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