git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/hevc_parser.c

   1 /*
   2  * HEVC Annex B format parser
   3  *
   4  * Copyright (C) 2012 - 2013 Guillaume Martres
   5  *
   6  * This file is part of FFmpeg.
   7  *
   8  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  10  * License as published by the Free Software Foundation; either
  11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * Lesser General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 #include "libavutil/common.h"
  24
  25 #include "golomb.h"
  26 #include "hevc.h"
  27 #include "hevc_parse.h"
  28 #include "hevc_ps.h"
  29 #include "hevc_sei.h"
  30 #include "h2645_parse.h"
  31 #include "internal.h"
  32 #include "parser.h"
  33
  34 #define START_CODE 0x000001 ///< start_code_prefix_one_3bytes
  35
  36 #define IS_IRAP_NAL(nal) (nal->type >= 16 && nal->type <= 23)
  37 #define IS_IDR_NAL(nal) (nal->type == HEVC_NAL_IDR_W_RADL || nal->type == HEVC_NAL_IDR_N_LP)
  38
  39 typedef struct HEVCParserContext {
  40     ParseContext pc;
  41
  42     H2645Packet pkt;
  43     HEVCParamSets ps;
  44     HEVCSEI sei;
  45
  46     int is_avc;
  47     int nal_length_size;
  48     int parsed_extradata;
  49
  50     int poc;
  51     int pocTid0;
  52 } HEVCParserContext;
  53
  54 static int hevc_parse_slice_header(AVCodecParserContext *s, H2645NAL *nal,
  55                                    AVCodecContext *avctx)
  56 {
  57     HEVCParserContext *ctx = s->priv_data;
  58     HEVCParamSets *ps = &ctx->ps;
  59     HEVCSEI *sei = &ctx->sei;
  60     GetBitContext *gb = &nal->gb;
  61     const HEVCWindow *ow;
  62     int i, num = 0, den = 0;
  63
  64     unsigned int pps_id, first_slice_in_pic_flag, dependent_slice_segment_flag;
  65     enum HEVCSliceType slice_type;
  66
  67     first_slice_in_pic_flag = get_bits1(gb);
  68     s->picture_structure = sei->picture_timing.picture_struct;
  69     s->field_order = sei->picture_timing.picture_struct;
  70
  71     if (IS_IRAP_NAL(nal)) {
  72         s->key_frame = 1;
  73         skip_bits1(gb); // no_output_of_prior_pics_flag
  74     }
  75
  76     pps_id = get_ue_golomb(gb);
  77     if (pps_id >= HEVC_MAX_PPS_COUNT || !ps->pps_list[pps_id]) {
  78         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "PPS id out of range: %d\n", pps_id);
  79         return AVERROR_INVALIDDATA;
  80     }
  81     ps->pps = (HEVCPPS*)ps->pps_list[pps_id]->data;
  82
  83     if (ps->pps->sps_id >= HEVC_MAX_SPS_COUNT || !ps->sps_list[ps->pps->sps_id]) {
  84         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "SPS id out of range: %d\n", ps->pps->sps_id);
  85         return AVERROR_INVALIDDATA;
  86     }
  87     if (ps->sps != (HEVCSPS*)ps->sps_list[ps->pps->sps_id]->data) {
  88         ps->sps = (HEVCSPS*)ps->sps_list[ps->pps->sps_id]->data;
  89         ps->vps = (HEVCVPS*)ps->vps_list[ps->sps->vps_id]->data;
  90     }
  91     ow  = &ps->sps->output_window;
  92
  93     s->coded_width  = ps->sps->width;
  94     s->coded_height = ps->sps->height;
  95     s->width        = ps->sps->width  - ow->left_offset - ow->right_offset;
  96     s->height       = ps->sps->height - ow->top_offset  - ow->bottom_offset;
  97     s->format       = ps->sps->pix_fmt;
  98     avctx->profile  = ps->sps->ptl.general_ptl.profile_idc;
  99     avctx->level    = ps->sps->ptl.general_ptl.level_idc;
