rtpdec: add a trace when jitter buffer is full
[ffmpeg.git] / libavformat / rtpdec_jpeg.c
1 /*
2  * RTP JPEG-compressed Video Depacketizer, RFC 2435
3  * Copyright (c) 2012 Samuel Pitoiset
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 #include "avformat.h"
23 #include "avio_internal.h"
24 #include "rtpdec.h"
25 #include "rtpdec_formats.h"
26 #include "libavutil/intreadwrite.h"
27 #include "libavcodec/jpegtables.h"
28 #include "libavcodec/mjpeg.h"
29 #include "libavcodec/bytestream.h"
30
31 /**
32  * RTP/JPEG specific private data.
33  */
34 struct PayloadContext {
35     AVIOContext *frame;         ///< current frame buffer
36     uint32_t    timestamp;      ///< current frame timestamp
37     int         hdr_size;       ///< size of the current frame header
38     uint8_t     qtables[128][128];
39     uint8_t     qtables_len[128];
40 };
41
42 static const uint8_t default_quantizers[128] = {
43     /* luma table */
44     16,  11,  12,  14,  12,  10,  16,  14,
45     13,  14,  18,  17,  16,  19,  24,  40,
46     26,  24,  22,  22,  24,  49,  35,  37,
47     29,  40,  58,  51,  61,  60,  57,  51,
48     56,  55,  64,  72,  92,  78,  64,  68,
49     87,  69,  55,  56,  80,  109, 81,  87,
50     95,  98,  103, 104, 103, 62,  77,  113,
51     121, 112, 100, 120, 92,  101, 103, 99,
52
53     /* chroma table */
54     17,  18,  18,  24,  21,  24,  47,  26,
55     26,  47,  99,  66,  56,  66,  99,  99,
56     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,
57     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,
58     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,
59     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,
60     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,
61     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99
62 };
63
64 static void jpeg_close_context(PayloadContext *jpeg)
65 {
66     ffio_free_dyn_buf(&jpeg->frame);
67 }
68
69 static int jpeg_create_huffman_table(PutByteContext *p, int table_class,
70                                      int table_id, const uint8_t *bits_table,
71                                      const uint8_t *value_table)
72 {
73     int i, n = 0;
74
75     bytestream2_put_byte(p, table_class << 4 | table_id);
76
77     for (i = 1; i <= 16; i++) {
78         n += bits_table[i];
79         bytestream2_put_byte(p, bits_table[i]);
80     }
81
82     for (i = 0; i < n; i++) {
83         bytestream2_put_byte(p, value_table[i]);
84     }
85     return n + 17;
86 }
87
88 static void jpeg_put_marker(PutByteContext *pbc, int code)
89 {
90     bytestream2_put_byte(pbc, 0xff);
91     bytestream2_put_byte(pbc, code);
92 }
93
94 static int jpeg_create_header(uint8_t *buf, int size, uint32_t type, uint32_t w,
95                               uint32_t h, const uint8_t *qtable, int nb_qtable)
96 {
97     PutByteContext pbc;
98     uint8_t *dht_size_ptr;
99     int dht_size, i;
100
101     bytestream2_init_writer(&pbc, buf, size);
102
103     /* Convert from blocks to pixels. */
104     w <<= 3;
105     h <<= 3;
106
107     /* SOI */
108     jpeg_put_marker(&pbc, SOI);
109
110     /* JFIF header */
111     jpeg_put_marker(&pbc, APP0);
112     bytestream2_put_be16(&pbc, 16);
113     bytestream2_put_buffer(&pbc, "JFIF", 5);
114     bytestream2_put_be16(&pbc, 0x0201);
115     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
116     bytestream2_put_be16(&pbc, 1);
117     bytestream2_put_be16(&pbc, 1);
118     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
119     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
120
121     /* DQT */
122     jpeg_put_marker(&pbc, DQT);
123     bytestream2_put_be16(&pbc, 2 + nb_qtable * (1 + 64));
124
125     for (i = 0; i < nb_qtable; i++) {
126         bytestream2_put_byte(&pbc, i);
127
128         /* Each table is an array of 64 values given in zig-zag
129          * order, identical to the format used in a JFIF DQT
130          * marker segment. */
131         bytestream2_put_buffer(&pbc, qtable + 64 * i, 64);
132     }
133
134     /* DHT */
135     jpeg_put_marker(&pbc, DHT);
136     dht_size_ptr = pbc.buffer;
137     bytestream2_put_be16(&pbc, 0);
138
139     dht_size  = 2;
140     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 0, 0,avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
141                                           avpriv_mjpeg_val_dc);
142     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 0, 1, avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
143                                           avpriv_mjpeg_val_dc);
144     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 1, 0, avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
145                                           avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
