avcodec/h264: Check weight values to be within the specs limits.
[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 "h264dec.h"
24 #include "h264_parse.h"
25 #include "h264_ps.h"
26
27 int ff_h264_pred_weight_table(GetBitContext *gb, const SPS *sps,
28                               const int *ref_count, int slice_type_nos,
29                               H264PredWeightTable *pwt, void *logctx)
30 {
31     int list, i, j;
32     int luma_def, chroma_def;
33
34     pwt->use_weight             = 0;
35     pwt->use_weight_chroma      = 0;
36     pwt->luma_log2_weight_denom = get_ue_golomb(gb);
37     if (sps->chroma_format_idc)
38         pwt->chroma_log2_weight_denom = get_ue_golomb(gb);
39
40     if (pwt->luma_log2_weight_denom > 7U) {
41         av_log(logctx, AV_LOG_ERROR, "luma_log2_weight_denom %d is out of range\n", pwt->luma_log2_weight_denom);
42         pwt->luma_log2_weight_denom = 0;
43     }
44     if (pwt->chroma_log2_weight_denom > 7U) {
45         av_log(logctx, AV_LOG_ERROR, "chroma_log2_weight_denom %d is out of range\n", pwt->chroma_log2_weight_denom);
46         pwt->chroma_log2_weight_denom = 0;
47     }
48
49     luma_def   = 1 << pwt->luma_log2_weight_denom;
50     chroma_def = 1 << pwt->chroma_log2_weight_denom;
51
52     for (list = 0; list < 2; list++) {
53         pwt->luma_weight_flag[list]   = 0;
54         pwt->chroma_weight_flag[list] = 0;
55         for (i = 0; i < ref_count[list]; i++) {
56             int luma_weight_flag, chroma_weight_flag;
57
58             luma_weight_flag = get_bits1(gb);
59             if (luma_weight_flag) {
60                 pwt->luma_weight[i][list][0] = get_se_golomb(gb);
61                 pwt->luma_weight[i][list][1] = get_se_golomb(gb);
62                 if ((int8_t)pwt->luma_weight[i][list][0] != pwt->luma_weight[i][list][0] ||
63                     (int8_t)pwt->luma_weight[i][list][1] != pwt->luma_weight[i][list][1])
64                     goto out_range_weight;
65                 if (pwt->luma_weight[i][list][0] != luma_def ||
66                     pwt->luma_weight[i][list][1] != 0) {
67                     pwt->use_weight             = 1;
68                     pwt->luma_weight_flag[list] = 1;
69                 }
70             } else {
71                 pwt->luma_weight[i][list][0] = luma_def;
72                 pwt->luma_weight[i][list][1] = 0;
73             }
74
75             if (sps->chroma_format_idc) {
76                 chroma_weight_flag = get_bits1(gb);
77                 if (chroma_weight_flag) {
78                     int j;
79                     for (j = 0; j < 2; j++) {
80                         pwt->chroma_weight[i][list][j][0] = get_se_golomb(gb);
81                         pwt->chroma_weight[i][list][j][1] = get_se_golomb(gb);
82                         if ((int8_t)pwt->chroma_weight[i][list][j][0] != pwt->chroma_weight[i][list][j][0] ||
83                             (int8_t)pwt->chroma_weight[i][list][j][1] != pwt->chroma_weight[i][list][j][1])
84                             goto out_range_weight;
85                         if (pwt->chroma_weight[i][list][j][0] != chroma_def ||
86                             pwt->chroma_weight[i][list][j][1] != 0) {
87                             pwt->use_weight_chroma        = 1;
88                             pwt->chroma_weight_flag[list] = 1;
89                         }
90                     }
91                 } else {
92                     int j;
93                     for (j = 0; j < 2; j++) {
94                         pwt->chroma_weight[i][list][j][0] = chroma_def;
95                         pwt->chroma_weight[i][list][j][1] = 0;
96                     }
97                 }
98             }
99
100             // for MBAFF
101             pwt->luma_weight[16 + 2 * i][list][0] = pwt->luma_weight[16 + 2 * i + 1][list][0] = pwt->luma_weight[i][list][0];
102             pwt->luma_weight[16 + 2 * i][list][1] = pwt->luma_weight[16 + 2 * i + 1][list][1] = pwt->luma_weight[i][list][1];
103             for (j = 0; j < 2; j++) {
104                 pwt->chroma_weight[16 + 2 * i][list][j][0] = pwt->chroma_weight[16 + 2 * i + 1][list][j][0] = pwt->chroma_weight[i][list][j][0];
105                 pwt->chroma_weight[16 + 2 * i][list][j][1] = pwt->chroma_weight[16 + 2 * i + 1][list][j][1] = pwt->chroma_weight[i][list][j][1];
106             }
107         }
108         if (slice_type_nos != AV_PICTURE_TYPE_B)
109             break;
110     }
111     pwt->use_weight = pwt->use_weight || pwt->use_weight_chroma;
112     return 0;
113 out_range_weight:
114     avpriv_request_sample(logctx, "Out of range weight\n");
115     return AVERROR_INVALIDDATA;
116 }
117
118 /**
119  * Check if the top & left blocks are available if needed and
120  * change the dc mode so it only uses the available blocks.
