libavformat/spdifenc.c

   1 /*
   2  * IEC958 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  */
  29
  30 /*
  31  * Terminology used in specification:
  32  * data-burst - IEC958 frame, contains header and encapsuled frame
  33  * burst-preambule - IEC958 frame header, contains 16-bits words named Pa, Pb, Pc and Pd
  34  * burst-payload - encapsuled frame
  35  * Pa, Pb - syncword - 0xF872, 0x4E1F
  36  * Pc - burst-info, contains data-type (bits 0-6), error flag (bit 7), data-type-dependent info (bits 8-12)
  37  *      and bitstream number (bits 13-15)
  38  * data-type - determines type of encapsuled frames
  39  * Pd - length code (number of bits or bytes of encapsuled frame - according to data_type)
  40  *
  41  * IEC958 frames at normal usage start every specific count of bytes,
  42  *      dependent from data-type (spaces between packets are filled by zeros)
  43  */
  44
  45 #include "avformat.h"
  46 #include "spdif.h"
  47 #include "libavcodec/ac3.h"
  48 #include "libavcodec/dca.h"
  49 #include "libavcodec/aacadtsdec.h"
  50
  51 typedef struct IEC958Context {
  52     enum IEC958DataType data_type;  ///< burst info - reference to type of payload of the data-burst
  53     int length_code;                ///< length code in bits or bytes, depending on data type
  54     int pkt_offset;                 ///< data burst repetition period in bytes
  55     uint8_t *buffer;                ///< allocated buffer, used for swap bytes
  56     int buffer_size;                ///< size of allocated buffer
  57
  58     uint8_t *out_buf;               ///< pointer to the outgoing data before byte-swapping
  59     int out_bytes;                  ///< amount of outgoing bytes
  60
  61     uint8_t *hd_buf;                ///< allocated buffer to concatenate hd audio frames
  62     int hd_buf_size;                ///< size of the hd audio buffer
  63     int hd_buf_count;               ///< number of frames in the hd audio buffer
  64     int hd_buf_filled;              ///< amount of bytes in the hd audio buffer
  65
  66     /// function, which generates codec dependent header information.
  67     /// Sets data_type and pkt_offset, and length_code, out_bytes, out_buf if necessary
  68     int (*header_info) (AVFormatContext *s, AVPacket *pkt);
  69 } IEC958Context;
  70
  71
  72 static int spdif_header_ac3(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
  73 {
  74     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
  75     int bitstream_mode = pkt->data[6] & 0x7;
  76
  77     ctx->data_type  = IEC958_AC3 | (bitstream_mode << 8);
  78     ctx->pkt_offset = AC3_FRAME_SIZE << 2;
  79     return 0;
  80 }
  81
  82 static int spdif_header_eac3(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
  83 {
  84     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
  85     static const uint8_t eac3_repeat[4] = {6, 3, 2, 1};
  86     int repeat = 1;
  87
  88     if ((pkt->data[4] & 0xc0) != 0xc0) /* fscod */
  89         repeat = eac3_repeat[(pkt->data[4] & 0x30) >> 4]; /* numblkscod */
  90
  91     ctx->hd_buf = av_fast_realloc(ctx->hd_buf, &ctx->hd_buf_size, ctx->hd_buf_filled + pkt->size);
  92     if (!ctx->hd_buf)
  93         return AVERROR(ENOMEM);
  94
  95     memcpy(&ctx->hd_buf[ctx->hd_buf_filled], pkt->data, pkt->size);
  96
  97     ctx->hd_buf_filled += pkt->size;
  98     if (++ctx->hd_buf_count < repeat){
  99         ctx->pkt_offset = 0;
 100         return 0;
 101     }
 102     ctx->data_type   = IEC958_EAC3;
 103     ctx->pkt_offset  = 24576;
 104     ctx->out_buf     = ctx->hd_buf;
 105     ctx->out_bytes   = ctx->hd_buf_filled;
 106     ctx->length_code = ctx->hd_buf_filled;
 107
 108     ctx->hd_buf_count  = 0;
 109     ctx->hd_buf_filled = 0;
 110     return 0;
 111 }
 112
 113 static int spdif_header_dts(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 114 {
 115     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
