avformat/Makefile: Fixed missing rawutils.o reference (required by movenc.c)
[ffmpeg.git] / libavformat / rtpdec_hevc.c
1 /*
2  * RTP parser for HEVC/H.265 payload format (draft version 6)
3  * Copyright (c) 2014 Thomas Volkert <thomas@homer-conferencing.com>
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 #include "libavutil/avassert.h"
23 #include "libavutil/avstring.h"
24 #include "libavutil/base64.h"
25 #include "libavcodec/get_bits.h"
26
27 #include "avformat.h"
28 #include "rtpdec.h"
29 #include "rtpdec_formats.h"
30
31 #define RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE       2
32 #define RTP_HEVC_FU_HEADER_SIZE            1
33 #define RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE           2
34 #define RTP_HEVC_DOND_FIELD_SIZE           1
35 #define RTP_HEVC_AP_NALU_LENGTH_FIELD_SIZE 2
36 #define HEVC_SPECIFIED_NAL_UNIT_TYPES      48
37
38 /* SDP out-of-band signaling data */
39 struct PayloadContext {
40     int using_donl_field;
41     int profile_id;
42     uint8_t *sps, *pps, *vps, *sei;
43     int sps_size, pps_size, vps_size, sei_size;
44 };
45
46 static const uint8_t start_sequence[] = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x01 };
47
48 static av_cold int hevc_sdp_parse_fmtp_config(AVFormatContext *s,
49                                               AVStream *stream,
50                                               PayloadContext *hevc_data,
51                                               const char *attr, const char *value)
52 {
53     /* profile-space: 0-3 */
54     /* profile-id: 0-31 */
55     if (!strcmp(attr, "profile-id")) {
56         hevc_data->profile_id = atoi(value);
57         av_log(s, AV_LOG_TRACE, "SDP: found profile-id: %d\n", hevc_data->profile_id);
58     }
59
60     /* tier-flag: 0-1 */
61     /* level-id: 0-255 */
62     /* interop-constraints: [base16] */
63     /* profile-compatibility-indicator: [base16] */
64     /* sprop-sub-layer-id: 0-6, defines highest possible value for TID, default: 6 */
65     /* recv-sub-layer-id: 0-6 */
66     /* max-recv-level-id: 0-255 */
67     /* tx-mode: MSM,SSM */
68     /* sprop-vps: [base64] */
69     /* sprop-sps: [base64] */
70     /* sprop-pps: [base64] */
71     /* sprop-sei: [base64] */
72     if (!strcmp(attr, "sprop-vps") || !strcmp(attr, "sprop-sps") ||
73         !strcmp(attr, "sprop-pps") || !strcmp(attr, "sprop-sei")) {
74         uint8_t **data_ptr = NULL;
75         int *size_ptr = NULL;
76         if (!strcmp(attr, "sprop-vps")) {
77             data_ptr = &hevc_data->vps;
78             size_ptr = &hevc_data->vps_size;
79         } else if (!strcmp(attr, "sprop-sps")) {
80             data_ptr = &hevc_data->sps;
81             size_ptr = &hevc_data->sps_size;
82         } else if (!strcmp(attr, "sprop-pps")) {
83             data_ptr = &hevc_data->pps;
84             size_ptr = &hevc_data->pps_size;
85         } else if (!strcmp(attr, "sprop-sei")) {
86             data_ptr = &hevc_data->sei;
87             size_ptr = &hevc_data->sei_size;
88         } else
89             av_assert0(0);
90
91         ff_h264_parse_sprop_parameter_sets(s, data_ptr,
92                                            size_ptr, value);
93     }
94
95     /* max-lsr, max-lps, max-cpb, max-dpb, max-br, max-tr, max-tc */
96     /* max-fps */
97
98     /* sprop-max-don-diff: 0-32767
99
100          When the RTP stream depends on one or more other RTP
101          streams (in this case tx-mode MUST be equal to "MSM" and
102          MSM is in use), this parameter MUST be present and the
103          value MUST be greater than 0.
