libavformat/mpegtsenc.c

   1 /*
   2  * MPEG2 transport stream (aka DVB) muxer
   3  * Copyright (c) 2003 Fabrice Bellard
   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 "libavutil/bswap.h"
  23 #include "libavutil/crc.h"
  24 #include "libavutil/dict.h"
  25 #include "libavutil/mathematics.h"
  26 #include "libavutil/opt.h"
  27 #include "libavcodec/mpegvideo.h"
  28 #include "avformat.h"
  29 #include "internal.h"
  30 #include "mpegts.h"
  31 #include "adts.h"
  32
  33 #define PCR_TIME_BASE 27000000
  34
  35 /* write DVB SI sections */
  36
  37 /*********************************************/
  38 /* mpegts section writer */
  39
  40 typedef struct MpegTSSection {
  41     int pid;
  42     int cc;
  43     void (*write_packet)(struct MpegTSSection *s, const uint8_t *packet);
  44     void *opaque;
  45 } MpegTSSection;
  46
  47 typedef struct MpegTSService {
  48     MpegTSSection pmt; /* MPEG2 pmt table context */
  49     int sid;           /* service ID */
  50     char *name;
  51     char *provider_name;
  52     int pcr_pid;
  53     int pcr_packet_count;
  54     int pcr_packet_period;
  55 } MpegTSService;
  56
  57 typedef struct MpegTSWrite {
  58     const AVClass *av_class;
  59     MpegTSSection pat; /* MPEG2 pat table */
  60     MpegTSSection sdt; /* MPEG2 sdt table context */
  61     MpegTSService **services;
  62     int sdt_packet_count;
  63     int sdt_packet_period;
  64     int pat_packet_count;
  65     int pat_packet_period;
  66     int nb_services;
  67     int onid;
  68     int tsid;
  69     int64_t first_pcr;
  70     int mux_rate; ///< set to 1 when VBR
  71
  72     int transport_stream_id;
  73     int original_network_id;
  74     int service_id;
  75
  76     int pmt_start_pid;
  77     int start_pid;
  78     int m2ts_mode;
  79 } MpegTSWrite;
  80
  81 static const AVOption options[] = {
  82     { "mpegts_transport_stream_id", "Set transport_stream_id field.",
  83       offsetof(MpegTSWrite, transport_stream_id), FF_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 0x0001 }, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
  84     { "mpegts_original_network_id", "Set original_network_id field.",
  85       offsetof(MpegTSWrite, original_network_id), FF_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 0x0001 }, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
  86     { "mpegts_service_id", "Set service_id field.",
  87       offsetof(MpegTSWrite, service_id), FF_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 0x0001 }, 0x0001, 0xffff, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
  88     { "mpegts_pmt_start_pid", "Set the first pid of the PMT.",
  89       offsetof(MpegTSWrite, pmt_start_pid), FF_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 0x1000 }, 0x1000, 0x1f00, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
  90     { "mpegts_start_pid", "Set the first pid.",
  91       offsetof(MpegTSWrite, start_pid), FF_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 0x0100 }, 0x0100, 0x0f00, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
  92     {"mpegts_m2ts_mode", "Enable m2ts mode.",
  93         offsetof(MpegTSWrite, m2ts_mode), FF_OPT_TYPE_INT, {.dbl = -1 },
  94         -1,1, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
  95     { NULL },
  96 };
  97
  98 static const AVClass mpegts_muxer_class = {
  99     .class_name     = "MPEGTS muxer",
 100     .item_name      = av_default_item_name,
 101     .option         = options,
 102     .version        = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 103 };
 104
 105 /* NOTE: 4 bytes must be left at the end for the crc32 */
 106 static void mpegts_write_section(MpegTSSection *s, uint8_t *buf, int len)
 107 {
 108     unsigned int crc;
 109     unsigned char packet[TS_PACKET_SIZE];
 110     const unsigned char *buf_ptr;
 111     unsigned char *q;
 112     int first, b, len1, left;
 113
 114     crc = av_bswap32(av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE), -1, buf, len - 4));
 115     buf[len - 4] = (crc >> 24) & 0xff;
 116     buf[len - 3] = (crc >> 16) & 0xff;
 117     buf[len - 2] = (crc >> 8) & 0xff;
 118     buf[len - 1] = (crc) & 0xff;
 119
 120     /* send each packet */
 121     buf_ptr = buf;
 122     while (len > 0) {
 123         first = (buf == buf_ptr);
 124         q = packet;
 125         *q++ = 0x47;
 126         b = (s->pid >> 8);
 127         if (first)
 128             b |= 0x40;
 129         *q++ = b;
 130         *q++ = s->pid;
 131         s->cc = (s->cc + 1) & 0xf;
 132         *q++ = 0x10 | s->cc;
 133         if (first)
 134             *q++ = 0; /* 0 offset */
 135         len1 = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
 136         if (len1 > len)
 137             len1 = len;
 138         memcpy(q, buf_ptr, len1);
 139         q += len1;
 140         /* add known padding data */
 141         left = TS_PACKET_SIZE - (q - packet);
 142         if (left > 0)
 143             memset(q, 0xff, left);
 144
 145         s->write_packet(s, packet);
 146
 147         buf_ptr += len1;
 148         len -= len1;
 149     }
 150 }
 151
 152 static inline void put16(uint8_t **q_ptr, int val)
 153 {