121  */
122 int ff_h264_check_intra4x4_pred_mode(int8_t *pred_mode_cache, void *logctx,
123                                      int top_samples_available, int left_samples_available)
124 {
125     static const int8_t top[12] = {
126         -1, 0, LEFT_DC_PRED, -1, -1, -1, -1, -1, 0
127     };
128     static const int8_t left[12] = {
129         0, -1, TOP_DC_PRED, 0, -1, -1, -1, 0, -1, DC_128_PRED
130     };
131     int i;
132
133     if (!(top_samples_available & 0x8000)) {
134         for (i = 0; i < 4; i++) {
135             int status = top[pred_mode_cache[scan8[0] + i]];
136             if (status < 0) {
137                 av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
138                        "top block unavailable for requested intra mode %d\n",
139                        status);
140                 return AVERROR_INVALIDDATA;
141             } else if (status) {
142                 pred_mode_cache[scan8[0] + i] = status;
143             }
144         }
145     }
146
147     if ((left_samples_available & 0x8888) != 0x8888) {
148         static const int mask[4] = { 0x8000, 0x2000, 0x80, 0x20 };
149         for (i = 0; i < 4; i++)
150             if (!(left_samples_available & mask[i])) {
151                 int status = left[pred_mode_cache[scan8[0] + 8 * i]];
152                 if (status < 0) {
153                     av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
154                            "left block unavailable for requested intra4x4 mode %d\n",
155                            status);
156                     return AVERROR_INVALIDDATA;
157                 } else if (status) {
158                     pred_mode_cache[scan8[0] + 8 * i] = status;
159                 }
160             }
161     }
162
163     return 0;
164 }
165
166 /**
167  * Check if the top & left blocks are available if needed and
168  * change the dc mode so it only uses the available blocks.
169  */
170 int ff_h264_check_intra_pred_mode(void *logctx, int top_samples_available,
171                                   int left_samples_available,
172                                   int mode, int is_chroma)
173 {
174     static const int8_t top[4]  = { LEFT_DC_PRED8x8, 1, -1, -1 };
175     static const int8_t left[5] = { TOP_DC_PRED8x8, -1,  2, -1, DC_128_PRED8x8 };
176
177     if (mode > 3U) {
178         av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
179                "out of range intra chroma pred mode\n");
180         return AVERROR_INVALIDDATA;
181     }
182
183     if (!(top_samples_available & 0x8000)) {
184         mode = top[mode];
185         if (mode < 0) {
186             av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
187                    "top block unavailable for requested intra mode\n");
188             return AVERROR_INVALIDDATA;
189         }
190     }
191
192     if ((left_samples_available & 0x8080) != 0x8080) {
193         mode = left[mode];
194         if (mode < 0) {
195             av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
196                    "left block unavailable for requested intra mode\n");
197             return AVERROR_INVALIDDATA;
198         }
199         if (is_chroma && (left_samples_available & 0x8080)) {
200             // mad cow disease mode, aka MBAFF + constrained_intra_pred
