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 "rtpdec_formats.h"
  24 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  25 #include "libavcodec/mjpeg.h"
  26 #include "libavcodec/bytestream.h"
  27
  28 /**
  29  * RTP/JPEG specific private data.
  30  */
  31 struct PayloadContext {
  32     AVIOContext *frame;         ///< current frame buffer
  33     uint32_t    timestamp;      ///< current frame timestamp
  34     int         hdr_size;       ///< size of the current frame header
  35     uint8_t     qtables[128][128];
  36     uint8_t     qtables_len[128];
  37 };
  38
  39 static const uint8_t default_quantizers[128] = {
  40     /* luma table */
  41     16,  11,  12,  14,  12,  10,  16,  14,
  42     13,  14,  18,  17,  16,  19,  24,  40,
  43     26,  24,  22,  22,  24,  49,  35,  37,
  44     29,  40,  58,  51,  61,  60,  57,  51,
  45     56,  55,  64,  72,  92,  78,  64,  68,
  46     87,  69,  55,  56,  80,  109, 81,  87,
  47     95,  98,  103, 104, 103, 62,  77,  113,
  48     121, 112, 100, 120, 92,  101, 103, 99,
  49
  50     /* chroma table */
  51     17,  18,  18,  24,  21,  24,  47,  26,
  52     26,  47,  99,  66,  56,  66,  99,  99,
  53     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,
  54     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,
  55     99,  99,  99,  99,  99,  99,  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 };
  60
  61 static PayloadContext *jpeg_new_context(void)
  62 {
  63     return av_mallocz(sizeof(PayloadContext));
  64 }
  65
  66 static inline void free_frame_if_needed(PayloadContext *jpeg)
  67 {
  68     if (jpeg->frame) {
  69         uint8_t *p;
  70         avio_close_dyn_buf(jpeg->frame, &p);
  71         av_free(p);
  72         jpeg->frame = NULL;
  73     }
  74 }
  75
  76 static void jpeg_free_context(PayloadContext *jpeg)
  77 {
  78     free_frame_if_needed(jpeg);
  79     av_free(jpeg);
  80 }
  81
  82 static int jpeg_create_huffman_table(PutByteContext *p, int table_class,
  83                                      int table_id, const uint8_t *bits_table,
  84                                      const uint8_t *value_table)
  85 {
  86     int i, n = 0;
  87
  88     bytestream2_put_byte(p, table_class << 4 | table_id);
  89
  90     for (i = 1; i <= 16; i++) {
  91         n += bits_table[i];
  92         bytestream2_put_byte(p, bits_table[i]);
  93     }
  94
  95     for (i = 0; i < n; i++) {
  96         bytestream2_put_byte(p, value_table[i]);
  97     }
  98     return n + 17;
  99 }
 100
 101 static void jpeg_put_marker(PutByteContext *pbc, int code)
 102 {
 103     bytestream2_put_byte(pbc, 0xff);
 104     bytestream2_put_byte(pbc, code);
 105 }
 106
 107 static int jpeg_create_header(uint8_t *buf, int size, uint32_t type, uint32_t w,
 108                               uint32_t h, const uint8_t *qtable, int nb_qtable)
 109 {
 110     PutByteContext pbc;
 111     uint8_t *dht_size_ptr;
 112     int dht_size, i;
 113
 114     bytestream2_init_writer(&pbc, buf, size);
 115
 116     /* Convert from blocks to pixels. */
 117     w <<= 3;
 118     h <<= 3;
 119
 120     /* SOI */
 121     jpeg_put_marker(&pbc, SOI);
 122
 123     /* JFIF header */
 124     jpeg_put_marker(&pbc, APP0);
 125     bytestream2_put_be16(&pbc, 16);
 126     bytestream2_put_buffer(&pbc, "JFIF", 5);
 127     bytestream2_put_be16(&pbc, 0x0201);
 128     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
 129     bytestream2_put_be16(&pbc, 1);
 130     bytestream2_put_be16(&pbc, 1);
 131     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
 132     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
 133
 134     /* DQT */
 135     jpeg_put_marker(&pbc, DQT);
 136     bytestream2_put_be16(&pbc, 2 + nb_qtable * (1 + 64));
 137
 138     for (i = 0; i < nb_qtable; i++) {
 139         bytestream2_put_byte(&pbc, i);
 140
 141         /* Each table is an array of 64 values given in zig-zag
 142          * order, identical to the format used in a JFIF DQT
 143          * marker segment. */
 144         bytestream2_put_buffer(&pbc, qtable + 64 * i, 64);
 145     }
 146
 147     /* DHT */
 148     jpeg_put_marker(&pbc, DHT);
 149     dht_size_ptr = pbc.buffer;
 150     bytestream2_put_be16(&pbc, 0);
 151
 152     dht_size  = 2;
 153     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 0, 0,avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
 154                                           avpriv_mjpeg_val_dc);
 155     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 0, 1, avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
 156                                           avpriv_mjpeg_val_dc);
 157     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 1, 0, avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
 158                                           avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
 159     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 1, 1, avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