146     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 1, 1, avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
147                                           avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
148     AV_WB16(dht_size_ptr, dht_size);
149
150     /* SOF0 */
151     jpeg_put_marker(&pbc, SOF0);
152     bytestream2_put_be16(&pbc, 17); /* size */
153     bytestream2_put_byte(&pbc, 8); /* bits per component */
154     bytestream2_put_be16(&pbc, h);
155     bytestream2_put_be16(&pbc, w);
156     bytestream2_put_byte(&pbc, 3); /* number of components */
157     bytestream2_put_byte(&pbc, 1); /* component number */
158     bytestream2_put_byte(&pbc, (2 << 4) | (type ? 2 : 1)); /* hsample/vsample */
159     bytestream2_put_byte(&pbc, 0); /* matrix number */
160     bytestream2_put_byte(&pbc, 2); /* component number */
161     bytestream2_put_byte(&pbc, 1 << 4 | 1); /* hsample/vsample */
162     bytestream2_put_byte(&pbc, nb_qtable == 2 ? 1 : 0); /* matrix number */
163     bytestream2_put_byte(&pbc, 3); /* component number */
164     bytestream2_put_byte(&pbc, 1 << 4 | 1); /* hsample/vsample */
165     bytestream2_put_byte(&pbc, nb_qtable == 2 ? 1 : 0); /* matrix number */
166
167     /* SOS */
168     jpeg_put_marker(&pbc, SOS);
169     bytestream2_put_be16(&pbc, 12);
170     bytestream2_put_byte(&pbc, 3);
171     bytestream2_put_byte(&pbc, 1);
172     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
173     bytestream2_put_byte(&pbc, 2);
174     bytestream2_put_byte(&pbc, 17);
175     bytestream2_put_byte(&pbc, 3);
176     bytestream2_put_byte(&pbc, 17);
177     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
178     bytestream2_put_byte(&pbc, 63);
179     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
180
181     /* Return the length in bytes of the JPEG header. */
182     return bytestream2_tell_p(&pbc);
183 }
184
185 static void create_default_qtables(uint8_t *qtables, uint8_t q)
186 {
187     int factor = q;
188     int i;
189
190     factor = av_clip(q, 1, 99);
191
192     if (q < 50)
193         q = 5000 / factor;
194     else
195         q = 200 - factor * 2;
196
197     for (i = 0; i < 128; i++) {
198         int val = (default_quantizers[i] * q + 50) / 100;
199
200         /* Limit the quantizers to 1 <= q <= 255. */
201         val = av_clip(val, 1, 255);
202         qtables[i] = val;
203     }
204 }
205
206 static int jpeg_parse_packet(AVFormatContext *ctx, PayloadContext *jpeg,
207                              AVStream *st, AVPacket *pkt, uint32_t *timestamp,
208                              const uint8_t *buf, int len, uint16_t seq,
209                              int flags)
210 {
211     uint8_t type, q, width, height;
212     const uint8_t *qtables = NULL;
213     uint16_t qtable_len;
214     uint32_t off;
215     int ret;
216
217     if (len < 8) {
218         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
219         return AVERROR_INVALIDDATA;
220     }
221
222     /* Parse the main JPEG header. */
223     off    = AV_RB24(buf + 1);  /* fragment byte offset */
224     type   = AV_RB8(buf + 4);   /* id of jpeg decoder params */
225     q      = AV_RB8(buf + 5);   /* quantization factor (or table id) */
226     width  = AV_RB8(buf + 6);   /* frame width in 8 pixel blocks */
227     height = AV_RB8(buf + 7);   /* frame height in 8 pixel blocks */
228     buf += 8;
229     len -= 8;
230
231     /* Parse the restart marker header. */
232     if (type > 63) {
233         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
234                "Unimplemented RTP/JPEG restart marker header.\n");
235         return AVERROR_PATCHWELCOME;
236     }
237     if (type > 1) {
238         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unimplemented RTP/JPEG type %d\n", type);
239         return AVERROR_PATCHWELCOME;
240     }
241
242     /* Parse the quantization table header. */
243     if (off == 0) {
244         /* Start of JPEG data packet. */
245         uint8_t new_qtables[128];
246         uint8_t hdr[1024];
247
248         if (q > 127) {
249             uint8_t precision;
250             if (len < 4) {
251                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
252                 return AVERROR_INVALIDDATA;
253             }
254
255             /* The first byte is reserved for future use. */
256             precision  = AV_RB8(buf + 1);    /* size of coefficients */
257             qtable_len = AV_RB16(buf + 2);   /* length in bytes */
258             buf += 4;
259             len -= 4;
260
261             if (precision)
262                 av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Only 8-bit precision is supported.\n");
263
264             if (qtable_len > 0) {
265                 if (len < qtable_len) {
266                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