 154     uint8_t *q;
 155     q = *q_ptr;
 156     *q++ = val >> 8;
 157     *q++ = val;
 158     *q_ptr = q;
 159 }
 160
 161 static int mpegts_write_section1(MpegTSSection *s, int tid, int id,
 162                           int version, int sec_num, int last_sec_num,
 163                           uint8_t *buf, int len)
 164 {
 165     uint8_t section[1024], *q;
 166     unsigned int tot_len;
 167     /* reserved_future_use field must be set to 1 for SDT */
 168     unsigned int flags = tid == SDT_TID ? 0xf000 : 0xb000;
 169
 170     tot_len = 3 + 5 + len + 4;
 171     /* check if not too big */
 172     if (tot_len > 1024)
 173         return -1;
 174
 175     q = section;
 176     *q++ = tid;
 177     put16(&q, flags | (len + 5 + 4)); /* 5 byte header + 4 byte CRC */
 178     put16(&q, id);
 179     *q++ = 0xc1 | (version << 1); /* current_next_indicator = 1 */
 180     *q++ = sec_num;
 181     *q++ = last_sec_num;
 182     memcpy(q, buf, len);
 183
 184     mpegts_write_section(s, section, tot_len);
 185     return 0;
 186 }
 187
 188 /*********************************************/
 189 /* mpegts writer */
 190
 191 #define DEFAULT_PROVIDER_NAME   "FFmpeg"
 192 #define DEFAULT_SERVICE_NAME    "Service01"
 193
 194 /* a PES packet header is generated every DEFAULT_PES_HEADER_FREQ packets */
 195 #define DEFAULT_PES_HEADER_FREQ 16
 196 #define DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE ((DEFAULT_PES_HEADER_FREQ - 1) * 184 + 170)
 197
 198 /* we retransmit the SI info at this rate */
 199 #define SDT_RETRANS_TIME 500
 200 #define PAT_RETRANS_TIME 100
 201 #define PCR_RETRANS_TIME 20
 202
 203 typedef struct MpegTSWriteStream {
 204     struct MpegTSService *service;
 205     int pid; /* stream associated pid */
 206     int cc;
 207     int payload_index;
 208     int first_pts_check; ///< first pts check needed
 209     int64_t payload_pts;
 210     int64_t payload_dts;
 211     int payload_flags;
 212     uint8_t payload[DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE];
 213     ADTSContext *adts;
 214 } MpegTSWriteStream;
 215
 216 static void mpegts_write_pat(AVFormatContext *s)
 217 {
 218     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
 219     MpegTSService *service;
 220     uint8_t data[1012], *q;
 221     int i;
 222
 223     q = data;
 224     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
 225         service = ts->services[i];
 226         put16(&q, service->sid);
 227         put16(&q, 0xe000 | service->pmt.pid);
 228     }
 229     mpegts_write_section1(&ts->pat, PAT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
 230                           data, q - data);
 231 }
 232
 233 static void mpegts_write_pmt(AVFormatContext *s, MpegTSService *service)
 234 {
 235     //    MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
 236     uint8_t data[1012], *q, *desc_length_ptr, *program_info_length_ptr;
 237     int val, stream_type, i;
 238
 239     q = data;
 240     put16(&q, 0xe000 | service->pcr_pid);
 241
 242     program_info_length_ptr = q;
 243     q += 2; /* patched after */
 244
 245     /* put program info here */
 246
 247     val = 0xf000 | (q - program_info_length_ptr - 2);
 248     program_info_length_ptr[0] = val >> 8;
 249     program_info_length_ptr[1] = val;
 250
 251     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
 252         AVStream *st = s->streams[i];
 253         MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
 254         AVDictionaryEntry *lang = av_dict_get(st->metadata, "language", NULL,0);
 255         switch(st->codec->codec_id) {
 256         case CODEC_ID_MPEG1VIDEO:
 257         case CODEC_ID_MPEG2VIDEO:
 258             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG2;
 259             break;
 260         case CODEC_ID_MPEG4:
 261             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_MPEG4;
 262             break;
 263         case CODEC_ID_H264:
 264             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_H264;
 265             break;
 266         case CODEC_ID_DIRAC:
 267             stream_type = STREAM_TYPE_VIDEO_DIRAC;
 268             break;
 269         case CODEC_ID_MP2:
 270         case CODEC_ID_MP3:
 271             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_MPEG1;
 272             break;
 273         case CODEC_ID_AAC:
 274             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AAC;
 275             break;
 276         case CODEC_ID_AAC_LATM:
 277             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AAC_LATM;
 278             break;
 279         case CODEC_ID_AC3:
 280             stream_type = STREAM_TYPE_AUDIO_AC3;
 281             break;
 282         default:
 283             stream_type = STREAM_TYPE_PRIVATE_DATA;
 284             break;
 285         }
 286         *q++ = stream_type;
 287         put16(&q, 0xe000 | ts_st->pid);
 288         desc_length_ptr = q;
 289         q += 2; /* patched after */
 290
 291         /* write optional descriptors here */
 292         switch(st->codec->codec_type) {
 293         case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
 294             if (lang) {
 295                 char *p;
