Merge commit 'b16e9b9ac9db449cae2242767dd3c3fc309357c4'
[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, j;
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             // for MBAFF
93             pwt->luma_weight[16 + 2 * i][list][0] = pwt->luma_weight[16 + 2 * i + 1][list][0] = pwt->luma_weight[i][list][0];
94             pwt->luma_weight[16 + 2 * i][list][1] = pwt->luma_weight[16 + 2 * i + 1][list][1] = pwt->luma_weight[i][list][1];
95             for (j = 0; j < 2; j++) {
96                 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];
97                 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];
98             }
99         }
100         if (slice_type_nos != AV_PICTURE_TYPE_B)
101             break;
102     }
103     pwt->use_weight = pwt->use_weight || pwt->use_weight_chroma;
104     return 0;
105 }
106
107 /**
108  * Check if the top & left blocks are available if needed and
109  * change the dc mode so it only uses the available blocks.
110  */
111 int ff_h264_check_intra4x4_pred_mode(int8_t *pred_mode_cache, void *logctx,
112                                      int top_samples_available, int left_samples_available)
113 {
114     static const int8_t top[12] = {
115         -1, 0, LEFT_DC_PRED, -1, -1, -1, -1, -1, 0
116     };
117     static const int8_t left[12] = {
118         0, -1, TOP_DC_PRED, 0, -1, -1, -1, 0, -1, DC_128_PRED
119     };
120     int i;
121
122     if (!(top_samples_available & 0x8000)) {
123         for (i = 0; i < 4; i++) {
124             int status = top[pred_mode_cache[scan8[0] + i]];
125             if (status < 0) {
126                 av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
127                        "top block unavailable for requested intra mode %d\n",
128                        status);
129                 return AVERROR_INVALIDDATA;
130             } else if (status) {
131                 pred_mode_cache[scan8[0] + i] = status;
132             }
133         }
134     }
135
136     if ((left_samples_available & 0x8888) != 0x8888) {
137         static const int mask[4] = { 0x8000, 0x2000, 0x80, 0x20 };
138         for (i = 0; i < 4; i++)
139             if (!(left_samples_available & mask[i])) {
140                 int status = left[pred_mode_cache[scan8[0] + 8 * i]];
141                 if (status < 0) {
142                     av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
143                            "left block unavailable for requested intra4x4 mode %d\n",
144                            status);
145                     return AVERROR_INVALIDDATA;
146                 } else if (status) {
147                     pred_mode_cache[scan8[0] + 8 * i] = status;
148                 }
149             }
150     }
151
152     return 0;
153 }
154
155 /**
156  * Check if the top & left blocks are available if needed and
157  * change the dc mode so it only uses the available blocks.
158  */
159 int ff_h264_check_intra_pred_mode(void *logctx, int top_samples_available,
160                                   int left_samples_available,
161                                   int mode, int is_chroma)
162 {
163     static const int8_t top[4]  = { LEFT_DC_PRED8x8, 1, -1, -1 };
164     static const int8_t left[5] = { TOP_DC_PRED8x8, -1,  2, -1, DC_128_PRED8x8 };
165
166     if (mode > 3U) {
167         av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
168                "out of range intra chroma pred mode\n");
169         return AVERROR_INVALIDDATA;
170     }
171
172     if (!(top_samples_available & 0x8000)) {
173         mode = top[mode];
174         if (mode < 0) {
