Merge commit 'a6a750c7ef240b72ce01e9653343a0ddf247d196'
[ffmpeg.git] / libavcodec / h264_parse.c
1 /*
2  * This file is part of FFmpeg.
3  *
4  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
5  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
6  * License as published by the Free Software Foundation; either
7  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
8  *
9  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
12  * Lesser General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
15  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
17  */
18
19 #include "bytestream.h"
20 #include "get_bits.h"
21 #include "golomb.h"
22 #include "h264.h"
23 #include "h264_parse.h"
24
25 int ff_h264_pred_weight_table(GetBitContext *gb, const SPS *sps,
26                               const int *ref_count, int slice_type_nos,
27                               H264PredWeightTable *pwt, void *logctx)
28 {
29     int list, i;
30     int luma_def, chroma_def;
31
32     pwt->use_weight             = 0;
33     pwt->use_weight_chroma      = 0;
34     pwt->luma_log2_weight_denom = get_ue_golomb(gb);
35     if (sps->chroma_format_idc)
36         pwt->chroma_log2_weight_denom = get_ue_golomb(gb);
37
38     if (pwt->luma_log2_weight_denom > 7U) {
39         av_log(logctx, AV_LOG_ERROR, "luma_log2_weight_denom %d is out of range\n", pwt->luma_log2_weight_denom);
40         pwt->luma_log2_weight_denom = 0;
41     }
42     if (pwt->chroma_log2_weight_denom > 7U) {
43         av_log(logctx, AV_LOG_ERROR, "chroma_log2_weight_denom %d is out of range\n", pwt->chroma_log2_weight_denom);
44         pwt->chroma_log2_weight_denom = 0;
45     }
46
47     luma_def   = 1 << pwt->luma_log2_weight_denom;
48     chroma_def = 1 << pwt->chroma_log2_weight_denom;
49
50     for (list = 0; list < 2; list++) {
51         pwt->luma_weight_flag[list]   = 0;
52         pwt->chroma_weight_flag[list] = 0;
53         for (i = 0; i < ref_count[list]; i++) {
54             int luma_weight_flag, chroma_weight_flag;
55
56             luma_weight_flag = get_bits1(gb);
57             if (luma_weight_flag) {
58                 pwt->luma_weight[i][list][0] = get_se_golomb(gb);
59                 pwt->luma_weight[i][list][1] = get_se_golomb(gb);
60                 if (pwt->luma_weight[i][list][0] != luma_def ||
61                     pwt->luma_weight[i][list][1] != 0) {
62                     pwt->use_weight             = 1;
63                     pwt->luma_weight_flag[list] = 1;
64                 }
65             } else {
66                 pwt->luma_weight[i][list][0] = luma_def;
67                 pwt->luma_weight[i][list][1] = 0;
68             }
69
70             if (sps->chroma_format_idc) {
71                 chroma_weight_flag = get_bits1(gb);
72                 if (chroma_weight_flag) {
73                     int j;
74                     for (j = 0; j < 2; j++) {
75                         pwt->chroma_weight[i][list][j][0] = get_se_golomb(gb);
76                         pwt->chroma_weight[i][list][j][1] = get_se_golomb(gb);
77                         if (pwt->chroma_weight[i][list][j][0] != chroma_def ||
78                             pwt->chroma_weight[i][list][j][1] != 0) {
79                             pwt->use_weight_chroma        = 1;
80                             pwt->chroma_weight_flag[list] = 1;
81                         }
82                     }
83                 } else {
84                     int j;
85                     for (j = 0; j < 2; j++) {
86                         pwt->chroma_weight[i][list][j][0] = chroma_def;
87                         pwt->chroma_weight[i][list][j][1] = 0;
88                     }
89                 }
90             }
91         }
92         if (slice_type_nos != AV_PICTURE_TYPE_B)
93             break;
94     }
95     pwt->use_weight = pwt->use_weight || pwt->use_weight_chroma;
96     return 0;
97 }
98
99 /**
100  * Check if the top & left blocks are available if needed and
101  * change the dc mode so it only uses the available blocks.
