lavfi/pad: avoid buffer overflow in buffer_needs_copy()
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_pad.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2008 vmrsss
3  * Copyright (c) 2009 Stefano Sabatini
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg 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  * FFmpeg 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 FFmpeg; 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  * video padding filter
25  */
26
27 #include "avfilter.h"
28 #include "formats.h"
29 #include "internal.h"
30 #include "video.h"
31 #include "libavutil/avstring.h"
32 #include "libavutil/common.h"
33 #include "libavutil/eval.h"
34 #include "libavutil/pixdesc.h"
35 #include "libavutil/colorspace.h"
36 #include "libavutil/avassert.h"
37 #include "libavutil/imgutils.h"
38 #include "libavutil/opt.h"
39 #include "libavutil/parseutils.h"
40 #include "libavutil/mathematics.h"
41 #include "drawutils.h"
42
43 static const char *const var_names[] = {
44     "in_w",   "iw",
45     "in_h",   "ih",
46     "out_w",  "ow",
47     "out_h",  "oh",
48     "x",
49     "y",
50     "a",
51     "sar",
52     "dar",
53     "hsub",
54     "vsub",
55     NULL
56 };
57
58 enum var_name {
59     VAR_IN_W,   VAR_IW,
60     VAR_IN_H,   VAR_IH,
61     VAR_OUT_W,  VAR_OW,
62     VAR_OUT_H,  VAR_OH,
63     VAR_X,
64     VAR_Y,
65     VAR_A,
66     VAR_SAR,
67     VAR_DAR,
68     VAR_HSUB,
69     VAR_VSUB,
70     VARS_NB
71 };
72
73 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
74 {
75     ff_set_common_formats(ctx, ff_draw_supported_pixel_formats(0));
76     return 0;
77 }
78
79 typedef struct {
80     const AVClass *class;
81     int w, h;               ///< output dimensions, a value of 0 will result in the input size
82     int x, y;               ///< offsets of the input area with respect to the padded area
83     int in_w, in_h;         ///< width and height for the padded input video, which has to be aligned to the chroma values in order to avoid chroma issues
84
85     char *w_expr;       ///< width  expression string
86     char *h_expr;       ///< height expression string
87     char *x_expr;       ///< width  expression string
88     char *y_expr;       ///< height expression string
89     char *color_str;
90     uint8_t rgba_color[4];  ///< color for the padding area
91     FFDrawContext draw;
92     FFDrawColor color;
93 } PadContext;
94
95 #define OFFSET(x) offsetof(PadContext, x)
96 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
97
98 static const AVOption pad_options[] = {
99     { "width",  "set the pad area width expression",       OFFSET(w_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "iw"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
100     { "w",      "set the pad area width expression",       OFFSET(w_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "iw"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
101     { "height", "set the pad area height expression",      OFFSET(h_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "ih"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
102     { "h",      "set the pad area height expression",      OFFSET(h_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "ih"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
103     { "x",      "set the x offset expression for the input image position", OFFSET(x_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "0"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
104     { "y",      "set the y offset expression for the input image position", OFFSET(y_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "0"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
105     { "color",  "set the color of the padded area border", OFFSET(color_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "black"}, .flags = FLAGS },
106     {NULL}
107 };
108
109 AVFILTER_DEFINE_CLASS(pad);
110
111 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx, const char *args)
112 {
113     PadContext *pad = ctx->priv;
114     static const char *shorthand[] = { "width", "height", "x", "y", "color", NULL };
115     int ret;
116
117     pad->class = &pad_class;
118     av_opt_set_defaults(pad);
119
120     if ((ret = av_opt_set_from_string(pad, args, shorthand, "=", ":")) < 0)
121         return ret;
122
123     if (av_parse_color(pad->rgba_color, pad->color_str, -1, ctx) < 0)
124         return AVERROR(EINVAL);
125
126     return 0;
127 }
128
129 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
130 {
131     PadContext *pad = ctx->priv;
132     av_opt_free(pad);
133 }
134
135 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
136 {
137     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
138     PadContext *pad = ctx->priv;
139     int ret;
140     double var_values[VARS_NB], res;
141     char *expr;
142
143     ff_draw_init(&pad->draw, inlink->format, 0);
144     ff_draw_color(&pad->draw, &pad->color, pad->rgba_color);
145
146     var_values[VAR_IN_W]  = var_values[VAR_IW] = inlink->w;
147     var_values[VAR_IN_H]  = var_values[VAR_IH] = inlink->h;
148     var_values[VAR_OUT_W] = var_values[VAR_OW] = NAN;
149     var_values[VAR_OUT_H] = var_values[VAR_OH] = NAN;
150     var_values[VAR_A]     = (double) inlink->w / inlink->h;
151     var_values[VAR_SAR]   = inlink->sample_aspect_ratio.num ?