175             av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
176                    "top block unavailable for requested intra mode\n");
177             return AVERROR_INVALIDDATA;
178         }
179     }
180
181     if ((left_samples_available & 0x8080) != 0x8080) {
182         mode = left[mode];
183         if (mode < 0) {
184             av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
185                    "left block unavailable for requested intra mode\n");
186             return AVERROR_INVALIDDATA;
187         }
188         if (is_chroma && (left_samples_available & 0x8080)) {
189             // mad cow disease mode, aka MBAFF + constrained_intra_pred
190             mode = ALZHEIMER_DC_L0T_PRED8x8 +
191                    (!(left_samples_available & 0x8000)) +
192                    2 * (mode == DC_128_PRED8x8);
193         }
194     }
195
196     return mode;
197 }
198
199 int ff_h264_parse_ref_count(int *plist_count, int ref_count[2],
200                             GetBitContext *gb, const PPS *pps,
201                             int slice_type_nos, int picture_structure, void *logctx)
202 {
203     int list_count;
204     int num_ref_idx_active_override_flag;
205
206     // set defaults, might be overridden a few lines later
207     ref_count[0] = pps->ref_count[0];
208     ref_count[1] = pps->ref_count[1];
209
210     if (slice_type_nos != AV_PICTURE_TYPE_I) {
211         unsigned max[2];
212         max[0] = max[1] = picture_structure == PICT_FRAME ? 15 : 31;
213
214         num_ref_idx_active_override_flag = get_bits1(gb);
215
216         if (num_ref_idx_active_override_flag) {
217             ref_count[0] = get_ue_golomb(gb) + 1;
218             if (slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B) {
219                 ref_count[1] = get_ue_golomb(gb) + 1;
220             } else
221                 // full range is spec-ok in this case, even for frames
222                 ref_count[1] = 1;
223         }
224
225         if (ref_count[0] - 1 > max[0] || ref_count[1] - 1 > max[1]) {
226             av_log(logctx, AV_LOG_ERROR, "reference overflow %u > %u or %u > %u\n",
227                    ref_count[0] - 1, max[0], ref_count[1] - 1, max[1]);
228             ref_count[0] = ref_count[1] = 0;
229             *plist_count = 0;
230             goto fail;
231         }
232
233         if (slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B)
234             list_count = 2;
235         else
236             list_count = 1;
237     } else {
238         list_count   = 0;
239         ref_count[0] = ref_count[1] = 0;
240     }
241
242     *plist_count = list_count;
243
244     return 0;
245 fail:
246     *plist_count = 0;
247     ref_count[0] = 0;
248     ref_count[1] = 0;
249     return AVERROR_INVALIDDATA;
250 }
251
252 int ff_h264_init_poc(int pic_field_poc[2], int *pic_poc,
253                      const SPS *sps, H264POCContext *pc,
254                      int picture_structure, int nal_ref_idc)
255 {
256     const int max_frame_num = 1 << sps->log2_max_frame_num;
257     int field_poc[2];
258
259     pc->frame_num_offset = pc->prev_frame_num_offset;
260     if (pc->frame_num < pc->prev_frame_num)
261         pc->frame_num_offset += max_frame_num;
262
263     if (sps->poc_type == 0) {
264         const int max_poc_lsb = 1 << sps->log2_max_poc_lsb;
265
266         if (pc->poc_lsb < pc->prev_poc_lsb &&
267             pc->prev_poc_lsb - pc->poc_lsb >= max_poc_lsb / 2)
268             pc->poc_msb = pc->prev_poc_msb + max_poc_lsb;
269         else if (pc->poc_lsb > pc->prev_poc_lsb &&
270                  pc->prev_poc_lsb - pc->poc_lsb < -max_poc_lsb / 2)