102  */
103 int ff_h264_check_intra4x4_pred_mode(int8_t *pred_mode_cache, void *logctx,
104                                      int top_samples_available, int left_samples_available)
105 {
106     static const int8_t top[12] = {
107         -1, 0, LEFT_DC_PRED, -1, -1, -1, -1, -1, 0
108     };
109     static const int8_t left[12] = {
110         0, -1, TOP_DC_PRED, 0, -1, -1, -1, 0, -1, DC_128_PRED
111     };
112     int i;
113
114     if (!(top_samples_available & 0x8000)) {
115         for (i = 0; i < 4; i++) {
116             int status = top[pred_mode_cache[scan8[0] + i]];
117             if (status < 0) {
118                 av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
119                        "top block unavailable for requested intra mode %d\n",
120                        status);
121                 return AVERROR_INVALIDDATA;
122             } else if (status) {
123                 pred_mode_cache[scan8[0] + i] = status;
124             }
125         }
126     }
127
128     if ((left_samples_available & 0x8888) != 0x8888) {
129         static const int mask[4] = { 0x8000, 0x2000, 0x80, 0x20 };
130         for (i = 0; i < 4; i++)
131             if (!(left_samples_available & mask[i])) {
132                 int status = left[pred_mode_cache[scan8[0] + 8 * i]];
133                 if (status < 0) {
134                     av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
135                            "left block unavailable for requested intra4x4 mode %d\n",
136                            status);
137                     return AVERROR_INVALIDDATA;
138                 } else if (status) {
139                     pred_mode_cache[scan8[0] + 8 * i] = status;
140                 }
141             }
142     }
143
144     return 0;
145 }
146
147 /**
148  * Check if the top & left blocks are available if needed and
149  * change the dc mode so it only uses the available blocks.
150  */
151 int ff_h264_check_intra_pred_mode(void *logctx, int top_samples_available,
152                                   int left_samples_available,
153                                   int mode, int is_chroma)
154 {
155     static const int8_t top[4]  = { LEFT_DC_PRED8x8, 1, -1, -1 };
156     static const int8_t left[5] = { TOP_DC_PRED8x8, -1,  2, -1, DC_128_PRED8x8 };
157
158     if (mode > 3U) {
159         av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
160                "out of range intra chroma pred mode\n");
161         return AVERROR_INVALIDDATA;
162     }
163
164     if (!(top_samples_available & 0x8000)) {
165         mode = top[mode];
166         if (mode < 0) {
167             av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
168                    "top block unavailable for requested intra mode\n");
169             return AVERROR_INVALIDDATA;
170         }
171     }
172
173     if ((left_samples_available & 0x8080) != 0x8080) {
174         mode = left[mode];
175         if (mode < 0) {
176             av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
177                    "left block unavailable for requested intra mode\n");
178             return AVERROR_INVALIDDATA;
179         }
180         if (is_chroma && (left_samples_available & 0x8080)) {
181             // mad cow disease mode, aka MBAFF + constrained_intra_pred
182             mode = ALZHEIMER_DC_L0T_PRED8x8 +
183                    (!(left_samples_available & 0x8000)) +
184                    2 * (mode == DC_128_PRED8x8);
185         }
186     }
187
188     return mode;
189 }
190
191 int ff_h264_parse_ref_count(int *plist_count, int ref_count[2],
192                             GetBitContext *gb, const PPS *pps,
193                             int slice_type_nos, int picture_structure, void *logctx)
