Make the IMP stuff usable.
[asdcplib-cth.git] / src / asdcp / AS_02.h
diff --git a/src/asdcp/AS_02.h b/src/asdcp/AS_02.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..129949a
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,498 @@
+/*
+Copyright (c) 2011-2014, Robert Scheler, Heiko Sparenberg Fraunhofer IIS,
+John Hurst
+
+All rights reserved.
+
+Redistribution and use in source and binary forms, with or without
+modification, are permitted provided that the following conditions
+are met:
+1. Redistributions of source code must retain the above copyright
+   notice, this list of conditions and the following disclaimer.
+2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
+   notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
+   documentation and/or other materials provided with the distribution.
+3. The name of the author may not be used to endorse or promote products
+   derived from this software without specific prior written permission.
+
+THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
+IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
+OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
+IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
+INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
+NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
+DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
+THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
+(INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
+THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
+*/ 
+/*! \file    AS_02.h
+    \version $Id: AS_02.h,v 1.19 2015/03/21 05:26:06 jhurst Exp $       
+    \brief   AS-02 library, public interface
+
+This module implements MXF AS-02 is a set of file access objects that
+offer simplified access to files conforming to the standards published
+by the SMPTE Media and Packaging Technology Committee 35PM. The file
+format, labeled IMF Essence Component (AKA "AS-02" for historical
+reasons), is described in the following document:
+
+ o SMPTE 2067-5:2013 IMF Essence Component
+
+The following use cases are supported by the module:
+
+ o Write essence to a plaintext or ciphertext AS-02 file:
+     JPEG 2000 codestreams
+     PCM audio streams
+
+ o Read essence from a plaintext or ciphertext AS-02 file:
+     JPEG 2000 codestreams
+     PCM audio streams
+
+ o Read header metadata from an AS-02 file
+
+NOTE: ciphertext support for clip-wrapped PCM is not yet complete.
+*/
+
+#ifndef _AS_02_H_
+#define _AS_02_H_
+
+#include "Metadata.h"
+
+
+namespace AS_02
+{
+  using Kumu::Result_t;
+
+  KM_DECLARE_RESULT(AS02_FORMAT,        -116, "The file format is not proper OP-1a/AS-02.");
+
+  namespace MXF {
+    //
+    // reads distributed index tables and provides a uniform lookup with
+    // translated StreamOffest values (that is, StreamOffest is adjusted
+    // to the actual file position
+    class AS02IndexReader : public ASDCP::MXF::Partition
+    {
+      Kumu::ByteString m_IndexSegmentData;
+      ui32_t m_Duration;
+      ui32_t m_BytesPerEditUnit;
+
+      Result_t InitFromBuffer(const byte_t* p, ui32_t l, const ui64_t& body_offset, const ui64_t& essence_container_offset);
+
+      ASDCP_NO_COPY_CONSTRUCT(AS02IndexReader);
+      AS02IndexReader();
+         
+    public:
+      const ASDCP::Dictionary*&   m_Dict;
+      ASDCP::IPrimerLookup *m_Lookup;
+    
+      AS02IndexReader(const ASDCP::Dictionary*&);
+      virtual ~AS02IndexReader();
+    
+      Result_t InitFromFile(const Kumu::FileReader& reader, const ASDCP::MXF::RIP& rip, const bool has_header_essence);
+      ui32_t GetDuration() const;
+      void     Dump(FILE* = 0);
+      Result_t GetMDObjectByID(const Kumu::UUID&, ASDCP::MXF::InterchangeObject** = 0);
+      Result_t GetMDObjectByType(const byte_t*, ASDCP::MXF::InterchangeObject** = 0);
+      Result_t GetMDObjectsByType(const byte_t* ObjectID, std::list<ASDCP::MXF::InterchangeObject*>& ObjectList);
+      Result_t Lookup(ui32_t frame_num, ASDCP::MXF::IndexTableSegment::IndexEntry&) const;
+    };
+
+    
+    // Returns size in bytes of a single sample of data described by ADesc
+    inline ui32_t CalcSampleSize(const ASDCP::MXF::WaveAudioDescriptor& d)
+    {
+      return (d.QuantizationBits / 8) * d.ChannelCount;