201             mode = ALZHEIMER_DC_L0T_PRED8x8 +
202                    (!(left_samples_available & 0x8000)) +
203                    2 * (mode == DC_128_PRED8x8);
204         }
205     }
206
207     return mode;
208 }
209
210 int ff_h264_parse_ref_count(int *plist_count, int ref_count[2],
211                             GetBitContext *gb, const PPS *pps,
212                             int slice_type_nos, int picture_structure, void *logctx)
213 {
214     int list_count;
215     int num_ref_idx_active_override_flag;
216
217     // set defaults, might be overridden a few lines later
218     ref_count[0] = pps->ref_count[0];
219     ref_count[1] = pps->ref_count[1];
220
221     if (slice_type_nos != AV_PICTURE_TYPE_I) {
222         unsigned max[2];
223         max[0] = max[1] = picture_structure == PICT_FRAME ? 15 : 31;
224
225         num_ref_idx_active_override_flag = get_bits1(gb);
226
227         if (num_ref_idx_active_override_flag) {
228             ref_count[0] = get_ue_golomb(gb) + 1;
229             if (slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B) {
230                 ref_count[1] = get_ue_golomb(gb) + 1;
231             } else
232                 // full range is spec-ok in this case, even for frames
233                 ref_count[1] = 1;
234         }
235
236         if (ref_count[0] - 1 > max[0] || ref_count[1] - 1 > max[1]) {
237             av_log(logctx, AV_LOG_ERROR, "reference overflow %u > %u or %u > %u\n",
238                    ref_count[0] - 1, max[0], ref_count[1] - 1, max[1]);
239             ref_count[0] = ref_count[1] = 0;
240             *plist_count = 0;
241             goto fail;
242         }
243
244         if (slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B)
245             list_count = 2;
246         else
247             list_count = 1;
248     } else {
249         list_count   = 0;
250         ref_count[0] = ref_count[1] = 0;
251     }
252
253     *plist_count = list_count;
254
255     return 0;
256 fail:
257     *plist_count = 0;
258     ref_count[0] = 0;
259     ref_count[1] = 0;
260     return AVERROR_INVALIDDATA;
261 }
262
263 int ff_h264_init_poc(int pic_field_poc[2], int *pic_poc,
264                      const SPS *sps, H264POCContext *pc,
265                      int picture_structure, int nal_ref_idc)
266 {
267     const int max_frame_num = 1 << sps->log2_max_frame_num;
268     int field_poc[2];
269
270     pc->frame_num_offset = pc->prev_frame_num_offset;
271     if (pc->frame_num < pc->prev_frame_num)
272         pc->frame_num_offset += max_frame_num;
273
274     if (sps->poc_type == 0) {
275         const int max_poc_lsb = 1 << sps->log2_max_poc_lsb;
276
277         if (pc->poc_lsb < pc->prev_poc_lsb &&
278             pc->prev_poc_lsb - pc->poc_lsb >= max_poc_lsb / 2)
279             pc->poc_msb = pc->prev_poc_msb + max_poc_lsb;
280         else if (pc->poc_lsb > pc->prev_poc_lsb &&
281                  pc->prev_poc_lsb - pc->poc_lsb < -max_poc_lsb / 2)
282             pc->poc_msb = pc->prev_poc_msb - max_poc_lsb;
283         else
284             pc->poc_msb = pc->prev_poc_msb;
285         field_poc[0] =
286         field_poc[1] = pc->poc_msb + pc->poc_lsb;
287         if (picture_structure == PICT_FRAME)
288             field_poc[1] += pc->delta_poc_bottom;
289     } else if (sps->poc_type == 1) {
