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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2014 Tim Walker <tdskywalker@gmail.com>
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 #include "libavcodec/avcodec.h"
  22 #include "libavcodec/get_bits.h"
  23 #include "libavcodec/golomb.h"
  24 #include "libavcodec/hevc.h"
  25 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  26 #include "avc.h"
  27 #include "avio.h"
  28 #include "hevc.h"
  29
  30 #define MAX_SPATIAL_SEGMENTATION 4096 // max. value of u(12) field
  31
  32 typedef struct HVCCNALUnitArray {
  33     uint8_t  array_completeness;
  34     uint8_t  NAL_unit_type;
  35     uint16_t numNalus;
  36     uint16_t *nalUnitLength;
  37     uint8_t  **nalUnit;
  38 } HVCCNALUnitArray;
  39
  40 typedef struct HEVCDecoderConfigurationRecord {
  41     uint8_t  configurationVersion;
  42     uint8_t  general_profile_space;
  43     uint8_t  general_tier_flag;
  44     uint8_t  general_profile_idc;
  45     uint32_t general_profile_compatibility_flags;
  46     uint64_t general_constraint_indicator_flags;
  47     uint8_t  general_level_idc;
  48     uint16_t min_spatial_segmentation_idc;
  49     uint8_t  parallelismType;
  50     uint8_t  chromaFormat;
  51     uint8_t  bitDepthLumaMinus8;
  52     uint8_t  bitDepthChromaMinus8;
  53     uint16_t avgFrameRate;
  54     uint8_t  constantFrameRate;
  55     uint8_t  numTemporalLayers;
  56     uint8_t  temporalIdNested;
  57     uint8_t  lengthSizeMinusOne;
  58     uint8_t  numOfArrays;
  59     HVCCNALUnitArray *array;
  60 } HEVCDecoderConfigurationRecord;
  61
  62 typedef struct HVCCProfileTierLevel {
  63     uint8_t  profile_space;
  64     uint8_t  tier_flag;
  65     uint8_t  profile_idc;
  66     uint32_t profile_compatibility_flags;
  67     uint64_t constraint_indicator_flags;
  68     uint8_t  level_idc;
  69 } HVCCProfileTierLevel;
  70
  71 static void hvcc_update_ptl(HEVCDecoderConfigurationRecord *hvcc,
  72                             HVCCProfileTierLevel *ptl)
  73 {
  74     /*
  75      * The value of general_profile_space in all the parameter sets must be
  76      * identical.
  77      */
  78     hvcc->general_profile_space = ptl->profile_space;
  79
  80     /*
  81      * The level indication general_level_idc must indicate a level of
  82      * capability equal to or greater than the highest level indicated for the
  83      * highest tier in all the parameter sets.
  84      */
  85     if (hvcc->general_tier_flag < ptl->tier_flag)
  86         hvcc->general_level_idc = ptl->level_idc;
  87     else
  88         hvcc->general_level_idc = FFMAX(hvcc->general_level_idc, ptl->level_idc);
  89
  90     /*
  91      * The tier indication general_tier_flag must indicate a tier equal to or
  92      * greater than the highest tier indicated in all the parameter sets.
  93      */
  94     hvcc->general_tier_flag = FFMAX(hvcc->general_tier_flag, ptl->tier_flag);
  95
  96     /*
  97      * The profile indication general_profile_idc must indicate a profile to
  98      * which the stream associated with this configuration record conforms.
  99      *
 100      * If the sequence parameter sets are marked with different profiles, then
 101      * the stream may need examination to determine which profile, if any, the
 102      * entire stream conforms to. If the entire stream is not examined, or the
 103      * examination reveals that there is no profile to which the entire stream
 104      * conforms, then the entire stream must be split into two or more
 105      * sub-streams with separate configuration records in which these rules can
 106      * be met.
 107      *
 108      * Note: set the profile to the highest value for the sake of simplicity.
 109      */
 110     hvcc->general_profile_idc = FFMAX(hvcc->general_profile_idc, ptl->profile_idc);
 111
 112     /*
 113      * Each bit in general_profile_compatibility_flags may only be set if all
 114      * the parameter sets set that bit.
 115      */
 116     hvcc->general_profile_compatibility_flags &= ptl->profile_compatibility_flags;
 117
 118     /*
 119      * Each bit in general_constraint_indicator_flags may only be set if all
 120      * the parameter sets set that bit.
 121      */
 122     hvcc->general_constraint_indicator_flags &= ptl->constraint_indicator_flags;
 123 }
 124
 125 static void hvcc_parse_ptl(GetBitContext *gb,
 126                            HEVCDecoderConfigurationRecord *hvcc,
 127                            unsigned int max_sub_layers_minus1)
 128 {
 129     unsigned int i;
 130     HVCCProfileTierLevel general_ptl;
 131     uint8_t sub_layer_profile_present_flag[HEVC_MAX_SUB_LAYERS];
 132     uint8_t sub_layer_level_present_flag[HEVC_MAX_SUB_LAYERS];
 133
 134     general_ptl.profile_space               = get_bits(gb, 2);
 135     general_ptl.tier_flag                   = get_bits1(gb);
 136     general_ptl.profile_idc                 = get_bits(gb, 5);
 137     general_ptl.profile_compatibility_flags = get_bits_long(gb, 32);
 138     general_ptl.constraint_indicator_flags  = get_bits64(gb, 48);
 139     general_ptl.level_idc                   = get_bits(gb, 8);
 140     hvcc_update_ptl(hvcc, &general_ptl);
 141
 142     for (i = 0; i < max_sub_layers_minus1; i++) {
 143         sub_layer_profile_present_flag[i] = get_bits1(gb);
 144         sub_layer_level_present_flag[i]   = get_bits1(gb);
 145     }
 146
 147     if (max_sub_layers_minus1 > 0)
 148         for (i = max_sub_layers_minus1; i < 8; i++)
 149             skip_bits(gb, 2); // reserved_zero_2bits[i]
 150
 151     for (i = 0; i < max_sub_layers_minus1; i++) {
