h264_parser: Use ff_h264_reset_sei()
[ffmpeg.git] / libavcodec / h264_parser.c
1 /*
2  * H.26L/H.264/AVC/JVT/14496-10/... parser
3  * Copyright (c) 2003 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
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 /**
23  * @file
24  * H.264 / AVC / MPEG4 part10 parser.
25  * @author Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
26  */
27
28 #include "libavutil/attributes.h"
29 #include "parser.h"
30 #include "h264data.h"
31 #include "golomb.h"
32 #include "internal.h"
33
34 #include <assert.h>
35
36
37 static int h264_find_frame_end(H264Context *h, const uint8_t *buf,
38                                int buf_size)
39 {
40     int i;
41     uint32_t state;
42     ParseContext *pc = &h->parse_context;
43 //    mb_addr= pc->mb_addr - 1;
44     state = pc->state;
45     if (state > 13)
46         state = 7;
47
48     for (i = 0; i < buf_size; i++) {
49         if (state == 7) {
50             i += h->h264dsp.h264_find_start_code_candidate(buf + i, buf_size - i);
51             if (i < buf_size)
52                 state = 2;
53         } else if (state <= 2) {
54             if (buf[i] == 1)
55                 state ^= 5;            // 2->7, 1->4, 0->5
56             else if (buf[i])
57                 state = 7;
58             else
59                 state >>= 1;           // 2->1, 1->0, 0->0
60         } else if (state <= 5) {
61             int v = buf[i] & 0x1F;
62             if (v == 6 || v == 7 || v == 8 || v == 9) {
63                 if (pc->frame_start_found) {
64                     i++;
65                     goto found;
66                 }
67             } else if (v == 1 || v == 2 || v == 5) {
68                 if (pc->frame_start_found) {
69                     state += 8;
70                     continue;
71                 } else
72                     pc->frame_start_found = 1;
73             }
74             state = 7;
75         } else {
76             if (buf[i] & 0x80)
77                 goto found;
78             state = 7;
79         }
80     }
81     pc->state = state;
82     return END_NOT_FOUND;
83
84 found:
85     pc->state             = 7;
86     pc->frame_start_found = 0;
87     return i - (state & 5);
88 }
89
90 static int scan_mmco_reset(AVCodecParserContext *s)
91 {
92     H264Context *h = s->priv_data;
93
94     h->slice_type_nos = s->pict_type & 3;
95
96     if (h->pps.redundant_pic_cnt_present)
97         get_ue_golomb(&h->gb); // redundant_pic_count
98
99     if (ff_set_ref_count(h) < 0)
100         return AVERROR_INVALIDDATA;
101
102     if (h->slice_type_nos != AV_PICTURE_TYPE_I) {
103         int list;
104         for (list = 0; list < h->list_count; list++) {
105             if (get_bits1(&h->gb)) {
106                 int index;
107                 for (index = 0; ; index++) {
108                     unsigned int reordering_of_pic_nums_idc = get_ue_golomb_31(&h->gb);
109
110                     if (reordering_of_pic_nums_idc < 3)
111                         get_ue_golomb(&h->gb);
112                     else if (reordering_of_pic_nums_idc > 3) {
113                         av_log(h->avctx, AV_LOG_ERROR,
114                                "illegal reordering_of_pic_nums_idc %d\n",
115                                reordering_of_pic_nums_idc);
116                         return AVERROR_INVALIDDATA;
117                     } else
118                         break;
119
120                     if (index >= h->ref_count[list]) {
121                         av_log(h->avctx, AV_LOG_ERROR, "reference count overflow\n");
122                         return AVERROR_INVALIDDATA;
123                     }
124                 }
125             }
126         }
127     }
128
129     if ((h->pps.weighted_pred && h->slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_P) ||
130         (h->pps.weighted_bipred_idc == 1 && h->slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B))
131         ff_pred_weight_table(h);
132
133     if (get_bits1(&h->gb)) { // adaptive_ref_pic_marking_mode_flag
134         int i;
135         for (i = 0; i < MAX_MMCO_COUNT; i++) {
136             MMCOOpcode opcode = get_ue_golomb_31(&h->gb);
137             if (opcode > (unsigned) MMCO_LONG) {
138                 av_log(h->avctx, AV_LOG_ERROR,
139                        "illegal memory management control operation %d\n",
140                        opcode);
141                 return AVERROR_INVALIDDATA;
142             }
143             if (opcode == MMCO_END)
144                return 0;
145             else if (opcode == MMCO_RESET)
146                 return 1;
147
148             if (opcode == MMCO_SHORT2UNUSED || opcode == MMCO_SHORT2LONG)
149                 get_ue_golomb(&h->gb);
150             if (opcode == MMCO_SHORT2LONG || opcode == MMCO_LONG2UNUSED ||
151                 opcode == MMCO_LONG || opcode == MMCO_SET_MAX_LONG)
152                 get_ue_golomb_31(&h->gb);
153         }
154     }
155
156     return 0;
157 }
158
159 /**
160  * Parse NAL units of found picture and decode some basic information.
