avformat/matroskaenc: implement AVOutputFormat.query_codec for webm
[ffmpeg.git] / libavformat / rtpdec_h264.c
1 /*
2  * RTP H.264 Protocol (RFC3984)
3  * Copyright (c) 2006 Ryan Martell
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  * @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 "rtpdec.h"
43 #include "rtpdec_formats.h"
44
45 struct PayloadContext {
46     // sdp setup parameters
47     uint8_t profile_idc;
48     uint8_t profile_iop;
49     uint8_t level_idc;
50     int packetization_mode;
51 #ifdef DEBUG
52     int packet_types_received[32];
53 #endif
54 };
55
56 #ifdef DEBUG
57 #define COUNT_NAL_TYPE(data, nal) data->packet_types_received[(nal) & 0x1f]++
58 #define NAL_COUNTERS data->packet_types_received
59 #else
60 #define COUNT_NAL_TYPE(data, nal) do { } while (0)
61 #define NAL_COUNTERS NULL
62 #endif
63 #define NAL_MASK 0x1f
64
65 static const uint8_t start_sequence[] = { 0, 0, 0, 1 };
66
67 static void parse_profile_level_id(AVFormatContext *s,
68                                    PayloadContext *h264_data,
69                                    const char *value)
70 {
71     char buffer[3];
72     // 6 characters=3 bytes, in hex.
73     uint8_t profile_idc;
74     uint8_t profile_iop;
75     uint8_t level_idc;
76
77     buffer[0]   = value[0];
78     buffer[1]   = value[1];
79     buffer[2]   = '\0';
80     profile_idc = strtol(buffer, NULL, 16);
81     buffer[0]   = value[2];
82     buffer[1]   = value[3];
83     profile_iop = strtol(buffer, NULL, 16);
84     buffer[0]   = value[4];
85     buffer[1]   = value[5];
86     level_idc   = strtol(buffer, NULL, 16);
87
88     av_log(s, AV_LOG_DEBUG,
89            "RTP Profile IDC: %x Profile IOP: %x Level: %x\n",
90            profile_idc, profile_iop, level_idc);
91     h264_data->profile_idc = profile_idc;
92     h264_data->profile_iop = profile_iop;
93     h264_data->level_idc   = level_idc;
94 }
95
96 int ff_h264_parse_sprop_parameter_sets(AVFormatContext *s,
97                                        uint8_t **data_ptr, int *size_ptr,
98                                        const char *value)
99 {
100     char base64packet[1024];
101     uint8_t decoded_packet[1024];
102     int packet_size;
103
104     while (*value) {
105         char *dst = base64packet;
106
107         while (*value && *value != ','
108                && (dst - base64packet) < sizeof(base64packet) - 1) {
109             *dst++ = *value++;
110         }
111         *dst++ = '\0';
112
113         if (*value == ',')
114             value++;
115
116         packet_size = av_base64_decode(decoded_packet, base64packet,
117                                        sizeof(decoded_packet));
118         if (packet_size > 0) {
119             uint8_t *dest = av_realloc(*data_ptr,
120                                        packet_size + sizeof(start_sequence) +
121                                        *size_ptr +
122                                        AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
123             if (!dest) {
124                 av_log(s, AV_LOG_ERROR,
125                        "Unable to allocate memory for extradata!\n");
126                 return AVERROR(ENOMEM);
127             }
128             *data_ptr = dest;
129
130             memcpy(dest + *size_ptr, start_sequence,
131                    sizeof(start_sequence));
132             memcpy(dest + *size_ptr + sizeof(start_sequence),
133                    decoded_packet, packet_size);
134             memset(dest + *size_ptr + sizeof(start_sequence) +
135                    packet_size, 0, AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
136
137             *size_ptr += sizeof(start_sequence) + packet_size;
138         }
139     }
140
141     return 0;
142 }
143
144 static int sdp_parse_fmtp_config_h264(AVFormatContext *s,
145                                       AVStream *stream,
146                                       PayloadContext *h264_data,
147                                       const char *attr, const char *value)
148 {
149     AVCodecParameters *par = stream->codecpar;
150
151     if (!strcmp(attr, "packetization-mode")) {
152         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "RTP Packetization Mode: %d\n", atoi(value));
153         h264_data->packetization_mode = atoi(value);
154         /*
155          * Packetization Mode:
156          * 0 or not present: Single NAL mode (Only nals from 1-23 are allowed)
157          * 1: Non-interleaved Mode: 1-23, 24 (STAP-A), 28 (FU-A) are allowed.
158          * 2: Interleaved Mode: 25 (STAP-B), 26 (MTAP16), 27 (MTAP24), 28 (FU-A),
159          *                      and 29 (FU-B) are allowed.