 152         if (sub_layer_profile_present_flag[i]) {
 153             /*
 154              * sub_layer_profile_space[i]                     u(2)
 155              * sub_layer_tier_flag[i]                         u(1)
 156              * sub_layer_profile_idc[i]                       u(5)
 157              * sub_layer_profile_compatibility_flag[i][0..31] u(32)
 158              * sub_layer_progressive_source_flag[i]           u(1)
 159              * sub_layer_interlaced_source_flag[i]            u(1)
 160              * sub_layer_non_packed_constraint_flag[i]        u(1)
 161              * sub_layer_frame_only_constraint_flag[i]        u(1)
 162              * sub_layer_reserved_zero_44bits[i]              u(44)
 163              */
 164             skip_bits_long(gb, 32);
 165             skip_bits_long(gb, 32);
 166             skip_bits     (gb, 24);
 167         }
 168
 169         if (sub_layer_level_present_flag[i])
 170             skip_bits(gb, 8);
 171     }
 172 }
 173
 174 static void skip_sub_layer_hrd_parameters(GetBitContext *gb,
 175                                           unsigned int cpb_cnt_minus1,
 176                                           uint8_t sub_pic_hrd_params_present_flag)
 177 {
 178     unsigned int i;
 179
 180     for (i = 0; i <= cpb_cnt_minus1; i++) {
 181         get_ue_golomb_long(gb); // bit_rate_value_minus1
 182         get_ue_golomb_long(gb); // cpb_size_value_minus1
 183
 184         if (sub_pic_hrd_params_present_flag) {
 185             get_ue_golomb_long(gb); // cpb_size_du_value_minus1
 186             get_ue_golomb_long(gb); // bit_rate_du_value_minus1
 187         }
 188
 189         skip_bits1(gb); // cbr_flag
 190     }
 191 }
 192
 193 static int skip_hrd_parameters(GetBitContext *gb, uint8_t cprms_present_flag,
 194                                 unsigned int max_sub_layers_minus1)
 195 {
 196     unsigned int i;
 197     uint8_t sub_pic_hrd_params_present_flag = 0;
 198     uint8_t nal_hrd_parameters_present_flag = 0;
 199     uint8_t vcl_hrd_parameters_present_flag = 0;
 200
 201     if (cprms_present_flag) {
 202         nal_hrd_parameters_present_flag = get_bits1(gb);
 203         vcl_hrd_parameters_present_flag = get_bits1(gb);
 204
 205         if (nal_hrd_parameters_present_flag ||
 206             vcl_hrd_parameters_present_flag) {
 207             sub_pic_hrd_params_present_flag = get_bits1(gb);
 208
 209             if (sub_pic_hrd_params_present_flag)
 210                 /*
 211                  * tick_divisor_minus2                          u(8)
 212                  * du_cpb_removal_delay_increment_length_minus1 u(5)
 213                  * sub_pic_cpb_params_in_pic_timing_sei_flag    u(1)
 214                  * dpb_output_delay_du_length_minus1            u(5)
 215                  */
 216                 skip_bits(gb, 19);
 217
 218             /*
 219              * bit_rate_scale u(4)
 220              * cpb_size_scale u(4)
 221              */
 222             skip_bits(gb, 8);
 223
 224             if (sub_pic_hrd_params_present_flag)
 225                 skip_bits(gb, 4); // cpb_size_du_scale
 226
 227             /*
 228              * initial_cpb_removal_delay_length_minus1 u(5)
 229              * au_cpb_removal_delay_length_minus1      u(5)
 230              * dpb_output_delay_length_minus1          u(5)
 231              */
 232             skip_bits(gb, 15);
 233         }
 234     }
 235
 236     for (i = 0; i <= max_sub_layers_minus1; i++) {
 237         unsigned int cpb_cnt_minus1            = 0;
 238         uint8_t low_delay_hrd_flag             = 0;
 239         uint8_t fixed_pic_rate_within_cvs_flag = 0;
 240         uint8_t fixed_pic_rate_general_flag    = get_bits1(gb);
 241
 242         if (!fixed_pic_rate_general_flag)
 243             fixed_pic_rate_within_cvs_flag = get_bits1(gb);
 244
 245         if (fixed_pic_rate_within_cvs_flag)
 246             get_ue_golomb_long(gb); // elemental_duration_in_tc_minus1
 247         else
 248             low_delay_hrd_flag = get_bits1(gb);
 249
 250         if (!low_delay_hrd_flag) {
 251             cpb_cnt_minus1 = get_ue_golomb_long(gb);
 252             if (cpb_cnt_minus1 > 31)
 253                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 254         }
 255
 256         if (nal_hrd_parameters_present_flag)
 257             skip_sub_layer_hrd_parameters(gb, cpb_cnt_minus1,
 258                                           sub_pic_hrd_params_present_flag);
 259
 260         if (vcl_hrd_parameters_present_flag)
 261             skip_sub_layer_hrd_parameters(gb, cpb_cnt_minus1,
 262                                           sub_pic_hrd_params_present_flag);
 263     }
 264
 265     return 0;
 266 }
 267
 268 static void skip_timing_info(GetBitContext *gb)
 269 {
 270     skip_bits_long(gb, 32); // num_units_in_tick
 271     skip_bits_long(gb, 32); // time_scale
 272
 273     if (get_bits1(gb))          // poc_proportional_to_timing_flag
 274         get_ue_golomb_long(gb); // num_ticks_poc_diff_one_minus1
 275 }
 276
 277 static void hvcc_parse_vui(GetBitContext *gb,
 278                            HEVCDecoderConfigurationRecord *hvcc,
 279                            unsigned int max_sub_layers_minus1)
 280 {
 281     unsigned int min_spatial_segmentation_idc;
 282
 283     if (get_bits1(gb))              // aspect_ratio_info_present_flag
 284         if (get_bits(gb, 8) == 255) // aspect_ratio_idc
 285             skip_bits_long(gb, 32); // sar_width u(16), sar_height u(16)
 286
 287     if (get_bits1(gb))  // overscan_info_present_flag
 288         skip_bits1(gb); // overscan_appropriate_flag
 289