 100
 101     if (ps->vps->vps_timing_info_present_flag) {
 102         num = ps->vps->vps_num_units_in_tick;
 103         den = ps->vps->vps_time_scale;
 104     } else if (ps->sps->vui.vui_timing_info_present_flag) {
 105         num = ps->sps->vui.vui_num_units_in_tick;
 106         den = ps->sps->vui.vui_time_scale;
 107     }
 108
 109     if (num != 0 && den != 0)
 110         av_reduce(&avctx->framerate.den, &avctx->framerate.num,
 111                   num, den, 1 << 30);
 112
 113     if (!first_slice_in_pic_flag) {
 114         unsigned int slice_segment_addr;
 115         int slice_address_length;
 116
 117         if (ps->pps->dependent_slice_segments_enabled_flag)
 118             dependent_slice_segment_flag = get_bits1(gb);
 119         else
 120             dependent_slice_segment_flag = 0;
 121
 122         slice_address_length = av_ceil_log2_c(ps->sps->ctb_width *
 123                                               ps->sps->ctb_height);
 124         slice_segment_addr = get_bitsz(gb, slice_address_length);
 125         if (slice_segment_addr >= ps->sps->ctb_width * ps->sps->ctb_height) {
 126             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid slice segment address: %u.\n",
 127                    slice_segment_addr);
 128             return AVERROR_INVALIDDATA;
 129         }
 130     } else
 131         dependent_slice_segment_flag = 0;
 132
 133     if (dependent_slice_segment_flag)
 134         return 0; /* break; */
 135
 136     for (i = 0; i < ps->pps->num_extra_slice_header_bits; i++)
 137         skip_bits(gb, 1); // slice_reserved_undetermined_flag[]
 138
 139     slice_type = get_ue_golomb_31(gb);
 140     if (!(slice_type == HEVC_SLICE_I || slice_type == HEVC_SLICE_P ||
 141           slice_type == HEVC_SLICE_B)) {
 142         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown slice type: %d.\n",
 143                slice_type);
 144         return AVERROR_INVALIDDATA;
 145     }
 146     s->pict_type = slice_type == HEVC_SLICE_B ? AV_PICTURE_TYPE_B :
 147                    slice_type == HEVC_SLICE_P ? AV_PICTURE_TYPE_P :
 148                                                 AV_PICTURE_TYPE_I;
 149
 150     if (ps->pps->output_flag_present_flag)
 151         skip_bits1(gb); // pic_output_flag
 152
 153     if (ps->sps->separate_colour_plane_flag)
 154         skip_bits(gb, 2);   // colour_plane_id
 155
 156     if (!IS_IDR_NAL(nal)) {
 157         int pic_order_cnt_lsb = get_bits(gb, ps->sps->log2_max_poc_lsb);
 158         s->output_picture_number = ctx->poc =
 159             ff_hevc_compute_poc(ps->sps, ctx->pocTid0, pic_order_cnt_lsb, nal->type);
 160     } else
 161         s->output_picture_number = ctx->poc = 0;
 162
 163     if (nal->temporal_id == 0 &&
 164         nal->type != HEVC_NAL_TRAIL_N &&
 165         nal->type != HEVC_NAL_TSA_N &&
 166         nal->type != HEVC_NAL_STSA_N &&
 167         nal->type != HEVC_NAL_RADL_N &&
 168         nal->type != HEVC_NAL_RASL_N &&
 169         nal->type != HEVC_NAL_RADL_R &&
 170         nal->type != HEVC_NAL_RASL_R)
 171         ctx->pocTid0 = ctx->poc;
 172
 173     return 1; /* no need to evaluate the rest */
 174 }
 175
 176 /**
 177  * Parse NAL units of found picture and decode some basic information.
 178  *
 179  * @param s parser context.
 180  * @param avctx codec context.
