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 #include "libavutil/avstring.h"
  23 #include "avformat.h"
  24 #include "rtpdec.h"
  25
  26 #define RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE                    2
  27 #define RTP_HEVC_FU_HEADER_SIZE                         1
  28 #define RTP_HEVC_DONL_FIELDS_SIZE                       2
  29 #define HEVC_SPECIFIED_NAL_UNIT_TYPES                   48
  30
  31 struct PayloadContext {
  32     /* SDP out-of-band signaling data */
  33     int using_donl_field;
  34     int profile_id;
  35     /* debugging */
  36 #ifdef DEBUG
  37     int packets_received[HEVC_SPECIFIED_NAL_UNIT_TYPES];
  38 #endif
  39 };
  40
  41 #ifdef DEBUG
  42 #define COUNT_HEVC_NAL_TYPE(data, nal_type) if (nal_type < HEVC_SPECIFIED_NAL_UNIT_TYPES) data->packets_received[(nal_type)]++
  43 #else
  44 #define COUNT_HEVC_NAL_TYPE(data, nal_type) do { } while (0)
  45 #endif
  46
  47 static const uint8_t start_sequence[] = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x01 };
  48
  49 static PayloadContext *hevc_new_context(void)
  50 {
  51     return av_mallocz(sizeof(PayloadContext));
  52 }
  53
  54 static av_cold void hevc_free_context(PayloadContext *data)
  55 {
  56 #ifdef DEBUG
  57     int i;
  58
  59     for (i = 0; i < HEVC_SPECIFIED_NAL_UNIT_TYPES; i++) {
  60         if (data->packets_received[i])
  61             av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "Received %d packets of NAL unit type %d\n",
  62                 data->packets_received[i], i);
  63     }
  64 #endif
  65
  66     av_free(data);
  67 }
  68
  69 static av_cold int hevc_init(AVFormatContext *ctx, int st_index,
  70                              PayloadContext *data)
  71 {
  72 #ifdef DEBUG
  73     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "hevc_init() for stream %d\n", st_index);
  74 #endif
  75
  76     if (st_index < 0)
  77         return 0;
  78
  79     ctx->streams[st_index]->need_parsing = AVSTREAM_PARSE_FULL;
  80
  81     return 0;
  82 }
  83
  84 static av_cold int hevc_sdp_parse_fmtp_config(AVFormatContext *s,
  85                                       AVStream *stream,
  86                                       PayloadContext *hevc_data,
  87                                       char *attr, char *value)
  88 {
  89
  90 #ifdef DEBUG
  91     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "SDP: fmtp value %s is %s\n", attr, value);
  92 #endif
  93
  94     /* profile-space: 0-3 */
  95     /* profile-id: 0-31 */
  96     if (!strcmp(attr, "profile-id")) {
  97         hevc_data->profile_id = atoi(value);
  98
  99 #ifdef DEBUG
 100         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "SDP: found profile-id: %d\n", hevc_data->profile_id);
 101 #endif
 102     }
 103
 104     /* tier-flag: 0-1 */
 105     /* level-id: 0-255 */
 106     /* interop-constraints: [base16] */
 107     /* profile-compatibility-indicator: [base16] */
 108     /* sprop-sub-layer-id: 0-6, defines highest possible value for TID, default: 6 */
 109     /* recv-sub-layer-id: 0-6 */
 110     /* max-recv-level-id: 0-255 */
 111     /* tx-mode: MSM,SSM */
 112     /* sprop-vps: [base64] */
 113     /* sprop-sps: [base64] */
 114     /* sprop-pps: [base64] */
 115     /* sprop-sei: [base64] */
 116     /* max-lsr, max-lps, max-cpb, max-dpb, max-br, max-tr, max-tc */
 117     /* max-fps */
 118
 119     /* sprop-max-don-diff: 0-32767
 120
 121          When the RTP stream depends on one or more other RTP
 122          streams (in this case tx-mode MUST be equal to "MSM" and
 123          MSM is in use), this parameter MUST be present and the
 124          value MUST be greater than 0.