 296                 char *next = lang->value;
 297                 uint8_t *len_ptr;
 298
 299                 *q++ = 0x0a; /* ISO 639 language descriptor */
 300                 len_ptr = q++;
 301                 *len_ptr = 0;
 302
 303                 for (p = lang->value; next && *len_ptr < 255 / 4 * 4; p = next + 1) {
 304                     next = strchr(p, ',');
 305                     if (strlen(p) != 3 && (!next || next != p + 3))
 306                         continue; /* not a 3-letter code */
 307
 308                     *q++ = *p++;
 309                     *q++ = *p++;
 310                     *q++ = *p++;
 311
 312                 if (st->disposition & AV_DISPOSITION_CLEAN_EFFECTS)
 313                     *q++ = 0x01;
 314                 else if (st->disposition & AV_DISPOSITION_HEARING_IMPAIRED)
 315                     *q++ = 0x02;
 316                 else if (st->disposition & AV_DISPOSITION_VISUAL_IMPAIRED)
 317                     *q++ = 0x03;
 318                 else
 319                     *q++ = 0; /* undefined type */
 320
 321                     *len_ptr += 4;
 322                 }
 323
 324                 if (*len_ptr == 0)
 325                     q -= 2; /* no language codes were written */
 326             }
 327             break;
 328         case AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE:
 329             {
 330                 const char *language;
 331                 language = lang && strlen(lang->value)==3 ? lang->value : "eng";
 332                 *q++ = 0x59;
 333                 *q++ = 8;
 334                 *q++ = language[0];
 335                 *q++ = language[1];
 336                 *q++ = language[2];
 337                 *q++ = 0x10; /* normal subtitles (0x20 = if hearing pb) */
 338                 if(st->codec->extradata_size == 4) {
 339                     memcpy(q, st->codec->extradata, 4);
 340                     q += 4;
 341                 } else {
 342                     put16(&q, 1); /* page id */
 343                     put16(&q, 1); /* ancillary page id */
 344                 }
 345             }
 346             break;
 347         case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
 348             if (stream_type == STREAM_TYPE_VIDEO_DIRAC) {
 349                 *q++ = 0x05; /*MPEG-2 registration descriptor*/
 350                 *q++ = 4;
 351                 *q++ = 'd';
 352                 *q++ = 'r';
 353                 *q++ = 'a';
 354                 *q++ = 'c';
 355             }
 356             break;
 357         }
 358
 359         val = 0xf000 | (q - desc_length_ptr - 2);
 360         desc_length_ptr[0] = val >> 8;
 361         desc_length_ptr[1] = val;
 362     }
 363     mpegts_write_section1(&service->pmt, PMT_TID, service->sid, 0, 0, 0,
 364                           data, q - data);
 365 }
 366
 367 /* NOTE: str == NULL is accepted for an empty string */
 368 static void putstr8(uint8_t **q_ptr, const char *str)
 369 {
 370     uint8_t *q;
 371     int len;
 372
 373     q = *q_ptr;
 374     if (!str)
 375         len = 0;
 376     else
 377         len = strlen(str);
 378     *q++ = len;
 379     memcpy(q, str, len);
 380     q += len;
 381     *q_ptr = q;
 382 }
 383
 384 static void mpegts_write_sdt(AVFormatContext *s)
 385 {
 386     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
 387     MpegTSService *service;
 388     uint8_t data[1012], *q, *desc_list_len_ptr, *desc_len_ptr;
 389     int i, running_status, free_ca_mode, val;
 390
 391     q = data;
 392     put16(&q, ts->onid);
 393     *q++ = 0xff;
 394     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
 395         service = ts->services[i];
 396         put16(&q, service->sid);
 397         *q++ = 0xfc | 0x00; /* currently no EIT info */
 398         desc_list_len_ptr = q;
 399         q += 2;
 400         running_status = 4; /* running */
 401         free_ca_mode = 0;
 402
 403         /* write only one descriptor for the service name and provider */
 404         *q++ = 0x48;
 405         desc_len_ptr = q;
 406         q++;
 407         *q++ = 0x01; /* digital television service */
 408         putstr8(&q, service->provider_name);
 409         putstr8(&q, service->name);
 410         desc_len_ptr[0] = q - desc_len_ptr - 1;
 411
 412         /* fill descriptor length */
 413         val = (running_status << 13) | (free_ca_mode << 12) |
 414             (q - desc_list_len_ptr - 2);
 415         desc_list_len_ptr[0] = val >> 8;
 416         desc_list_len_ptr[1] = val;
 417     }
 418     mpegts_write_section1(&ts->sdt, SDT_TID, ts->tsid, 0, 0, 0,
 419                           data, q - data);
 420 }
 421
 422 static MpegTSService *mpegts_add_service(MpegTSWrite *ts,
 423                                          int sid,
 424                                          const char *provider_name,
 425                                          const char *name)
 426 {
 427     MpegTSService *service;
 428
 429     service = av_mallocz(sizeof(MpegTSService));
 430     if (!service)
 431         return NULL;
 432     service->pmt.pid = ts->pmt_start_pid + ts->nb_services;
 433     service->sid = sid;