161  *
162  * @param s parser context.
163  * @param avctx codec context.
164  * @param buf buffer with field/frame data.
165  * @param buf_size size of the buffer.
166  */
167 static inline int parse_nal_units(AVCodecParserContext *s,
168                                   AVCodecContext *avctx,
169                                   const uint8_t *buf, int buf_size)
170 {
171     H264Context *h         = s->priv_data;
172     const uint8_t *buf_end = buf + buf_size;
173     unsigned int pps_id;
174     unsigned int slice_type;
175     int state = -1, got_reset = 0;
176     const uint8_t *ptr;
177     int field_poc[2];
178
179     /* set some sane default values */
180     s->pict_type         = AV_PICTURE_TYPE_I;
181     s->key_frame         = 0;
182     s->picture_structure = AV_PICTURE_STRUCTURE_UNKNOWN;
183
184     h->avctx = avctx;
185     ff_h264_reset_sei(h);
186
187     if (!buf_size)
188         return 0;
189
190     for (;;) {
191         int src_length, dst_length, consumed;
192         buf = avpriv_find_start_code(buf, buf_end, &state);
193         if (buf >= buf_end)
194             break;
195         --buf;
196         src_length = buf_end - buf;
197         switch (state & 0x1f) {
198         case NAL_SLICE:
199         case NAL_IDR_SLICE:
200             // Do not walk the whole buffer just to decode slice header
201             if ((state & 0x1f) == NAL_IDR_SLICE || ((state >> 5) & 0x3) == 0) {
202                 /* IDR or disposable slice
203                  * No need to decode many bytes because MMCOs shall not be present. */
204                 if (src_length > 60)
205                     src_length = 60;
206             } else {
207                 /* To decode up to MMCOs */
208                 if (src_length > 1000)
209                     src_length = 1000;
210             }
211             break;
212         }
213         ptr = ff_h264_decode_nal(h, buf, &dst_length, &consumed, src_length);
214         if (ptr == NULL || dst_length < 0)
215             break;
216
217         init_get_bits(&h->gb, ptr, 8 * dst_length);
218         switch (h->nal_unit_type) {
219         case NAL_SPS:
220             ff_h264_decode_seq_parameter_set(h);
221             break;
222         case NAL_PPS:
223             ff_h264_decode_picture_parameter_set(h, h->gb.size_in_bits);
224             break;
225         case NAL_SEI:
226             ff_h264_decode_sei(h);
227             break;
228         case NAL_IDR_SLICE:
229             s->key_frame = 1;
230
231             h->prev_frame_num        = 0;
232             h->prev_frame_num_offset = 0;
233             h->prev_poc_msb          =
234             h->prev_poc_lsb          = 0;
235         /* fall through */
236         case NAL_SLICE:
237             get_ue_golomb(&h->gb);  // skip first_mb_in_slice
238             slice_type   = get_ue_golomb_31(&h->gb);
239             s->pict_type = golomb_to_pict_type[slice_type % 5];
240             if (h->sei_recovery_frame_cnt >= 0) {
241                 /* key frame, since recovery_frame_cnt is set */
242                 s->key_frame = 1;
243             }
244             pps_id = get_ue_golomb(&h->gb);
245             if (pps_id >= MAX_PPS_COUNT) {
246                 av_log(h->avctx, AV_LOG_ERROR,
247                        "pps_id out of range\n");
248                 return -1;
249             }
250             if (!h->pps_buffers[pps_id]) {
251                 av_log(h->avctx, AV_LOG_ERROR,
252                        "non-existing PPS referenced\n");
253                 return -1;
254             }
255             h->pps = *h->pps_buffers[pps_id];
256             if (!h->sps_buffers[h->pps.sps_id]) {
257                 av_log(h->avctx, AV_LOG_ERROR,
258                        "non-existing SPS referenced\n");
259                 return -1;
260             }
261             h->sps       = *h->sps_buffers[h->pps.sps_id];
262             h->frame_num = get_bits(&h->gb, h->sps.log2_max_frame_num);
263
264             avctx->profile = ff_h264_get_profile(&h->sps);
265             avctx->level   = h->sps.level_idc;
266
267             if (h->sps.frame_mbs_only_flag) {
268                 h->picture_structure = PICT_FRAME;
269             } else {
270                 if (get_bits1(&h->gb)) { // field_pic_flag
271                     h->picture_structure = PICT_TOP_FIELD + get_bits1(&h->gb); // bottom_field_flag
272                 } else {
273                     h->picture_structure = PICT_FRAME;
274                 }
275             }
276
277             if (h->nal_unit_type == NAL_IDR_SLICE)
278                 get_ue_golomb(&h->gb); /* idr_pic_id */
279             if (h->sps.poc_type == 0) {
280                 h->poc_lsb = get_bits(&h->gb, h->sps.log2_max_poc_lsb);
281
282                 if (h->pps.pic_order_present == 1 &&
283                     h->picture_structure == PICT_FRAME)
284                     h->delta_poc_bottom = get_se_golomb(&h->gb);
285             }
286
287             if (h->sps.poc_type == 1 &&
288                 !h->sps.delta_pic_order_always_zero_flag) {
289                 h->delta_poc[0] = get_se_golomb(&h->gb);
290
291                 if (h->pps.pic_order_present == 1 &&
292                     h->picture_structure == PICT_FRAME)
293                     h->delta_poc[1] = get_se_golomb(&h->gb);
294             }
295
296             /* Decode POC of this picture.
