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

   1 /*
   2  * RTP parser for HEVC/H.265 payload format (draft version 6)
   3  * Copyright (c) 2014 Thomas Volkert <thomas@homer-conferencing.com>
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg 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  * FFmpeg 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 FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  *
  21  */
  22
  23 #include "libavutil/avassert.h"
  24 #include "libavutil/avstring.h"
  25 #include "libavutil/base64.h"
  26
  27 #include "avformat.h"
  28 #include "rtpdec.h"
  29
  30 #define RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE  2
  31 #define RTP_HEVC_FU_HEADER_SIZE       1
  32 #define RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE      2
  33 #define HEVC_SPECIFIED_NAL_UNIT_TYPES 48
  34
  35 /* SDP out-of-band signaling data */
  36 struct PayloadContext {
  37     int using_donl_field;
  38     int profile_id;
  39     uint8_t *sps, *pps, *vps, *sei;
  40     int sps_size, pps_size, vps_size, sei_size;
  41 };
  42
  43 static const uint8_t start_sequence[] = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x01 };
  44
  45 static av_cold PayloadContext *hevc_new_context(void)
  46 {
  47     return av_mallocz(sizeof(PayloadContext));
  48 }
  49
  50 static av_cold void hevc_free_context(PayloadContext *data)
  51 {
  52     av_free(data);
  53 }
  54
  55 static av_cold int hevc_init(AVFormatContext *ctx, int st_index,
  56                              PayloadContext *data)
  57 {
  58     av_dlog(ctx, "hevc_init() for stream %d\n", st_index);
  59
  60     if (st_index < 0)
  61         return 0;
  62
  63     ctx->streams[st_index]->need_parsing = AVSTREAM_PARSE_FULL;
  64
  65     return 0;
  66 }
  67
  68 static av_cold int hevc_sdp_parse_fmtp_config(AVFormatContext *s,
  69                                               AVStream *stream,
  70                                               PayloadContext *hevc_data,
  71                                               char *attr, char *value)
  72 {
  73     /* profile-space: 0-3 */
  74     /* profile-id: 0-31 */
  75     if (!strcmp(attr, "profile-id")) {
  76         hevc_data->profile_id = atoi(value);
  77         av_dlog(s, "SDP: found profile-id: %d\n", hevc_data->profile_id);
  78     }
  79
  80     /* tier-flag: 0-1 */
  81     /* level-id: 0-255 */
  82     /* interop-constraints: [base16] */
  83     /* profile-compatibility-indicator: [base16] */
  84     /* sprop-sub-layer-id: 0-6, defines highest possible value for TID, default: 6 */
  85     /* recv-sub-layer-id: 0-6 */
  86     /* max-recv-level-id: 0-255 */
  87     /* tx-mode: MSM,SSM */
  88     /* sprop-vps: [base64] */
  89     /* sprop-sps: [base64] */
  90     /* sprop-pps: [base64] */
  91     /* sprop-sei: [base64] */
  92     if (!strcmp(attr, "sprop-vps") || !strcmp(attr, "sprop-sps") ||
  93         !strcmp(attr, "sprop-pps") || !strcmp(attr, "sprop-sei")) {
  94         uint8_t **data_ptr;
  95         int *size_ptr;
  96         if (!strcmp(attr, "sprop-vps")) {
  97             data_ptr = &hevc_data->vps;
  98             size_ptr = &hevc_data->vps_size;
  99         } else if (!strcmp(attr, "sprop-sps")) {
 100             data_ptr = &hevc_data->sps;
 101             size_ptr = &hevc_data->sps_size;
 102         } else if (!strcmp(attr, "sprop-pps")) {
 103             data_ptr = &hevc_data->pps;
 104             size_ptr = &hevc_data->pps_size;
 105         } else if (!strcmp(attr, "sprop-sei")) {
 106             data_ptr = &hevc_data->sei;
 107             size_ptr = &hevc_data->sei_size;
 108         } else
 109             av_assert0(0);
 110
 111         while (*value) {
 112             char base64packet[1024];
 113             uint8_t decoded_packet[1024];
 114             int decoded_packet_size;
 115             char *dst = base64packet;
 116
 117             while (*value && *value != ',' &&
 118                    (dst - base64packet) < sizeof(base64packet) - 1) {
 119                 *dst++ = *value++;
 120             }
 121             *dst++ = '\0';
 122
 123             if (*value == ',')
 124                 value++;
 125
 126             decoded_packet_size = av_base64_decode(decoded_packet, base64packet,
 127                                                    sizeof(decoded_packet));
 128             if (decoded_packet_size > 0) {
 129                 uint8_t *tmp = av_realloc(*data_ptr, decoded_packet_size +
 130                                           sizeof(start_sequence) + *size_ptr);
 131                 if (!tmp) {
 132                     av_log(s, AV_LOG_ERROR,
 133                            "Unable to allocate memory for extradata!\n");
 134                     return AVERROR(ENOMEM);
 135                 }
 136                 *data_ptr = tmp;
 137
 138                 memcpy(*data_ptr + *size_ptr, start_sequence,
 139                        sizeof(start_sequence));
 140                 memcpy(*data_ptr + *size_ptr + sizeof(start_sequence),
 141                        decoded_packet, decoded_packet_size);
 142
 143                 *size_ptr += sizeof(start_sequence) + decoded_packet_size;
 144             }
 145         }
 146     }
 147
 148     /* max-lsr, max-lps, max-cpb, max-dpb, max-br, max-tr, max-tc */
 149     /* max-fps */
 150
 151     /* sprop-max-don-diff: 0-32767
 152
 153          When the RTP stream depends on one or more other RTP
 154          streams (in this case tx-mode MUST be equal to "MSM" and
 155          MSM is in use), this parameter MUST be present and the
 156          value MUST be greater than 0.
