8dab0d2c812d55affb2ad4f7db99a9837c86d9bb
[ffmpeg.git] / libavformat / rtpdec_h264.c
1 /*
2  * RTP H264 Protocol (RFC3984)
3  * Copyright (c) 2006 Ryan Martell
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  * @brief H.264 / RTP Code (RFC3984)
25  * @author Ryan Martell <rdm4@martellventures.com>
26  *
27  * @note Notes:
28  * Notes:
29  * This currently supports packetization mode:
30  * Single Nal Unit Mode (0), or
31  * Non-Interleaved Mode (1).  It currently does not support
32  * Interleaved Mode (2). (This requires implementing STAP-B, MTAP16, MTAP24,
33  *                        FU-B packet types)
34  */
35
36 #include "libavutil/attributes.h"
37 #include "libavutil/base64.h"
38 #include "libavutil/intreadwrite.h"
39 #include "libavutil/avstring.h"
40 #include "avformat.h"
41
42 #include "network.h"
43
44 #include "rtpdec.h"
45 #include "rtpdec_formats.h"
46
47 struct PayloadContext {
48     // sdp setup parameters
49     uint8_t profile_idc;
50     uint8_t profile_iop;
51     uint8_t level_idc;
52     int packetization_mode;
53 #ifdef DEBUG
54     int packet_types_received[32];
55 #endif
56 };
57
58 #ifdef DEBUG
59 #define COUNT_NAL_TYPE(data, nal) data->packet_types_received[(nal) & 0x1f]++
60 #else
61 #define COUNT_NAL_TYPE(data, nal) do { } while (0)
62 #endif
63
64 static const uint8_t start_sequence[] = { 0, 0, 0, 1 };
65
66 static void parse_profile_level_id(AVFormatContext *s,
67                                    PayloadContext *h264_data,
68                                    char *value)
69 {
70     char buffer[3];
71     // 6 characters=3 bytes, in hex.
72     uint8_t profile_idc;
73     uint8_t profile_iop;
74     uint8_t level_idc;
75
76     buffer[0]   = value[0];
77     buffer[1]   = value[1];
78     buffer[2]   = '\0';
79     profile_idc = strtol(buffer, NULL, 16);
80     buffer[0]   = value[2];
81     buffer[1]   = value[3];
82     profile_iop = strtol(buffer, NULL, 16);
83     buffer[0]   = value[4];
84     buffer[1]   = value[5];
85     level_idc   = strtol(buffer, NULL, 16);
86
87     av_log(s, AV_LOG_DEBUG,
88            "RTP Profile IDC: %x Profile IOP: %x Level: %x\n",
89            profile_idc, profile_iop, level_idc);
90     h264_data->profile_idc = profile_idc;
91     h264_data->profile_iop = profile_iop;
92     h264_data->level_idc   = level_idc;
93 }
94
95 static int parse_sprop_parameter_sets(AVFormatContext *s,
96                                       AVCodecContext *codec,
97                                       const char *value)
98 {
99     char base64packet[1024];
100     uint8_t decoded_packet[1024];
101     int packet_size;
102
103     while (*value) {
104         char *dst = base64packet;
105
106         while (*value && *value != ','
107                && (dst - base64packet) < sizeof(base64packet) - 1) {
108             *dst++ = *value++;
109         }
110         *dst++ = '\0';
111
112         if (*value == ',')
113             value++;
114
115         packet_size = av_base64_decode(decoded_packet, base64packet,
116                                        sizeof(decoded_packet));
117         if (packet_size > 0) {
118             uint8_t *dest = av_realloc(codec->extradata,
119                                        packet_size + sizeof(start_sequence) +
120                                        codec->extradata_size +
121                                        FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
122             if (!dest) {
123                 av_log(s, AV_LOG_ERROR,
124                        "Unable to allocate memory for extradata!\n");
125                 return AVERROR(ENOMEM);
126             }
127             codec->extradata = dest;
128
129             memcpy(dest + codec->extradata_size, start_sequence,
130                    sizeof(start_sequence));
131             memcpy(dest + codec->extradata_size + sizeof(start_sequence),
132                    decoded_packet, packet_size);
133             memset(dest + codec->extradata_size + sizeof(start_sequence) +
134                    packet_size, 0, FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
135
136             codec->extradata_size += sizeof(start_sequence) + packet_size;
137         }
138     }
139
140     av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "Extradata set to %p (size: %d)\n",
141            codec->extradata, codec->extradata_size);
142
143     return 0;
144 }
145
146 static int sdp_parse_fmtp_config_h264(AVFormatContext *s,
147                                       AVStream *stream,
148                                       PayloadContext *h264_data,
149                                       char *attr, char *value)
150 {
151     AVCodecContext *codec = stream->codec;
152
153     if (!strcmp(attr, "packetization-mode")) {
154         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "RTP Packetization Mode: %d\n", atoi(value));
155         h264_data->packetization_mode = atoi(value);
156         /*
157          * Packetization Mode:
158          * 0 or not present: Single NAL mode (Only nals from 1-23 are allowed)
159          * 1: Non-interleaved Mode: 1-23, 24 (STAP-A), 28 (FU-A) are allowed.