 125     */
 126     if (!strcmp(attr, "sprop-max-don-diff")) {
 127         if(atoi(value) > 0)
 128             hevc_data->using_donl_field = 1;
 129
 130 #ifdef DEBUG
 131         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "SDP: found sprop-max-don-diff in SDP, DON field usage is: %d\n", hevc_data->using_dons);
 132 #endif
 133     }
 134
 135     /* sprop-depack-buf-nalus: 0-32767 */
 136     if (!strcmp(attr, "sprop-depack-buf-nalus")) {
 137         if(atoi(value) > 0)
 138             hevc_data->using_donl_field = 1;
 139
 140 #ifdef DEBUG
 141         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "SDP: found sprop-depack-buf-nalus in SDP, DON field usage is: %d\n", hevc_data->using_dons);
 142 #endif
 143     }
 144
 145     /* sprop-depack-buf-bytes: 0-4294967295 */
 146     /* depack-buf-cap */
 147     /* sprop-segmentation-id: 0-3 */
 148     /* sprop-spatial-segmentation-idc: [base16] */
 149     /* dec-parallel-ca: */
 150     /* include-dph */
 151
 152     return 0;
 153 }
 154
 155 static av_cold int hevc_parse_sdp_line(AVFormatContext *ctx, int st_index,
 156                                PayloadContext *hevc_data, const char *line)
 157 {
 158     AVStream *current_stream;
 159     AVCodecContext *codec;
 160     const char *sdp_line_ptr = line;
 161
 162 #ifdef DEBUG
 163     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "parse_hevc_sdp_line() got SDP line %s\n", line);
 164 #endif
 165
 166     if (st_index < 0)
 167         return 0;
 168
 169     current_stream = ctx->streams[st_index];
 170     codec  = current_stream->codec;
 171
 172     if (av_strstart(sdp_line_ptr, "framesize:", &sdp_line_ptr)) {
 173         char str_video_width[50];
 174         char *str_video_width_ptr = str_video_width;
 175
 176         /**
 177          * parse "a=framesize:96 320-240"
 178          */
 179         /* ignore spaces */
 180         while (*sdp_line_ptr && *sdp_line_ptr == ' ')
 181             sdp_line_ptr++;
 182         /* ignore RTP payload ID */
 183         while (*sdp_line_ptr && *sdp_line_ptr != ' ')
 184             sdp_line_ptr++;
 185         /* ignore spaces */
 186         while (*sdp_line_ptr && *sdp_line_ptr == ' ')
 187             sdp_line_ptr++;
 188         /* extract the actual video resolution description */
 189         while (*sdp_line_ptr && *sdp_line_ptr != '-' && (str_video_width_ptr - str_video_width) < sizeof(str_video_width) - 1)
 190             *str_video_width_ptr++ = *sdp_line_ptr++;
 191         /* add trailing zero byte */
 192         *str_video_width_ptr = '\0';
 193
 194         /* determine the width value */
 195         codec->width   = atoi(str_video_width);
 196         // jump beyond the "-" and determine the height value
 197         codec->height  = atoi(sdp_line_ptr + 1);
 198     } else if (av_strstart(sdp_line_ptr, "fmtp:", &sdp_line_ptr)) {
 199         return ff_parse_fmtp(ctx, current_stream, hevc_data, sdp_line_ptr, hevc_sdp_parse_fmtp_config);
 200     } else if (av_strstart(sdp_line_ptr, "cliprect:", &sdp_line_ptr)) {
 201         // could use this if we wanted.