 434     service->provider_name = av_strdup(provider_name);
 435     service->name = av_strdup(name);
 436     service->pcr_pid = 0x1fff;
 437     dynarray_add(&ts->services, &ts->nb_services, service);
 438     return service;
 439 }
 440
 441 static int64_t get_pcr(const MpegTSWrite *ts, AVIOContext *pb)
 442 {
 443     return av_rescale(avio_tell(pb) + 11, 8 * PCR_TIME_BASE, ts->mux_rate) +
 444            ts->first_pcr;
 445 }
 446
 447 static void mpegts_prefix_m2ts_header(AVFormatContext *s)
 448 {
 449     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
 450     if (ts->m2ts_mode) {
 451         int64_t pcr = get_pcr(s->priv_data, s->pb);
 452         uint32_t tp_extra_header = pcr % 0x3fffffff;
 453         tp_extra_header = AV_RB32(&tp_extra_header);
 454         avio_write(s->pb, (unsigned char *) &tp_extra_header,
 455                 sizeof(tp_extra_header));
 456     }
 457 }
 458
 459 static void section_write_packet(MpegTSSection *s, const uint8_t *packet)
 460 {
 461     AVFormatContext *ctx = s->opaque;
 462     mpegts_prefix_m2ts_header(ctx);
 463     avio_write(ctx->pb, packet, TS_PACKET_SIZE);
 464 }
 465
 466 static int mpegts_write_header(AVFormatContext *s)
 467 {
 468     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
 469     MpegTSWriteStream *ts_st;
 470     MpegTSService *service;
 471     AVStream *st, *pcr_st = NULL;
 472     AVDictionaryEntry *title, *provider;
 473     int i, j;
 474     const char *service_name;
 475     const char *provider_name;
 476     int *pids;
 477
 478     ts->tsid = ts->transport_stream_id;
 479     ts->onid = ts->original_network_id;
 480     /* allocate a single DVB service */
 481     title = av_dict_get(s->metadata, "service_name", NULL, 0);
 482     if (!title)
 483         title = av_dict_get(s->metadata, "title", NULL, 0);
 484     service_name = title ? title->value : DEFAULT_SERVICE_NAME;
 485     provider = av_dict_get(s->metadata, "service_provider", NULL, 0);
 486     provider_name = provider ? provider->value : DEFAULT_PROVIDER_NAME;
 487     service = mpegts_add_service(ts, ts->service_id, provider_name, service_name);
 488     service->pmt.write_packet = section_write_packet;
 489     service->pmt.opaque = s;
 490     service->pmt.cc = 15;
 491
 492     ts->pat.pid = PAT_PID;
 493     ts->pat.cc = 15; // Initialize at 15 so that it wraps and be equal to 0 for the first packet we write
 494     ts->pat.write_packet = section_write_packet;
 495     ts->pat.opaque = s;
 496
 497     ts->sdt.pid = SDT_PID;
 498     ts->sdt.cc = 15;
 499     ts->sdt.write_packet = section_write_packet;
 500     ts->sdt.opaque = s;
 501
 502     pids = av_malloc(s->nb_streams * sizeof(*pids));
 503     if (!pids)
 504         return AVERROR(ENOMEM);
 505
 506     /* assign pids to each stream */
 507     for(i = 0;i < s->nb_streams; i++) {
 508         st = s->streams[i];
 509         av_set_pts_info(st, 33, 1, 90000);
 510         ts_st = av_mallocz(sizeof(MpegTSWriteStream));
 511         if (!ts_st)
 512             goto fail;
 513         st->priv_data = ts_st;
 514         ts_st->service = service;
 515         /* MPEG pid values < 16 are reserved. Applications which set st->id in
 516          * this range are assigned a calculated pid. */
 517         if (st->id < 16) {
 518             ts_st->pid = ts->start_pid + i;
 519         } else if (st->id < 0x1FFF) {
 520             ts_st->pid = st->id;
 521         } else {
 522             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Invalid stream id %d, must be less than 8191\n", st->id);
 523             goto fail;
 524         }
 525         if (ts_st->pid == service->pmt.pid) {
 526             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Duplicate stream id %d\n", ts_st->pid);
 527             goto fail;
 528         }
 529         for (j = 0; j < i; j++)
 530             if (pids[j] == ts_st->pid) {
 531                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Duplicate stream id %d\n", ts_st->pid);
 532                 goto fail;
 533             }
 534         pids[i] = ts_st->pid;
 535         ts_st->payload_pts = AV_NOPTS_VALUE;
 536         ts_st->payload_dts = AV_NOPTS_VALUE;
 537         ts_st->first_pts_check = 1;
 538         ts_st->cc = 15;
 539         /* update PCR pid by using the first video stream */
 540         if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO &&
 541             service->pcr_pid == 0x1fff) {
 542             service->pcr_pid = ts_st->pid;
 543             pcr_st = st;
 544         }
 545         if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_AAC &&
 546             st->codec->extradata_size > 0) {
 547             ts_st->adts = av_mallocz(sizeof(*ts_st->adts));
 548             if (!ts_st->adts)
 549                 return AVERROR(ENOMEM);
 550             if (ff_adts_decode_extradata(s, ts_st->adts, st->codec->extradata,
 551                                          st->codec->extradata_size) < 0)
 552                 return -1;
 553         }
 554     }
 555
 556     av_free(pids);
 557
 558     /* if no video stream, use the first stream as PCR */
 559     if (service->pcr_pid == 0x1fff && s->nb_streams > 0) {