160          * 2: Interleaved Mode: 25 (STAP-B), 26 (MTAP16), 27 (MTAP24), 28 (FU-A),
161          *                      and 29 (FU-B) are allowed.
162          */
163         if (h264_data->packetization_mode > 1)
164             av_log(s, AV_LOG_ERROR,
165                    "Interleaved RTP mode is not supported yet.\n");
166     } else if (!strcmp(attr, "profile-level-id")) {
167         if (strlen(value) == 6)
168             parse_profile_level_id(s, h264_data, value);
169     } else if (!strcmp(attr, "sprop-parameter-sets")) {
170         codec->extradata_size = 0;
171         av_freep(&codec->extradata);
172         return parse_sprop_parameter_sets(s, codec, value);
173     }
174     return 0;
175 }
176
177 static int h264_handle_packet_stap_a(AVFormatContext *ctx, AVPacket *pkt,
178                                      const uint8_t *buf, int len)
179 {
180     int pass         = 0;
181     int total_length = 0;
182     uint8_t *dst     = NULL;
183     int ret;
184
185     for (pass = 0; pass < 2; pass++) {
186         const uint8_t *src = buf;
187         int src_len        = len;
188
189         while (src_len > 2) {
190             uint16_t nal_size = AV_RB16(src);
191
192             // consume the length of the aggregate
193             src     += 2;
194             src_len -= 2;
195
196             if (nal_size <= src_len) {
197                 if (pass == 0) {
198                     // counting
199                     total_length += sizeof(start_sequence) + nal_size;
200                 } else {
201                     // copying
202                     memcpy(dst, start_sequence, sizeof(start_sequence));
203                     dst += sizeof(start_sequence);
204                     memcpy(dst, src, nal_size);
205                     COUNT_NAL_TYPE(data, *src);
206                     dst += nal_size;
207                 }
208             } else {
209                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
210                        "nal size exceeds length: %d %d\n", nal_size, src_len);
211             }
212
213             // eat what we handled
214             src     += nal_size;
215             src_len -= nal_size;
216
217             if (src_len < 0)
218                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
219                        "Consumed more bytes than we got! (%d)\n", src_len);
220         }
221
222         if (pass == 0) {
223             /* now we know the total size of the packet (with the
224              * start sequences added) */
225             if ((ret = av_new_packet(pkt, total_length)) < 0)
226                 return ret;
227             dst = pkt->data;
228         }
229     }
230
231     return 0;
232 }
233
234 static int h264_handle_packet_fu_a(AVFormatContext *ctx, AVPacket *pkt,
235                                    const uint8_t *buf, int len)
236 {
237     uint8_t fu_indicator, fu_header, start_bit, nal_type, nal;
238     int ret;
239
240     if (len < 3) {
241         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short data for FU-A H264 RTP packet\n");
242         return AVERROR_INVALIDDATA;
243     }
244
245     fu_indicator = buf[0];
246     fu_header    = buf[1];
247     start_bit    = fu_header >> 7;
248     nal_type     = fu_header & 0x1f;
249     nal          = fu_indicator & 0xe0 | nal_type;
250
251     // skip the fu_indicator and fu_header
252     buf += 2;
253     len -= 2;
254
255     if (start_bit) {
256         COUNT_NAL_TYPE(data, nal_type);
257         /* copy in the start sequence, and the reconstructed nal */
258         if ((ret = av_new_packet(pkt, sizeof(start_sequence) + sizeof(nal) + len)) < 0)
259             return ret;
260         memcpy(pkt->data, start_sequence, sizeof(start_sequence));
261         pkt->data[sizeof(start_sequence)] = nal;
262         memcpy(pkt->data + sizeof(start_sequence) + sizeof(nal), buf, len);
263     } else {
264         if ((ret = av_new_packet(pkt, len)) < 0)
265             return ret;
266         memcpy(pkt->data, buf, len);
267     }
268
269     return 0;
270 }
271
272 // return 0 on packet, no more left, 1 on packet, 1 on partial packet
273 static int h264_handle_packet(AVFormatContext *ctx, PayloadContext *data,
274                               AVStream *st, AVPacket *pkt, uint32_t *timestamp,
275                               const uint8_t *buf, int len, uint16_t seq,
276                               int flags)
277 {
278     uint8_t nal;
279     uint8_t type;
280     int result = 0;
281
282     if (!len) {
283         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Empty H264 RTP packet\n");