 202     }
 203
 204     return 0;
 205 }
 206
 207 static int hevc_handle_packet(AVFormatContext *ctx, PayloadContext *rtp_hevc_ctx,
 208                               AVStream *st, AVPacket *pkt, uint32_t *timestamp,
 209                               const uint8_t *buf, int len, uint16_t seq,
 210                               int flags)
 211 {
 212     const uint8_t *rtp_pl = buf;
 213     int tid, lid, nal_type;
 214     int first_fragment, last_fragment, fu_type;
 215     uint8_t new_nal_header[2];
 216     int res=0;
 217
 218     /* sanity check for size of input packet */
 219     if (len < 3 /* 2 bytes header and 1 byte payload at least */) {
 220         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/HEVC packet, got %d bytes\n", len);
 221         return AVERROR_INVALIDDATA;
 222     }
 223
 224     /*
 225       decode the HEVC payload header according to section 4 of draft version 6:
 226
 227          0                   1
 228          0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
 229         +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
 230         |F|   Type    |  LayerId  | TID |
 231         +-------------+-----------------+
 232
 233            Forbidden zero (F): 1 bit
 234            NAL unit type (Type): 6 bits
 235            NUH layer ID (LayerId): 6 bits
 236            NUH temporal ID plus 1 (TID): 3 bits
 237     */
 238     nal_type =  (buf[0] >> 1) & 0x3f;
 239     lid  = ((buf[0] << 5) & 0x20) | ((buf[1] >> 3) & 0x1f);
 240     tid  =   buf[1] & 0x07;
 241
 242     /* sanity check for correct layer ID */
 243     if(lid){
 244         /* future scalable or 3D video coding extensions */
 245         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Multi-layer HEVC coding is not supported yet, a patch is welcome\n");
 246         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 247     }
 248
 249     /* sanity check for correct temporal ID */
 250     if(!tid){
 251         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Illegal temporal ID in RTP/HEVC packet\n");
 252         return AVERROR_INVALIDDATA;
 253     }
 254
 255     /* sanity check for correct NAL unit type */
 256     if (nal_type > 50){
 257         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported (HEVC) NAL type (%d)\n", nal_type);
 258         return AVERROR_INVALIDDATA;
 259     }
 260
 261 #ifdef DEBUG
 262     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "hevc_handle_packet() got NAL type %d with %d bytes\n", nal_type, len);
 263 #endif
 264
 265     switch(nal_type)
 266     {
 267     /* aggregated packets (AP) */
 268     case 48:
 269         /* pass the HEVC payload header */
 270         buf += RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
 271         len -= RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
 272
 273         /* pass the HEVC DONL fields */
 274         if(rtp_hevc_ctx->using_donl_field){
 275             buf += RTP_HEVC_DONL_FIELDS_SIZE;
 276             len -= RTP_HEVC_DONL_FIELDS_SIZE;
 277         }
 278
 279         /* fall-through */
 280     /* video parameter set (VPS) */
 281     case 32:
 282     /* sequence parameter set (SPS) */
 283     case 33:
 284     /* picture parameter set (PPS) */
 285     case 34:
 286     /*  supplemental enhancement information (SEI) */
 287     case 39:
 288     /* single NAL unit packet */
 289     default:
 290         /* create A/V packet */
 291         if ((res = av_new_packet(pkt, sizeof(start_sequence) + len)) < 0)
 292             return res;
 293         /* A/V packet: copy start sequence */
 294         memcpy(pkt->data, start_sequence, sizeof(start_sequence));
 295         /* A/V packet: copy NAL unit data */
 296         memcpy(pkt->data + sizeof(start_sequence), buf, len);
 297
 298         COUNT_HEVC_NAL_TYPE(data, nal_type);
 299
 300         break;
 301     /* fragmentation unit (FU) */
 302     case 49:
 303         /* pass the HEVC payload header */
 304         buf += RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
 305         len -= RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
 306
 307         /**