 116     uint32_t syncword_dts = AV_RB32(pkt->data);
 117     int blocks;
 118
 119     switch (syncword_dts) {
 120     case DCA_MARKER_RAW_BE:
 121         blocks = (AV_RB16(pkt->data + 4) >> 2) & 0x7f;
 122         break;
 123     case DCA_MARKER_RAW_LE:
 124         blocks = (AV_RL16(pkt->data + 4) >> 2) & 0x7f;
 125         break;
 126     case DCA_MARKER_14B_BE:
 127         blocks =
 128             (((pkt->data[5] & 0x07) << 4) | ((pkt->data[6] & 0x3f) >> 2));
 129         break;
 130     case DCA_MARKER_14B_LE:
 131         blocks =
 132             (((pkt->data[4] & 0x07) << 4) | ((pkt->data[7] & 0x3f) >> 2));
 133         break;
 134     default:
 135         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "bad DTS syncword 0x%x\n", syncword_dts);
 136         return -1;
 137     }
 138     blocks++;
 139     switch (blocks) {
 140     case  512 >> 5: ctx->data_type = IEC958_DTS1; break;
 141     case 1024 >> 5: ctx->data_type = IEC958_DTS2; break;
 142     case 2048 >> 5: ctx->data_type = IEC958_DTS3; break;
 143     default:
 144         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "%i samples in DTS frame not supported\n",
 145                blocks << 5);
 146         return -1;
 147     }
 148     ctx->pkt_offset = blocks << 7;
 149
 150     return 0;
 151 }
 152
 153 static const enum IEC958DataType mpeg_data_type[2][3] = {
 154     //     LAYER1                      LAYER2                  LAYER3
 155     { IEC958_MPEG2_LAYER1_LSF, IEC958_MPEG2_LAYER2_LSF, IEC958_MPEG2_LAYER3_LSF },  //MPEG2 LSF
 156     { IEC958_MPEG1_LAYER1,     IEC958_MPEG1_LAYER23,    IEC958_MPEG1_LAYER23 },     //MPEG1
 157 };
 158
 159 static int spdif_header_mpeg(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 160 {
 161     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
 162     int version =      (pkt->data[1] >> 3) & 3;
 163     int layer   = 3 - ((pkt->data[1] >> 1) & 3);
 164     int extension = pkt->data[2] & 1;
 165
 166     if (layer == 3 || version == 1) {
 167         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Wrong MPEG file format\n");
 168         return -1;
 169     }
 170     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "version: %i layer: %i extension: %i\n", version, layer, extension);
 171     if (version == 2 && extension) {
 172         ctx->data_type  = IEC958_MPEG2_EXT;
 173         ctx->pkt_offset = 4608;
 174     } else {
 175         ctx->data_type  = mpeg_data_type [version & 1][layer];
 176         ctx->pkt_offset = spdif_mpeg_pkt_offset[version & 1][layer];
 177     }
 178     // TODO Data type dependant info (normal/karaoke, dynamic range control)
 179     return 0;
 180 }
 181
 182 static int spdif_header_aac(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 183 {
 184     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
 185     AACADTSHeaderInfo hdr;
 186     GetBitContext gbc;
 187     int ret;
 188
 189     init_get_bits(&gbc, pkt->data, AAC_ADTS_HEADER_SIZE * 8);
 190     ret = ff_aac_parse_header(&gbc, &hdr);
 191     if (ret < 0) {
 192         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Wrong AAC file format\n");
 193         return -1;
 194     }
 195
 196     ctx->pkt_offset = hdr.samples << 2;
 197     switch (hdr.num_aac_frames) {
 198     case 1:
 199         ctx->data_type = IEC958_MPEG2_AAC;
 200         break;
 201     case 2:
 202         ctx->data_type = IEC958_MPEG2_AAC_LSF_2048;
 203         break;
 204     case 4:
 205         ctx->data_type = IEC958_MPEG2_AAC_LSF_4096;
 206         break;
 207     default:
 208         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "%i samples in AAC frame not supported\n",
 209                hdr.samples);
 210         return -1;
 211     }
 212     //TODO Data type dependent info (LC profile/SBR)
 213     return 0;
 214 }
 215
 216
 217 /*
 218  * It seems Dolby TrueHD frames have to be encapsulated in MAT frames before
 219  * they can be encapsulated in IEC 61937.