 290     if (get_bits1(gb)) {  // video_signal_type_present_flag
 291         skip_bits(gb, 4); // video_format u(3), video_full_range_flag u(1)
 292
 293         if (get_bits1(gb)) // colour_description_present_flag
 294             /*
 295              * colour_primaries         u(8)
 296              * transfer_characteristics u(8)
 297              * matrix_coeffs            u(8)
 298              */
 299             skip_bits(gb, 24);
 300     }
 301
 302     if (get_bits1(gb)) {        // chroma_loc_info_present_flag
 303         get_ue_golomb_long(gb); // chroma_sample_loc_type_top_field
 304         get_ue_golomb_long(gb); // chroma_sample_loc_type_bottom_field
 305     }
 306
 307     /*
 308      * neutral_chroma_indication_flag u(1)
 309      * field_seq_flag                 u(1)
 310      * frame_field_info_present_flag  u(1)
 311      */
 312     skip_bits(gb, 3);
 313
 314     if (get_bits1(gb)) {        // default_display_window_flag
 315         get_ue_golomb_long(gb); // def_disp_win_left_offset
 316         get_ue_golomb_long(gb); // def_disp_win_right_offset
 317         get_ue_golomb_long(gb); // def_disp_win_top_offset
 318         get_ue_golomb_long(gb); // def_disp_win_bottom_offset
 319     }
 320
 321     if (get_bits1(gb)) { // vui_timing_info_present_flag
 322         skip_timing_info(gb);
 323
 324         if (get_bits1(gb)) // vui_hrd_parameters_present_flag
 325             skip_hrd_parameters(gb, 1, max_sub_layers_minus1);
 326     }
 327
 328     if (get_bits1(gb)) { // bitstream_restriction_flag
 329         /*
 330          * tiles_fixed_structure_flag              u(1)
 331          * motion_vectors_over_pic_boundaries_flag u(1)
 332          * restricted_ref_pic_lists_flag           u(1)
 333          */
 334         skip_bits(gb, 3);
 335
 336         min_spatial_segmentation_idc = get_ue_golomb_long(gb);
 337
 338         /*
 339          * unsigned int(12) min_spatial_segmentation_idc;
 340          *
 341          * The min_spatial_segmentation_idc indication must indicate a level of
 342          * spatial segmentation equal to or less than the lowest level of
 343          * spatial segmentation indicated in all the parameter sets.
 344          */
 345         hvcc->min_spatial_segmentation_idc = FFMIN(hvcc->min_spatial_segmentation_idc,
 346                                                    min_spatial_segmentation_idc);
 347
 348         get_ue_golomb_long(gb); // max_bytes_per_pic_denom
 349         get_ue_golomb_long(gb); // max_bits_per_min_cu_denom
 350         get_ue_golomb_long(gb); // log2_max_mv_length_horizontal
 351         get_ue_golomb_long(gb); // log2_max_mv_length_vertical
 352     }
 353 }
 354
 355 static void skip_sub_layer_ordering_info(GetBitContext *gb)
 356 {
 357     get_ue_golomb_long(gb); // max_dec_pic_buffering_minus1
 358     get_ue_golomb_long(gb); // max_num_reorder_pics
 359     get_ue_golomb_long(gb); // max_latency_increase_plus1
 360 }
 361
 362 static int hvcc_parse_vps(GetBitContext *gb,
 363                           HEVCDecoderConfigurationRecord *hvcc)
 364 {
 365     unsigned int vps_max_sub_layers_minus1;
 366
 367     /*
 368      * vps_video_parameter_set_id u(4)
 369      * vps_reserved_three_2bits   u(2)
 370      * vps_max_layers_minus1      u(6)
 371      */
 372     skip_bits(gb, 12);
 373
 374     vps_max_sub_layers_minus1 = get_bits(gb, 3);
 375
 376     /*
 377      * numTemporalLayers greater than 1 indicates that the stream to which this
 378      * configuration record applies is temporally scalable and the contained
 379      * number of temporal layers (also referred to as temporal sub-layer or
 380      * sub-layer in ISO/IEC 23008-2) is equal to numTemporalLayers. Value 1
 381      * indicates that the stream is not temporally scalable. Value 0 indicates
 382      * that it is unknown whether the stream is temporally scalable.
 383      */
 384     hvcc->numTemporalLayers = FFMAX(hvcc->numTemporalLayers,
 385                                     vps_max_sub_layers_minus1 + 1);
 386
 387     /*
 388      * vps_temporal_id_nesting_flag u(1)
 389      * vps_reserved_0xffff_16bits   u(16)
 390      */
 391     skip_bits(gb, 17);
 392
 393     hvcc_parse_ptl(gb, hvcc, vps_max_sub_layers_minus1);
 394
 395     /* nothing useful for hvcC past this point */
 396     return 0;
 397 }
 398
 399 static void skip_scaling_list_data(GetBitContext *gb)
 400 {
 401     int i, j, k, num_coeffs;
 402
 403     for (i = 0; i < 4; i++)
 404         for (j = 0; j < (i == 3 ? 2 : 6); j++)
 405             if (!get_bits1(gb))         // scaling_list_pred_mode_flag[i][j]
 406                 get_ue_golomb_long(gb); // scaling_list_pred_matrix_id_delta[i][j]
 407             else {
 408                 num_coeffs = FFMIN(64, 1 << (4 + (i << 1)));
 409
 410                 if (i > 1)
 411                     get_se_golomb_long(gb); // scaling_list_dc_coef_minus8[i-2][j]
 412
 413                 for (k = 0; k < num_coeffs; k++)
 414                     get_se_golomb_long(gb); // scaling_list_delta_coef
 415             }
 416 }
 417
 418 static int parse_rps(GetBitContext *gb, unsigned int rps_idx,
 419                      unsigned int num_rps,
 420                      unsigned int num_delta_pocs[HEVC_MAX_SHORT_TERM_REF_PIC_SETS])
 421 {
 422     unsigned int i;
 423
 424     if (rps_idx && get_bits1(gb)) { // inter_ref_pic_set_prediction_flag
 425         /* this should only happen for slice headers, and this isn't one */
 426         if (rps_idx >= num_rps)
 427             return AVERROR_INVALIDDATA;
 428
 429         skip_bits1        (gb); // delta_rps_sign