194 {
195     int list_count;
196     int num_ref_idx_active_override_flag;
197
198     // set defaults, might be overridden a few lines later
199     ref_count[0] = pps->ref_count[0];
200     ref_count[1] = pps->ref_count[1];
201
202     if (slice_type_nos != AV_PICTURE_TYPE_I) {
203         unsigned max[2];
204         max[0] = max[1] = picture_structure == PICT_FRAME ? 15 : 31;
205
206         num_ref_idx_active_override_flag = get_bits1(gb);
207
208         if (num_ref_idx_active_override_flag) {
209             ref_count[0] = get_ue_golomb(gb) + 1;
210             if (slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B) {
211                 ref_count[1] = get_ue_golomb(gb) + 1;
212             } else
213                 // full range is spec-ok in this case, even for frames
214                 ref_count[1] = 1;
215         }
216
217         if (ref_count[0] - 1 > max[0] || ref_count[1] - 1 > max[1]) {
218             av_log(logctx, AV_LOG_ERROR, "reference overflow %u > %u or %u > %u\n",
219                    ref_count[0] - 1, max[0], ref_count[1] - 1, max[1]);
220             ref_count[0] = ref_count[1] = 0;
221             *plist_count = 0;
222             goto fail;
223         }
224
225         if (slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B)
226             list_count = 2;
227         else
228             list_count = 1;
229     } else {
230         list_count   = 0;
231         ref_count[0] = ref_count[1] = 0;
232     }
233
234     *plist_count = list_count;
235
236     return 0;
237 fail:
238     *plist_count = 0;
239     ref_count[0] = 0;
240     ref_count[1] = 0;
241     return AVERROR_INVALIDDATA;
242 }
243
244 int ff_h264_init_poc(int pic_field_poc[2], int *pic_poc,
245                      const SPS *sps, H264POCContext *pc,
246                      int picture_structure, int nal_ref_idc)
247 {
248     const int max_frame_num = 1 << sps->log2_max_frame_num;
249     int field_poc[2];
250
251     pc->frame_num_offset = pc->prev_frame_num_offset;
252     if (pc->frame_num < pc->prev_frame_num)
253         pc->frame_num_offset += max_frame_num;
254
255     if (sps->poc_type == 0) {
256         const int max_poc_lsb = 1 << sps->log2_max_poc_lsb;
257
258         if (pc->poc_lsb < pc->prev_poc_lsb &&
259             pc->prev_poc_lsb - pc->poc_lsb >= max_poc_lsb / 2)
260             pc->poc_msb = pc->prev_poc_msb + max_poc_lsb;
261         else if (pc->poc_lsb > pc->prev_poc_lsb &&
262                  pc->prev_poc_lsb - pc->poc_lsb < -max_poc_lsb / 2)
263             pc->poc_msb = pc->prev_poc_msb - max_poc_lsb;
264         else
265             pc->poc_msb = pc->prev_poc_msb;
266         field_poc[0] =
267         field_poc[1] = pc->poc_msb + pc->poc_lsb;
268         if (picture_structure == PICT_FRAME)
269             field_poc[1] += pc->delta_poc_bottom;
270     } else if (sps->poc_type == 1) {
271         int abs_frame_num, expected_delta_per_poc_cycle, expectedpoc;
272         int i;
273
274         if (sps->poc_cycle_length != 0)
275             abs_frame_num = pc->frame_num_offset + pc->frame_num;
276         else
277             abs_frame_num = 0;
278
279         if (nal_ref_idc == 0 && abs_frame_num > 0)
280             abs_frame_num--;
281
282         expected_delta_per_poc_cycle = 0;
283         for (i = 0; i < sps->poc_cycle_length; i++)
284             // FIXME integrate during sps parse
285             expected_delta_per_poc_cycle += sps->offset_for_ref_frame[i];
286
287         if (abs_frame_num > 0) {
288             int poc_cycle_cnt          = (abs_frame_num - 1) / sps->poc_cycle_length;
289             int frame_num_in_poc_cycle = (abs_frame_num - 1) % sps->poc_cycle_length;
290
