git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavformat/rtpdec_h264.c

   1 /*
   2  * RTP H264 Protocol (RFC3984)
   3  * Copyright (c) 2006 Ryan Martell
   4  *
   5  * This file is part of Libav.
   6  *
   7  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * @brief H.264 / RTP Code (RFC3984)
  25  * @author Ryan Martell <rdm4@martellventures.com>
  26  *
  27  * @note Notes:
  28  * Notes:
  29  * This currently supports packetization mode:
  30  * Single Nal Unit Mode (0), or
  31  * Non-Interleaved Mode (1).  It currently does not support
  32  * Interleaved Mode (2). (This requires implementing STAP-B, MTAP16, MTAP24,
  33  *                        FU-B packet types)
  34  */
  35
  36 #include "libavutil/attributes.h"
  37 #include "libavutil/base64.h"
  38 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  39 #include "libavutil/avstring.h"
  40 #include "avformat.h"
  41
  42 #include "network.h"
  43
  44 #include "rtpdec.h"
  45 #include "rtpdec_formats.h"
  46
  47 struct PayloadContext {
  48     // sdp setup parameters
  49     uint8_t profile_idc;
  50     uint8_t profile_iop;
  51     uint8_t level_idc;
  52     int packetization_mode;
  53 #ifdef DEBUG
  54     int packet_types_received[32];
  55 #endif
  56 };
  57
  58 #ifdef DEBUG
  59 #define COUNT_NAL_TYPE(data, nal) data->packet_types_received[(nal) & 0x1f]++
  60 #define NAL_COUNTERS data->packet_types_received
  61 #else
  62 #define COUNT_NAL_TYPE(data, nal) do { } while (0)
  63 #define NAL_COUNTERS NULL
  64 #endif
  65 #define NAL_MASK 0x1f
  66
  67 static const uint8_t start_sequence[] = { 0, 0, 0, 1 };
  68
  69 static void parse_profile_level_id(AVFormatContext *s,
  70                                    PayloadContext *h264_data,
  71                                    char *value)
  72 {
  73     char buffer[3];
  74     // 6 characters=3 bytes, in hex.
  75     uint8_t profile_idc;
  76     uint8_t profile_iop;
  77     uint8_t level_idc;
  78
  79     buffer[0]   = value[0];
  80     buffer[1]   = value[1];
  81     buffer[2]   = '\0';
  82     profile_idc = strtol(buffer, NULL, 16);
  83     buffer[0]   = value[2];
  84     buffer[1]   = value[3];
  85     profile_iop = strtol(buffer, NULL, 16);
  86     buffer[0]   = value[4];
  87     buffer[1]   = value[5];
  88     level_idc   = strtol(buffer, NULL, 16);
  89
  90     av_log(s, AV_LOG_DEBUG,
  91            "RTP Profile IDC: %x Profile IOP: %x Level: %x\n",
  92            profile_idc, profile_iop, level_idc);
  93     h264_data->profile_idc = profile_idc;
  94     h264_data->profile_iop = profile_iop;
  95     h264_data->level_idc   = level_idc;
  96 }
  97
  98 int ff_h264_parse_sprop_parameter_sets(AVFormatContext *s,
  99                                        uint8_t **data_ptr, int *size_ptr,
 100                                        const char *value)
 101 {
 102     char base64packet[1024];
 103     uint8_t decoded_packet[1024];
 104     int packet_size;
 105
 106     while (*value) {
 107         char *dst = base64packet;
 108
 109         while (*value && *value != ','
 110                && (dst - base64packet) < sizeof(base64packet) - 1) {
 111             *dst++ = *value++;
 112         }
 113         *dst++ = '\0';
 114
 115         if (*value == ',')
 116             value++;
 117
 118         packet_size = av_base64_decode(decoded_packet, base64packet,
 119                                        sizeof(decoded_packet));
 120         if (packet_size > 0) {
 121             uint8_t *dest = av_realloc(*data_ptr,
 122                                        packet_size + sizeof(start_sequence) +
 123                                        *size_ptr +
 124                                        FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 125             if (!dest) {
 126                 av_log(s, AV_LOG_ERROR,
 127                        "Unable to allocate memory for extradata!\n");
 128                 return AVERROR(ENOMEM);
 129             }
 130             *data_ptr = dest;
 131
 132             memcpy(dest + *size_ptr, start_sequence,
 133                    sizeof(start_sequence));
 134             memcpy(dest + *size_ptr + sizeof(start_sequence),
 135                    decoded_packet, packet_size);
 136             memset(dest + *size_ptr + sizeof(start_sequence) +
 137                    packet_size, 0, FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 138
 139             *size_ptr += sizeof(start_sequence) + packet_size;
 140         }
 141     }
 142
 143     return 0;
 144 }
 145
 146 static int sdp_parse_fmtp_config_h264(AVFormatContext *s,
 147                                       AVStream *stream,
 148                                       PayloadContext *h264_data,
 149                                       char *attr, char *value)
 150 {
 151     AVCodecContext *codec = stream->codec;
 152
 153     if (!strcmp(attr, "packetization-mode")) {
 154         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "RTP Packetization Mode: %d\n", atoi(value));
 155         h264_data->packetization_mode = atoi(value);
 156         /*
 157          * Packetization Mode:
 158          * 0 or not present: Single NAL mode (Only nals from 1-23 are allowed)
 159          * 1: Non-interleaved Mode: 1-23, 24 (STAP-A), 28 (FU-A) are allowed.