 160                                           avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
 161     AV_WB16(dht_size_ptr, dht_size);
 162
 163     /* SOF0 */
 164     jpeg_put_marker(&pbc, SOF0);
 165     bytestream2_put_be16(&pbc, 17); /* size */
 166     bytestream2_put_byte(&pbc, 8); /* bits per component */
 167     bytestream2_put_be16(&pbc, h);
 168     bytestream2_put_be16(&pbc, w);
 169     bytestream2_put_byte(&pbc, 3); /* number of components */
 170     bytestream2_put_byte(&pbc, 1); /* component number */
 171     bytestream2_put_byte(&pbc, (2 << 4) | (type ? 2 : 1)); /* hsample/vsample */
 172     bytestream2_put_byte(&pbc, 0); /* matrix number */
 173     bytestream2_put_byte(&pbc, 2); /* component number */
 174     bytestream2_put_byte(&pbc, 1 << 4 | 1); /* hsample/vsample */
 175     bytestream2_put_byte(&pbc, nb_qtable == 2 ? 1 : 0); /* matrix number */
 176     bytestream2_put_byte(&pbc, 3); /* component number */
 177     bytestream2_put_byte(&pbc, 1 << 4 | 1); /* hsample/vsample */
 178     bytestream2_put_byte(&pbc, nb_qtable == 2 ? 1 : 0); /* matrix number */
 179
 180     /* SOS */
 181     jpeg_put_marker(&pbc, SOS);
 182     bytestream2_put_be16(&pbc, 12);
 183     bytestream2_put_byte(&pbc, 3);
 184     bytestream2_put_byte(&pbc, 1);
 185     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
 186     bytestream2_put_byte(&pbc, 2);
 187     bytestream2_put_byte(&pbc, 17);
 188     bytestream2_put_byte(&pbc, 3);
 189     bytestream2_put_byte(&pbc, 17);
 190     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
 191     bytestream2_put_byte(&pbc, 63);
 192     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
 193
 194     /* Return the length in bytes of the JPEG header. */
 195     return bytestream2_tell_p(&pbc);
 196 }
 197
 198 static void create_default_qtables(uint8_t *qtables, uint8_t q)
 199 {
 200     int factor = q;
 201     int i;
 202
 203     factor = av_clip(q, 1, 99);
 204
 205     if (q < 50)
 206         q = 5000 / factor;
 207     else
 208         q = 200 - factor * 2;
 209
 210     for (i = 0; i < 128; i++) {
 211         int val = (default_quantizers[i] * q + 50) / 100;
 212
 213         /* Limit the quantizers to 1 <= q <= 255. */
 214         val = av_clip(val, 1, 255);
 215         qtables[i] = val;
 216     }
 217 }
 218
 219 static int jpeg_parse_packet(AVFormatContext *ctx, PayloadContext *jpeg,
 220                              AVStream *st, AVPacket *pkt, uint32_t *timestamp,
 221                              const uint8_t *buf, int len, int flags)
 222 {
 223     uint8_t type, q, width, height;
 224     const uint8_t *qtables = NULL;
 225     uint16_t qtable_len;
 226     uint32_t off;
 227     int ret;
 228
 229     if (len < 8) {
 230         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
 231         return AVERROR_INVALIDDATA;
 232     }
 233
 234     /* Parse the main JPEG header. */
 235     off    = AV_RB24(buf + 1);  /* fragment byte offset */
 236     type   = AV_RB8(buf + 4);   /* id of jpeg decoder params */
 237     q      = AV_RB8(buf + 5);   /* quantization factor (or table id) */
 238     width  = AV_RB8(buf + 6);   /* frame width in 8 pixel blocks */
 239     height = AV_RB8(buf + 7);   /* frame height in 8 pixel blocks */
 240     buf += 8;
 241     len -= 8;
 242
 243     /* Parse the restart marker header. */
 244     if (type > 63) {
 245         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 246                "Unimplemented RTP/JPEG restart marker header.\n");
 247         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 248     }
 249
 250     /* Parse the quantization table header. */
 251     if (off == 0) {
 252         /* Start of JPEG data packet. */
 253         uint8_t new_qtables[128];
 254         uint8_t hdr[1024];
 255
 256         if (q > 127) {
 257             uint8_t precision;
 258             if (len < 4) {
 259                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
 260                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 261             }
 262
 263             /* The first byte is reserved for future use. */
 264             precision  = AV_RB8(buf + 1);    /* size of coefficients */
 265             qtable_len = AV_RB16(buf + 2);   /* length in bytes */
 266             buf += 4;
 267             len -= 4;
 268
 269             if (precision)
 270                 av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Only 8-bit precision is supported.\n");
 271
 272             if (qtable_len > 0) {
 273                 if (len < qtable_len) {
 274                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
 275                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 276                 }
 277                 qtables = buf;
 278                 buf += qtable_len;
 279                 len -= qtable_len;
 280                 if (q < 255) {
 281                     if (jpeg->qtables_len[q - 128] &&