291             expectedpoc = poc_cycle_cnt * expected_delta_per_poc_cycle;
292             for (i = 0; i <= frame_num_in_poc_cycle; i++)
293                 expectedpoc = expectedpoc + sps->offset_for_ref_frame[i];
294         } else
295             expectedpoc = 0;
296
297         if (nal_ref_idc == 0)
298             expectedpoc = expectedpoc + sps->offset_for_non_ref_pic;
299
300         field_poc[0] = expectedpoc + pc->delta_poc[0];
301         field_poc[1] = field_poc[0] + sps->offset_for_top_to_bottom_field;
302
303         if (picture_structure == PICT_FRAME)
304             field_poc[1] += pc->delta_poc[1];
305     } else {
306         int poc = 2 * (pc->frame_num_offset + pc->frame_num);
307
308         if (!nal_ref_idc)
309             poc--;
310
311         field_poc[0] = poc;
312         field_poc[1] = poc;
313     }
314
315     if (picture_structure != PICT_BOTTOM_FIELD)
316         pic_field_poc[0] = field_poc[0];
317     if (picture_structure != PICT_TOP_FIELD)
318         pic_field_poc[1] = field_poc[1];
319     *pic_poc = FFMIN(pic_field_poc[0], pic_field_poc[1]);
320
321     return 0;
322 }
323
324 static int decode_extradata_ps(const uint8_t *data, int size, H264ParamSets *ps,
325                                int is_avc, void *logctx)
326 {
327     H2645Packet pkt = { 0 };
328     int i, ret = 0;
329
330     ret = ff_h2645_packet_split(&pkt, data, size, logctx, is_avc, 2, AV_CODEC_ID_H264);
331     if (ret < 0) {
332         ret = 0;
333         goto fail;
334     }
335
336     for (i = 0; i < pkt.nb_nals; i++) {
337         H2645NAL *nal = &pkt.nals[i];
338         switch (nal->type) {
339         case NAL_SPS:
340             ret = ff_h264_decode_seq_parameter_set(&nal->gb, logctx, ps, 0);
341             if (ret < 0)
342                 goto fail;
343             break;
344         case NAL_PPS:
345             ret = ff_h264_decode_picture_parameter_set(&nal->gb, logctx, ps,
346                                                        nal->size_bits);
347             if (ret < 0)
348                 goto fail;
349             break;
350         default:
351             av_log(logctx, AV_LOG_VERBOSE, "Ignoring NAL type %d in extradata\n",
352                    nal->type);
353             break;
354         }
355     }
356
357 fail:
358     ff_h2645_packet_uninit(&pkt);
359     return ret;
360 }
361
362 /* There are (invalid) samples in the wild with mp4-style extradata, where the
363  * parameter sets are stored unescaped (i.e. as RBSP).
364  * This function catches the parameter set decoding failure and tries again
365  * after escaping it */
366 static int decode_extradata_ps_mp4(const uint8_t *buf, int buf_size, H264ParamSets *ps,
367                                    int err_recognition, void *logctx)
368 {
369     int ret;
370
371     ret = decode_extradata_ps(buf, buf_size, ps, 1, logctx);
372     if (ret < 0 && !(err_recognition & AV_EF_EXPLODE)) {
373         GetByteContext gbc;
374         PutByteContext pbc;
375         uint8_t *escaped_buf;
376         int escaped_buf_size;
377
378         av_log(logctx, AV_LOG_WARNING,
379                "SPS decoding failure, trying again after escaping the NAL\n");
380
381         if (buf_size / 2 >= (INT16_MAX - AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE) / 3)
382             return AVERROR(ERANGE);
383         escaped_buf_size = buf_size * 3 / 2 + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE;
384         escaped_buf = av_mallocz(escaped_buf_size);
385         if (!escaped_buf)
386             return AVERROR(ENOMEM);
387
388         bytestream2_init(&gbc, buf, buf_size);
389         bytestream2_init_writer(&pbc, escaped_buf, escaped_buf_size);
390
391         while (bytestream2_get_bytes_left(&gbc)) {