 160          * 2: Interleaved Mode: 25 (STAP-B), 26 (MTAP16), 27 (MTAP24), 28 (FU-A),
 161          *                      and 29 (FU-B) are allowed.
 162          */
 163         if (h264_data->packetization_mode > 1)
 164             av_log(s, AV_LOG_ERROR,
 165                    "Interleaved RTP mode is not supported yet.\n");
 166     } else if (!strcmp(attr, "profile-level-id")) {
 167         if (strlen(value) == 6)
 168             parse_profile_level_id(s, h264_data, value);
 169     } else if (!strcmp(attr, "sprop-parameter-sets")) {
 170         int ret;
 171         codec->extradata_size = 0;
 172         av_freep(&codec->extradata);
 173         ret = ff_h264_parse_sprop_parameter_sets(s, &codec->extradata,
 174                                                  &codec->extradata_size, value);
 175         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "Extradata set to %p (size: %d)\n",
 176                codec->extradata, codec->extradata_size);
 177         return ret;
 178     }
 179     return 0;
 180 }
 181
 182 int ff_h264_handle_aggregated_packet(AVFormatContext *ctx, AVPacket *pkt,
 183                                      const uint8_t *buf, int len,
 184                                      int start_skip, int *nal_counters,
 185                                      int nal_mask)
 186 {
 187     int pass         = 0;
 188     int total_length = 0;
 189     uint8_t *dst     = NULL;
 190     int ret;
 191
 192     // first we are going to figure out the total size
 193     for (pass = 0; pass < 2; pass++) {
 194         const uint8_t *src = buf;
 195         int src_len        = len;
 196
 197         src     += start_skip;
 198         src_len -= start_skip;
 199
 200         while (src_len > 2) {
 201             uint16_t nal_size = AV_RB16(src);
 202
 203             // consume the length of the aggregate
 204             src     += 2;
 205             src_len -= 2;
 206
 207             if (nal_size <= src_len) {
 208                 if (pass == 0) {
 209                     // counting
 210                     total_length += sizeof(start_sequence) + nal_size;
 211                 } else {
 212                     // copying
 213                     memcpy(dst, start_sequence, sizeof(start_sequence));
 214                     dst += sizeof(start_sequence);
 215                     memcpy(dst, src, nal_size);
 216                     if (nal_counters)
 217                         nal_counters[(*src) & nal_mask]++;
 218                     dst += nal_size;
 219                 }
 220             } else {
 221                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 222                        "nal size exceeds length: %d %d\n", nal_size, src_len);
 223                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 224             }
 225
 226             // eat what we handled
 227             src     += nal_size + start_skip;
 228             src_len -= nal_size + start_skip;
 229         }
 230
 231         if (pass == 0) {
 232             /* now we know the total size of the packet (with the
 233              * start sequences added) */
 234             if ((ret = av_new_packet(pkt, total_length)) < 0)
 235                 return ret;
 236             dst = pkt->data;
 237         }
 238     }
 239
 240     return 0;
 241 }
 242
 243 static int h264_handle_packet_fu_a(AVFormatContext *ctx, AVPacket *pkt,
 244                                    const uint8_t *buf, int len,
 245                                    int *nal_counters, int nal_mask)
 246 {
 247     uint8_t fu_indicator, fu_header, start_bit, nal_type, nal;
 248     int ret;
 249
 250     if (len < 3) {
 251         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short data for FU-A H264 RTP packet\n");
 252         return AVERROR_INVALIDDATA;
 253     }
 254
 255     fu_indicator = buf[0];
 256     fu_header    = buf[1];
 257     start_bit    = fu_header >> 7;
 258     nal_type     = fu_header & 0x1f;
 259     nal          = fu_indicator & 0xe0 | nal_type;
 260
 261     // skip the fu_indicator and fu_header
 262     buf += 2;
 263     len -= 2;
 264
 265     if (start_bit) {
 266         if (nal_counters)
 267             nal_counters[nal_type & nal_mask]++;
 268         /* copy in the start sequence, and the reconstructed nal */
 269         if ((ret = av_new_packet(pkt, sizeof(start_sequence) + sizeof(nal) + len)) < 0)
 270             return ret;
 271         memcpy(pkt->data, start_sequence, sizeof(start_sequence));
 272         pkt->data[sizeof(start_sequence)] = nal;
 273         memcpy(pkt->data + sizeof(start_sequence) + sizeof(nal), buf, len);
 274     } else {
 275         if ((ret = av_new_packet(pkt, len)) < 0)
 276             return ret;
 277         memcpy(pkt->data, buf, len);
 278     }
 279
 280     return 0;
 281 }
 282
 283 // return 0 on packet, no more left, 1 on packet, 1 on partial packet
 284 static int h264_handle_packet(AVFormatContext *ctx, PayloadContext *data,
 285                               AVStream *st, AVPacket *pkt, uint32_t *timestamp,
 286                               const uint8_t *buf, int len, uint16_t seq,