290         int abs_frame_num, expected_delta_per_poc_cycle, expectedpoc;
291         int i;
292
293         if (sps->poc_cycle_length != 0)
294             abs_frame_num = pc->frame_num_offset + pc->frame_num;
295         else
296             abs_frame_num = 0;
297
298         if (nal_ref_idc == 0 && abs_frame_num > 0)
299             abs_frame_num--;
300
301         expected_delta_per_poc_cycle = 0;
302         for (i = 0; i < sps->poc_cycle_length; i++)
303             // FIXME integrate during sps parse
304             expected_delta_per_poc_cycle += sps->offset_for_ref_frame[i];
305
306         if (abs_frame_num > 0) {
307             int poc_cycle_cnt          = (abs_frame_num - 1) / sps->poc_cycle_length;
308             int frame_num_in_poc_cycle = (abs_frame_num - 1) % sps->poc_cycle_length;
309
310             expectedpoc = poc_cycle_cnt * expected_delta_per_poc_cycle;
311             for (i = 0; i <= frame_num_in_poc_cycle; i++)
312                 expectedpoc = expectedpoc + sps->offset_for_ref_frame[i];
313         } else
314             expectedpoc = 0;
315
316         if (nal_ref_idc == 0)
317             expectedpoc = expectedpoc + sps->offset_for_non_ref_pic;
318
319         field_poc[0] = expectedpoc + pc->delta_poc[0];
320         field_poc[1] = field_poc[0] + sps->offset_for_top_to_bottom_field;
321
322         if (picture_structure == PICT_FRAME)
323             field_poc[1] += pc->delta_poc[1];
324     } else {
325         int poc = 2 * (pc->frame_num_offset + pc->frame_num);
326
327         if (!nal_ref_idc)
328             poc--;
329
330         field_poc[0] = poc;
331         field_poc[1] = poc;
332     }
333
334     if (picture_structure != PICT_BOTTOM_FIELD)
335         pic_field_poc[0] = field_poc[0];
336     if (picture_structure != PICT_TOP_FIELD)
337         pic_field_poc[1] = field_poc[1];
338     *pic_poc = FFMIN(pic_field_poc[0], pic_field_poc[1]);
339
340     return 0;
341 }
342
343 static int decode_extradata_ps(const uint8_t *data, int size, H264ParamSets *ps,
344                                int is_avc, void *logctx)
345 {
346     H2645Packet pkt = { 0 };
347     int i, ret = 0;
348
349     ret = ff_h2645_packet_split(&pkt, data, size, logctx, is_avc, 2, AV_CODEC_ID_H264, 1);
350     if (ret < 0) {
351         ret = 0;
352         goto fail;
353     }
354
355     for (i = 0; i < pkt.nb_nals; i++) {
356         H2645NAL *nal = &pkt.nals[i];
357         switch (nal->type) {
358         case H264_NAL_SPS:
359             ret = ff_h264_decode_seq_parameter_set(&nal->gb, logctx, ps, 0);
360             if (ret < 0)
361                 goto fail;
362             break;
363         case H264_NAL_PPS:
364             ret = ff_h264_decode_picture_parameter_set(&nal->gb, logctx, ps,
365                                                        nal->size_bits);
366             if (ret < 0)
367                 goto fail;
368             break;
369         default:
370             av_log(logctx, AV_LOG_VERBOSE, "Ignoring NAL type %d in extradata\n",
371                    nal->type);
372             break;
373         }
374     }
375
376 fail:
377     ff_h2645_packet_uninit(&pkt);
378     return ret;
379 }
380
381 /* There are (invalid) samples in the wild with mp4-style extradata, where the
382  * parameter sets are stored unescaped (i.e. as RBSP).