297              * The prev_ values needed for decoding POC of the next picture are not set here. */
298             field_poc[0] = field_poc[1] = INT_MAX;
299             ff_init_poc(h, field_poc, &s->output_picture_number);
300
301             /* Continue parsing to check if MMCO_RESET is present.
302              * FIXME: MMCO_RESET could appear in non-first slice.
303              *        Maybe, we should parse all undisposable non-IDR slice of this
304              *        picture until encountering MMCO_RESET in a slice of it. */
305             if (h->nal_ref_idc && h->nal_unit_type != NAL_IDR_SLICE) {
306                 got_reset = scan_mmco_reset(s);
307                 if (got_reset < 0)
308                     return got_reset;
309             }
310
311             /* Set up the prev_ values for decoding POC of the next picture. */
312             h->prev_frame_num        = got_reset ? 0 : h->frame_num;
313             h->prev_frame_num_offset = got_reset ? 0 : h->frame_num_offset;
314             if (h->nal_ref_idc != 0) {
315                 if (!got_reset) {
316                     h->prev_poc_msb = h->poc_msb;
317                     h->prev_poc_lsb = h->poc_lsb;
318                 } else {
319                     h->prev_poc_msb = 0;
320                     h->prev_poc_lsb =
321                         h->picture_structure == PICT_BOTTOM_FIELD ? 0 : field_poc[0];
322                 }
323             }
324
325             if (h->sps.pic_struct_present_flag) {
326                 switch (h->sei_pic_struct) {
327                 case SEI_PIC_STRUCT_TOP_FIELD:
328                 case SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_FIELD:
329                     s->repeat_pict = 0;
330                     break;
331                 case SEI_PIC_STRUCT_FRAME:
332                 case SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM:
333                 case SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP:
334                     s->repeat_pict = 1;
335                     break;
336                 case SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM_TOP:
337                 case SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP_BOTTOM:
338                     s->repeat_pict = 2;
339                     break;
340                 case SEI_PIC_STRUCT_FRAME_DOUBLING:
341                     s->repeat_pict = 3;
342                     break;
343                 case SEI_PIC_STRUCT_FRAME_TRIPLING:
344                     s->repeat_pict = 5;
345                     break;
346                 default:
347                     s->repeat_pict = h->picture_structure == PICT_FRAME ? 1 : 0;
348                     break;
349                 }
350             } else {
351                 s->repeat_pict = h->picture_structure == PICT_FRAME ? 1 : 0;
352             }
353
354             if (h->picture_structure == PICT_FRAME) {
355                 s->picture_structure = AV_PICTURE_STRUCTURE_FRAME;
356                 if (h->sps.pic_struct_present_flag) {
357                     switch (h->sei_pic_struct) {
358                     case SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM:
359                     case SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM_TOP:
360                         s->field_order = AV_FIELD_TT;
361                         break;
362                     case SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP:
363                     case SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP_BOTTOM:
364                         s->field_order = AV_FIELD_BB;
365                         break;
366                     default:
367                         s->field_order = AV_FIELD_PROGRESSIVE;
368                         break;
369                     }
370                 } else {
371                     if (field_poc[0] < field_poc[1])
372                         s->field_order = AV_FIELD_TT;
373                     else if (field_poc[0] > field_poc[1])
374                         s->field_order = AV_FIELD_BB;
375                     else
376                         s->field_order = AV_FIELD_PROGRESSIVE;
377                 }
378             } else {
379                 if (h->picture_structure == PICT_TOP_FIELD)
380                     s->picture_structure = AV_PICTURE_STRUCTURE_TOP_FIELD;
381                 else
382                     s->picture_structure = AV_PICTURE_STRUCTURE_BOTTOM_FIELD;
383                 s->field_order = AV_FIELD_UNKNOWN;
384             }
385
386             return 0; /* no need to evaluate the rest */
387         }
388         buf += consumed;
389     }
390     /* didn't find a picture! */
391     av_log(h->avctx, AV_LOG_ERROR, "missing picture in access unit\n");
392     return -1;
393 }
394
395 static int h264_parse(AVCodecParserContext *s,
396                       AVCodecContext *avctx,
397                       const uint8_t **poutbuf, int *poutbuf_size,
398                       const uint8_t *buf, int buf_size)
399 {
400     H264Context *h   = s->priv_data;
401     ParseContext *pc = &h->parse_context;
402     int next;
403
404     if (!h->got_first) {
405         h->got_first = 1;
406         if (avctx->extradata_size) {
407             h->avctx = avctx;
408             // must be done like in the decoder.