+    }
+
+      // Returns number of samples per frame of data described by ADesc
+    inline ui32_t CalcSamplesPerFrame(const ASDCP::MXF::WaveAudioDescriptor& d, const ASDCP::Rational& edit_rate)
+    {
+      double tmpd = d.AudioSamplingRate.Quotient() / edit_rate.Quotient();
+      return (ui32_t)ceil(tmpd);
+    }
+
+    // Returns the size in bytes of a frame of data described by ADesc
+    inline ui32_t CalcFrameBufferSize(const ASDCP::MXF::WaveAudioDescriptor& d, const ASDCP::Rational& edit_rate)
+    {
+      return CalcSampleSize(d) * CalcSamplesPerFrame(d, edit_rate);
+    }
+
+    // Returns number of frames for data described by ADesc, given a duration in samples and an edit rate
+    inline ui32_t CalcFramesFromDurationInSamples(const ui32_t duration_samples, const ASDCP::MXF::WaveAudioDescriptor& d,
+                                                 const ASDCP::Rational& edit_rate)
+    {
+      ui32_t spf = CalcSamplesPerFrame(d, edit_rate);
+      ui32_t frames = duration_samples / spf;
+      
+      if ( duration_samples % spf != 0 )
+       {
+         ++frames;
+       }
+
+      return frames;
+    }
+
+  } // namespace MXF
+
+
+  // IMF App 2 edit rates not already exposed in namespace ASDCP
+  const ASDCP::Rational EditRate_29_97 = ASDCP::Rational(30000, 1001);
+  const ASDCP::Rational EditRate_59_94 = ASDCP::Rational(60000, 1001);
+
+  //---------------------------------------------------------------------------------
+  // Accessors in the MXFReader and MXFWriter classes below return these types to
+  // provide direct access to MXF metadata structures declared in MXF.h and Metadata.h
+
+  // See ST 2067-5 Sec. x.y.z
+  enum IndexStrategy_t
+  {
+    IS_LEAD,
+    IS_FOLLOW,
+    IS_FILE_SPECIFIC,
+    IS_MAX
+  };
+  namespace JP2K
+  { 
+    //
+    class MXFWriter
+    {
+      class h__Writer;
+      ASDCP::mem_ptr<h__Writer> m_Writer;
+      ASDCP_NO_COPY_CONSTRUCT(MXFWriter);
+      
+    public:
+      MXFWriter();
+      virtual ~MXFWriter();
+
+      // Warning: direct manipulation of MXF structures can interfere
+      // with the normal operation of the wrapper.  Caveat emptor!
+      virtual ASDCP::MXF::OP1aHeader& OP1aHeader();
+      virtual ASDCP::MXF::RIP& RIP();
+
+      // Open the file for writing. The file must not exist. Returns error if
+      // the operation cannot be completed or if nonsensical data is discovered
+      // in the essence descriptor.
+      Result_t OpenWrite(const std::string& filename, const ASDCP::WriterInfo&,
+                        ASDCP::MXF::FileDescriptor* essence_descriptor,
+                        ASDCP::MXF::InterchangeObject_list_t& essence_sub_descriptor_list,
+                        const ASDCP::Rational& edit_rate, const ui32_t& header_size = 16384,
+                        const IndexStrategy_t& strategy = IS_FOLLOW, const ui32_t& partition_space = 10);
+
+      // Writes a frame of essence to the MXF file. If the optional AESEncContext
+      // argument is present, the essence is encrypted prior to writing.
+      // Fails if the file is not open, is finalized, or an operating system
+      // error occurs.
+      Result_t WriteFrame(const ASDCP::JP2K::FrameBuffer&, ASDCP::AESEncContext* = 0, ASDCP::HMACContext* = 0);
+
+      // Closes the MXF file, writing the index and revised header.
+      Result_t Finalize();
+    };
+
+    //
+    class MXFReader
+    {
+      class h__Reader;
+      ASDCP::mem_ptr<h__Reader> m_Reader;
+      ASDCP_NO_COPY_CONSTRUCT(MXFReader);
+
+    public:
+      MXFReader();
+      virtual ~MXFReader();
+
+      // Warning: direct manipulation of MXF structures can interfere
+      // with the normal operation of the wrapper.  Caveat emptor!
+      virtual ASDCP::MXF::OP1aHeader& OP1aHeader();
+      virtual AS_02::MXF::AS02IndexReader& AS02IndexReader();
+      virtual ASDCP::MXF::RIP& RIP();
+
+      // Open the file for reading. The file must exist. Returns error if the
+      // operation cannot be completed.
+      Result_t OpenRead(const std::string& filename) const;
+
+      // Returns RESULT_INIT if the file is not open.
+      Result_t Close() const;
+
+      // Fill a WriterInfo struct with the values from the file's header.