267                     return AVERROR_INVALIDDATA;
268                 }
269                 qtables = buf;
270                 buf += qtable_len;
271                 len -= qtable_len;
272                 if (q < 255) {
273                     if (jpeg->qtables_len[q - 128] &&
274                         (jpeg->qtables_len[q - 128] != qtable_len ||
275                          memcmp(qtables, &jpeg->qtables[q - 128][0], qtable_len))) {
276                         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING,
277                                "Quantization tables for q=%d changed\n", q);
278                     } else if (!jpeg->qtables_len[q - 128] && qtable_len <= 128) {
279                         memcpy(&jpeg->qtables[q - 128][0], qtables,
280                                qtable_len);
281                         jpeg->qtables_len[q - 128] = qtable_len;
282                     }
283                 }
284             } else {
285                 if (q == 255) {
286                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
287                            "Invalid RTP/JPEG packet. Quantization tables not found.\n");
288                     return AVERROR_INVALIDDATA;
289                 }
290                 if (!jpeg->qtables_len[q - 128]) {
291                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
292                            "No quantization tables known for q=%d yet.\n", q);
293                     return AVERROR_INVALIDDATA;
294                 }
295                 qtables    = &jpeg->qtables[q - 128][0];
296                 qtable_len =  jpeg->qtables_len[q - 128];
297             }
298         } else { /* q <= 127 */
299             if (q == 0 || q > 99) {
300                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Reserved q value %d\n", q);
301                 return AVERROR_INVALIDDATA;
302             }
303             create_default_qtables(new_qtables, q);
304             qtables    = new_qtables;
305             qtable_len = sizeof(new_qtables);
306         }
307
308         /* Skip the current frame in case of the end packet
309          * has been lost somewhere. */
310         ffio_free_dyn_buf(&jpeg->frame);
311
312         if ((ret = avio_open_dyn_buf(&jpeg->frame)) < 0)
313             return ret;
314         jpeg->timestamp = *timestamp;
315
316         /* Generate a frame and scan headers that can be prepended to the
317          * RTP/JPEG data payload to produce a JPEG compressed image in
318          * interchange format. */
319         jpeg->hdr_size = jpeg_create_header(hdr, sizeof(hdr), type, width,
320                                             height, qtables,
321                                             qtable_len / 64);
322
323         /* Copy JPEG header to frame buffer. */
324         avio_write(jpeg->frame, hdr, jpeg->hdr_size);
325     }
326
327     if (!jpeg->frame) {
328         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
329                "Received packet without a start chunk; dropping frame.\n");
330         return AVERROR(EAGAIN);
331     }
332
333     if (jpeg->timestamp != *timestamp) {
334         /* Skip the current frame if timestamp is incorrect.
335          * A start packet has been lost somewhere. */
336         ffio_free_dyn_buf(&jpeg->frame);
337         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "RTP timestamps don't match.\n");
338         return AVERROR_INVALIDDATA;
339     }
340
341     if (off != avio_tell(jpeg->frame) - jpeg->hdr_size) {
342         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
343                "Missing packets; dropping frame.\n");
344         return AVERROR(EAGAIN);
345     }
346
347     /* Copy data to frame buffer. */
348     avio_write(jpeg->frame, buf, len);
349
350     if (flags & RTP_FLAG_MARKER) {
351         /* End of JPEG data packet. */
352         uint8_t buf[2] = { 0xff, EOI };
353
354         /* Put EOI marker. */
355         avio_write(jpeg->frame, buf, sizeof(buf));
356
357         /* Prepare the JPEG packet. */
358         if ((ret = ff_rtp_finalize_packet(pkt, &jpeg->frame, st->index)) < 0) {
359             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
360                    "Error occurred when getting frame buffer.\n");
361             return ret;
362         }
363
364         return 0;
365     }
366
367     return AVERROR(EAGAIN);
368 }
369
370 RTPDynamicProtocolHandler ff_jpeg_dynamic_handler = {
371     .enc_name          = "JPEG",
372     .codec_type        = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
373     .codec_id          = AV_CODEC_ID_MJPEG,
374     .priv_data_size    = sizeof(PayloadContext),
375     .close             = jpeg_close_context,
376     .parse_packet      = jpeg_parse_packet,
377     .static_payload_id = 26,
378 };