 308              decode the FU header
 309
 310               0 1 2 3 4 5 6 7
 311              +-+-+-+-+-+-+-+-+
 312              |S|E|  FuType   |
 313              +---------------+
 314
 315                 Start fragment (S): 1 bit
 316                 End fragment (E): 1 bit
 317                 FuType: 6 bits
 318         */
 319         first_fragment = buf[0] & 0x80;
 320         last_fragment = buf[0] & 0x40;
 321         fu_type = buf[0] & 0x3f;
 322
 323         /* pass the HEVC FU header */
 324         buf += RTP_HEVC_FU_HEADER_SIZE;
 325         len -= RTP_HEVC_FU_HEADER_SIZE;
 326
 327         /* pass the HEVC DONL fields */
 328         if(rtp_hevc_ctx->using_donl_field){
 329             buf += RTP_HEVC_DONL_FIELDS_SIZE;
 330             len -= RTP_HEVC_DONL_FIELDS_SIZE;
 331         }
 332
 333 #ifdef DEBUG
 334         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, " FU type %d with %d bytes\n", fu_type, len);
 335 #endif
 336
 337         if (len > 0) {
 338             new_nal_header[0] = (rtp_pl[0] & 0x81) | (fu_type << 1);
 339             new_nal_header[1] = rtp_pl[1];
 340
 341             /* start fragment vs. subsequent fragments */
 342             if (first_fragment) {
 343                 if(!last_fragment){
 344                     /* create A/V packet which is big enough */
 345                     if ((res = av_new_packet(pkt, sizeof(start_sequence) + sizeof(new_nal_header) + len)) < 0)
 346                         return res;
 347                     /* A/V packet: copy start sequence */
 348                     memcpy(pkt->data, start_sequence, sizeof(start_sequence));
 349                     /* A/V packet: copy new NAL header */
 350                     memcpy(pkt->data + sizeof(start_sequence), new_nal_header, sizeof(new_nal_header));
 351                     /* A/V packet: copy NAL unit data */
 352                     memcpy(pkt->data + sizeof(start_sequence) + sizeof(new_nal_header), buf, len);
 353                 }else{
 354                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Illegal combination of S and E bit in RTP/HEVC packet\n");
 355                     res = AVERROR_INVALIDDATA;
 356                 }
 357             } else {
 358                 /* create A/V packet */
 359                 if ((res = av_new_packet(pkt, len)) < 0)
 360                     return res;
 361                 /* A/V packet: copy NAL unit data */
 362                 memcpy(pkt->data, buf, len);
 363             }
 364         } else {
 365             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short data for (HEVC) NAL unit, got %d bytes\n", len);
 366             res = AVERROR_INVALIDDATA;
 367         }
 368
 369         if(!res){
 370             COUNT_HEVC_NAL_TYPE(data, fu_type);
 371         }
 372
 373         break;
 374     /* PACI packet */
 375     case 50:
 376         /* Temporal scalability control information (TSCI) */
 377         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "PACI packets for RTP/HEVC are not supported yet, a patch is welcome\n");
 378         res = AVERROR_PATCHWELCOME;
 379         break;
 380     }
 381
 382     pkt->stream_index = st->index;
 383
 384     return res;
 385 }
 386
 387 RTPDynamicProtocolHandler ff_hevc_dynamic_handler = {
 388     .enc_name         = "HEVC",
 389     .codec_type       = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 390     .codec_id         = AV_CODEC_ID_HEVC,
 391     .init             = hevc_init,
 392     .parse_sdp_a_line = hevc_parse_sdp_line,
 393     .alloc            = hevc_new_context,
 394     .free             = hevc_free_context,
 395     .parse_packet     = hevc_handle_packet
 396 };
 397
 398 RTPDynamicProtocolHandler ff_h265_dynamic_handler = {
 399     .enc_name         = "H265",
 400     .codec_type       = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 401     .codec_id         = AV_CODEC_ID_H265,
 402     .init             = hevc_init,
 403     .parse_sdp_a_line = hevc_parse_sdp_line,
 404     .alloc            = hevc_new_context,
 405     .free             = hevc_free_context,
 406     .parse_packet     = hevc_handle_packet
 407 };