 282                         (jpeg->qtables_len[q - 128] != qtable_len ||
 283                          memcmp(qtables, &jpeg->qtables[q - 128][0], qtable_len))) {
 284                         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING,
 285                                "Quantization tables for q=%d changed\n", q);
 286                     } else if (!jpeg->qtables_len[q - 128] && qtable_len <= 128) {
 287                         memcpy(&jpeg->qtables[q - 128][0], qtables,
 288                                qtable_len);
 289                         jpeg->qtables_len[q - 128] = qtable_len;
 290                     }
 291                 }
 292             } else {
 293                 if (q == 255) {
 294                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 295                            "Invalid RTP/JPEG packet. Quantization tables not found.\n");
 296                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 297                 }
 298                 if (!jpeg->qtables_len[q - 128]) {
 299                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 300                            "No quantization tables known for q=%d yet.\n", q);
 301                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 302                 }
 303                 qtables    = &jpeg->qtables[q - 128][0];
 304                 qtable_len =  jpeg->qtables_len[q - 128];
 305             }
 306         } else { /* q <= 127 */
 307             if (q == 0 || q > 99) {
 308                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Reserved q value %d\n", q);
 309                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 310             }
 311             create_default_qtables(new_qtables, q);
 312             qtables    = new_qtables;
 313             qtable_len = sizeof(new_qtables);
 314         }
 315
 316         /* Skip the current frame in case of the end packet
 317          * has been lost somewhere. */
 318         free_frame_if_needed(jpeg);
 319
 320         if ((ret = avio_open_dyn_buf(&jpeg->frame)) < 0)
 321             return ret;
 322         jpeg->timestamp = *timestamp;
 323
 324         /* Generate a frame and scan headers that can be prepended to the
 325          * RTP/JPEG data payload to produce a JPEG compressed image in
 326          * interchange format. */
 327         jpeg->hdr_size = jpeg_create_header(hdr, sizeof(hdr), type, width,
 328                                             height, qtables,
 329                                             qtable_len / 64);
 330
 331         /* Copy JPEG header to frame buffer. */
 332         avio_write(jpeg->frame, hdr, jpeg->hdr_size);
 333     }
 334
 335     if (!jpeg->frame) {
 336         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 337                "Received packet without a start chunk; dropping frame.\n");
 338         return AVERROR(EAGAIN);
 339     }
 340
 341     if (jpeg->timestamp != *timestamp) {
 342         /* Skip the current frame if timestamp is incorrect.
 343          * A start packet has been lost somewhere. */
 344         free_frame_if_needed(jpeg);
 345         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "RTP timestamps don't match.\n");
 346         return AVERROR_INVALIDDATA;
 347     }
 348
 349     if (off != avio_tell(jpeg->frame) - jpeg->hdr_size) {
 350         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 351                "Missing packets; dropping frame.\n");
 352         return AVERROR(EAGAIN);
 353     }
 354
 355     /* Copy data to frame buffer. */
 356     avio_write(jpeg->frame, buf, len);
 357
 358     if (flags & RTP_FLAG_MARKER) {
 359         /* End of JPEG data packet. */
 360         uint8_t buf[2] = { 0xff, EOI };
 361
 362         /* Put EOI marker. */
 363         avio_write(jpeg->frame, buf, sizeof(buf));
 364
 365         /* Prepare the JPEG packet. */
 366         av_init_packet(pkt);
 367         pkt->size = avio_close_dyn_buf(jpeg->frame, &pkt->data);
 368         if (pkt->size < 0) {
 369             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 370                    "Error occured when getting frame buffer.\n");
 371             jpeg->frame = NULL;
 372             return pkt->size;
 373         }
 374         pkt->stream_index = st->index;
 375         pkt->destruct     = av_destruct_packet;
 376
 377         /* Re-init the frame buffer. */
 378         jpeg->frame = NULL;
 379
 380         return 0;
 381     }
 382
 383     return AVERROR(EAGAIN);
 384 }
 385
 386 RTPDynamicProtocolHandler ff_jpeg_dynamic_handler = {
 387     .enc_name          = "JPEG",
 388     .codec_type        = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 389     .codec_id          = AV_CODEC_ID_MJPEG,
 390     .alloc             = jpeg_new_context,
 391     .free              = jpeg_free_context,
 392     .parse_packet      = jpeg_parse_packet,
 393     .static_payload_id = 26,
 394 };