152         (double) inlink->sample_aspect_ratio.num / inlink->sample_aspect_ratio.den : 1;
153     var_values[VAR_DAR]   = var_values[VAR_A] * var_values[VAR_SAR];
154     var_values[VAR_HSUB]  = 1 << pad->draw.hsub_max;
155     var_values[VAR_VSUB]  = 1 << pad->draw.vsub_max;
156
157     /* evaluate width and height */
158     av_expr_parse_and_eval(&res, (expr = pad->w_expr),
159                            var_names, var_values,
160                            NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx);
161     pad->w = var_values[VAR_OUT_W] = var_values[VAR_OW] = res;
162     if ((ret = av_expr_parse_and_eval(&res, (expr = pad->h_expr),
163                                       var_names, var_values,
164                                       NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx)) < 0)
165         goto eval_fail;
166     pad->h = var_values[VAR_OUT_H] = var_values[VAR_OH] = res;
167     /* evaluate the width again, as it may depend on the evaluated output height */
168     if ((ret = av_expr_parse_and_eval(&res, (expr = pad->w_expr),
169                                       var_names, var_values,
170                                       NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx)) < 0)
171         goto eval_fail;
172     pad->w = var_values[VAR_OUT_W] = var_values[VAR_OW] = res;
173
174     /* evaluate x and y */
175     av_expr_parse_and_eval(&res, (expr = pad->x_expr),
176                            var_names, var_values,
177                            NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx);
178     pad->x = var_values[VAR_X] = res;
179     if ((ret = av_expr_parse_and_eval(&res, (expr = pad->y_expr),
180                                       var_names, var_values,
181                                       NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx)) < 0)
182         goto eval_fail;
183     pad->y = var_values[VAR_Y] = res;
184     /* evaluate x again, as it may depend on the evaluated y value */
185     if ((ret = av_expr_parse_and_eval(&res, (expr = pad->x_expr),
186                                       var_names, var_values,
187                                       NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx)) < 0)
188         goto eval_fail;
189     pad->x = var_values[VAR_X] = res;
190
191     /* sanity check params */
192     if (pad->w < 0 || pad->h < 0 || pad->x < 0 || pad->y < 0) {
193         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Negative values are not acceptable.\n");
194         return AVERROR(EINVAL);
195     }
196
197     if (!pad->w)
198         pad->w = inlink->w;
199     if (!pad->h)
200         pad->h = inlink->h;
201
202     pad->w    = ff_draw_round_to_sub(&pad->draw, 0, -1, pad->w);
203     pad->h    = ff_draw_round_to_sub(&pad->draw, 1, -1, pad->h);
204     pad->x    = ff_draw_round_to_sub(&pad->draw, 0, -1, pad->x);
205     pad->y    = ff_draw_round_to_sub(&pad->draw, 1, -1, pad->y);
206     pad->in_w = ff_draw_round_to_sub(&pad->draw, 0, -1, inlink->w);
207     pad->in_h = ff_draw_round_to_sub(&pad->draw, 1, -1, inlink->h);
208
209     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "w:%d h:%d -> w:%d h:%d x:%d y:%d color:0x%02X%02X%02X%02X\n",
210            inlink->w, inlink->h, pad->w, pad->h, pad->x, pad->y,
211            pad->rgba_color[0], pad->rgba_color[1], pad->rgba_color[2], pad->rgba_color[3]);
212
213     if (pad->x <  0 || pad->y <  0                      ||
214         pad->w <= 0 || pad->h <= 0                      ||
215         (unsigned)pad->x + (unsigned)inlink->w > pad->w ||
216         (unsigned)pad->y + (unsigned)inlink->h > pad->h) {
217         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
218                "Input area %d:%d:%d:%d not within the padded area 0:0:%d:%d or zero-sized\n",