+      // Returns RESULT_INIT if the file is not open.
+      Result_t FillWriterInfo(ASDCP::WriterInfo&) const;
+
+      // Reads a frame of essence from the MXF file. If the optional AESEncContext
+      // argument is present, the essence is decrypted after reading. If the MXF
+      // file is encrypted and the AESDecContext argument is NULL, the frame buffer
+      // will contain the ciphertext frame data. If the HMACContext argument is
+      // not NULL, the HMAC will be calculated (if the file supports it).
+      // Returns RESULT_INIT if the file is not open, failure if the frame number is
+      // out of range, or if optional decrypt or HAMC operations fail.
+      Result_t ReadFrame(ui32_t frame_number, ASDCP::JP2K::FrameBuffer&, ASDCP::AESDecContext* = 0, ASDCP::HMACContext* = 0) const;
+
+      // Print debugging information to stream
+      void     DumpHeaderMetadata(FILE* = 0) const;
+      void     DumpIndex(FILE* = 0) const;
+    };
+    
+  } //namespace JP2K
+  
+
+  //---------------------------------------------------------------------------------
+  //
+  namespace PCM
+  {
+    // see AS_DCP.h for related data types
+
+    // An AS-02 PCM file is clip-wrapped, but the interface defined below mimics that used
+    // for frame-wrapped essence elsewhere in this library.  The concept of frame rate
+    // therefore is only relevant to these classes and is not reflected in or affected by
+    // the contents of the MXF file.  The frame rate that is set on the writer is only
+    // for compatibility with the existing parsers, samples are packed contiguously into
+    // the same clip-wrapped packet.  Similarly, the edit rate must be set when initializing
+    // the reader to signal the number of samples to be read by each call to ReadFrame();
+
+    //
+      class MXFWriter
+    {
+      class h__Writer;
+      ASDCP::mem_ptr<h__Writer> m_Writer;
+      ASDCP_NO_COPY_CONSTRUCT(MXFWriter);
+
+    public:
+      MXFWriter();
+      virtual ~MXFWriter();
+
+      // Warning: direct manipulation of MXF structures can interfere
+      // with the normal operation of the wrapper.  Caveat emptor!
+      virtual ASDCP::MXF::OP1aHeader& OP1aHeader();
+      virtual ASDCP::MXF::RIP& RIP();
+
+      // Open the file for writing. The file must not exist. Returns error if
+      // the operation cannot be completed or if nonsensical data is discovered
+      // in the essence descriptor.
+      Result_t OpenWrite(const std::string& filename, const ASDCP::WriterInfo&,
+                        ASDCP::MXF::FileDescriptor* essence_descriptor,
+                        ASDCP::MXF::InterchangeObject_list_t& essence_sub_descriptor_list,
+                        const ASDCP::Rational& edit_rate, ui32_t HeaderSize = 16384);
+
+      // Writes a frame of essence to the MXF file. If the optional AESEncContext
+      // argument is present, the essence is encrypted prior to writing.
+      // Fails if the file is not open, is finalized, or an operating system
+      // error occurs.
+      Result_t WriteFrame(const ASDCP::FrameBuffer&, ASDCP::AESEncContext* = 0, ASDCP::HMACContext* = 0);
+      
+      // Closes the MXF file, writing the index and revised header.
+      Result_t Finalize();
+    };
+
+    //
+    class MXFReader
+    {
+      class h__Reader;
+      ASDCP::mem_ptr<h__Reader> m_Reader;
+      ASDCP_NO_COPY_CONSTRUCT(MXFReader);
+
+    public:
+      MXFReader();
+      virtual ~MXFReader();
+
+      // Warning: direct manipulation of MXF structures can interfere
+      // with the normal operation of the wrapper.  Caveat emptor!
+      virtual ASDCP::MXF::OP1aHeader& OP1aHeader();
+      virtual AS_02::MXF::AS02IndexReader& AS02IndexReader();
+      virtual ASDCP::MXF::RIP& RIP();
+
+      // Open the file for reading. The file must exist. Returns error if the
+      // operation cannot be completed.
+      Result_t OpenRead(const std::string& filename, const ASDCP::Rational& EditRate);
+
+      // Returns RESULT_INIT if the file is not open.
+      Result_t Close() const;
+
+      // Fill a WriterInfo struct with the values from the file's header.
+      // Returns RESULT_INIT if the file is not open.