 560         pcr_st = s->streams[0];
 561         ts_st = pcr_st->priv_data;
 562         service->pcr_pid = ts_st->pid;
 563     }
 564
 565     ts->mux_rate = s->mux_rate ? s->mux_rate : 1;
 566
 567     if (ts->mux_rate > 1) {
 568         service->pcr_packet_period = (ts->mux_rate * PCR_RETRANS_TIME) /
 569             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
 570         ts->sdt_packet_period      = (ts->mux_rate * SDT_RETRANS_TIME) /
 571             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
 572         ts->pat_packet_period      = (ts->mux_rate * PAT_RETRANS_TIME) /
 573             (TS_PACKET_SIZE * 8 * 1000);
 574
 575         ts->first_pcr = av_rescale(s->max_delay, PCR_TIME_BASE, AV_TIME_BASE);
 576     } else {
 577         /* Arbitrary values, PAT/PMT could be written on key frames */
 578         ts->sdt_packet_period = 200;
 579         ts->pat_packet_period = 40;
 580         if (pcr_st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
 581             if (!pcr_st->codec->frame_size) {
 582                 av_log(s, AV_LOG_WARNING, "frame size not set\n");
 583                 service->pcr_packet_period =
 584                     pcr_st->codec->sample_rate/(10*512);
 585             } else {
 586                 service->pcr_packet_period =
 587                     pcr_st->codec->sample_rate/(10*pcr_st->codec->frame_size);
 588             }
 589         } else {
 590             // max delta PCR 0.1s
 591             service->pcr_packet_period =
 592                 pcr_st->codec->time_base.den/(10*pcr_st->codec->time_base.num);
 593         }
 594     }
 595
 596     // output a PCR as soon as possible
 597     service->pcr_packet_count = service->pcr_packet_period;
 598     ts->pat_packet_count = ts->pat_packet_period-1;
 599     ts->sdt_packet_count = ts->sdt_packet_period-1;
 600
 601     if (ts->mux_rate == 1)
 602         av_log(s, AV_LOG_INFO, "muxrate VBR, ");
 603     else
 604         av_log(s, AV_LOG_INFO, "muxrate %d, ", ts->mux_rate);
 605     av_log(s, AV_LOG_INFO, "pcr every %d pkts, "
 606            "sdt every %d, pat/pmt every %d pkts\n",
 607            service->pcr_packet_period,
 608            ts->sdt_packet_period, ts->pat_packet_period);
 609
 610     if (ts->m2ts_mode == -1) {
 611         if (av_match_ext(s->filename, "m2ts")) {
 612             ts->m2ts_mode = 1;
 613         } else {
 614             ts->m2ts_mode = 0;
 615         }
 616     }
 617
 618     avio_flush(s->pb);
 619
 620     return 0;
 621
 622  fail:
 623     av_free(pids);
 624     for(i = 0;i < s->nb_streams; i++) {
 625         st = s->streams[i];
 626         av_freep(&st->priv_data);
 627     }
 628     return -1;
 629 }
 630
 631 /* send SDT, PAT and PMT tables regulary */
 632 static void retransmit_si_info(AVFormatContext *s)
 633 {
 634     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
 635     int i;
 636
 637     if (++ts->sdt_packet_count == ts->sdt_packet_period) {
 638         ts->sdt_packet_count = 0;
 639         mpegts_write_sdt(s);
 640     }
 641     if (++ts->pat_packet_count == ts->pat_packet_period) {
 642         ts->pat_packet_count = 0;
 643         mpegts_write_pat(s);
 644         for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
 645             mpegts_write_pmt(s, ts->services[i]);
 646         }
 647     }
 648 }
 649
 650 static int write_pcr_bits(uint8_t *buf, int64_t pcr)
 651 {
 652     int64_t pcr_low = pcr % 300, pcr_high = pcr / 300;
 653
 654     *buf++ = pcr_high >> 25;
 655     *buf++ = pcr_high >> 17;
 656     *buf++ = pcr_high >> 9;
 657     *buf++ = pcr_high >> 1;
 658     *buf++ = pcr_high << 7 | pcr_low >> 8 | 0x7e;
 659     *buf++ = pcr_low;
 660
 661     return 6;
 662 }
 663
 664 /* Write a single null transport stream packet */
 665 static void mpegts_insert_null_packet(AVFormatContext *s)
 666 {
 667     uint8_t *q;
 668     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
 669
 670     q = buf;
 671     *q++ = 0x47;
 672     *q++ = 0x00 | 0x1f;
 673     *q++ = 0xff;
 674     *q++ = 0x10;
 675     memset(q, 0x0FF, TS_PACKET_SIZE - (q - buf));
 676     mpegts_prefix_m2ts_header(s);
 677     avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
 678 }
 679
 680 /* Write a single transport stream packet with a PCR and no payload */
 681 static void mpegts_insert_pcr_only(AVFormatContext *s, AVStream *st)
 682 {
 683     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
 684     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
 685     uint8_t *q;
 686     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
 687
 688     q = buf;
 689     *q++ = 0x47;
 690     *q++ = ts_st->pid >> 8;
 691     *q++ = ts_st->pid;
 692     *q++ = 0x20 | ts_st->cc;   /* Adaptation only */
 693     /* Continuity Count field does not increment (see 13818-1 section 2.4.3.3) */
 694     *q++ = TS_PACKET_SIZE - 5; /* Adaptation Field Length */
 695     *q++ = 0x10;               /* Adaptation flags: PCR present */
 696
 697     /* PCR coded into 6 bytes */
 698     q += write_pcr_bits(q, get_pcr(ts, s->pb));
 699
 700     /* stuffing bytes */
 701     memset(q, 0xFF, TS_PACKET_SIZE - (q - buf));
 702     mpegts_prefix_m2ts_header(s);