 157     */
 158     if (!strcmp(attr, "sprop-max-don-diff")) {
 159         if (atoi(value) > 0)
 160             hevc_data->using_donl_field = 1;
 161         av_dlog(s, "Found sprop-max-don-diff in SDP, DON field usage is: %d\n",
 162                 hevc_data->using_donl_field);
 163     }
 164
 165     /* sprop-depack-buf-nalus: 0-32767 */
 166     if (!strcmp(attr, "sprop-depack-buf-nalus")) {
 167         if (atoi(value) > 0)
 168             hevc_data->using_donl_field = 1;
 169         av_dlog(s, "Found sprop-depack-buf-nalus in SDP, DON field usage is: %d\n",
 170                 hevc_data->using_donl_field);
 171     }
 172
 173     /* sprop-depack-buf-bytes: 0-4294967295 */
 174     /* depack-buf-cap */
 175     /* sprop-segmentation-id: 0-3 */
 176     /* sprop-spatial-segmentation-idc: [base16] */
 177     /* dec-parallel-ca: */
 178     /* include-dph */
 179
 180     return 0;
 181 }
 182
 183 static av_cold int hevc_parse_sdp_line(AVFormatContext *ctx, int st_index,
 184                                        PayloadContext *hevc_data, const char *line)
 185 {
 186     AVStream *current_stream;
 187     AVCodecContext *codec;
 188     const char *sdp_line_ptr = line;
 189
 190     if (st_index < 0)
 191         return 0;
 192
 193     current_stream = ctx->streams[st_index];
 194     codec  = current_stream->codec;
 195
 196     if (av_strstart(sdp_line_ptr, "framesize:", &sdp_line_ptr)) {
 197         char str_video_width[50];
 198         char *str_video_width_ptr = str_video_width;
 199
 200         /*
 201          * parse "a=framesize:96 320-240"
 202          */
 203
 204         /* ignore spaces */
 205         while (*sdp_line_ptr && *sdp_line_ptr == ' ')
 206             sdp_line_ptr++;
 207         /* ignore RTP payload ID */
 208         while (*sdp_line_ptr && *sdp_line_ptr != ' ')
 209             sdp_line_ptr++;
 210         /* ignore spaces */
 211         while (*sdp_line_ptr && *sdp_line_ptr == ' ')
 212             sdp_line_ptr++;
 213         /* extract the actual video resolution description */
 214         while (*sdp_line_ptr && *sdp_line_ptr != '-' &&
 215                (str_video_width_ptr - str_video_width) < sizeof(str_video_width) - 1)
 216             *str_video_width_ptr++ = *sdp_line_ptr++;
 217         /* add trailing zero byte */
 218         *str_video_width_ptr = '\0';
 219
 220         /* determine the width value */
 221         codec->width   = atoi(str_video_width);
 222         /* jump beyond the "-" and determine the height value */
 223         codec->height  = atoi(sdp_line_ptr + 1);
 224     } else if (av_strstart(sdp_line_ptr, "fmtp:", &sdp_line_ptr)) {
 225         int ret = ff_parse_fmtp(ctx, current_stream, hevc_data, sdp_line_ptr,
 226                                 hevc_sdp_parse_fmtp_config);
 227         if (hevc_data->vps_size || hevc_data->sps_size ||
 228             hevc_data->pps_size || hevc_data->sei_size) {
 229             av_freep(&codec->extradata);
 230             codec->extradata_size = hevc_data->vps_size + hevc_data->sps_size +
 231                                     hevc_data->pps_size + hevc_data->sei_size;
 232             codec->extradata = av_malloc(codec->extradata_size +
 233                                          FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 234             if (!codec->extradata) {
 235                 ret = AVERROR(ENOMEM);
 236                 codec->extradata_size = 0;
 237             } else {
 238                 int pos = 0;
 239                 memcpy(codec->extradata + pos, hevc_data->vps, hevc_data->vps_size);
 240                 pos += hevc_data->vps_size;
 241                 memcpy(codec->extradata + pos, hevc_data->sps, hevc_data->sps_size);
 242                 pos += hevc_data->sps_size;
 243                 memcpy(codec->extradata + pos, hevc_data->pps, hevc_data->pps_size);
 244                 pos += hevc_data->pps_size;
 245                 memcpy(codec->extradata + pos, hevc_data->sei, hevc_data->sei_size);
 246                 pos += hevc_data->sei_size;
 247                 memset(codec->extradata + pos, 0, FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 248             }
 249
 250             av_freep(&hevc_data->vps);