409             // otherwise opening the parser, creating extradata,
410             // and then closing and opening again
411             // will cause has_b_frames to be always set.
412             // NB: estimate_timings_from_pts behaves exactly like this.
413             if (!avctx->has_b_frames)
414                 h->low_delay = 1;
415             ff_h264_decode_extradata(h);
416         }
417     }
418
419     if (s->flags & PARSER_FLAG_COMPLETE_FRAMES) {
420         next = buf_size;
421     } else {
422         next = h264_find_frame_end(h, buf, buf_size);
423
424         if (ff_combine_frame(pc, next, &buf, &buf_size) < 0) {
425             *poutbuf      = NULL;
426             *poutbuf_size = 0;
427             return buf_size;
428         }
429
430         if (next < 0 && next != END_NOT_FOUND) {
431             assert(pc->last_index + next >= 0);
432             h264_find_frame_end(h, &pc->buffer[pc->last_index + next], -next); // update state
433         }
434     }
435
436     parse_nal_units(s, avctx, buf, buf_size);
437
438     if (h->sei_cpb_removal_delay >= 0) {
439         s->dts_sync_point    = h->sei_buffering_period_present;
440         s->dts_ref_dts_delta = h->sei_cpb_removal_delay;
441         s->pts_dts_delta     = h->sei_dpb_output_delay;
442     } else {
443         s->dts_sync_point    = INT_MIN;
444         s->dts_ref_dts_delta = INT_MIN;
445         s->pts_dts_delta     = INT_MIN;
446     }
447
448     if (s->flags & PARSER_FLAG_ONCE) {
449         s->flags &= PARSER_FLAG_COMPLETE_FRAMES;
450     }
451
452     *poutbuf      = buf;
453     *poutbuf_size = buf_size;
454     return next;
455 }
456
457 static int h264_split(AVCodecContext *avctx,
458                       const uint8_t *buf, int buf_size)
459 {
460     int i;
461     uint32_t state = -1;
462     int has_sps    = 0;
463
464     for (i = 0; i <= buf_size; i++) {
465         if ((state & 0xFFFFFF1F) == 0x107)
466             has_sps = 1;
467         /*  if((state&0xFFFFFF1F) == 0x101 ||
468          *     (state&0xFFFFFF1F) == 0x102 ||
469          *     (state&0xFFFFFF1F) == 0x105) {
470          *  }
471          */
472         if ((state & 0xFFFFFF00) == 0x100 && (state & 0xFFFFFF1F) != 0x107 &&
473             (state & 0xFFFFFF1F) != 0x108 && (state & 0xFFFFFF1F) != 0x109) {
474             if (has_sps) {
475                 while (i > 4 && buf[i - 5] == 0)
476                     i--;
477                 return i - 4;
478             }
479         }
480         if (i < buf_size)
481             state = (state << 8) | buf[i];
482     }
483     return 0;
484 }
485
486 static void close(AVCodecParserContext *s)
487 {
488     H264Context *h   = s->priv_data;
489     ParseContext *pc = &h->parse_context;
490
491     av_free(pc->buffer);
492     ff_h264_free_context(h);
493 }
494
495 static av_cold int init(AVCodecParserContext *s)
496 {
497     H264Context *h = s->priv_data;
498     h->thread_context[0]   = h;
499     h->slice_context_count = 1;
500     ff_h264dsp_init(&h->h264dsp, 8, 1);
501     return 0;
502 }
503
504 AVCodecParser ff_h264_parser = {
505     .codec_ids      = { AV_CODEC_ID_H264 },
506     .priv_data_size = sizeof(H264Context),
507     .parser_init    = init,
508     .parser_parse   = h264_parse,
509     .parser_close   = close,
510     .split          = h264_split,
511 };