 430         get_ue_golomb_long(gb); // abs_delta_rps_minus1
 431
 432         num_delta_pocs[rps_idx] = 0;
 433
 434         /*
 435          * From libavcodec/hevc_ps.c:
 436          *
 437          * if (is_slice_header) {
 438          *    //foo
 439          * } else
 440          *     rps_ridx = &sps->st_rps[rps - sps->st_rps - 1];
 441          *
 442          * where:
 443          * rps:             &sps->st_rps[rps_idx]
 444          * sps->st_rps:     &sps->st_rps[0]
 445          * is_slice_header: rps_idx == num_rps
 446          *
 447          * thus:
 448          * if (num_rps != rps_idx)
 449          *     rps_ridx = &sps->st_rps[rps_idx - 1];
 450          *
 451          * NumDeltaPocs[RefRpsIdx]: num_delta_pocs[rps_idx - 1]
 452          */
 453         for (i = 0; i <= num_delta_pocs[rps_idx - 1]; i++) {
 454             uint8_t use_delta_flag = 0;
 455             uint8_t used_by_curr_pic_flag = get_bits1(gb);
 456             if (!used_by_curr_pic_flag)
 457                 use_delta_flag = get_bits1(gb);
 458
 459             if (used_by_curr_pic_flag || use_delta_flag)
 460                 num_delta_pocs[rps_idx]++;
 461         }
 462     } else {
 463         unsigned int num_negative_pics = get_ue_golomb_long(gb);
 464         unsigned int num_positive_pics = get_ue_golomb_long(gb);
 465
 466         if ((num_positive_pics + (uint64_t)num_negative_pics) * 2 > get_bits_left(gb))
 467             return AVERROR_INVALIDDATA;
 468
 469         num_delta_pocs[rps_idx] = num_negative_pics + num_positive_pics;
 470
 471         for (i = 0; i < num_negative_pics; i++) {
 472             get_ue_golomb_long(gb); // delta_poc_s0_minus1[rps_idx]
 473             skip_bits1        (gb); // used_by_curr_pic_s0_flag[rps_idx]
 474         }
 475
 476         for (i = 0; i < num_positive_pics; i++) {
 477             get_ue_golomb_long(gb); // delta_poc_s1_minus1[rps_idx]
 478             skip_bits1        (gb); // used_by_curr_pic_s1_flag[rps_idx]
 479         }
 480     }
 481
 482     return 0;
 483 }
 484
 485 static int hvcc_parse_sps(GetBitContext *gb,
 486                           HEVCDecoderConfigurationRecord *hvcc)
 487 {
 488     unsigned int i, sps_max_sub_layers_minus1, log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4;
 489     unsigned int num_short_term_ref_pic_sets, num_delta_pocs[HEVC_MAX_SHORT_TERM_REF_PIC_SETS];
 490
 491     skip_bits(gb, 4); // sps_video_parameter_set_id
 492
 493     sps_max_sub_layers_minus1 = get_bits (gb, 3);
 494
 495     /*
 496      * numTemporalLayers greater than 1 indicates that the stream to which this
 497      * configuration record applies is temporally scalable and the contained
 498      * number of temporal layers (also referred to as temporal sub-layer or
 499      * sub-layer in ISO/IEC 23008-2) is equal to numTemporalLayers. Value 1
 500      * indicates that the stream is not temporally scalable. Value 0 indicates
 501      * that it is unknown whether the stream is temporally scalable.
 502      */
 503     hvcc->numTemporalLayers = FFMAX(hvcc->numTemporalLayers,
 504                                     sps_max_sub_layers_minus1 + 1);
 505
 506     hvcc->temporalIdNested = get_bits1(gb);
 507
 508     hvcc_parse_ptl(gb, hvcc, sps_max_sub_layers_minus1);
 509
 510     get_ue_golomb_long(gb); // sps_seq_parameter_set_id
 511
 512     hvcc->chromaFormat = get_ue_golomb_long(gb);
 513
 514     if (hvcc->chromaFormat == 3)
 515         skip_bits1(gb); // separate_colour_plane_flag
 516
 517     get_ue_golomb_long(gb); // pic_width_in_luma_samples
 518     get_ue_golomb_long(gb); // pic_height_in_luma_samples
 519
 520     if (get_bits1(gb)) {        // conformance_window_flag
 521         get_ue_golomb_long(gb); // conf_win_left_offset
 522         get_ue_golomb_long(gb); // conf_win_right_offset
 523         get_ue_golomb_long(gb); // conf_win_top_offset
 524         get_ue_golomb_long(gb); // conf_win_bottom_offset
 525     }
 526
 527     hvcc->bitDepthLumaMinus8          = get_ue_golomb_long(gb);
 528     hvcc->bitDepthChromaMinus8        = get_ue_golomb_long(gb);
 529     log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4 = get_ue_golomb_long(gb);
 530
 531     /* sps_sub_layer_ordering_info_present_flag */
 532     i = get_bits1(gb) ? 0 : sps_max_sub_layers_minus1;
 533     for (; i <= sps_max_sub_layers_minus1; i++)
 534         skip_sub_layer_ordering_info(gb);
 535
 536     get_ue_golomb_long(gb); // log2_min_luma_coding_block_size_minus3
 537     get_ue_golomb_long(gb); // log2_diff_max_min_luma_coding_block_size
 538     get_ue_golomb_long(gb); // log2_min_transform_block_size_minus2
 539     get_ue_golomb_long(gb); // log2_diff_max_min_transform_block_size
 540     get_ue_golomb_long(gb); // max_transform_hierarchy_depth_inter
 541     get_ue_golomb_long(gb); // max_transform_hierarchy_depth_intra
 542
 543     if (get_bits1(gb) && // scaling_list_enabled_flag
 544         get_bits1(gb))   // sps_scaling_list_data_present_flag
 545         skip_scaling_list_data(gb);
 546
 547     skip_bits1(gb); // amp_enabled_flag
 548     skip_bits1(gb); // sample_adaptive_offset_enabled_flag
 549
 550     if (get_bits1(gb)) {           // pcm_enabled_flag
 551         skip_bits         (gb, 4); // pcm_sample_bit_depth_luma_minus1
 552         skip_bits         (gb, 4); // pcm_sample_bit_depth_chroma_minus1
 553         get_ue_golomb_long(gb);    // log2_min_pcm_luma_coding_block_size_minus3
 554         get_ue_golomb_long(gb);    // log2_diff_max_min_pcm_luma_coding_block_size
 555         skip_bits1        (gb);    // pcm_loop_filter_disabled_flag
 556     }
 557
 558     num_short_term_ref_pic_sets = get_ue_golomb_long(gb);