 181  * @param buf buffer with field/frame data.
 182  * @param buf_size size of the buffer.
 183  */
 184 static int parse_nal_units(AVCodecParserContext *s, const uint8_t *buf,
 185                            int buf_size, AVCodecContext *avctx)
 186 {
 187     HEVCParserContext *ctx = s->priv_data;
 188     HEVCParamSets *ps = &ctx->ps;
 189     HEVCSEI *sei = &ctx->sei;
 190     int ret, i;
 191
 192     /* set some sane default values */
 193     s->pict_type         = AV_PICTURE_TYPE_I;
 194     s->key_frame         = 0;
 195     s->picture_structure = AV_PICTURE_STRUCTURE_UNKNOWN;
 196
 197     ff_hevc_reset_sei(sei);
 198
 199     ret = ff_h2645_packet_split(&ctx->pkt, buf, buf_size, avctx, ctx->is_avc,
 200                                 ctx->nal_length_size, AV_CODEC_ID_HEVC, 1, 0);
 201     if (ret < 0)
 202         return ret;
 203
 204     for (i = 0; i < ctx->pkt.nb_nals; i++) {
 205         H2645NAL *nal = &ctx->pkt.nals[i];
 206         GetBitContext *gb = &nal->gb;
 207
 208         if (nal->nuh_layer_id > 0)
 209             continue;
 210
 211         switch (nal->type) {
 212         case HEVC_NAL_VPS:
 213             ff_hevc_decode_nal_vps(gb, avctx, ps);
 214             break;
 215         case HEVC_NAL_SPS:
 216             ff_hevc_decode_nal_sps(gb, avctx, ps, 1);
 217             break;
 218         case HEVC_NAL_PPS:
 219             ff_hevc_decode_nal_pps(gb, avctx, ps);
 220             break;
 221         case HEVC_NAL_SEI_PREFIX:
 222         case HEVC_NAL_SEI_SUFFIX:
 223             ff_hevc_decode_nal_sei(gb, avctx, sei, ps, nal->type);
 224             break;
 225         case HEVC_NAL_TRAIL_N:
 226         case HEVC_NAL_TRAIL_R:
 227         case HEVC_NAL_TSA_N:
 228         case HEVC_NAL_TSA_R:
 229         case HEVC_NAL_STSA_N:
 230         case HEVC_NAL_STSA_R:
 231         case HEVC_NAL_BLA_W_LP:
 232         case HEVC_NAL_BLA_W_RADL:
 233         case HEVC_NAL_BLA_N_LP:
 234         case HEVC_NAL_IDR_W_RADL:
 235         case HEVC_NAL_IDR_N_LP:
 236         case HEVC_NAL_CRA_NUT:
 237         case HEVC_NAL_RADL_N:
 238         case HEVC_NAL_RADL_R:
 239         case HEVC_NAL_RASL_N:
 240         case HEVC_NAL_RASL_R:
 241             if (ctx->sei.picture_timing.picture_struct == HEVC_SEI_PIC_STRUCT_FRAME_DOUBLING) {
 242                 s->repeat_pict = 1;
 243             } else if (ctx->sei.picture_timing.picture_struct == HEVC_SEI_PIC_STRUCT_FRAME_TRIPLING) {
 244                 s->repeat_pict = 2;
 245             }
 246             ret = hevc_parse_slice_header(s, nal, avctx);
 247             if (ret)
 248                 return ret;
 249             break;
 250         }
 251     }
 252     /* didn't find a picture! */
 253     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "missing picture in access unit with size %d\n", buf_size);
 254     return -1;
 255 }
 256
 257 /**
 258  * Find the end of the current frame in the bitstream.