284         return AVERROR_INVALIDDATA;
285     }
286     nal  = buf[0];
287     type = nal & 0x1f;
288
289     /* Simplify the case (these are all the nal types used internally by
290      * the h264 codec). */
291     if (type >= 1 && type <= 23)
292         type = 1;
293     switch (type) {
294     case 0:                    // undefined, but pass them through
295     case 1:
296         if ((result = av_new_packet(pkt, len + sizeof(start_sequence))) < 0)
297             return result;
298         memcpy(pkt->data, start_sequence, sizeof(start_sequence));
299         memcpy(pkt->data + sizeof(start_sequence), buf, len);
300         COUNT_NAL_TYPE(data, nal);
301         break;
302
303     case 24:                   // STAP-A (one packet, multiple nals)
304         // consume the STAP-A NAL
305         buf++;
306         len--;
307         // first we are going to figure out the total size
308         result = h264_handle_packet_stap_a(ctx, pkt, buf, len);
309         break;
310
311     case 25:                   // STAP-B
312     case 26:                   // MTAP-16
313     case 27:                   // MTAP-24
314     case 29:                   // FU-B
315         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
316                "Unhandled type (%d) (See RFC for implementation details\n",
317                type);
318         result = AVERROR(ENOSYS);
319         break;
320
321     case 28:                   // FU-A (fragmented nal)
322         result = h264_handle_packet_fu_a(ctx, pkt, buf, len);
323         break;
324
325     case 30:                   // undefined
326     case 31:                   // undefined
327     default:
328         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Undefined type (%d)\n", type);
329         result = AVERROR_INVALIDDATA;
330         break;
331     }
332
333     pkt->stream_index = st->index;
334
335     return result;
336 }
337
338 static PayloadContext *h264_new_context(void)
339 {
340     return av_mallocz(sizeof(PayloadContext) + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
341 }
342
343 static void h264_free_context(PayloadContext *data)
344 {
345 #ifdef DEBUG
346     int ii;
347
348     for (ii = 0; ii < 32; ii++) {
349         if (data->packet_types_received[ii])
350             av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "Received %d packets of type %d\n",
351                    data->packet_types_received[ii], ii);
352     }
353 #endif
354
355     av_free(data);
356 }
357
358 static av_cold int h264_init(AVFormatContext *s, int st_index,
359                              PayloadContext *data)
360 {
361     if (st_index < 0)
362         return 0;
363     s->streams[st_index]->need_parsing = AVSTREAM_PARSE_FULL;
364     return 0;
365 }
366
367 static int parse_h264_sdp_line(AVFormatContext *s, int st_index,
368                                PayloadContext *h264_data, const char *line)
369 {
370     AVStream *stream;
371     AVCodecContext *codec;
372     const char *p = line;
373
374     if (st_index < 0)
375         return 0;
376
377     stream = s->streams[st_index];
378     codec  = stream->codec;
379
380     if (av_strstart(p, "framesize:", &p)) {
381         char buf1[50];
382         char *dst = buf1;
383
384         // remove the protocol identifier
385         while (*p && *p == ' ')
386             p++;                     // strip spaces.
387         while (*p && *p != ' ')
388             p++;                     // eat protocol identifier
389         while (*p && *p == ' ')
390             p++;                     // strip trailing spaces.
391         while (*p && *p != '-' && (dst - buf1) < sizeof(buf1) - 1)
392             *dst++ = *p++;
393         *dst = '\0';
394
395         // a='framesize:96 320-240'
396         // set our parameters
397         codec->width   = atoi(buf1);
398         codec->height  = atoi(p + 1); // skip the -
399     } else if (av_strstart(p, "fmtp:", &p)) {
400         return ff_parse_fmtp(s, stream, h264_data, p, sdp_parse_fmtp_config_h264);
401     } else if (av_strstart(p, "cliprect:", &p)) {
402         // could use this if we wanted.
403     }
404
405     return 0;
406 }
407
408 RTPDynamicProtocolHandler ff_h264_dynamic_handler = {
409     .enc_name         = "H264",
410     .codec_type       = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
411     .codec_id         = AV_CODEC_ID_H264,
412     .init             = h264_init,
413     .parse_sdp_a_line = parse_h264_sdp_line,
414     .alloc            = h264_new_context,
415     .free             = h264_free_context,
416     .parse_packet     = h264_handle_packet
417 };