 559     if (num_short_term_ref_pic_sets > HEVC_MAX_SHORT_TERM_REF_PIC_SETS)
 560         return AVERROR_INVALIDDATA;
 561
 562     for (i = 0; i < num_short_term_ref_pic_sets; i++) {
 563         int ret = parse_rps(gb, i, num_short_term_ref_pic_sets, num_delta_pocs);
 564         if (ret < 0)
 565             return ret;
 566     }
 567
 568     if (get_bits1(gb)) {                               // long_term_ref_pics_present_flag
 569         unsigned num_long_term_ref_pics_sps = get_ue_golomb_long(gb);
 570         if (num_long_term_ref_pics_sps > 31U)
 571             return AVERROR_INVALIDDATA;
 572         for (i = 0; i < num_long_term_ref_pics_sps; i++) { // num_long_term_ref_pics_sps
 573             int len = FFMIN(log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4 + 4, 16);
 574             skip_bits (gb, len); // lt_ref_pic_poc_lsb_sps[i]
 575             skip_bits1(gb);      // used_by_curr_pic_lt_sps_flag[i]
 576         }
 577     }
 578
 579     skip_bits1(gb); // sps_temporal_mvp_enabled_flag
 580     skip_bits1(gb); // strong_intra_smoothing_enabled_flag
 581
 582     if (get_bits1(gb)) // vui_parameters_present_flag
 583         hvcc_parse_vui(gb, hvcc, sps_max_sub_layers_minus1);
 584
 585     /* nothing useful for hvcC past this point */
 586     return 0;
 587 }
 588
 589 static int hvcc_parse_pps(GetBitContext *gb,
 590                           HEVCDecoderConfigurationRecord *hvcc)
 591 {
 592     uint8_t tiles_enabled_flag, entropy_coding_sync_enabled_flag;
 593
 594     get_ue_golomb_long(gb); // pps_pic_parameter_set_id
 595     get_ue_golomb_long(gb); // pps_seq_parameter_set_id
 596
 597     /*
 598      * dependent_slice_segments_enabled_flag u(1)
 599      * output_flag_present_flag              u(1)
 600      * num_extra_slice_header_bits           u(3)
 601      * sign_data_hiding_enabled_flag         u(1)
 602      * cabac_init_present_flag               u(1)
 603      */
 604     skip_bits(gb, 7);
 605
 606     get_ue_golomb_long(gb); // num_ref_idx_l0_default_active_minus1
 607     get_ue_golomb_long(gb); // num_ref_idx_l1_default_active_minus1
 608     get_se_golomb_long(gb); // init_qp_minus26
 609
 610     /*
 611      * constrained_intra_pred_flag u(1)
 612      * transform_skip_enabled_flag u(1)
 613      */
 614     skip_bits(gb, 2);
 615
 616     if (get_bits1(gb))          // cu_qp_delta_enabled_flag
 617         get_ue_golomb_long(gb); // diff_cu_qp_delta_depth
 618
 619     get_se_golomb_long(gb); // pps_cb_qp_offset
 620     get_se_golomb_long(gb); // pps_cr_qp_offset
 621
 622     /*
 623      * pps_slice_chroma_qp_offsets_present_flag u(1)
 624      * weighted_pred_flag               u(1)
 625      * weighted_bipred_flag             u(1)
 626      * transquant_bypass_enabled_flag   u(1)
 627      */
 628     skip_bits(gb, 4);
 629
 630     tiles_enabled_flag               = get_bits1(gb);
 631     entropy_coding_sync_enabled_flag = get_bits1(gb);
 632
 633     if (entropy_coding_sync_enabled_flag && tiles_enabled_flag)
 634         hvcc->parallelismType = 0; // mixed-type parallel decoding
 635     else if (entropy_coding_sync_enabled_flag)
 636         hvcc->parallelismType = 3; // wavefront-based parallel decoding
 637     else if (tiles_enabled_flag)
 638         hvcc->parallelismType = 2; // tile-based parallel decoding
 639     else
 640         hvcc->parallelismType = 1; // slice-based parallel decoding
 641
 642     /* nothing useful for hvcC past this point */
 643     return 0;
 644 }
 645
 646 static void nal_unit_parse_header(GetBitContext *gb, uint8_t *nal_type)
 647 {
 648     skip_bits1(gb); // forbidden_zero_bit
 649
 650     *nal_type = get_bits(gb, 6);
 651
 652     /*
 653      * nuh_layer_id          u(6)
 654      * nuh_temporal_id_plus1 u(3)
 655      */
 656     skip_bits(gb, 9);
 657 }
 658
 659 static int hvcc_array_add_nal_unit(uint8_t *nal_buf, uint32_t nal_size,
 660                                    uint8_t nal_type, int ps_array_completeness,
 661                                    HEVCDecoderConfigurationRecord *hvcc)
 662 {
 663     int ret;
 664     uint8_t index;
 665     uint16_t numNalus;
 666     HVCCNALUnitArray *array;
 667
 668     for (index = 0; index < hvcc->numOfArrays; index++)
 669         if (hvcc->array[index].NAL_unit_type == nal_type)
 670             break;
 671
 672     if (index >= hvcc->numOfArrays) {
 673         uint8_t i;
 674
 675         ret = av_reallocp_array(&hvcc->array, index + 1, sizeof(HVCCNALUnitArray));
 676         if (ret < 0)
 677             return ret;
 678
 679         for (i = hvcc->numOfArrays; i <= index; i++)
 680             memset(&hvcc->array[i], 0, sizeof(HVCCNALUnitArray));
 681         hvcc->numOfArrays = index + 1;
 682     }
 683
 684     array    = &hvcc->array[index];
 685     numNalus = array->numNalus;
 686
 687     ret = av_reallocp_array(&array->nalUnit, numNalus + 1, sizeof(uint8_t*));
 688     if (ret < 0)
 689         return ret;
 690
 691     ret = av_reallocp_array(&array->nalUnitLength, numNalus + 1, sizeof(uint16_t));
 692     if (ret < 0)
 693         return ret;
 694
 695     array->nalUnit      [numNalus] = nal_buf;
 696     array->nalUnitLength[numNalus] = nal_size;
 697     array->NAL_unit_type           = nal_type;
 698     array->numNalus++;
 699
 700     /*
 701      * When the sample entry name is ‘hvc1’, the default and mandatory value of
 702      * array_completeness is 1 for arrays of all types of parameter sets, and 0
 703      * for all other arrays. When the sample entry name is ‘hev1’, the default
 704      * value of array_completeness is 0 for all arrays.