 251             av_freep(&hevc_data->sps);
 252             av_freep(&hevc_data->pps);
 253             av_freep(&hevc_data->sei);
 254             hevc_data->vps_size = 0;
 255             hevc_data->sps_size = 0;
 256             hevc_data->pps_size = 0;
 257             hevc_data->sei_size = 0;
 258         }
 259         return ret;
 260     }
 261
 262     return 0;
 263 }
 264
 265 static int hevc_handle_packet(AVFormatContext *ctx, PayloadContext *rtp_hevc_ctx,
 266                               AVStream *st, AVPacket *pkt, uint32_t *timestamp,
 267                               const uint8_t *buf, int len, uint16_t seq,
 268                               int flags)
 269 {
 270     const uint8_t *rtp_pl = buf;
 271     int tid, lid, nal_type;
 272     int first_fragment, last_fragment, fu_type;
 273     uint8_t new_nal_header[2];
 274     int res = 0;
 275
 276     /* sanity check for size of input packet: 1 byte payload at least */
 277     if (len < RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE + 1) {
 278         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/HEVC packet, got %d bytes\n", len);
 279         return AVERROR_INVALIDDATA;
 280     }
 281
 282     /*
 283       decode the HEVC payload header according to section 4 of draft version 6:
 284
 285          0                   1
 286          0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
 287         +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
 288         |F|   Type    |  LayerId  | TID |
 289         +-------------+-----------------+
 290
 291            Forbidden zero (F): 1 bit
 292            NAL unit type (Type): 6 bits
 293            NUH layer ID (LayerId): 6 bits
 294            NUH temporal ID plus 1 (TID): 3 bits
 295     */
 296     nal_type =  (buf[0] >> 1) & 0x3f;
 297     lid  = ((buf[0] << 5) & 0x20) | ((buf[1] >> 3) & 0x1f);
 298     tid  =   buf[1] & 0x07;
 299
 300     /* sanity check for correct layer ID */
 301     if (lid) {
 302         /* future scalable or 3D video coding extensions */
 303         avpriv_report_missing_feature(ctx, "Multi-layer HEVC coding\n");
 304         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 305     }
 306
 307     /* sanity check for correct temporal ID */
 308     if (!tid) {
 309         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Illegal temporal ID in RTP/HEVC packet\n");
 310         return AVERROR_INVALIDDATA;
 311     }
 312
 313     /* sanity check for correct NAL unit type */
 314     if (nal_type > 50) {
 315         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported (HEVC) NAL type (%d)\n", nal_type);
 316         return AVERROR_INVALIDDATA;
 317     }
 318
 319     switch (nal_type) {
 320     /* aggregated packets (AP) */
 321     case 48:
 322         /* pass the HEVC payload header */
 323         buf += RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
 324         len -= RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
 325
 326         /* pass the HEVC DONL field */
 327         if (rtp_hevc_ctx->using_donl_field) {
 328             buf += RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE;
 329             len -= RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE;
 330         }
 331
 332         /* fall-through */
 333     /* video parameter set (VPS) */
 334     case 32:
 335     /* sequence parameter set (SPS) */
 336     case 33:
 337     /* picture parameter set (PPS) */
 338     case 34:
 339     /*  supplemental enhancement information (SEI) */
 340     case 39:
 341     /* single NAL unit packet */
 342     default:
 343         /* sanity check for size of input packet: 1 byte payload at least */
 344         if (len < 1) {
 345             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 346                    "Too short RTP/HEVC packet, got %d bytes of NAL unit type %d\n",
 347                    len, nal_type);
 348             return AVERROR_INVALIDDATA;
 349         }
 350
 351         /* create A/V packet */
 352         if ((res = av_new_packet(pkt, sizeof(start_sequence) + len)) < 0)
 353             return res;
 354         /* A/V packet: copy start sequence */
 355         memcpy(pkt->data, start_sequence, sizeof(start_sequence));