104     */
105     if (!strcmp(attr, "sprop-max-don-diff")) {
106         if (atoi(value) > 0)
107             hevc_data->using_donl_field = 1;
108         av_log(s, AV_LOG_TRACE, "Found sprop-max-don-diff in SDP, DON field usage is: %d\n",
109                 hevc_data->using_donl_field);
110     }
111
112     /* sprop-depack-buf-nalus: 0-32767 */
113     if (!strcmp(attr, "sprop-depack-buf-nalus")) {
114         if (atoi(value) > 0)
115             hevc_data->using_donl_field = 1;
116         av_log(s, AV_LOG_TRACE, "Found sprop-depack-buf-nalus in SDP, DON field usage is: %d\n",
117                 hevc_data->using_donl_field);
118     }
119
120     /* sprop-depack-buf-bytes: 0-4294967295 */
121     /* depack-buf-cap */
122     /* sprop-segmentation-id: 0-3 */
123     /* sprop-spatial-segmentation-idc: [base16] */
124     /* dec-parallel-ca: */
125     /* include-dph */
126
127     return 0;
128 }
129
130 static av_cold int hevc_parse_sdp_line(AVFormatContext *ctx, int st_index,
131                                        PayloadContext *hevc_data, const char *line)
132 {
133     AVStream *current_stream;
134     AVCodecContext *codec;
135     const char *sdp_line_ptr = line;
136
137     if (st_index < 0)
138         return 0;
139
140     current_stream = ctx->streams[st_index];
141     codec  = current_stream->codec;
142
143     if (av_strstart(sdp_line_ptr, "framesize:", &sdp_line_ptr)) {
144         ff_h264_parse_framesize(codec, sdp_line_ptr);
145     } else if (av_strstart(sdp_line_ptr, "fmtp:", &sdp_line_ptr)) {
146         int ret = ff_parse_fmtp(ctx, current_stream, hevc_data, sdp_line_ptr,
147                                 hevc_sdp_parse_fmtp_config);
148         if (hevc_data->vps_size || hevc_data->sps_size ||
149             hevc_data->pps_size || hevc_data->sei_size) {
150             av_freep(&codec->extradata);
151             codec->extradata_size = hevc_data->vps_size + hevc_data->sps_size +
152                                     hevc_data->pps_size + hevc_data->sei_size;
153             codec->extradata = av_malloc(codec->extradata_size +
154                                          AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
155             if (!codec->extradata) {
156                 ret = AVERROR(ENOMEM);
157                 codec->extradata_size = 0;
158             } else {
159                 int pos = 0;
160                 memcpy(codec->extradata + pos, hevc_data->vps, hevc_data->vps_size);
161                 pos += hevc_data->vps_size;
162                 memcpy(codec->extradata + pos, hevc_data->sps, hevc_data->sps_size);
163                 pos += hevc_data->sps_size;
164                 memcpy(codec->extradata + pos, hevc_data->pps, hevc_data->pps_size);
165                 pos += hevc_data->pps_size;
166                 memcpy(codec->extradata + pos, hevc_data->sei, hevc_data->sei_size);
167                 pos += hevc_data->sei_size;
168                 memset(codec->extradata + pos, 0, AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
169             }
170
171             av_freep(&hevc_data->vps);
172             av_freep(&hevc_data->sps);
173             av_freep(&hevc_data->pps);
174             av_freep(&hevc_data->sei);
175             hevc_data->vps_size = 0;
176             hevc_data->sps_size = 0;
177             hevc_data->pps_size = 0;
178             hevc_data->sei_size = 0;
179         }
180         return ret;
181     }
182
183     return 0;
184 }
185
186 static int hevc_handle_packet(AVFormatContext *ctx, PayloadContext *rtp_hevc_ctx,
187                               AVStream *st, AVPacket *pkt, uint32_t *timestamp,
188                               const uint8_t *buf, int len, uint16_t seq,
189                               int flags)
190 {
191     const uint8_t *rtp_pl = buf;
192     int tid, lid, nal_type;
193     int first_fragment, last_fragment, fu_type;
194     uint8_t new_nal_header[2];
195     int res = 0;
196
197     /* sanity check for size of input packet: 1 byte payload at least */
198     if (len < RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE + 1) {
199         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/HEVC packet, got %d bytes\n", len);
200         return AVERROR_INVALIDDATA;
201     }
202
203     /*
204      * decode the HEVC payload header according to section 4 of draft version 6:
205      *
206      *    0                   1
207      *    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
208      *   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
209      *   |F|   Type    |  LayerId  | TID |
210      *   +-------------+-----------------+
211      *
212      *      Forbidden zero (F): 1 bit
213      *      NAL unit type (Type): 6 bits
214      *      NUH layer ID (LayerId): 6 bits
215      *      NUH temporal ID plus 1 (TID): 3 bits
216      */
217     nal_type =  (buf[0] >> 1) & 0x3f;
218     lid  = ((buf[0] << 5) & 0x20) | ((buf[1] >> 3) & 0x1f);
219     tid  =   buf[1] & 0x07;
220
221     /* sanity check for correct layer ID */
222     if (lid) {
223         /* future scalable or 3D video coding extensions */
224         avpriv_report_missing_feature(ctx, "Multi-layer HEVC coding");
225         return AVERROR_PATCHWELCOME;