 220  * Here we encapsulate 24 TrueHD frames in a single MAT frame, padding them
 221  * to achieve constant rate.
 222  * The actual format of a MAT frame is unknown, but the below seems to work.
 223  * However, it seems it is not actually necessary for the 24 TrueHD frames to
 224  * be in an exact alignment with the MAT frame.
 225  */
 226 #define MAT_FRAME_SIZE          61424
 227 #define TRUEHD_FRAME_OFFSET     2560
 228 #define MAT_MIDDLE_CODE_OFFSET  -4
 229
 230 static int spdif_header_truehd(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 231 {
 232     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
 233     int mat_code_length = 0;
 234     const char mat_end_code[16] = { 0xC3, 0xC2, 0xC0, 0xC4, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x97, 0x11 };
 235
 236     if (!ctx->hd_buf_count) {
 237         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 };
 238         mat_code_length = sizeof(mat_start_code) + BURST_HEADER_SIZE;
 239         memcpy(ctx->hd_buf, mat_start_code, sizeof(mat_start_code));
 240
 241     } else if (ctx->hd_buf_count == 12) {
 242         const char mat_middle_code[12] = { 0xC3, 0xC1, 0x42, 0x49, 0x3B, 0xFA, 0x82, 0x83, 0x49, 0x80, 0x77, 0xE0 };
 243         mat_code_length = sizeof(mat_middle_code) + MAT_MIDDLE_CODE_OFFSET;
 244         memcpy(&ctx->hd_buf[12 * TRUEHD_FRAME_OFFSET - BURST_HEADER_SIZE + MAT_MIDDLE_CODE_OFFSET],
 245                mat_middle_code, sizeof(mat_middle_code));
 246     }
 247
 248     if (pkt->size > TRUEHD_FRAME_OFFSET - mat_code_length) {
 249         /* if such frames exist, we'd need some more complex logic to
 250          * distribute the TrueHD frames in the MAT frame */
 251         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "TrueHD frame too big, %d bytes\n", pkt->size);
 252         av_log_ask_for_sample(s, NULL);
 253         return -1;
 254     }
 255
 256     memcpy(&ctx->hd_buf[ctx->hd_buf_count * TRUEHD_FRAME_OFFSET - BURST_HEADER_SIZE + mat_code_length],
 257            pkt->data, pkt->size);
 258     memset(&ctx->hd_buf[ctx->hd_buf_count * TRUEHD_FRAME_OFFSET - BURST_HEADER_SIZE + mat_code_length + pkt->size],
 259            0, TRUEHD_FRAME_OFFSET - pkt->size - mat_code_length);
 260
 261     if (++ctx->hd_buf_count < 24){
 262         ctx->pkt_offset = 0;
 263         return 0;
 264     }
 265     memcpy(&ctx->hd_buf[MAT_FRAME_SIZE - sizeof(mat_end_code)], mat_end_code, sizeof(mat_end_code));
 266     ctx->hd_buf_count = 0;
 267
 268     ctx->data_type   = IEC958_TRUEHD;
 269     ctx->pkt_offset  = 61440;
 270     ctx->out_buf     = ctx->hd_buf;
 271     ctx->out_bytes   = MAT_FRAME_SIZE;
 272     ctx->length_code = MAT_FRAME_SIZE;
 273     return 0;
 274 }
 275
 276 static int spdif_write_header(AVFormatContext *s)
 277 {
 278     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
 279
 280     switch (s->streams[0]->codec->codec_id) {
 281     case CODEC_ID_AC3:
 282         ctx->header_info = spdif_header_ac3;
 283         break;
 284     case CODEC_ID_EAC3:
 285         ctx->header_info = spdif_header_eac3;