+      Result_t FillWriterInfo(ASDCP::WriterInfo&) const;
+
+      // Reads a frame of essence from the MXF file. If the optional AESEncContext
+      // argument is present, the essence is decrypted after reading. If the MXF
+      // file is encrypted and the AESDecContext argument is NULL, the frame buffer
+      // will contain the ciphertext frame data. If the HMACContext argument is
+      // not NULL, the HMAC will be calculated (if the file supports it).
+      // Returns RESULT_INIT if the file is not open, failure if the frame number is
+      // out of range, or if optional decrypt or HAMC operations fail.
+      Result_t ReadFrame(ui32_t frame_number, ASDCP::PCM::FrameBuffer&, ASDCP::AESDecContext* = 0, ASDCP::HMACContext* = 0) const;
+      
+      // Print debugging information to stream
+      void     DumpHeaderMetadata(FILE* = 0) const;
+      void     DumpIndex(FILE* = 0) const;
+    };
+  } // namespace PCM
+
+  //---------------------------------------------------------------------------------
+  //
+  namespace TimedText
+    {
+      using ASDCP::TimedText::TimedTextDescriptor;
+      using ASDCP::TimedText::TimedTextResourceDescriptor;
+      using ASDCP::TimedText::ResourceList_t;
+
+      //
+      class Type5UUIDFilenameResolver : public ASDCP::TimedText::IResourceResolver
+       {
+         typedef std::map<Kumu::UUID, std::string> ResourceMap;
+           
+         ResourceMap m_ResourceMap;
+         std::string m_Dirname;
+         KM_NO_COPY_CONSTRUCT(Type5UUIDFilenameResolver);
+
+       public:
+         Type5UUIDFilenameResolver();
+         virtual ~Type5UUIDFilenameResolver();
+         Result_t OpenRead(const std::string& dirname);
+         Result_t ResolveRID(const byte_t* uuid, ASDCP::TimedText::FrameBuffer& FrameBuf) const;
+       };
+      
+      //
+      class ST2052_TextParser
+       {
+         class h__TextParser;
+         ASDCP::mem_ptr<h__TextParser> m_Parser;
+         ASDCP_NO_COPY_CONSTRUCT(ST2052_TextParser);
+
+       public:
+         ST2052_TextParser();
+         virtual ~ST2052_TextParser();
+
+         // Opens an XML file for reading, parses data to provide a complete
+         // set of stream metadata for the MXFWriter below.
+         Result_t OpenRead(const std::string& filename) const;
+
+         // Parse an XML string 
+         Result_t OpenRead(const std::string& xml_doc, const std::string& filename) const;
+
+         // Fill a TimedTextDescriptor struct with the values from the file's contents.
+         // Returns RESULT_INIT if the file is not open.
+         Result_t FillTimedTextDescriptor(ASDCP::TimedText::TimedTextDescriptor&) const;
+
+         // Reads the complete Timed Text Resource into the given string.
+         Result_t ReadTimedTextResource(std::string&) const;
+
+         // Reads the Ancillary Resource having the given ID. Fails if the buffer
+         // is too small or the resource does not exist. The optional Resolver
+         // argument can be provided which will be used to retrieve the resource
+         // having a particulat UUID. If a Resolver is not supplied, the default
+         // internal resolver will return the contents of the file having the UUID
+         // as the filename. The filename must exist in the same directory as the
+         // XML file opened with OpenRead().
+         Result_t ReadAncillaryResource(const Kumu::UUID&, ASDCP::TimedText::FrameBuffer&,
+                                        const ASDCP::TimedText::IResourceResolver* Resolver = 0) const;
+       };
+
+      //
+      class MXFWriter
+       {
+         class h__Writer;
+         ASDCP::mem_ptr<h__Writer> m_Writer;
+         ASDCP_NO_COPY_CONSTRUCT(MXFWriter);
+
+       public:
+         MXFWriter();
+         virtual ~MXFWriter();
+
+         // Warning: direct manipulation of MXF structures can interfere
+         // with the normal operation of the wrapper.  Caveat emptor!
+         virtual ASDCP::MXF::OP1aHeader& OP1aHeader();
+         virtual ASDCP::MXF::RIP& RIP();
+
+         // Open the file for writing. The file must not exist. Returns error if
+         // the operation cannot be completed or if nonsensical data is discovered
+         // in the essence descriptor.
+         Result_t OpenWrite(const std::string& filename, const ASDCP::WriterInfo&,
+                            const ASDCP::TimedText::TimedTextDescriptor&, ui32_t HeaderSize = 16384);
+
+         // Writes the Timed-Text Resource to the MXF file. The file must be UTF-8
+         // encoded. If the optional AESEncContext argument is present, the essence
+         // is encrypted prior to writing. Fails if the file is not open, is finalized,
+         // or an operating system error occurs.
