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

   1 /*
   2  * RTP JPEG-compressed Video Depacketizer, RFC 2435
   3  * Copyright (c) 2012 Samuel Pitoiset
   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 #include "avformat.h"
  23 #include "avio_internal.h"
  24 #include "rtpdec.h"
  25 #include "rtpdec_formats.h"
  26 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  27 #include "libavcodec/jpegtables.h"
  28 #include "libavcodec/mjpeg.h"
  29 #include "libavcodec/bytestream.h"
  30
  31 /**
  32  * RTP/JPEG specific private data.
  33  */
  34 struct PayloadContext {
  35     AVIOContext *frame;         ///< current frame buffer
  36     uint32_t    timestamp;      ///< current frame timestamp
  37     int         hdr_size;       ///< size of the current frame header
  38     uint8_t     qtables[128][128];
  39     uint8_t     qtables_len[128];
  40 };
  41
  42 static const uint8_t default_quantizers[128] = {
  43     /* luma table */
  44     16,  11,  12,  14,  12,  10,  16,  14,
  45     13,  14,  18,  17,  16,  19,  24,  40,
  46     26,  24,  22,  22,  24,  49,  35,  37,
  47     29,  40,  58,  51,  61,  60,  57,  51,
  48     56,  55,  64,  72,  92,  78,  64,  68,
  49     87,  69,  55,  56,  80,  109, 81,  87,
  50     95,  98,  103, 104, 103, 62,  77,  113,
  51     121, 112, 100, 120, 92,  101, 103, 99,
  52
  53     /* chroma table */
  54     17,  18,  18,  24,  21,  24,  47,  26,
  55     26,  47,  99,  66,  56,  66,  99,  99,
  56     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,
  57     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,
  58     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,
  59     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,
  60     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,
  61     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99
  62 };
  63
  64 static void jpeg_close_context(PayloadContext *jpeg)
  65 {
  66     ffio_free_dyn_buf(&jpeg->frame);
  67 }
  68
  69 static int jpeg_create_huffman_table(PutByteContext *p, int table_class,
  70                                      int table_id, const uint8_t *bits_table,
  71                                      const uint8_t *value_table)
  72 {
  73     int i, n = 0;
  74
  75     bytestream2_put_byte(p, table_class << 4 | table_id);
  76
  77     for (i = 1; i <= 16; i++) {
  78         n += bits_table[i];
  79         bytestream2_put_byte(p, bits_table[i]);
  80     }
  81
  82     for (i = 0; i < n; i++) {
  83         bytestream2_put_byte(p, value_table[i]);
  84     }
  85     return n + 17;
  86 }
  87
  88 static void jpeg_put_marker(PutByteContext *pbc, int code)
  89 {
  90     bytestream2_put_byte(pbc, 0xff);
  91     bytestream2_put_byte(pbc, code);
  92 }
  93
  94 static int jpeg_create_header(uint8_t *buf, int size, uint32_t type, uint32_t w,
  95                               uint32_t h, const uint8_t *qtable, int nb_qtable)
  96 {
  97     PutByteContext pbc;
  98     uint8_t *dht_size_ptr;
  99     int dht_size, i;
 100
 101     bytestream2_init_writer(&pbc, buf, size);
 102
 103     /* Convert from blocks to pixels. */
 104     w <<= 3;
 105     h <<= 3;
 106
 107     /* SOI */
 108     jpeg_put_marker(&pbc, SOI);
 109
 110     /* JFIF header */
 111     jpeg_put_marker(&pbc, APP0);
 112     bytestream2_put_be16(&pbc, 16);
 113     bytestream2_put_buffer(&pbc, "JFIF", 5);
 114     bytestream2_put_be16(&pbc, 0x0201);
 115     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
 116     bytestream2_put_be16(&pbc, 1);
 117     bytestream2_put_be16(&pbc, 1);
 118     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
 119     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
 120
 121     /* DQT */
 122     jpeg_put_marker(&pbc, DQT);
 123     bytestream2_put_be16(&pbc, 2 + nb_qtable * (1 + 64));
 124
 125     for (i = 0; i < nb_qtable; i++) {
 126         bytestream2_put_byte(&pbc, i);
 127
 128         /* Each table is an array of 64 values given in zig-zag
 129          * order, identical to the format used in a JFIF DQT
 130          * marker segment. */
 131         bytestream2_put_buffer(&pbc, qtable + 64 * i, 64);
 132     }
 133
 134     /* DHT */
 135     jpeg_put_marker(&pbc, DHT);
 136     dht_size_ptr = pbc.buffer;
 137     bytestream2_put_be16(&pbc, 0);
 138
 139     dht_size  = 2;
 140     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 0, 0,avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
 141                                           avpriv_mjpeg_val_dc);
 142     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 0, 1, avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
 143                                           avpriv_mjpeg_val_dc);
 144     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 1, 0, avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
 145                                           avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