 703     avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
 704 }
 705
 706 static void write_pts(uint8_t *q, int fourbits, int64_t pts)
 707 {
 708     int val;
 709
 710     val = fourbits << 4 | (((pts >> 30) & 0x07) << 1) | 1;
 711     *q++ = val;
 712     val = (((pts >> 15) & 0x7fff) << 1) | 1;
 713     *q++ = val >> 8;
 714     *q++ = val;
 715     val = (((pts) & 0x7fff) << 1) | 1;
 716     *q++ = val >> 8;
 717     *q++ = val;
 718 }
 719
 720 /* Set an adaptation field flag in an MPEG-TS packet*/
 721 static void set_af_flag(uint8_t *pkt, int flag)
 722 {
 723     // expect at least one flag to set
 724     assert(flag);
 725
 726     if ((pkt[3] & 0x20) == 0) {
 727         // no AF yet, set adaptation field flag
 728         pkt[3] |= 0x20;
 729         // 1 byte length, no flags
 730         pkt[4] = 1;
 731         pkt[5] = 0;
 732     }
 733     pkt[5] |= flag;
 734 }
 735
 736 /* Extend the adaptation field by size bytes */
 737 static void extend_af(uint8_t *pkt, int size)
 738 {
 739     // expect already existing adaptation field
 740     assert(pkt[3] & 0x20);
 741     pkt[4] += size;
 742 }
 743
 744 /* Get a pointer to MPEG-TS payload (right after TS packet header) */
 745 static uint8_t *get_ts_payload_start(uint8_t *pkt)
 746 {
 747     if (pkt[3] & 0x20)
 748         return pkt + 5 + pkt[4];
 749     else
 750         return pkt + 4;
 751 }
 752
 753 /* Add a pes header to the front of payload, and segment into an integer number of
 754  * ts packets. The final ts packet is padded using an over-sized adaptation header
 755  * to exactly fill the last ts packet.
 756  * NOTE: 'payload' contains a complete PES payload.
 757  */
 758 static void mpegts_write_pes(AVFormatContext *s, AVStream *st,
 759                              const uint8_t *payload, int payload_size,
 760                              int64_t pts, int64_t dts, int key)
 761 {
 762     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
 763     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
 764     uint8_t buf[TS_PACKET_SIZE];
 765     uint8_t *q;
 766     int val, is_start, len, header_len, write_pcr, private_code, flags;
 767     int afc_len, stuffing_len;
 768     int64_t pcr = -1; /* avoid warning */
 769     int64_t delay = av_rescale(s->max_delay, 90000, AV_TIME_BASE);
 770
 771     is_start = 1;
 772     while (payload_size > 0) {
 773         retransmit_si_info(s);
 774
 775         write_pcr = 0;
 776         if (ts_st->pid == ts_st->service->pcr_pid) {
 777             if (ts->mux_rate > 1 || is_start) // VBR pcr period is based on frames
 778                 ts_st->service->pcr_packet_count++;
 779             if (ts_st->service->pcr_packet_count >=
 780                 ts_st->service->pcr_packet_period) {
 781                 ts_st->service->pcr_packet_count = 0;
 782                 write_pcr = 1;
 783             }
 784         }
 785
 786         if (ts->mux_rate > 1 && dts != AV_NOPTS_VALUE &&
 787             (dts - get_pcr(ts, s->pb)/300) > delay) {
 788             /* pcr insert gets priority over null packet insert */
 789             if (write_pcr)
 790                 mpegts_insert_pcr_only(s, st);
 791             else
 792                 mpegts_insert_null_packet(s);
 793             continue; /* recalculate write_pcr and possibly retransmit si_info */
 794         }
 795
 796         /* prepare packet header */
 797         q = buf;
 798         *q++ = 0x47;
 799         val = (ts_st->pid >> 8);
 800         if (is_start)
 801             val |= 0x40;
 802         *q++ = val;
 803         *q++ = ts_st->pid;
 804         ts_st->cc = (ts_st->cc + 1) & 0xf;
 805         *q++ = 0x10 | ts_st->cc; // payload indicator + CC
 806         if (key && is_start && pts != AV_NOPTS_VALUE) {
 807             // set Random Access for key frames
 808             if (ts_st->pid == ts_st->service->pcr_pid)
 809                 write_pcr = 1;
 810             set_af_flag(buf, 0x40);
 811             q = get_ts_payload_start(buf);
 812         }
 813         if (write_pcr) {
 814             set_af_flag(buf, 0x10);
 815             q = get_ts_payload_start(buf);
 816             // add 11, pcr references the last byte of program clock reference base
 817             if (ts->mux_rate > 1)
 818                 pcr = get_pcr(ts, s->pb);
 819             else
 820                 pcr = (dts - delay)*300;
 821             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && dts < pcr / 300)
 822                 av_log(s, AV_LOG_WARNING, "dts < pcr, TS is invalid\n");
 823             extend_af(buf, write_pcr_bits(q, pcr));
 824             q = get_ts_payload_start(buf);
 825         }
 826         if (is_start) {
 827             int pes_extension = 0;
 828             /* write PES header */
 829             *q++ = 0x00;
 830             *q++ = 0x00;
 831             *q++ = 0x01;
 832             private_code = 0;
 833             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
 834                 if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_DIRAC) {
 835                     *q++ = 0xfd;
 836                 } else
 837                     *q++ = 0xe0;