226     }
227
228     /* sanity check for correct temporal ID */
229     if (!tid) {
230         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Illegal temporal ID in RTP/HEVC packet\n");
231         return AVERROR_INVALIDDATA;
232     }
233
234     /* sanity check for correct NAL unit type */
235     if (nal_type > 50) {
236         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported (HEVC) NAL type (%d)\n", nal_type);
237         return AVERROR_INVALIDDATA;
238     }
239
240     switch (nal_type) {
241     /* video parameter set (VPS) */
242     case 32:
243     /* sequence parameter set (SPS) */
244     case 33:
245     /* picture parameter set (PPS) */
246     case 34:
247     /*  supplemental enhancement information (SEI) */
248     case 39:
249     /* single NAL unit packet */
250     default:
251         /* create A/V packet */
252         if ((res = av_new_packet(pkt, sizeof(start_sequence) + len)) < 0)
253             return res;
254         /* A/V packet: copy start sequence */
255         memcpy(pkt->data, start_sequence, sizeof(start_sequence));
256         /* A/V packet: copy NAL unit data */
257         memcpy(pkt->data + sizeof(start_sequence), buf, len);
258
259         break;
260     /* aggregated packet (AP) - with two or more NAL units */
261     case 48:
262         /* pass the HEVC payload header */
263         buf += RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
264         len -= RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
265
266         /* pass the HEVC DONL field */
267         if (rtp_hevc_ctx->using_donl_field) {
268             buf += RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE;
269             len -= RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE;
270         }
271
272         res = ff_h264_handle_aggregated_packet(ctx, rtp_hevc_ctx, pkt, buf, len,
273                                                rtp_hevc_ctx->using_donl_field ?
274                                                RTP_HEVC_DOND_FIELD_SIZE : 0,
275                                                NULL, 0);
276         if (res < 0)
277             return res;
278         break;
279     /* fragmentation unit (FU) */
280     case 49:
281         /* pass the HEVC payload header */
282         buf += RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
283         len -= RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
284
285         /*
286          *    decode the FU header
287          *
288          *     0 1 2 3 4 5 6 7
289          *    +-+-+-+-+-+-+-+-+
290          *    |S|E|  FuType   |
291          *    +---------------+
292          *
293          *       Start fragment (S): 1 bit
294          *       End fragment (E): 1 bit
295          *       FuType: 6 bits
296          */
297         first_fragment = buf[0] & 0x80;
298         last_fragment  = buf[0] & 0x40;
299         fu_type        = buf[0] & 0x3f;
300
301         /* pass the HEVC FU header */
302         buf += RTP_HEVC_FU_HEADER_SIZE;
303         len -= RTP_HEVC_FU_HEADER_SIZE;
304
305         /* pass the HEVC DONL field */
306         if (rtp_hevc_ctx->using_donl_field) {
307             buf += RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE;
308             len -= RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE;
309         }
310
311         av_log(ctx, AV_LOG_TRACE, " FU type %d with %d bytes\n", fu_type, len);
312
313         /* sanity check for size of input packet: 1 byte payload at least */
314         if (len <= 0) {
315             if (len < 0) {
316                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
317                        "Too short RTP/HEVC packet, got %d bytes of NAL unit type %d\n",
318                        len, nal_type);
319                 return AVERROR_INVALIDDATA;
320             } else {
321                 return AVERROR(EAGAIN);
322             }
323         }
324
325         if (first_fragment && last_fragment) {
326             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Illegal combination of S and E bit in RTP/HEVC packet\n");
327             return AVERROR_INVALIDDATA;
328         }
329
330         new_nal_header[0] = (rtp_pl[0] & 0x81) | (fu_type << 1);
331         new_nal_header[1] = rtp_pl[1];
332
333         res = ff_h264_handle_frag_packet(pkt, buf, len, first_fragment,
334                                          new_nal_header, sizeof(new_nal_header));
335
336         break;
337     /* PACI packet */
338     case 50:
339         /* Temporal scalability control information (TSCI) */
340         avpriv_report_missing_feature(ctx, "PACI packets for RTP/HEVC");
341         res = AVERROR_PATCHWELCOME;
342         break;
343     }
344
345     pkt->stream_index = st->index;
346
347     return res;
348 }
349
350 RTPDynamicProtocolHandler ff_hevc_dynamic_handler = {
351     .enc_name         = "H265",
352     .codec_type       = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
353     .codec_id         = AV_CODEC_ID_HEVC,
354     .need_parsing     = AVSTREAM_PARSE_FULL,
355     .priv_data_size   = sizeof(PayloadContext),
356     .parse_sdp_a_line = hevc_parse_sdp_line,
357     .parse_packet     = hevc_handle_packet,
358 };