 146     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 1, 1, avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
 147                                           avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
 148     AV_WB16(dht_size_ptr, dht_size);
 149
 150     /* SOF0 */
 151     jpeg_put_marker(&pbc, SOF0);
 152     bytestream2_put_be16(&pbc, 17); /* size */
 153     bytestream2_put_byte(&pbc, 8); /* bits per component */
 154     bytestream2_put_be16(&pbc, h);
 155     bytestream2_put_be16(&pbc, w);
 156     bytestream2_put_byte(&pbc, 3); /* number of components */
 157     bytestream2_put_byte(&pbc, 1); /* component number */
 158     bytestream2_put_byte(&pbc, (2 << 4) | (type ? 2 : 1)); /* hsample/vsample */
 159     bytestream2_put_byte(&pbc, 0); /* matrix number */
 160     bytestream2_put_byte(&pbc, 2); /* component number */
 161     bytestream2_put_byte(&pbc, 1 << 4 | 1); /* hsample/vsample */
 162     bytestream2_put_byte(&pbc, nb_qtable == 2 ? 1 : 0); /* matrix number */
 163     bytestream2_put_byte(&pbc, 3); /* component number */
 164     bytestream2_put_byte(&pbc, 1 << 4 | 1); /* hsample/vsample */
 165     bytestream2_put_byte(&pbc, nb_qtable == 2 ? 1 : 0); /* matrix number */
 166
 167     /* SOS */
 168     jpeg_put_marker(&pbc, SOS);
 169     bytestream2_put_be16(&pbc, 12);
 170     bytestream2_put_byte(&pbc, 3);
 171     bytestream2_put_byte(&pbc, 1);
 172     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
 173     bytestream2_put_byte(&pbc, 2);
 174     bytestream2_put_byte(&pbc, 17);
 175     bytestream2_put_byte(&pbc, 3);
 176     bytestream2_put_byte(&pbc, 17);
 177     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
 178     bytestream2_put_byte(&pbc, 63);
 179     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
 180
 181     /* Return the length in bytes of the JPEG header. */
 182     return bytestream2_tell_p(&pbc);
 183 }
 184
 185 static void create_default_qtables(uint8_t *qtables, uint8_t q)
 186 {
 187     int factor = q;
 188     int i;
 189
 190     factor = av_clip(q, 1, 99);
 191
 192     if (q < 50)
 193         q = 5000 / factor;
 194     else
 195         q = 200 - factor * 2;
 196
 197     for (i = 0; i < 128; i++) {
 198         int val = (default_quantizers[i] * q + 50) / 100;
 199
 200         /* Limit the quantizers to 1 <= q <= 255. */
 201         val = av_clip(val, 1, 255);
 202         qtables[i] = val;
 203     }
 204 }
 205
 206 static int jpeg_parse_packet(AVFormatContext *ctx, PayloadContext *jpeg,
 207                              AVStream *st, AVPacket *pkt, uint32_t *timestamp,
 208                              const uint8_t *buf, int len, uint16_t seq,
 209                              int flags)
 210 {
 211     uint8_t type, q, width, height;
 212     const uint8_t *qtables = NULL;
 213     uint16_t qtable_len;
 214     uint32_t off;
 215     int ret;
 216
 217     if (len < 8) {
 218         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
 219         return AVERROR_INVALIDDATA;
 220     }
 221
 222     /* Parse the main JPEG header. */
 223     off    = AV_RB24(buf + 1);  /* fragment byte offset */
 224     type   = AV_RB8(buf + 4);   /* id of jpeg decoder params */
 225     q      = AV_RB8(buf + 5);   /* quantization factor (or table id) */
 226     width  = AV_RB8(buf + 6);   /* frame width in 8 pixel blocks */
 227     height = AV_RB8(buf + 7);   /* frame height in 8 pixel blocks */
 228     buf += 8;
 229     len -= 8;
 230
 231     /* Parse the restart marker header. */
 232     if (type > 63) {
 233         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 234                "Unimplemented RTP/JPEG restart marker header.\n");
 235         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 236     }
 237     if (type > 1) {
 238         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unimplemented RTP/JPEG type %d\n", type);
 239         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 240     }
 241
 242     /* Parse the quantization table header. */
 243     if (off == 0) {
 244         /* Start of JPEG data packet. */
 245         uint8_t new_qtables[128];
 246         uint8_t hdr[1024];
 247
 248         if (q > 127) {
 249             uint8_t precision;
 250             if (len < 4) {
 251                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
 252                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 253             }
 254
 255             /* The first byte is reserved for future use. */
 256             precision  = AV_RB8(buf + 1);    /* size of coefficients */
 257             qtable_len = AV_RB16(buf + 2);   /* length in bytes */
 258             buf += 4;
 259             len -= 4;
 260
 261             if (precision)
 262                 av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Only 8-bit precision is supported.\n");
 263
 264             if (qtable_len > 0) {
 265                 if (len < qtable_len) {
 266                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