 705      */
 706     if (nal_type == HEVC_NAL_VPS || nal_type == HEVC_NAL_SPS || nal_type == HEVC_NAL_PPS)
 707         array->array_completeness = ps_array_completeness;
 708
 709     return 0;
 710 }
 711
 712 static int hvcc_add_nal_unit(uint8_t *nal_buf, uint32_t nal_size,
 713                              int ps_array_completeness,
 714                              HEVCDecoderConfigurationRecord *hvcc)
 715 {
 716     int ret = 0;
 717     GetBitContext gbc;
 718     uint8_t nal_type;
 719     uint8_t *rbsp_buf;
 720     uint32_t rbsp_size;
 721
 722     rbsp_buf = ff_nal_unit_extract_rbsp(nal_buf, nal_size, &rbsp_size, 2);
 723     if (!rbsp_buf) {
 724         ret = AVERROR(ENOMEM);
 725         goto end;
 726     }
 727
 728     ret = init_get_bits8(&gbc, rbsp_buf, rbsp_size);
 729     if (ret < 0)
 730         goto end;
 731
 732     nal_unit_parse_header(&gbc, &nal_type);
 733
 734     /*
 735      * Note: only 'declarative' SEI messages are allowed in
 736      * hvcC. Perhaps the SEI playload type should be checked
 737      * and non-declarative SEI messages discarded?
 738      */
 739     switch (nal_type) {
 740     case HEVC_NAL_VPS:
 741     case HEVC_NAL_SPS:
 742     case HEVC_NAL_PPS:
 743     case HEVC_NAL_SEI_PREFIX:
 744     case HEVC_NAL_SEI_SUFFIX:
 745         ret = hvcc_array_add_nal_unit(nal_buf, nal_size, nal_type,
 746                                       ps_array_completeness, hvcc);
 747         if (ret < 0)
 748             goto end;
 749         else if (nal_type == HEVC_NAL_VPS)
 750             ret = hvcc_parse_vps(&gbc, hvcc);
 751         else if (nal_type == HEVC_NAL_SPS)
 752             ret = hvcc_parse_sps(&gbc, hvcc);
 753         else if (nal_type == HEVC_NAL_PPS)
 754             ret = hvcc_parse_pps(&gbc, hvcc);
 755         if (ret < 0)
 756             goto end;
 757         break;
 758     default:
 759         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 760         goto end;
 761     }
 762
 763 end:
 764     av_free(rbsp_buf);
 765     return ret;
 766 }
 767
 768 static void hvcc_init(HEVCDecoderConfigurationRecord *hvcc)
 769 {
 770     memset(hvcc, 0, sizeof(HEVCDecoderConfigurationRecord));
 771     hvcc->configurationVersion = 1;
 772     hvcc->lengthSizeMinusOne   = 3; // 4 bytes
 773
 774     /*
 775      * The following fields have all their valid bits set by default,
 776      * the ProfileTierLevel parsing code will unset them when needed.
 777      */
 778     hvcc->general_profile_compatibility_flags = 0xffffffff;
 779     hvcc->general_constraint_indicator_flags  = 0xffffffffffff;
 780
 781     /*
 782      * Initialize this field with an invalid value which can be used to detect
 783      * whether we didn't see any VUI (in which case it should be reset to zero).
 784      */
 785     hvcc->min_spatial_segmentation_idc = MAX_SPATIAL_SEGMENTATION + 1;
 786 }
 787
 788 static void hvcc_close(HEVCDecoderConfigurationRecord *hvcc)
 789 {
 790     uint8_t i;
 791
 792     for (i = 0; i < hvcc->numOfArrays; i++) {
 793         hvcc->array[i].numNalus = 0;
 794         av_freep(&hvcc->array[i].nalUnit);
 795         av_freep(&hvcc->array[i].nalUnitLength);
 796     }
 797
 798     hvcc->numOfArrays = 0;
 799     av_freep(&hvcc->array);
 800 }
 801
 802 static int hvcc_write(AVIOContext *pb, HEVCDecoderConfigurationRecord *hvcc)
 803 {
 804     uint8_t i;
 805     uint16_t j, vps_count = 0, sps_count = 0, pps_count = 0;
 806
 807     /*
 808      * We only support writing HEVCDecoderConfigurationRecord version 1.
 809      */
 810     hvcc->configurationVersion = 1;
 811
 812     /*
 813      * If min_spatial_segmentation_idc is invalid, reset to 0 (unspecified).
 814      */
 815     if (hvcc->min_spatial_segmentation_idc > MAX_SPATIAL_SEGMENTATION)
 816         hvcc->min_spatial_segmentation_idc = 0;
 817
 818     /*
 819      * parallelismType indicates the type of parallelism that is used to meet
 820      * the restrictions imposed by min_spatial_segmentation_idc when the value
 821      * of min_spatial_segmentation_idc is greater than 0.
 822      */
 823     if (!hvcc->min_spatial_segmentation_idc)
 824         hvcc->parallelismType = 0;
 825
 826     /*
 827      * It's unclear how to properly compute these fields, so
 828      * let's always set them to values meaning 'unspecified'.