392             if (bytestream2_get_bytes_left(&gbc) >= 3 &&
393                 bytestream2_peek_be24(&gbc) <= 3) {
394                 bytestream2_put_be24(&pbc, 3);
395                 bytestream2_skip(&gbc, 2);
396             } else
397                 bytestream2_put_byte(&pbc, bytestream2_get_byte(&gbc));
398         }
399
400         escaped_buf_size = bytestream2_tell_p(&pbc);
401         AV_WB16(escaped_buf, escaped_buf_size - 2);
402
403         ret = decode_extradata_ps(escaped_buf, escaped_buf_size, ps, 1, logctx);
404         av_freep(&escaped_buf);
405         if (ret < 0)
406             return ret;
407     }
408
409     return 0;
410 }
411
412 int ff_h264_decode_extradata(const uint8_t *data, int size, H264ParamSets *ps,
413                              int *is_avc, int *nal_length_size,
414                              int err_recognition, void *logctx)
415 {
416     int ret;
417
418     if (!data || size <= 0)
419         return -1;
420
421     if (data[0] == 1) {
422         int i, cnt, nalsize;
423         const uint8_t *p = data;
424
425         *is_avc = 1;
426
427         if (size < 7) {
428             av_log(logctx, AV_LOG_ERROR, "avcC %d too short\n", size);
429             return AVERROR_INVALIDDATA;
430         }
431
432         // Decode sps from avcC
433         cnt = *(p + 5) & 0x1f; // Number of sps
434         p  += 6;
435         for (i = 0; i < cnt; i++) {
436             nalsize = AV_RB16(p) + 2;
437             if (nalsize > size - (p - data))
438                 return AVERROR_INVALIDDATA;
439             ret = decode_extradata_ps_mp4(p, nalsize, ps, err_recognition, logctx);
440             if (ret < 0) {
441                 av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
442                        "Decoding sps %d from avcC failed\n", i);
443                 return ret;
444             }
445             p += nalsize;
446         }
447         // Decode pps from avcC
448         cnt = *(p++); // Number of pps
449         for (i = 0; i < cnt; i++) {
450             nalsize = AV_RB16(p) + 2;
451             if (nalsize > size - (p - data))
452                 return AVERROR_INVALIDDATA;
453             ret = decode_extradata_ps_mp4(p, nalsize, ps, err_recognition, logctx);
454             if (ret < 0) {
455                 av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
456                        "Decoding pps %d from avcC failed\n", i);
457                 return ret;
458             }
459             p += nalsize;
460         }
461         // Store right nal length size that will be used to parse all other nals
462         *nal_length_size = (data[4] & 0x03) + 1;
463     } else {
464         *is_avc = 0;
465         ret = decode_extradata_ps(data, size, ps, 0, logctx);
466         if (ret < 0)
467             return ret;
468     }
469     return size;
470 }
471
472 /**
473  * Compute profile from profile_idc and constraint_set?_flags.
474  *
475  * @param sps SPS
476  *
477  * @return profile as defined by FF_PROFILE_H264_*
478  */
479 int ff_h264_get_profile(const SPS *sps)
480 {
481     int profile = sps->profile_idc;
482
483     switch (sps->profile_idc) {
484     case FF_PROFILE_H264_BASELINE:
485         // constraint_set1_flag set to 1
486         profile |= (sps->constraint_set_flags & 1 << 1) ? FF_PROFILE_H264_CONSTRAINED : 0;
487         break;
488     case FF_PROFILE_H264_HIGH_10:
489     case FF_PROFILE_H264_HIGH_422:
490     case FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE:
491         // constraint_set3_flag set to 1
492         profile |= (sps->constraint_set_flags & 1 << 3) ? FF_PROFILE_H264_INTRA : 0;
493         break;
494     }
495
496     return profile;
497 }