     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
 277
 278     switch (s->streams[0]->codec->codec_id) {
 279     case CODEC_ID_AC3:
 280         ctx->header_info = spdif_header_ac3;
 281         break;
 282     case CODEC_ID_EAC3:
 283         ctx->header_info = spdif_header_eac3;
 284         break;
 285     case CODEC_ID_MP1:
 286     case CODEC_ID_MP2:
 287     case CODEC_ID_MP3:
 288         ctx->header_info = spdif_header_mpeg;
 289         break;
 290     case CODEC_ID_DTS:
 291         ctx->header_info = spdif_header_dts;
 292         break;
 293     case CODEC_ID_AAC:
 294         ctx->header_info = spdif_header_aac;
 295         break;
 296     case CODEC_ID_TRUEHD:
 297         ctx->header_info = spdif_header_truehd;
 298         ctx->hd_buf = av_malloc(MAT_FRAME_SIZE);
 299         if (!ctx->hd_buf)
 300             return AVERROR(ENOMEM);
 301         break;
 302     default:
 303         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "codec not supported\n");
 304         return -1;
 305     }
 306     return 0;
 307 }
 308
 309 static int spdif_write_trailer(AVFormatContext *s)
 310 {
 311     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
 312     av_freep(&ctx->buffer);
 313     av_freep(&ctx->hd_buf);
 314     return 0;
 315 }
 316
 317 static int spdif_write_packet(struct AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 318 {
 319     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
 320     int ret, padding;
 321
 322     ctx->out_buf = pkt->data;
 323     ctx->out_bytes = pkt->size;
 324     ctx->length_code = FFALIGN(pkt->size, 2) << 3;
 325
 326     ret = ctx->header_info(s, pkt);
 327     if (ret < 0)
 328         return -1;
 329     if (!ctx->pkt_offset)
 330         return 0;
 331
 332     padding = (ctx->pkt_offset - BURST_HEADER_SIZE - ctx->out_bytes) >> 1;
 333     if (padding < 0) {
 334         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "bitrate is too high\n");
 335         return -1;
 336     }
 337
 338     put_le16(s->pb, SYNCWORD1);      //Pa
 339     put_le16(s->pb, SYNCWORD2);      //Pb
 340     put_le16(s->pb, ctx->data_type); //Pc
 341     put_le16(s->pb, ctx->length_code);//Pd
 342
 343 #if HAVE_BIGENDIAN
 344     put_buffer(s->pb, ctx->out_buf, ctx->out_bytes & ~1);
 345 #else
 346     av_fast_malloc(&ctx->buffer, &ctx->buffer_size, ctx->out_bytes + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 347     if (!ctx->buffer)
 348         return AVERROR(ENOMEM);
 349     ff_spdif_bswap_buf16((uint16_t *)ctx->buffer, (uint16_t *)ctx->out_buf, ctx->out_bytes >> 1);
 350     put_buffer(s->pb, ctx->buffer, ctx->out_bytes & ~1);
 351 #endif
 352
 353     if (ctx->out_bytes & 1)
 354         put_be16(s->pb, ctx->out_buf[ctx->out_bytes - 1]);
 355
 356     for (; padding > 0; padding--)
 357         put_be16(s->pb, 0);
 358
 359     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "type=%x len=%i pkt_offset=%i\n",
 360            ctx->data_type, ctx->out_bytes, ctx->pkt_offset);
 361
 362     put_flush_packet(s->pb);
 363     return 0;
 364 }
 365
 366 AVOutputFormat spdif_muxer = {
 367     "spdif",
 368     NULL_IF_CONFIG_SMALL("IEC958 - S/PDIF (IEC-61937)"),
 369     NULL,
 370     "spdif",
 371     sizeof(IEC958Context),
 372     CODEC_ID_AC3,
 373     CODEC_ID_NONE,
 374     spdif_write_header,
 375     spdif_write_packet,
 376     spdif_write_trailer,
 377 };