 259  * @return the position of the first byte of the next frame, or END_NOT_FOUND
 260  */
 261 static int hevc_find_frame_end(AVCodecParserContext *s, const uint8_t *buf,
 262                                int buf_size)
 263 {
 264     HEVCParserContext *ctx = s->priv_data;
 265     ParseContext       *pc = &ctx->pc;
 266     int i;
 267
 268     for (i = 0; i < buf_size; i++) {
 269         int nut;
 270
 271         pc->state64 = (pc->state64 << 8) | buf[i];
 272
 273         if (((pc->state64 >> 3 * 8) & 0xFFFFFF) != START_CODE)
 274             continue;
 275
 276         nut = (pc->state64 >> 2 * 8 + 1) & 0x3F;
 277         // Beginning of access unit
 278         if ((nut >= HEVC_NAL_VPS && nut <= HEVC_NAL_EOB_NUT) || nut == HEVC_NAL_SEI_PREFIX ||
 279             (nut >= 41 && nut <= 44) || (nut >= 48 && nut <= 55)) {
 280             if (pc->frame_start_found) {
 281                 pc->frame_start_found = 0;
 282                 return i - 5;
 283             }
 284         } else if (nut <= HEVC_NAL_RASL_R ||
 285                    (nut >= HEVC_NAL_BLA_W_LP && nut <= HEVC_NAL_CRA_NUT)) {
 286             int first_slice_segment_in_pic_flag = buf[i] >> 7;
 287             if (first_slice_segment_in_pic_flag) {
 288                 if (!pc->frame_start_found) {
 289                     pc->frame_start_found = 1;
 290                 } else { // First slice of next frame found
 291                     pc->frame_start_found = 0;
 292                     return i - 5;
 293                 }
 294             }
 295         }
 296     }
 297
 298     return END_NOT_FOUND;
 299 }
 300
 301 static int hevc_parse(AVCodecParserContext *s, AVCodecContext *avctx,
 302                       const uint8_t **poutbuf, int *poutbuf_size,
 303                       const uint8_t *buf, int buf_size)
 304 {
 305     int next;
 306     HEVCParserContext *ctx = s->priv_data;
 307     ParseContext *pc = &ctx->pc;
 308     int is_dummy_buf = !buf_size;
 309     const uint8_t *dummy_buf = buf;
 310
 311     if (avctx->extradata && !ctx->parsed_extradata) {
 312         ff_hevc_decode_extradata(avctx->extradata, avctx->extradata_size, &ctx->ps, &ctx->sei,
 313                                  &ctx->is_avc, &ctx->nal_length_size, avctx->err_recognition,
 314                                  1, avctx);
 315         ctx->parsed_extradata = 1;
 316     }
 317
 318     if (s->flags & PARSER_FLAG_COMPLETE_FRAMES) {
 319         next = buf_size;
 320     } else {
 321         next = hevc_find_frame_end(s, buf, buf_size);
 322         if (ff_combine_frame(pc, next, &buf, &buf_size) < 0) {
 323             *poutbuf      = NULL;
 324             *poutbuf_size = 0;
 325             return buf_size;
 326         }
 327     }
 328
 329     is_dummy_buf &= (dummy_buf == buf);
 330
 331     if (!is_dummy_buf)
 332         parse_nal_units(s, buf, buf_size, avctx);
 333
 334     *poutbuf      = buf;
 335     *poutbuf_size = buf_size;
 336     return next;
 337 }
 338
 339 static void hevc_parser_close(AVCodecParserContext *s)
 340 {
 341     HEVCParserContext *ctx = s->priv_data;
 342
 343     ff_hevc_ps_uninit(&ctx->ps);
 344     ff_h2645_packet_uninit(&ctx->pkt);
 345     ff_hevc_reset_sei(&ctx->sei);
 346
 347     av_freep(&ctx->pc.buffer);
 348 }
 349
 350 const AVCodecParser ff_hevc_parser = {
 351     .codec_ids      = { AV_CODEC_ID_HEVC },
 352     .priv_data_size = sizeof(HEVCParserContext),
 353     .parser_parse   = hevc_parse,
 354     .parser_close   = hevc_parser_close,
 355 };