 287                               int flags)
 288 {
 289     uint8_t nal;
 290     uint8_t type;
 291     int result = 0;
 292
 293     if (!len) {
 294         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Empty H264 RTP packet\n");
 295         return AVERROR_INVALIDDATA;
 296     }
 297     nal  = buf[0];
 298     type = nal & 0x1f;
 299
 300     /* Simplify the case (these are all the nal types used internally by
 301      * the h264 codec). */
 302     if (type >= 1 && type <= 23)
 303         type = 1;
 304     switch (type) {
 305     case 0:                    // undefined, but pass them through
 306     case 1:
 307         if ((result = av_new_packet(pkt, len + sizeof(start_sequence))) < 0)
 308             return result;
 309         memcpy(pkt->data, start_sequence, sizeof(start_sequence));
 310         memcpy(pkt->data + sizeof(start_sequence), buf, len);
 311         COUNT_NAL_TYPE(data, nal);
 312         break;
 313
 314     case 24:                   // STAP-A (one packet, multiple nals)
 315         // consume the STAP-A NAL
 316         buf++;
 317         len--;
 318         result = ff_h264_handle_aggregated_packet(ctx, pkt, buf, len, 0,
 319                                                   NAL_COUNTERS, NAL_MASK);
 320         break;
 321
 322     case 25:                   // STAP-B
 323     case 26:                   // MTAP-16
 324     case 27:                   // MTAP-24
 325     case 29:                   // FU-B
 326         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 327                "Unhandled type (%d) (See RFC for implementation details)\n",
 328                type);
 329         result = AVERROR(ENOSYS);
 330         break;
 331
 332     case 28:                   // FU-A (fragmented nal)
 333         result = h264_handle_packet_fu_a(ctx, pkt, buf, len,
 334                                          NAL_COUNTERS, NAL_MASK);
 335         break;
 336
 337     case 30:                   // undefined
 338     case 31:                   // undefined
 339     default:
 340         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Undefined type (%d)\n", type);
 341         result = AVERROR_INVALIDDATA;
 342         break;
 343     }
 344
 345     pkt->stream_index = st->index;
 346
 347     return result;
 348 }
 349
 350 static PayloadContext *h264_new_context(void)
 351 {
 352     return av_mallocz(sizeof(PayloadContext) + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 353 }
 354
 355 static void h264_free_context(PayloadContext *data)
 356 {
 357 #ifdef DEBUG
 358     int ii;
 359
 360     for (ii = 0; ii < 32; ii++) {
 361         if (data->packet_types_received[ii])
 362             av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "Received %d packets of type %d\n",
 363                    data->packet_types_received[ii], ii);
 364     }
 365 #endif
 366
 367     av_free(data);
 368 }
 369
 370 static av_cold int h264_init(AVFormatContext *s, int st_index,
 371                              PayloadContext *data)
 372 {
 373     if (st_index < 0)
 374         return 0;
 375     s->streams[st_index]->need_parsing = AVSTREAM_PARSE_FULL;
 376     return 0;
 377 }
 378
 379 static int parse_h264_sdp_line(AVFormatContext *s, int st_index,
 380                                PayloadContext *h264_data, const char *line)
 381 {
 382     AVStream *stream;
 383     AVCodecContext *codec;
 384     const char *p = line;
 385
 386     if (st_index < 0)
 387         return 0;
 388
 389     stream = s->streams[st_index];
 390     codec  = stream->codec;
 391
 392     if (av_strstart(p, "framesize:", &p)) {
 393         char buf1[50];
 394         char *dst = buf1;
 395
 396         // remove the protocol identifier
 397         while (*p && *p == ' ')
 398             p++;                     // strip spaces.
 399         while (*p && *p != ' ')
 400             p++;                     // eat protocol identifier
 401         while (*p && *p == ' ')
 402             p++;                     // strip trailing spaces.
 403         while (*p && *p != '-' && (dst - buf1) < sizeof(buf1) - 1)
 404             *dst++ = *p++;
 405         *dst = '\0';
 406
 407         // a='framesize:96 320-240'
 408         // set our parameters
 409         codec->width   = atoi(buf1);
 410         codec->height  = atoi(p + 1); // skip the -
 411     } else if (av_strstart(p, "fmtp:", &p)) {
 412         return ff_parse_fmtp(s, stream, h264_data, p, sdp_parse_fmtp_config_h264);
 413     } else if (av_strstart(p, "cliprect:", &p)) {
 414         // could use this if we wanted.
 415     }
 416
 417     return 0;
 418 }
 419
 420 RTPDynamicProtocolHandler ff_h264_dynamic_handler = {
 421     .enc_name         = "H264",
 422     .codec_type       = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 423     .codec_id         = AV_CODEC_ID_H264,
 424     .init             = h264_init,
 425     .parse_sdp_a_line = parse_h264_sdp_line,
 426     .alloc            = h264_new_context,
 427     .free             = h264_free_context,
 428     .parse_packet     = h264_handle_packet
 429 };