383  * This function catches the parameter set decoding failure and tries again
384  * after escaping it */
385 static int decode_extradata_ps_mp4(const uint8_t *buf, int buf_size, H264ParamSets *ps,
386                                    int err_recognition, void *logctx)
387 {
388     int ret;
389
390     ret = decode_extradata_ps(buf, buf_size, ps, 1, logctx);
391     if (ret < 0 && !(err_recognition & AV_EF_EXPLODE)) {
392         GetByteContext gbc;
393         PutByteContext pbc;
394         uint8_t *escaped_buf;
395         int escaped_buf_size;
396
397         av_log(logctx, AV_LOG_WARNING,
398                "SPS decoding failure, trying again after escaping the NAL\n");
399
400         if (buf_size / 2 >= (INT16_MAX - AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE) / 3)
401             return AVERROR(ERANGE);
402         escaped_buf_size = buf_size * 3 / 2 + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE;
403         escaped_buf = av_mallocz(escaped_buf_size);
404         if (!escaped_buf)
405             return AVERROR(ENOMEM);
406
407         bytestream2_init(&gbc, buf, buf_size);
408         bytestream2_init_writer(&pbc, escaped_buf, escaped_buf_size);
409
410         while (bytestream2_get_bytes_left(&gbc)) {
411             if (bytestream2_get_bytes_left(&gbc) >= 3 &&
412                 bytestream2_peek_be24(&gbc) <= 3) {
413                 bytestream2_put_be24(&pbc, 3);
414                 bytestream2_skip(&gbc, 2);
415             } else
416                 bytestream2_put_byte(&pbc, bytestream2_get_byte(&gbc));
417         }
418
419         escaped_buf_size = bytestream2_tell_p(&pbc);
420         AV_WB16(escaped_buf, escaped_buf_size - 2);
421
422         ret = decode_extradata_ps(escaped_buf, escaped_buf_size, ps, 1, logctx);
423         av_freep(&escaped_buf);
424         if (ret < 0)
425             return ret;
426     }
427
428     return 0;
429 }
430
431 int ff_h264_decode_extradata(const uint8_t *data, int size, H264ParamSets *ps,
432                              int *is_avc, int *nal_length_size,
433                              int err_recognition, void *logctx)
434 {
435     int ret;
436
437     if (!data || size <= 0)
438         return -1;
439
440     if (data[0] == 1) {
441         int i, cnt, nalsize;
442         const uint8_t *p = data;
443
444         *is_avc = 1;
445
446         if (size < 7) {
447             av_log(logctx, AV_LOG_ERROR, "avcC %d too short\n", size);
448             return AVERROR_INVALIDDATA;
449         }
450
451         // Decode sps from avcC
452         cnt = *(p + 5) & 0x1f; // Number of sps
453         p  += 6;
454         for (i = 0; i < cnt; i++) {
455             nalsize = AV_RB16(p) + 2;
456             if (nalsize > size - (p - data))
457                 return AVERROR_INVALIDDATA;
458             ret = decode_extradata_ps_mp4(p, nalsize, ps, err_recognition, logctx);
459             if (ret < 0) {
460                 av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
461                        "Decoding sps %d from avcC failed\n", i);
462                 return ret;
463             }
464             p += nalsize;
465         }
466         // Decode pps from avcC
467         cnt = *(p++); // Number of pps
468         for (i = 0; i < cnt; i++) {
469             nalsize = AV_RB16(p) + 2;
470             if (nalsize > size - (p - data))
471                 return AVERROR_INVALIDDATA;
472             ret = decode_extradata_ps_mp4(p, nalsize, ps, err_recognition, logctx);
473             if (ret < 0) {
474                 av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
475                        "Decoding pps %d from avcC failed\n", i);
476                 return ret;
477             }
478             p += nalsize;
479         }
480         // Store right nal length size that will be used to parse all other nals
481         *nal_length_size = (data[4] & 0x03) + 1;
482     } else {
483         *is_avc = 0;
484         ret = decode_extradata_ps(data, size, ps, 0, logctx);
485         if (ret < 0)
486             return ret;
487     }
488     return size;
489 }
490
491 /**
492  * Compute profile from profile_idc and constraint_set?_flags.
493  *
494  * @param sps SPS
495  *
496  * @return profile as defined by FF_PROFILE_H264_*
497  */
498 int ff_h264_get_profile(const SPS *sps)
499 {
500     int profile = sps->profile_idc;
501
502     switch (sps->profile_idc) {
503     case FF_PROFILE_H264_BASELINE:
504         // constraint_set1_flag set to 1
505         profile |= (sps->constraint_set_flags & 1 << 1) ? FF_PROFILE_H264_CONSTRAINED : 0;
506         break;
507     case FF_PROFILE_H264_HIGH_10:
508     case FF_PROFILE_H264_HIGH_422:
509     case FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE:
510         // constraint_set3_flag set to 1
511         profile |= (sps->constraint_set_flags & 1 << 3) ? FF_PROFILE_H264_INTRA : 0;
512         break;
513     }
514
515     return profile;
516 }