271             pc->poc_msb = pc->prev_poc_msb - max_poc_lsb;
272         else
273             pc->poc_msb = pc->prev_poc_msb;
274         field_poc[0] =
275         field_poc[1] = pc->poc_msb + pc->poc_lsb;
276         if (picture_structure == PICT_FRAME)
277             field_poc[1] += pc->delta_poc_bottom;
278     } else if (sps->poc_type == 1) {
279         int abs_frame_num, expected_delta_per_poc_cycle, expectedpoc;
280         int i;
281
282         if (sps->poc_cycle_length != 0)
283             abs_frame_num = pc->frame_num_offset + pc->frame_num;
284         else
285             abs_frame_num = 0;
286
287         if (nal_ref_idc == 0 && abs_frame_num > 0)
288             abs_frame_num--;
289
290         expected_delta_per_poc_cycle = 0;
291         for (i = 0; i < sps->poc_cycle_length; i++)
292             // FIXME integrate during sps parse
293             expected_delta_per_poc_cycle += sps->offset_for_ref_frame[i];
294
295         if (abs_frame_num > 0) {
296             int poc_cycle_cnt          = (abs_frame_num - 1) / sps->poc_cycle_length;
297             int frame_num_in_poc_cycle = (abs_frame_num - 1) % sps->poc_cycle_length;
298
299             expectedpoc = poc_cycle_cnt * expected_delta_per_poc_cycle;
300             for (i = 0; i <= frame_num_in_poc_cycle; i++)
301                 expectedpoc = expectedpoc + sps->offset_for_ref_frame[i];
302         } else
303             expectedpoc = 0;
304
305         if (nal_ref_idc == 0)
306             expectedpoc = expectedpoc + sps->offset_for_non_ref_pic;
307
308         field_poc[0] = expectedpoc + pc->delta_poc[0];
309         field_poc[1] = field_poc[0] + sps->offset_for_top_to_bottom_field;
310
311         if (picture_structure == PICT_FRAME)
312             field_poc[1] += pc->delta_poc[1];
313     } else {
314         int poc = 2 * (pc->frame_num_offset + pc->frame_num);
315
316         if (!nal_ref_idc)
317             poc--;
318
319         field_poc[0] = poc;
320         field_poc[1] = poc;
321     }
322
323     if (picture_structure != PICT_BOTTOM_FIELD)
324         pic_field_poc[0] = field_poc[0];
325     if (picture_structure != PICT_TOP_FIELD)
326         pic_field_poc[1] = field_poc[1];
327     *pic_poc = FFMIN(pic_field_poc[0], pic_field_poc[1]);
328
329     return 0;
330 }
331
332 static int decode_extradata_ps(const uint8_t *data, int size, H264ParamSets *ps,
333                                int is_avc, void *logctx)
334 {
335     H2645Packet pkt = { 0 };
336     int i, ret = 0;
337
338     ret = ff_h2645_packet_split(&pkt, data, size, logctx, is_avc, 2, AV_CODEC_ID_H264);
339     if (ret < 0) {
340         ret = 0;
341         goto fail;
342     }
343
344     for (i = 0; i < pkt.nb_nals; i++) {
345         H2645NAL *nal = &pkt.nals[i];
346         switch (nal->type) {
347         case NAL_SPS:
348             ret = ff_h264_decode_seq_parameter_set(&nal->gb, logctx, ps, 0);
349             if (ret < 0)
350                 goto fail;
351             break;
352         case NAL_PPS:
353             ret = ff_h264_decode_picture_parameter_set(&nal->gb, logctx, ps,
354                                                        nal->size_bits);
355             if (ret < 0)
356                 goto fail;
357             break;
358         default:
359             av_log(logctx, AV_LOG_VERBOSE, "Ignoring NAL type %d in extradata\n",
360                    nal->type);
361             break;
362         }
363     }
364
365 fail:
366     ff_h2645_packet_uninit(&pkt);
367     return ret;
368 }
369
370 /* There are (invalid) samples in the wild with mp4-style extradata, where the
371  * parameter sets are stored unescaped (i.e. as RBSP).