160          */
161         if (h264_data->packetization_mode > 1)
162             av_log(s, AV_LOG_ERROR,
163                    "Interleaved RTP mode is not supported yet.\n");
164     } else if (!strcmp(attr, "profile-level-id")) {
165         if (strlen(value) == 6)
166             parse_profile_level_id(s, h264_data, value);
167     } else if (!strcmp(attr, "sprop-parameter-sets")) {
168         int ret;
169         if (*value == 0 || value[strlen(value) - 1] == ',') {
170             av_log(s, AV_LOG_WARNING, "Missing PPS in sprop-parameter-sets, ignoring\n");
171             return 0;
172         }
173         par->extradata_size = 0;
174         av_freep(&par->extradata);
175         ret = ff_h264_parse_sprop_parameter_sets(s, &par->extradata,
176                                                  &par->extradata_size, value);
177         av_log(s, AV_LOG_DEBUG, "Extradata set to %p (size: %d)\n",
178                par->extradata, par->extradata_size);
179         return ret;
180     }
181     return 0;
182 }
183
184 void ff_h264_parse_framesize(AVCodecParameters *par, const char *p)
185 {
186     char buf1[50];
187     char *dst = buf1;
188
189     // remove the protocol identifier
190     while (*p && *p == ' ')
191         p++;                     // strip spaces.
192     while (*p && *p != ' ')
193         p++;                     // eat protocol identifier
194     while (*p && *p == ' ')
195         p++;                     // strip trailing spaces.
196     while (*p && *p != '-' && (dst - buf1) < sizeof(buf1) - 1)
197         *dst++ = *p++;
198     *dst = '\0';
199
200     // a='framesize:96 320-240'
201     // set our parameters
202     par->width   = atoi(buf1);
203     par->height  = atoi(p + 1); // skip the -
204 }
205
206 int ff_h264_handle_aggregated_packet(AVFormatContext *ctx, PayloadContext *data, AVPacket *pkt,
207                                      const uint8_t *buf, int len,
208                                      int skip_between, int *nal_counters,
209                                      int nal_mask)
210 {
211     int pass         = 0;
212     int total_length = 0;
213     uint8_t *dst     = NULL;
214     int ret;
215
216     // first we are going to figure out the total size
217     for (pass = 0; pass < 2; pass++) {
218         const uint8_t *src = buf;
219         int src_len        = len;
220
221         while (src_len > 2) {
222             uint16_t nal_size = AV_RB16(src);
223
224             // consume the length of the aggregate
225             src     += 2;
226             src_len -= 2;
227
228             if (nal_size <= src_len) {
229                 if (pass == 0) {
230                     // counting
231                     total_length += sizeof(start_sequence) + nal_size;
232                 } else {
233                     // copying
234                     memcpy(dst, start_sequence, sizeof(start_sequence));
235                     dst += sizeof(start_sequence);
236                     memcpy(dst, src, nal_size);
237                     if (nal_counters)
238                         nal_counters[(*src) & nal_mask]++;
239                     dst += nal_size;
240                 }
241             } else {
242                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
243                        "nal size exceeds length: %d %d\n", nal_size, src_len);
244                 return AVERROR_INVALIDDATA;
245             }
246
247             // eat what we handled
248             src     += nal_size + skip_between;
249             src_len -= nal_size + skip_between;
250         }
251
252         if (pass == 0) {
253             /* now we know the total size of the packet (with the
254              * start sequences added) */
255             if ((ret = av_new_packet(pkt, total_length)) < 0)
256                 return ret;
257             dst = pkt->data;
258         }
259     }
260
261     return 0;
262 }
263
264 int ff_h264_handle_frag_packet(AVPacket *pkt, const uint8_t *buf, int len,
265                                int start_bit, const uint8_t *nal_header,
266                                int nal_header_len)
267 {
268     int ret;
269     int tot_len = len;
270     int pos = 0;
271     if (start_bit)
272         tot_len += sizeof(start_sequence) + nal_header_len;
273     if ((ret = av_new_packet(pkt, tot_len)) < 0)
274         return ret;
275     if (start_bit) {
276         memcpy(pkt->data + pos, start_sequence, sizeof(start_sequence));
277         pos += sizeof(start_sequence);
278         memcpy(pkt->data + pos, nal_header, nal_header_len);
279         pos += nal_header_len;
280     }
281     memcpy(pkt->data + pos, buf, len);
282     return 0;
283 }
284
285 static int h264_handle_packet_fu_a(AVFormatContext *ctx, PayloadContext *data, AVPacket *pkt,
286                                    const uint8_t *buf, int len,