 838             } else if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO &&
 839                        (st->codec->codec_id == CODEC_ID_MP2 ||
 840                         st->codec->codec_id == CODEC_ID_MP3 ||
 841                         st->codec->codec_id == CODEC_ID_AAC)) {
 842                 *q++ = 0xc0;
 843             } else {
 844                 *q++ = 0xbd;
 845                 if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE) {
 846                     private_code = 0x20;
 847                 }
 848             }
 849             header_len = 0;
 850             flags = 0;
 851             if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
 852                 header_len += 5;
 853                 flags |= 0x80;
 854             }
 855             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && pts != AV_NOPTS_VALUE && dts != pts) {
 856                 header_len += 5;
 857                 flags |= 0x40;
 858             }
 859             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO &&
 860                 st->codec->codec_id == CODEC_ID_DIRAC) {
 861                 /* set PES_extension_flag */
 862                 pes_extension = 1;
 863                 flags |= 0x01;
 864
 865                 /*
 866                 * One byte for PES2 extension flag +
 867                 * one byte for extension length +
 868                 * one byte for extension id
 869                 */
 870                 header_len += 3;
 871             }
 872             len = payload_size + header_len + 3;
 873             if (private_code != 0)
 874                 len++;
 875             if (len > 0xffff)
 876                 len = 0;
 877             *q++ = len >> 8;
 878             *q++ = len;
 879             val = 0x80;
 880             /* data alignment indicator is required for subtitle data */
 881             if (st->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE)
 882                 val |= 0x04;
 883             *q++ = val;
 884             *q++ = flags;
 885             *q++ = header_len;
 886             if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
 887                 write_pts(q, flags >> 6, pts);
 888                 q += 5;
 889             }
 890             if (dts != AV_NOPTS_VALUE && pts != AV_NOPTS_VALUE && dts != pts) {
 891                 write_pts(q, 1, dts);
 892                 q += 5;
 893             }
 894             if (pes_extension && st->codec->codec_id == CODEC_ID_DIRAC) {
 895                 flags = 0x01;  /* set PES_extension_flag_2 */
 896                 *q++ = flags;
 897                 *q++ = 0x80 | 0x01;  /* marker bit + extension length */
 898                 /*
 899                 * Set the stream id extension flag bit to 0 and
 900                 * write the extended stream id
 901                 */
 902                 *q++ = 0x00 | 0x60;
 903             }
 904             if (private_code != 0)
 905                 *q++ = private_code;
 906             is_start = 0;
 907         }
 908         /* header size */
 909         header_len = q - buf;
 910         /* data len */
 911         len = TS_PACKET_SIZE - header_len;
 912         if (len > payload_size)
 913             len = payload_size;
 914         stuffing_len = TS_PACKET_SIZE - header_len - len;
 915         if (stuffing_len > 0) {
 916             /* add stuffing with AFC */
 917             if (buf[3] & 0x20) {
 918                 /* stuffing already present: increase its size */
 919                 afc_len = buf[4] + 1;
 920                 memmove(buf + 4 + afc_len + stuffing_len,
 921                         buf + 4 + afc_len,
 922                         header_len - (4 + afc_len));
 923                 buf[4] += stuffing_len;
 924                 memset(buf + 4 + afc_len, 0xff, stuffing_len);
 925             } else {
 926                 /* add stuffing */
 927                 memmove(buf + 4 + stuffing_len, buf + 4, header_len - 4);
 928                 buf[3] |= 0x20;
 929                 buf[4] = stuffing_len - 1;
 930                 if (stuffing_len >= 2) {
 931                     buf[5] = 0x00;
 932                     memset(buf + 6, 0xff, stuffing_len - 2);
 933                 }
 934             }
 935         }
 936         memcpy(buf + TS_PACKET_SIZE - len, payload, len);
 937         payload += len;
 938         payload_size -= len;
 939         mpegts_prefix_m2ts_header(s);
 940         avio_write(s->pb, buf, TS_PACKET_SIZE);
 941     }
 942     avio_flush(s->pb);
 943 }
 944
 945 static int mpegts_write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 946 {
 947     AVStream *st = s->streams[pkt->stream_index];
 948     int size = pkt->size;
 949     uint8_t *buf= pkt->data;
 950     uint8_t *data= NULL;
 951     MpegTSWriteStream *ts_st = st->priv_data;
 952     const uint64_t delay = av_rescale(s->max_delay, 90000, AV_TIME_BASE)*2;
 953     int64_t dts = AV_NOPTS_VALUE, pts = AV_NOPTS_VALUE;
 954
 955     if (pkt->pts != AV_NOPTS_VALUE)
 956         pts = pkt->pts + delay;
 957     if (pkt->dts != AV_NOPTS_VALUE)
 958         dts = pkt->dts + delay;
 959
 960     if (ts_st->first_pts_check && pts == AV_NOPTS_VALUE) {