372  * This function catches the parameter set decoding failure and tries again
373  * after escaping it */
374 static int decode_extradata_ps_mp4(const uint8_t *buf, int buf_size, H264ParamSets *ps,
375                                    int err_recognition, void *logctx)
376 {
377     int ret;
378
379     ret = decode_extradata_ps(buf, buf_size, ps, 1, logctx);
380     if (ret < 0 && !(err_recognition & AV_EF_EXPLODE)) {
381         GetByteContext gbc;
382         PutByteContext pbc;
383         uint8_t *escaped_buf;
384         int escaped_buf_size;
385
386         av_log(logctx, AV_LOG_WARNING,
387                "SPS decoding failure, trying again after escaping the NAL\n");
388
389         if (buf_size / 2 >= (INT16_MAX - AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE) / 3)
390             return AVERROR(ERANGE);
391         escaped_buf_size = buf_size * 3 / 2 + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE;
392         escaped_buf = av_mallocz(escaped_buf_size);
393         if (!escaped_buf)
394             return AVERROR(ENOMEM);
395
396         bytestream2_init(&gbc, buf, buf_size);
397         bytestream2_init_writer(&pbc, escaped_buf, escaped_buf_size);
398
399         while (bytestream2_get_bytes_left(&gbc)) {
400             if (bytestream2_get_bytes_left(&gbc) >= 3 &&
401                 bytestream2_peek_be24(&gbc) <= 3) {
402                 bytestream2_put_be24(&pbc, 3);
403                 bytestream2_skip(&gbc, 2);
404             } else
405                 bytestream2_put_byte(&pbc, bytestream2_get_byte(&gbc));
406         }
407
408         escaped_buf_size = bytestream2_tell_p(&pbc);
409         AV_WB16(escaped_buf, escaped_buf_size - 2);
410
411         ret = decode_extradata_ps(escaped_buf, escaped_buf_size, ps, 1, logctx);
412         av_freep(&escaped_buf);
413         if (ret < 0)
414             return ret;
415     }
416
417     return 0;
418 }
419
420 int ff_h264_decode_extradata(const uint8_t *data, int size, H264ParamSets *ps,
421                              int *is_avc, int *nal_length_size,
422                              int err_recognition, void *logctx)
423 {
424     int ret;
425
426     if (!data || size <= 0)
427         return -1;
428
429     if (data[0] == 1) {
430         int i, cnt, nalsize;
431         const uint8_t *p = data;
432
433         *is_avc = 1;
434
435         if (size < 7) {
436             av_log(logctx, AV_LOG_ERROR, "avcC %d too short\n", size);
437             return AVERROR_INVALIDDATA;
438         }
439
440         // Decode sps from avcC
441         cnt = *(p + 5) & 0x1f; // Number of sps
442         p  += 6;
443         for (i = 0; i < cnt; i++) {
444             nalsize = AV_RB16(p) + 2;
445             if (nalsize > size - (p - data))
446                 return AVERROR_INVALIDDATA;
447             ret = decode_extradata_ps_mp4(p, nalsize, ps, err_recognition, logctx);
448             if (ret < 0) {
449                 av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
450                        "Decoding sps %d from avcC failed\n", i);
451                 return ret;
452             }
453             p += nalsize;
454         }
455         // Decode pps from avcC
456         cnt = *(p++); // Number of pps
457         for (i = 0; i < cnt; i++) {
458             nalsize = AV_RB16(p) + 2;
459             if (nalsize > size - (p - data))
460                 return AVERROR_INVALIDDATA;
461             ret = decode_extradata_ps_mp4(p, nalsize, ps, err_recognition, logctx);
462             if (ret < 0) {
463                 av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
464                        "Decoding pps %d from avcC failed\n", i);
465                 return ret;
466             }
467             p += nalsize;
468         }
469         // Store right nal length size that will be used to parse all other nals
470         *nal_length_size = (data[4] & 0x03) + 1;
471     } else {
472         *is_avc = 0;
473         ret = decode_extradata_ps(data, size, ps, 0, logctx);
474         if (ret < 0)
475             return ret;
476     }
477     return size;
478 }
479
480 /**
481  * Compute profile from profile_idc and constraint_set?_flags.
482  *
483  * @param sps SPS
484  *
485  * @return profile as defined by FF_PROFILE_H264_*
486  */
487 int ff_h264_get_profile(const SPS *sps)
488 {
489     int profile = sps->profile_idc;
490
491     switch (sps->profile_idc) {
492     case FF_PROFILE_H264_BASELINE:
493         // constraint_set1_flag set to 1
494         profile |= (sps->constraint_set_flags & 1 << 1) ? FF_PROFILE_H264_CONSTRAINED : 0;
495         break;
496     case FF_PROFILE_H264_HIGH_10:
497     case FF_PROFILE_H264_HIGH_422:
498     case FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE:
499         // constraint_set3_flag set to 1
500         profile |= (sps->constraint_set_flags & 1 << 3) ? FF_PROFILE_H264_INTRA : 0;
501         break;
502     }
503
504     return profile;
505 }