287                                    int *nal_counters, int nal_mask)
288 {
289     uint8_t fu_indicator, fu_header, start_bit, nal_type, nal;
290
291     if (len < 3) {
292         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short data for FU-A H.264 RTP packet\n");
293         return AVERROR_INVALIDDATA;
294     }
295
296     fu_indicator = buf[0];
297     fu_header    = buf[1];
298     start_bit    = fu_header >> 7;
299     nal_type     = fu_header & 0x1f;
300     nal          = fu_indicator & 0xe0 | nal_type;
301
302     // skip the fu_indicator and fu_header
303     buf += 2;
304     len -= 2;
305
306     if (start_bit && nal_counters)
307         nal_counters[nal_type & nal_mask]++;
308     return ff_h264_handle_frag_packet(pkt, buf, len, start_bit, &nal, 1);
309 }
310
311 // return 0 on packet, no more left, 1 on packet, 1 on partial packet
312 static int h264_handle_packet(AVFormatContext *ctx, PayloadContext *data,
313                               AVStream *st, AVPacket *pkt, uint32_t *timestamp,
314                               const uint8_t *buf, int len, uint16_t seq,
315                               int flags)
316 {
317     uint8_t nal;
318     uint8_t type;
319     int result = 0;
320
321     if (!len) {
322         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Empty H.264 RTP packet\n");
323         return AVERROR_INVALIDDATA;
324     }
325     nal  = buf[0];
326     type = nal & 0x1f;
327
328     /* Simplify the case (these are all the NAL types used internally by
329      * the H.264 codec). */
330     if (type >= 1 && type <= 23)
331         type = 1;
332     switch (type) {
333     case 0:                    // undefined, but pass them through
334     case 1:
335         if ((result = av_new_packet(pkt, len + sizeof(start_sequence))) < 0)
336             return result;
337         memcpy(pkt->data, start_sequence, sizeof(start_sequence));
338         memcpy(pkt->data + sizeof(start_sequence), buf, len);
339         COUNT_NAL_TYPE(data, nal);
340         break;
341
342     case 24:                   // STAP-A (one packet, multiple nals)
343         // consume the STAP-A NAL
344         buf++;
345         len--;
346         result = ff_h264_handle_aggregated_packet(ctx, data, pkt, buf, len, 0,
347                                                   NAL_COUNTERS, NAL_MASK);
348         break;
349
350     case 25:                   // STAP-B
351     case 26:                   // MTAP-16
352     case 27:                   // MTAP-24
353     case 29:                   // FU-B
354         avpriv_report_missing_feature(ctx, "RTP H.264 NAL unit type %d", type);
355         result = AVERROR_PATCHWELCOME;
356         break;
357
358     case 28:                   // FU-A (fragmented nal)
359         result = h264_handle_packet_fu_a(ctx, data, pkt, buf, len,
360                                          NAL_COUNTERS, NAL_MASK);
361         break;
362
363     case 30:                   // undefined
364     case 31:                   // undefined
365     default:
366         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Undefined type (%d)\n", type);
367         result = AVERROR_INVALIDDATA;
368         break;
369     }
370
371     pkt->stream_index = st->index;
372
373     return result;
374 }
375
376 static void h264_close_context(PayloadContext *data)
377 {
378 #ifdef DEBUG
379     int ii;
380
381     for (ii = 0; ii < 32; ii++) {
382         if (data->packet_types_received[ii])
383             av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "Received %d packets of type %d\n",
384                    data->packet_types_received[ii], ii);
385     }
386 #endif
387 }
388
389 static int parse_h264_sdp_line(AVFormatContext *s, int st_index,
390                                PayloadContext *h264_data, const char *line)
391 {
392     AVStream *stream;
393     const char *p = line;
394
395     if (st_index < 0)
396         return 0;
397
398     stream = s->streams[st_index];
399
400     if (av_strstart(p, "framesize:", &p)) {
401         ff_h264_parse_framesize(stream->codecpar, p);
402     } else if (av_strstart(p, "fmtp:", &p)) {
403         return ff_parse_fmtp(s, stream, h264_data, p, sdp_parse_fmtp_config_h264);
404     } else if (av_strstart(p, "cliprect:", &p)) {
405         // could use this if we wanted.
406     }
407
408     return 0;
409 }
410
411 const RTPDynamicProtocolHandler ff_h264_dynamic_handler = {
412     .enc_name         = "H264",
413     .codec_type       = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
414     .codec_id         = AV_CODEC_ID_H264,
415     .need_parsing     = AVSTREAM_PARSE_FULL,
416     .priv_data_size   = sizeof(PayloadContext),
417     .parse_sdp_a_line = parse_h264_sdp_line,
418     .close            = h264_close_context,
419     .parse_packet     = h264_handle_packet,
420 };