 961         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "first pts value must set\n");
 962         return -1;
 963     }
 964     ts_st->first_pts_check = 0;
 965
 966     if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_H264) {
 967         const uint8_t *p = buf, *buf_end = p+size;
 968         uint32_t state = -1;
 969
 970         if (pkt->size < 5 || AV_RB32(pkt->data) != 0x0000001) {
 971             av_log(s, AV_LOG_ERROR, "h264 bitstream malformated, "
 972                    "no startcode found, use -vbsf h264_mp4toannexb\n");
 973             return -1;
 974         }
 975
 976         do {
 977             p = ff_find_start_code(p, buf_end, &state);
 978             //av_log(s, AV_LOG_INFO, "nal %d\n", state & 0x1f);
 979         } while (p < buf_end && (state & 0x1f) != 9 &&
 980                  (state & 0x1f) != 5 && (state & 0x1f) != 1);
 981
 982         if ((state & 0x1f) != 9) { // AUD NAL
 983             data = av_malloc(pkt->size+6);
 984             if (!data)
 985                 return -1;
 986             memcpy(data+6, pkt->data, pkt->size);
 987             AV_WB32(data, 0x00000001);
 988             data[4] = 0x09;
 989             data[5] = 0xf0; // any slice type (0xe) + rbsp stop one bit
 990             buf  = data;
 991             size = pkt->size+6;
 992         }
 993     } else if (st->codec->codec_id == CODEC_ID_AAC) {
 994         if (pkt->size < 2)
 995             return -1;
 996         if ((AV_RB16(pkt->data) & 0xfff0) != 0xfff0) {
 997             ADTSContext *adts = ts_st->adts;
 998             int new_size;
 999             if (!adts) {
1000                 av_log(s, AV_LOG_ERROR, "aac bitstream not in adts format "
1001                        "and extradata missing\n");
1002                 return -1;
1003             }
1004             new_size = ADTS_HEADER_SIZE+adts->pce_size+pkt->size;
1005             if ((unsigned)new_size >= INT_MAX)
1006                 return -1;
1007             data = av_malloc(new_size);
1008             if (!data)
1009                 return AVERROR(ENOMEM);
1010             ff_adts_write_frame_header(adts, data, pkt->size, adts->pce_size);
1011             if (adts->pce_size) {
1012                 memcpy(data+ADTS_HEADER_SIZE, adts->pce_data, adts->pce_size);
1013                 adts->pce_size = 0;
1014             }
1015             memcpy(data+ADTS_HEADER_SIZE+adts->pce_size, pkt->data, pkt->size);
1016             buf = data;
1017             size = new_size;
1018         }
1019     }
1020
1021     if (st->codec->codec_type != AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
1022         // for video and subtitle, write a single pes packet
1023         mpegts_write_pes(s, st, buf, size, pts, dts, pkt->flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1024         av_free(data);
1025         return 0;
1026     }
1027
1028     if (ts_st->payload_index + size > DEFAULT_PES_PAYLOAD_SIZE) {
1029         mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_index,
1030                          ts_st->payload_pts, ts_st->payload_dts,
1031                          ts_st->payload_flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1032         ts_st->payload_index = 0;
1033     }
1034
1035     if (!ts_st->payload_index) {
1036         ts_st->payload_pts = pts;
1037         ts_st->payload_dts = dts;
1038         ts_st->payload_flags = pkt->flags;
1039     }
1040
1041     memcpy(ts_st->payload + ts_st->payload_index, buf, size);
1042     ts_st->payload_index += size;
1043
1044     av_free(data);
1045
1046     return 0;
1047 }
1048
1049 static int mpegts_write_end(AVFormatContext *s)
1050 {
1051     MpegTSWrite *ts = s->priv_data;
1052     MpegTSWriteStream *ts_st;
1053     MpegTSService *service;
1054     AVStream *st;
1055     int i;
1056
1057     /* flush current packets */
1058     for(i = 0; i < s->nb_streams; i++) {
1059         st = s->streams[i];
1060         ts_st = st->priv_data;
1061         if (ts_st->payload_index > 0) {
1062             mpegts_write_pes(s, st, ts_st->payload, ts_st->payload_index,
1063                              ts_st->payload_pts, ts_st->payload_dts,
1064                              ts_st->payload_flags & AV_PKT_FLAG_KEY);
1065         }
1066         av_freep(&ts_st->adts);
1067     }
1068     avio_flush(s->pb);
1069
1070     for(i = 0; i < ts->nb_services; i++) {
1071         service = ts->services[i];
1072         av_freep(&service->provider_name);
1073         av_freep(&service->name);
1074         av_free(service);
1075     }
1076     av_free(ts->services);
1077
1078     return 0;
1079 }
1080
1081 AVOutputFormat ff_mpegts_muxer = {
1082     .name              = "mpegts",
1083     .long_name         = NULL_IF_CONFIG_SMALL("MPEG-2 transport stream format"),
1084     .mime_type         = "video/x-mpegts",
1085     .extensions        = "ts,m2t,m2ts",
1086     .priv_data_size    = sizeof(MpegTSWrite),
1087     .audio_codec       = CODEC_ID_MP2,
1088     .video_codec       = CODEC_ID_MPEG2VIDEO,
1089     .write_header      = mpegts_write_header,
1090     .write_packet      = mpegts_write_packet,
1091     .write_trailer     = mpegts_write_end,
1092     .priv_class = &mpegts_muxer_class,
1093 };