219                pad->x, pad->y, pad->x + inlink->w, pad->y + inlink->h, pad->w, pad->h);
220         return AVERROR(EINVAL);
221     }
222
223     return 0;
224
225 eval_fail:
226     av_log(NULL, AV_LOG_ERROR,
227            "Error when evaluating the expression '%s'\n", expr);
228     return ret;
229
230 }
231
232 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
233 {
234     PadContext *pad = outlink->src->priv;
235
236     outlink->w = pad->w;
237     outlink->h = pad->h;
238     return 0;
239 }
240
241 static AVFrame *get_video_buffer(AVFilterLink *inlink, int w, int h)
242 {
243     PadContext *pad = inlink->dst->priv;
244
245     AVFrame *frame = ff_get_video_buffer(inlink->dst->outputs[0],
246                                          w + (pad->w - pad->in_w),
247                                          h + (pad->h - pad->in_h));
248     int plane;
249
250     if (!frame)
251         return NULL;
252
253     frame->width  = w;
254     frame->height = h;
255
256     for (plane = 0; plane < 4 && frame->data[plane]; plane++) {
257         int hsub = pad->draw.hsub[plane];
258         int vsub = pad->draw.vsub[plane];
259         frame->data[plane] += (pad->x >> hsub) * pad->draw.pixelstep[plane] +
260                               (pad->y >> vsub) * frame->linesize[plane];
261     }
262
263     return frame;
264 }
265
266 /* check whether each plane in this buffer can be padded without copying */
267 static int buffer_needs_copy(PadContext *s, AVFrame *frame, AVBufferRef *buf)
268 {
269     int planes[4] = { -1, -1, -1, -1}, *p = planes;
270     int i, j;
271
272     /* get all planes in this buffer */
273     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(planes) && frame->data[i]; i++) {
274         if (av_frame_get_plane_buffer(frame, i) == buf)
275             *p++ = i;
276     }
277
278     /* for each plane in this buffer, check that it can be padded without
279      * going over buffer bounds or other planes */
280     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(planes) && planes[i] >= 0; i++) {
281         int hsub = s->draw.hsub[planes[i]];
282         int vsub = s->draw.vsub[planes[i]];
283
284         uint8_t *start = frame->data[planes[i]];
285         uint8_t *end   = start + (frame->height >> hsub) *
286                                  frame->linesize[planes[i]];
287
288         /* amount of free space needed before the start and after the end
289          * of the plane */
290         ptrdiff_t req_start = (s->x >> hsub) * s->draw.pixelstep[planes[i]] +
291                               (s->y >> vsub) * frame->linesize[planes[i]];
292         ptrdiff_t req_end   = ((s->w - s->x - frame->width) >> hsub) *
293                               s->draw.pixelstep[planes[i]] +
294                               (s->y >> vsub) * frame->linesize[planes[i]];
295
296         if (frame->linesize[planes[i]] < (s->w >> hsub) * s->draw.pixelstep[planes[i]])
297             return 1;
298         if (start - buf->data < req_start ||
299             (buf->data + buf->size) - end < req_end)
300             return 1;
301
302 #define SIGN(x) ((x) > 0 ? 1 : -1)
303         for (j = 0; j < FF_ARRAY_ELEMS(planes) && planes[j] >= 0; j++) {
304             int hsub1 = s->draw.hsub[planes[j]];
305             uint8_t *start1 = frame->data[planes[j]];
306             uint8_t *end1   = start1 + (frame->height >> hsub1) *
307                                        frame->linesize[planes[j]];
308             if (i == j)
309                 continue;
310
311             if (SIGN(start - end1) != SIGN(start - end1 - req_start) ||
312                 SIGN(end - start1) != SIGN(end - start1 + req_end))
313                 return 1;
314         }
315     }
316
317     return 0;
318 }
319