 286         break;
 287     case CODEC_ID_MP1:
 288     case CODEC_ID_MP2:
 289     case CODEC_ID_MP3:
 290         ctx->header_info = spdif_header_mpeg;
 291         break;
 292     case CODEC_ID_DTS:
 293         ctx->header_info = spdif_header_dts;
 294         break;
 295     case CODEC_ID_AAC:
 296         ctx->header_info = spdif_header_aac;
 297         break;
 298     case CODEC_ID_TRUEHD:
 299         ctx->header_info = spdif_header_truehd;
 300         ctx->hd_buf = av_malloc(MAT_FRAME_SIZE);
 301         if (!ctx->hd_buf)
 302             return AVERROR(ENOMEM);
 303         break;
 304     default:
 305         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "codec not supported\n");
 306         return -1;
 307     }
 308     return 0;
 309 }
 310
 311 static int spdif_write_trailer(AVFormatContext *s)
 312 {
 313     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
 314     av_freep(&ctx->buffer);
 315     av_freep(&ctx->hd_buf);
 316     return 0;
 317 }
 318
 319 static int spdif_write_packet(struct AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
 320 {
 321     IEC958Context *ctx = s->priv_data;
 322     int ret, padding;
 323
 324     ctx->out_buf = pkt->data;
 325     ctx->out_bytes = pkt->size;
 326     ctx->length_code = FFALIGN(pkt->size, 2) << 3;
 327
 328     ret = ctx->header_info(s, pkt);
 329     if (ret < 0)
 330         return -1;
 331     if (!ctx->pkt_offset)
 332         return 0;
 333
 334     padding = (ctx->pkt_offset - BURST_HEADER_SIZE - ctx->out_bytes) >> 1;
 335     if (padding < 0) {
 336         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "bitrate is too high\n");
 337         return -1;
 338     }
 339
 340     put_le16(s->pb, SYNCWORD1);      //Pa
 341     put_le16(s->pb, SYNCWORD2);      //Pb
 342     put_le16(s->pb, ctx->data_type); //Pc
 343     put_le16(s->pb, ctx->length_code);//Pd
 344
 345 #if HAVE_BIGENDIAN
 346     put_buffer(s->pb, ctx->out_buf, ctx->out_bytes & ~1);
 347 #else
 348     av_fast_malloc(&ctx->buffer, &ctx->buffer_size, ctx->out_bytes + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 349     if (!ctx->buffer)
 350         return AVERROR(ENOMEM);
 351     ff_spdif_bswap_buf16((uint16_t *)ctx->buffer, (uint16_t *)ctx->out_buf, ctx->out_bytes >> 1);
 352     put_buffer(s->pb, ctx->buffer, ctx->out_bytes & ~1);
 353 #endif
 354
 355     if (ctx->out_bytes & 1)
 356         put_be16(s->pb, ctx->out_buf[ctx->out_bytes - 1]);
 357
 358     for (; padding > 0; padding--)
 359         put_be16(s->pb, 0);
 360
 361     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "type=%x len=%i pkt_offset=%i\n",
 362            ctx->data_type, ctx->out_bytes, ctx->pkt_offset);
 363
 364     put_flush_packet(s->pb);
 365     return 0;
 366 }
 367
 368 AVOutputFormat spdif_muxer = {
 369     "spdif",
 370     NULL_IF_CONFIG_SMALL("IEC958 - S/PDIF (IEC-61937)"),
 371     NULL,
 372     "spdif",
 373     sizeof(IEC958Context),
 374     CODEC_ID_AC3,
 375     CODEC_ID_NONE,
 376     spdif_write_header,
 377     spdif_write_packet,
 378     spdif_write_trailer,
 379 };