 829      */
 830     hvcc->avgFrameRate      = 0;
 831     hvcc->constantFrameRate = 0;
 832
 833     av_log(NULL, AV_LOG_TRACE,  "configurationVersion:                %"PRIu8"\n",
 834             hvcc->configurationVersion);
 835     av_log(NULL, AV_LOG_TRACE,  "general_profile_space:               %"PRIu8"\n",
 836             hvcc->general_profile_space);
 837     av_log(NULL, AV_LOG_TRACE,  "general_tier_flag:                   %"PRIu8"\n",
 838             hvcc->general_tier_flag);
 839     av_log(NULL, AV_LOG_TRACE,  "general_profile_idc:                 %"PRIu8"\n",
 840             hvcc->general_profile_idc);
 841     av_log(NULL, AV_LOG_TRACE, "general_profile_compatibility_flags: 0x%08"PRIx32"\n",
 842             hvcc->general_profile_compatibility_flags);
 843     av_log(NULL, AV_LOG_TRACE, "general_constraint_indicator_flags:  0x%012"PRIx64"\n",
 844             hvcc->general_constraint_indicator_flags);
 845     av_log(NULL, AV_LOG_TRACE,  "general_level_idc:                   %"PRIu8"\n",
 846             hvcc->general_level_idc);
 847     av_log(NULL, AV_LOG_TRACE,  "min_spatial_segmentation_idc:        %"PRIu16"\n",
 848             hvcc->min_spatial_segmentation_idc);
 849     av_log(NULL, AV_LOG_TRACE,  "parallelismType:                     %"PRIu8"\n",
 850             hvcc->parallelismType);
 851     av_log(NULL, AV_LOG_TRACE,  "chromaFormat:                        %"PRIu8"\n",
 852             hvcc->chromaFormat);
 853     av_log(NULL, AV_LOG_TRACE,  "bitDepthLumaMinus8:                  %"PRIu8"\n",
 854             hvcc->bitDepthLumaMinus8);
 855     av_log(NULL, AV_LOG_TRACE,  "bitDepthChromaMinus8:                %"PRIu8"\n",
 856             hvcc->bitDepthChromaMinus8);
 857     av_log(NULL, AV_LOG_TRACE,  "avgFrameRate:                        %"PRIu16"\n",
 858             hvcc->avgFrameRate);
 859     av_log(NULL, AV_LOG_TRACE,  "constantFrameRate:                   %"PRIu8"\n",
 860             hvcc->constantFrameRate);
 861     av_log(NULL, AV_LOG_TRACE,  "numTemporalLayers:                   %"PRIu8"\n",
 862             hvcc->numTemporalLayers);
 863     av_log(NULL, AV_LOG_TRACE,  "temporalIdNested:                    %"PRIu8"\n",
 864             hvcc->temporalIdNested);
 865     av_log(NULL, AV_LOG_TRACE,  "lengthSizeMinusOne:                  %"PRIu8"\n",
 866             hvcc->lengthSizeMinusOne);
 867     av_log(NULL, AV_LOG_TRACE,  "numOfArrays:                         %"PRIu8"\n",
 868             hvcc->numOfArrays);
 869     for (i = 0; i < hvcc->numOfArrays; i++) {
 870         av_log(NULL, AV_LOG_TRACE, "array_completeness[%"PRIu8"]:               %"PRIu8"\n",
 871                 i, hvcc->array[i].array_completeness);
 872         av_log(NULL, AV_LOG_TRACE, "NAL_unit_type[%"PRIu8"]:                    %"PRIu8"\n",
 873                 i, hvcc->array[i].NAL_unit_type);
 874         av_log(NULL, AV_LOG_TRACE, "numNalus[%"PRIu8"]:                         %"PRIu16"\n",
 875                 i, hvcc->array[i].numNalus);
 876         for (j = 0; j < hvcc->array[i].numNalus; j++)
 877             av_log(NULL, AV_LOG_TRACE,
 878                     "nalUnitLength[%"PRIu8"][%"PRIu16"]:                 %"PRIu16"\n",
 879                     i, j, hvcc->array[i].nalUnitLength[j]);
 880     }
 881
 882     /*
 883      * We need at least one of each: VPS, SPS and PPS.
 884      */
 885     for (i = 0; i < hvcc->numOfArrays; i++)
 886         switch (hvcc->array[i].NAL_unit_type) {
 887         case HEVC_NAL_VPS:
 888             vps_count += hvcc->array[i].numNalus;
 889             break;
 890         case HEVC_NAL_SPS:
 891             sps_count += hvcc->array[i].numNalus;
 892             break;
 893         case HEVC_NAL_PPS:
 894             pps_count += hvcc->array[i].numNalus;
 895             break;
 896         default:
 897             break;
 898         }
 899     if (!vps_count || vps_count > HEVC_MAX_VPS_COUNT ||
 900         !sps_count || sps_count > HEVC_MAX_SPS_COUNT ||
 901         !pps_count || pps_count > HEVC_MAX_PPS_COUNT)
 902         return AVERROR_INVALIDDATA;
 903
 904     /* unsigned int(8) configurationVersion = 1; */
 905     avio_w8(pb, hvcc->configurationVersion);
 906
 907     /*
 908      * unsigned int(2) general_profile_space;
 909      * unsigned int(1) general_tier_flag;
 910      * unsigned int(5) general_profile_idc;
 911      */
 912     avio_w8(pb, hvcc->general_profile_space << 6 |
 913                 hvcc->general_tier_flag     << 5 |
 914                 hvcc->general_profile_idc);
 915
 916     /* unsigned int(32) general_profile_compatibility_flags; */
 917     avio_wb32(pb, hvcc->general_profile_compatibility_flags);
 918
 919     /* unsigned int(48) general_constraint_indicator_flags; */
 920     avio_wb32(pb, hvcc->general_constraint_indicator_flags >> 16);
 921     avio_wb16(pb, hvcc->general_constraint_indicator_flags);
 922
 923     /* unsigned int(8) general_level_idc; */
 924     avio_w8(pb, hvcc->general_level_idc);
 925
 926     /*
 927      * bit(4) reserved = ‘1111’b;
 928      * unsigned int(12) min_spatial_segmentation_idc;
 929      */
 930     avio_wb16(pb, hvcc->min_spatial_segmentation_idc | 0xf000);
 931
 932     /*
 933      * bit(6) reserved = ‘111111’b;
 934      * unsigned int(2) parallelismType;
 935      */
 936     avio_w8(pb, hvcc->parallelismType | 0xfc);
 937
 938     /*
 939      * bit(6) reserved = ‘111111’b;