+         // This method may only be called once, and it must be called before any
+         // call to WriteAncillaryResource(). RESULT_STATE will be returned if these
+         // conditions are not met.
+         Result_t WriteTimedTextResource(const std::string& XMLDoc, ASDCP::AESEncContext* = 0, ASDCP::HMACContext* = 0);
+
+         // Writes an Ancillary Resource to the MXF file. If the optional AESEncContext
+         // argument is present, the essence is encrypted prior to writing.
+         // Fails if the file is not open, is finalized, or an operating system
+         // error occurs. RESULT_STATE will be returned if the method is called before
+         // WriteTimedTextResource()
+         Result_t WriteAncillaryResource(const ASDCP::TimedText::FrameBuffer&, ASDCP::AESEncContext* = 0, ASDCP::HMACContext* = 0);
+
+         // Closes the MXF file, writing the index and revised header.
+         Result_t Finalize();
+       };
+
+      //
+      class MXFReader
+       {
+         class h__Reader;
+         ASDCP::mem_ptr<h__Reader> m_Reader;
+         ASDCP_NO_COPY_CONSTRUCT(MXFReader);
+
+       public:
+         MXFReader();
+         virtual ~MXFReader();
+
+         // Warning: direct manipulation of MXF structures can interfere
+         // with the normal operation of the wrapper.  Caveat emptor!
+         virtual ASDCP::MXF::OP1aHeader& OP1aHeader();
+         virtual AS_02::MXF::AS02IndexReader& AS02IndexReader();
+         virtual ASDCP::MXF::RIP& RIP();
+
+         // Open the file for reading. The file must exist. Returns error if the
+         // operation cannot be completed.
+         Result_t OpenRead(const std::string& filename) const;
+
+         // Returns RESULT_INIT if the file is not open.
+         Result_t Close() const;
+
+         // Fill a TimedTextDescriptor struct with the values from the file's header.
+         // Returns RESULT_INIT if the file is not open.
+         Result_t FillTimedTextDescriptor(ASDCP::TimedText::TimedTextDescriptor&) const;
+
+         // Fill a WriterInfo struct with the values from the file's header.
+         // Returns RESULT_INIT if the file is not open.
+         Result_t FillWriterInfo(ASDCP::WriterInfo&) const;
+
+         // Reads the complete Timed Text Resource into the given string. Fails if the resource
+         // is encrypted and AESDecContext is NULL (use the following method to retrieve the
+         // raw ciphertet block).
+         Result_t ReadTimedTextResource(std::string&, ASDCP::AESDecContext* = 0, ASDCP::HMACContext* = 0) const;
+
+         // Reads the complete Timed Text Resource from the MXF file. If the optional AESEncContext
+         // argument is present, the resource is decrypted after reading. If the MXF
+         // file is encrypted and the AESDecContext argument is NULL, the frame buffer
+         // will contain the ciphertext frame data. If the HMACContext argument is
+         // not NULL, the HMAC will be calculated (if the file supports it).
+         // Returns RESULT_INIT if the file is not open, failure if the frame number is
+         // out of range, or if optional decrypt or HAMC operations fail.
+         Result_t ReadTimedTextResource(ASDCP::TimedText::FrameBuffer&, ASDCP::AESDecContext* = 0, ASDCP::HMACContext* = 0) const;
+
+         // Reads the timed-text resource having the given UUID from the MXF file. If the
+         // optional AESEncContext argument is present, the resource is decrypted after
+         // reading. If the MXF file is encrypted and the AESDecContext argument is NULL,
+         // the frame buffer will contain the ciphertext frame data. If the HMACContext
+         // argument is not NULL, the HMAC will be calculated (if the file supports it).
+         // Returns RESULT_INIT if the file is not open, failure if the frame number is
+         // out of range, or if optional decrypt or HAMC operations fail.
+         Result_t ReadAncillaryResource(const Kumu::UUID&, ASDCP::TimedText::FrameBuffer&, ASDCP::AESDecContext* = 0, ASDCP::HMACContext* = 0) const;
+
+         // Print debugging information to stream
+         void     DumpHeaderMetadata(FILE* = 0) const;
+         void     DumpIndex(FILE* = 0) const;
+       };
+    } // namespace TimedText
+
+
+} // namespace AS_02
+
+#endif // _AS_02_H_
+
+//
+// end AS_02.h
+//