 356         /* A/V packet: copy NAL unit data */
 357         memcpy(pkt->data + sizeof(start_sequence), buf, len);
 358
 359         break;
 360     /* fragmentation unit (FU) */
 361     case 49:
 362         /* pass the HEVC payload header */
 363         buf += RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
 364         len -= RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
 365
 366         /*
 367              decode the FU header
 368
 369               0 1 2 3 4 5 6 7
 370              +-+-+-+-+-+-+-+-+
 371              |S|E|  FuType   |
 372              +---------------+
 373
 374                 Start fragment (S): 1 bit
 375                 End fragment (E): 1 bit
 376                 FuType: 6 bits
 377         */
 378         first_fragment = buf[0] & 0x80;
 379         last_fragment  = buf[0] & 0x40;
 380         fu_type        = buf[0] & 0x3f;
 381
 382         /* pass the HEVC FU header */
 383         buf += RTP_HEVC_FU_HEADER_SIZE;
 384         len -= RTP_HEVC_FU_HEADER_SIZE;
 385
 386         /* pass the HEVC DONL field */
 387         if (rtp_hevc_ctx->using_donl_field) {
 388             buf += RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE;
 389             len -= RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE;
 390         }
 391
 392         av_dlog(ctx, " FU type %d with %d bytes\n", fu_type, len);
 393
 394         /* sanity check for size of input packet: 1 byte payload at least */
 395         if (len > 0) {
 396             new_nal_header[0] = (rtp_pl[0] & 0x81) | (fu_type << 1);
 397             new_nal_header[1] = rtp_pl[1];
 398
 399             /* start fragment vs. subsequent fragments */
 400             if (first_fragment) {
 401                 if (!last_fragment) {
 402                     /* create A/V packet which is big enough */
 403                     if ((res = av_new_packet(pkt, sizeof(start_sequence) + sizeof(new_nal_header) + len)) < 0)
 404                         return res;
 405                     /* A/V packet: copy start sequence */
 406                     memcpy(pkt->data, start_sequence, sizeof(start_sequence));
 407                     /* A/V packet: copy new NAL header */
 408                     memcpy(pkt->data + sizeof(start_sequence), new_nal_header, sizeof(new_nal_header));
 409                     /* A/V packet: copy NAL unit data */
 410                     memcpy(pkt->data + sizeof(start_sequence) + sizeof(new_nal_header), buf, len);
 411                 } else {
 412                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Illegal combination of S and E bit in RTP/HEVC packet\n");
 413                     res = AVERROR_INVALIDDATA;
 414                 }
 415             } else {
 416                 /* create A/V packet */
 417                 if ((res = av_new_packet(pkt, len)) < 0)
 418                     return res;
 419                 /* A/V packet: copy NAL unit data */
 420                 memcpy(pkt->data, buf, len);
 421             }
 422         } else {
 423             if (len < 0) {
 424                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 425                        "Too short RTP/HEVC packet, got %d bytes of NAL unit type %d\n",
 426                        len, nal_type);
 427                 res = AVERROR_INVALIDDATA;
 428             } else {
 429                 res = AVERROR(EAGAIN);
 430             }
 431         }
 432
 433         break;
 434     /* PACI packet */
 435     case 50:
 436         /* Temporal scalability control information (TSCI) */
 437         avpriv_report_missing_feature(ctx, "PACI packets for RTP/HEVC\n");
 438         res = AVERROR_PATCHWELCOME;
 439         break;
 440     }
 441
 442     pkt->stream_index = st->index;
 443
 444     return res;
 445 }
 446
 447 RTPDynamicProtocolHandler ff_hevc_dynamic_handler = {
 448     .enc_name         = "H265",
 449     .codec_type       = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 450     .codec_id         = AV_CODEC_ID_HEVC,
 451     .init             = hevc_init,
 452     .parse_sdp_a_line = hevc_parse_sdp_line,
 453     .alloc            = hevc_new_context,
 454     .free             = hevc_free_context,
 455     .parse_packet     = hevc_handle_packet
 456 };