 940      * unsigned int(2) chromaFormat;
 941      */
 942     avio_w8(pb, hvcc->chromaFormat | 0xfc);
 943
 944     /*
 945      * bit(5) reserved = ‘11111’b;
 946      * unsigned int(3) bitDepthLumaMinus8;
 947      */
 948     avio_w8(pb, hvcc->bitDepthLumaMinus8 | 0xf8);
 949
 950     /*
 951      * bit(5) reserved = ‘11111’b;
 952      * unsigned int(3) bitDepthChromaMinus8;
 953      */
 954     avio_w8(pb, hvcc->bitDepthChromaMinus8 | 0xf8);
 955
 956     /* bit(16) avgFrameRate; */
 957     avio_wb16(pb, hvcc->avgFrameRate);
 958
 959     /*
 960      * bit(2) constantFrameRate;
 961      * bit(3) numTemporalLayers;
 962      * bit(1) temporalIdNested;
 963      * unsigned int(2) lengthSizeMinusOne;
 964      */
 965     avio_w8(pb, hvcc->constantFrameRate << 6 |
 966                 hvcc->numTemporalLayers << 3 |
 967                 hvcc->temporalIdNested  << 2 |
 968                 hvcc->lengthSizeMinusOne);
 969
 970     /* unsigned int(8) numOfArrays; */
 971     avio_w8(pb, hvcc->numOfArrays);
 972
 973     for (i = 0; i < hvcc->numOfArrays; i++) {
 974         /*
 975          * bit(1) array_completeness;
 976          * unsigned int(1) reserved = 0;
 977          * unsigned int(6) NAL_unit_type;
 978          */
 979         avio_w8(pb, hvcc->array[i].array_completeness << 7 |
 980                     hvcc->array[i].NAL_unit_type & 0x3f);
 981
 982         /* unsigned int(16) numNalus; */
 983         avio_wb16(pb, hvcc->array[i].numNalus);
 984
 985         for (j = 0; j < hvcc->array[i].numNalus; j++) {
 986             /* unsigned int(16) nalUnitLength; */
 987             avio_wb16(pb, hvcc->array[i].nalUnitLength[j]);
 988
 989             /* bit(8*nalUnitLength) nalUnit; */
 990             avio_write(pb, hvcc->array[i].nalUnit[j],
 991                        hvcc->array[i].nalUnitLength[j]);
 992         }
 993     }
 994
 995     return 0;
 996 }
 997
 998 int ff_hevc_annexb2mp4(AVIOContext *pb, const uint8_t *buf_in,
 999                        int size, int filter_ps, int *ps_count)
1000 {
1001     int num_ps = 0, ret = 0;
1002     uint8_t *buf, *end, *start = NULL;
1003
1004     if (!filter_ps) {
1005         ret = ff_avc_parse_nal_units(pb, buf_in, size);
1006         goto end;
1007     }
1008
1009     ret = ff_avc_parse_nal_units_buf(buf_in, &start, &size);
1010     if (ret < 0)
1011         goto end;
1012
1013     ret = 0;
1014     buf = start;
1015     end = start + size;
1016
1017     while (end - buf > 4) {
1018         uint32_t len = FFMIN(AV_RB32(buf), end - buf - 4);
1019         uint8_t type = (buf[4] >> 1) & 0x3f;
1020
1021         buf += 4;
1022
1023         switch (type) {
1024         case HEVC_NAL_VPS:
1025         case HEVC_NAL_SPS:
1026         case HEVC_NAL_PPS:
1027             num_ps++;
1028             break;
1029         default:
1030             ret += 4 + len;
1031             avio_wb32(pb, len);
1032             avio_write(pb, buf, len);
1033             break;
1034         }
1035
1036         buf += len;
1037     }
1038
1039 end:
1040     av_free(start);
1041     if (ps_count)
1042         *ps_count = num_ps;
1043     return ret;
1044 }
1045
1046 int ff_hevc_annexb2mp4_buf(const uint8_t *buf_in, uint8_t **buf_out,
1047                            int *size, int filter_ps, int *ps_count)
1048 {
1049     AVIOContext *pb;
1050     int ret;
1051
1052     ret = avio_open_dyn_buf(&pb);
1053     if (ret < 0)
1054         return ret;
1055
1056     ret   = ff_hevc_annexb2mp4(pb, buf_in, *size, filter_ps, ps_count);
1057     *size = avio_close_dyn_buf(pb, buf_out);
1058
1059     return ret;
1060 }
1061
1062 int ff_isom_write_hvcc(AVIOContext *pb, const uint8_t *data,
1063                        int size, int ps_array_completeness)
1064 {
1065     int ret = 0;
1066     uint8_t *buf, *end, *start = NULL;
1067     HEVCDecoderConfigurationRecord hvcc;
1068
1069     hvcc_init(&hvcc);
1070
1071     if (size < 6) {
1072         /* We can't write a valid hvcC from the provided data */
1073         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
1074         goto end;
1075     } else if (*data == 1) {
1076         /* Data is already hvcC-formatted */
1077         avio_write(pb, data, size);
1078         goto end;
1079     } else if (!(AV_RB24(data) == 1 || AV_RB32(data) == 1)) {
1080         /* Not a valid Annex B start code prefix */
1081         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
1082         goto end;
1083     }
1084
1085     ret = ff_avc_parse_nal_units_buf(data, &start, &size);
1086     if (ret < 0)
1087         goto end;
1088
1089     buf = start;
1090     end = start + size;
1091
1092     while (end - buf > 4) {
1093         uint32_t len = FFMIN(AV_RB32(buf), end - buf - 4);
1094         uint8_t type = (buf[4] >> 1) & 0x3f;
1095
1096         buf += 4;
1097
1098         switch (type) {
1099         case HEVC_NAL_VPS:
1100         case HEVC_NAL_SPS:
1101         case HEVC_NAL_PPS:
1102         case HEVC_NAL_SEI_PREFIX:
1103         case HEVC_NAL_SEI_SUFFIX:
1104             ret = hvcc_add_nal_unit(buf, len, ps_array_completeness, &hvcc);
1105             if (ret < 0)
1106                 goto end;
1107             break;
1108         default:
1109             break;
1110         }
1111
1112         buf += len;
1113     }
1114
1115     ret = hvcc_write(pb, &hvcc);
1116
1117 end:
1118     hvcc_close(&hvcc);
1119     av_free(start);
1120     return ret;
1121 }