320 static int frame_needs_copy(PadContext *s, AVFrame *frame)
321 {
322     int i;
323
324     if (!av_frame_is_writable(frame))
325         return 1;
326
327     for (i = 0; i < 4 && frame->buf[i]; i++)
328         if (buffer_needs_copy(s, frame, frame->buf[i]))
329             return 1;
330     return 0;
331 }
332
333 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
334 {
335     PadContext *pad = inlink->dst->priv;
336     AVFrame *out;
337     int needs_copy = frame_needs_copy(pad, in);
338
339     if (needs_copy) {
340         av_log(inlink->dst, AV_LOG_DEBUG, "Direct padding impossible allocating new frame\n");
341         out = ff_get_video_buffer(inlink->dst->outputs[0],
342                                   FFMAX(inlink->w, pad->w),
343                                   FFMAX(inlink->h, pad->h));
344         if (!out) {
345             av_frame_free(&in);
346             return AVERROR(ENOMEM);
347         }
348
349         av_frame_copy_props(out, in);
350     } else {
351         int i;
352
353         out = in;
354         for (i = 0; i < 4 && out->data[i]; i++) {
355             int hsub = pad->draw.hsub[i];
356             int vsub = pad->draw.vsub[i];
357             out->data[i] -= (pad->x >> hsub) * pad->draw.pixelstep[i] +
358                             (pad->y >> vsub) * out->linesize[i];
359         }
360     }
361
362     /* top bar */
363     if (pad->y) {
364         ff_fill_rectangle(&pad->draw, &pad->color,
365                           out->data, out->linesize,
366                           0, 0, pad->w, pad->y);
367     }
368
369     /* bottom bar */
370     if (pad->h > pad->y + pad->in_h) {
371         ff_fill_rectangle(&pad->draw, &pad->color,
372                           out->data, out->linesize,
373                           0, pad->y + pad->in_h, pad->w, pad->h - pad->y - pad->in_h);
374     }
375
376     /* left border */
377     ff_fill_rectangle(&pad->draw, &pad->color, out->data, out->linesize,
378                       0, pad->y, pad->x, in->height);
379
380     if (needs_copy) {
381         ff_copy_rectangle2(&pad->draw,
382                           out->data, out->linesize, in->data, in->linesize,
383                           pad->x, pad->y, 0, 0, in->width, in->height);
384     }
385
386     /* right border */
387     ff_fill_rectangle(&pad->draw, &pad->color, out->data, out->linesize,
388                       pad->x + pad->in_w, pad->y, pad->w - pad->x - pad->in_w,
389                       in->height);
390
391     out->width  = pad->w;
392     out->height = pad->h;
393
394     if (in != out)
395         av_frame_free(&in);
396     return ff_filter_frame(inlink->dst->outputs[0], out);
397 }
398
399 static const AVFilterPad avfilter_vf_pad_inputs[] = {
400     {
401         .name             = "default",
402         .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
403         .config_props     = config_input,
404         .get_video_buffer = get_video_buffer,
405         .filter_frame     = filter_frame,
406     },
407     { NULL }
408 };
409
410 static const AVFilterPad avfilter_vf_pad_outputs[] = {
411     {
412         .name         = "default",
413         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
414         .config_props = config_output,
415     },
416     { NULL }
417 };
418
419 AVFilter avfilter_vf_pad = {
420     .name          = "pad",
421     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Pad input image to width:height[:x:y[:color]] (default x and y: 0, default color: black)."),
422
423     .priv_size     = sizeof(PadContext),
424     .init          = init,
425     .uninit        = uninit,
426     .query_formats = query_formats,
427
428     .inputs    = avfilter_vf_pad_inputs,
429
430     .outputs   = avfilter_vf_pad_outputs,
431     .priv_class = &pad_class,
432 };