 267                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 268                 }
 269                 qtables = buf;
 270                 buf += qtable_len;
 271                 len -= qtable_len;
 272                 if (q < 255) {
 273                     if (jpeg->qtables_len[q - 128] &&
 274                         (jpeg->qtables_len[q - 128] != qtable_len ||
 275                          memcmp(qtables, &jpeg->qtables[q - 128][0], qtable_len))) {
 276                         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING,
 277                                "Quantization tables for q=%d changed\n", q);
 278                     } else if (!jpeg->qtables_len[q - 128] && qtable_len <= 128) {
 279                         memcpy(&jpeg->qtables[q - 128][0], qtables,
 280                                qtable_len);
 281                         jpeg->qtables_len[q - 128] = qtable_len;
 282                     }
 283                 }
 284             } else {
 285                 if (q == 255) {
 286                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 287                            "Invalid RTP/JPEG packet. Quantization tables not found.\n");
 288                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 289                 }
 290                 if (!jpeg->qtables_len[q - 128]) {
 291                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 292                            "No quantization tables known for q=%d yet.\n", q);
 293                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 294                 }
 295                 qtables    = &jpeg->qtables[q - 128][0];
 296                 qtable_len =  jpeg->qtables_len[q - 128];
 297             }
 298         } else { /* q <= 127 */
 299             if (q == 0 || q > 99) {
 300                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Reserved q value %d\n", q);
 301                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 302             }
 303             create_default_qtables(new_qtables, q);
 304             qtables    = new_qtables;
 305             qtable_len = sizeof(new_qtables);
 306         }
 307
 308         /* Skip the current frame in case of the end packet
 309          * has been lost somewhere. */
 310         ffio_free_dyn_buf(&jpeg->frame);
 311
 312         if ((ret = avio_open_dyn_buf(&jpeg->frame)) < 0)
 313             return ret;
 314         jpeg->timestamp = *timestamp;
 315
 316         /* Generate a frame and scan headers that can be prepended to the
 317          * RTP/JPEG data payload to produce a JPEG compressed image in
 318          * interchange format. */
 319         jpeg->hdr_size = jpeg_create_header(hdr, sizeof(hdr), type, width,
 320                                             height, qtables,
 321                                             qtable_len / 64);
 322
 323         /* Copy JPEG header to frame buffer. */
 324         avio_write(jpeg->frame, hdr, jpeg->hdr_size);
 325     }
 326
 327     if (!jpeg->frame) {
 328         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 329                "Received packet without a start chunk; dropping frame.\n");
 330         return AVERROR(EAGAIN);
 331     }
 332
 333     if (jpeg->timestamp != *timestamp) {
 334         /* Skip the current frame if timestamp is incorrect.
 335          * A start packet has been lost somewhere. */
 336         ffio_free_dyn_buf(&jpeg->frame);
 337         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "RTP timestamps don't match.\n");
 338         return AVERROR_INVALIDDATA;
 339     }
 340
 341     if (off != avio_tell(jpeg->frame) - jpeg->hdr_size) {
 342         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 343                "Missing packets; dropping frame.\n");
 344         return AVERROR(EAGAIN);
 345     }
 346
 347     /* Copy data to frame buffer. */
 348     avio_write(jpeg->frame, buf, len);
 349
 350     if (flags & RTP_FLAG_MARKER) {
 351         /* End of JPEG data packet. */
 352         uint8_t buf[2] = { 0xff, EOI };
 353
 354         /* Put EOI marker. */
 355         avio_write(jpeg->frame, buf, sizeof(buf));
 356
 357         /* Prepare the JPEG packet. */
 358         if ((ret = ff_rtp_finalize_packet(pkt, &jpeg->frame, st->index)) < 0) {
 359             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 360                    "Error occurred when getting frame buffer.\n");
 361             return ret;
 362         }
 363
 364         return 0;
 365     }
 366
 367     return AVERROR(EAGAIN);
 368 }
 369
 370 RTPDynamicProtocolHandler ff_jpeg_dynamic_handler = {
 371     .enc_name          = "JPEG",
 372     .codec_type        = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 373     .codec_id          = AV_CODEC_ID_MJPEG,
 374     .priv_data_size    = sizeof(PayloadContext),
 375     .close             = jpeg_close_context,
 376     .parse_packet      = jpeg_parse_packet,
 377     .static_payload_id = 26,
 378 };