68ce6d8c8e05b74689384434b20d453140a55df3
[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 "rtpdec.h"
24 #include "rtpdec_formats.h"
25 #include "libavutil/intreadwrite.h"
26 #include "libavcodec/mjpeg.h"
27 #include "libavcodec/bytestream.h"
28
29 /**
30  * RTP/JPEG specific private data.
31  */
32 struct PayloadContext {
33     AVIOContext *frame;         ///< current frame buffer
34     uint32_t    timestamp;      ///< current frame timestamp
35     int         hdr_size;       ///< size of the current frame header
36     uint8_t     qtables[128][128];
37     uint8_t     qtables_len[128];
38 };
39
40 static const uint8_t default_quantizers[128] = {
41     /* luma table */
42     16,  11,  12,  14,  12,  10,  16,  14,
43     13,  14,  18,  17,  16,  19,  24,  40,
44     26,  24,  22,  22,  24,  49,  35,  37,
45     29,  40,  58,  51,  61,  60,  57,  51,
46     56,  55,  64,  72,  92,  78,  64,  68,
47     87,  69,  55,  56,  80,  109, 81,  87,
48     95,  98,  103, 104, 103, 62,  77,  113,
49     121, 112, 100, 120, 92,  101, 103, 99,
50
51     /* chroma table */
52     17,  18,  18,  24,  21,  24,  47,  26,
53     26,  47,  99,  66,  56,  66,  99,  99,
54     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,
55     99,  99,  99,  99,  99,  99,  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 };
61
62 static inline void free_frame(PayloadContext *jpeg)
63 {
64     if (jpeg->frame) {
65         uint8_t *p;
66         avio_close_dyn_buf(jpeg->frame, &p);
67         av_free(p);
68         jpeg->frame = NULL;
69     }
70 }
71
72 static void jpeg_free_context(PayloadContext *jpeg)
73 {
74     free_frame(jpeg);
75     av_free(jpeg);
76 }
77
78 static int jpeg_create_huffman_table(PutByteContext *p, int table_class,
79                                      int table_id, const uint8_t *bits_table,
80                                      const uint8_t *value_table)
81 {
82     int i, n = 0;
83
84     bytestream2_put_byte(p, table_class << 4 | table_id);
85
86     for (i = 1; i <= 16; i++) {
87         n += bits_table[i];
88         bytestream2_put_byte(p, bits_table[i]);
89     }
90
91     for (i = 0; i < n; i++) {
92         bytestream2_put_byte(p, value_table[i]);
93     }
94     return n + 17;
95 }
96
97 static void jpeg_put_marker(PutByteContext *pbc, int code)
98 {
99     bytestream2_put_byte(pbc, 0xff);
100     bytestream2_put_byte(pbc, code);
101 }
102
103 static int jpeg_create_header(uint8_t *buf, int size, uint32_t type, uint32_t w,
104                               uint32_t h, const uint8_t *qtable, int nb_qtable)
105 {
106     PutByteContext pbc;
107     uint8_t *dht_size_ptr;
108     int dht_size, i;
109
110     bytestream2_init_writer(&pbc, buf, size);
111
112     /* Convert from blocks to pixels. */
113     w <<= 3;
114     h <<= 3;
115
116     /* SOI */
117     jpeg_put_marker(&pbc, SOI);
118
119     /* JFIF header */
120     jpeg_put_marker(&pbc, APP0);
121     bytestream2_put_be16(&pbc, 16);
122     bytestream2_put_buffer(&pbc, "JFIF", 5);
123     bytestream2_put_be16(&pbc, 0x0201);
124     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
125     bytestream2_put_be16(&pbc, 1);
126     bytestream2_put_be16(&pbc, 1);
127     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
128     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
129
130     /* DQT */
131     jpeg_put_marker(&pbc, DQT);
132     bytestream2_put_be16(&pbc, 2 + nb_qtable * (1 + 64));
133
134     for (i = 0; i < nb_qtable; i++) {
135         bytestream2_put_byte(&pbc, i);
136
137         /* Each table is an array of 64 values given in zig-zag
138          * order, identical to the format used in a JFIF DQT
139          * marker segment. */
140         bytestream2_put_buffer(&pbc, qtable + 64 * i, 64);
141     }
142
143     /* DHT */
144     jpeg_put_marker(&pbc, DHT);
145     dht_size_ptr = pbc.buffer;
146     bytestream2_put_be16(&pbc, 0);
147
148     dht_size  = 2;
149     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 0, 0,avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
150                                           avpriv_mjpeg_val_dc);
151     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 0, 1, avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
152                                           avpriv_mjpeg_val_dc);
153     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 1, 0, avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
154                                           avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
155     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 1, 1, avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
156                                           avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
157     AV_WB16(dht_size_ptr, dht_size);
158
159     /* SOF0 */
160     jpeg_put_marker(&pbc, SOF0);
161     bytestream2_put_be16(&pbc, 17); /* size */
162     bytestream2_put_byte(&pbc, 8); /* bits per component */
163     bytestream2_put_be16(&pbc, h);
164     bytestream2_put_be16(&pbc, w);
165     bytestream2_put_byte(&pbc, 3); /* number of components */
166     bytestream2_put_byte(&pbc, 1); /* component number */
167     bytestream2_put_byte(&pbc, (2 << 4) | (type ? 2 : 1)); /* hsample/vsample */
168     bytestream2_put_byte(&pbc, 0); /* matrix number */
169     bytestream2_put_byte(&pbc, 2); /* component number */
170     bytestream2_put_byte(&pbc, 1 << 4 | 1); /* hsample/vsample */
171     bytestream2_put_byte(&pbc, nb_qtable == 2 ? 1 : 0); /* matrix number */
172     bytestream2_put_byte(&pbc, 3); /* component number */
173     bytestream2_put_byte(&pbc, 1 << 4 | 1); /* hsample/vsample */
174     bytestream2_put_byte(&pbc, nb_qtable == 2 ? 1 : 0); /* matrix number */
175
176     /* SOS */
177     jpeg_put_marker(&pbc, SOS);
178     bytestream2_put_be16(&pbc, 12);
179     bytestream2_put_byte(&pbc, 3);
180     bytestream2_put_byte(&pbc, 1);
181     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
182     bytestream2_put_byte(&pbc, 2);
183     bytestream2_put_byte(&pbc, 17);
184     bytestream2_put_byte(&pbc, 3);
185     bytestream2_put_byte(&pbc, 17);
186     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
187     bytestream2_put_byte(&pbc, 63);
188     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
189
190     /* Return the length in bytes of the JPEG header. */
191     return bytestream2_tell_p(&pbc);
192 }
193
194 static void create_default_qtables(uint8_t *qtables, uint8_t q)
195 {
196     int factor = q;
197     int i;
198
199     factor = av_clip(q, 1, 99);
200
201     if (q < 50)
202         q = 5000 / factor;
203     else
204         q = 200 - factor * 2;
205
206     for (i = 0; i < 128; i++) {
207         int val = (default_quantizers[i] * q + 50) / 100;
208
209         /* Limit the quantizers to 1 <= q <= 255. */
210         val = av_clip(val, 1, 255);
211         qtables[i] = val;
212     }
213 }
214
215 static int jpeg_parse_packet(AVFormatContext *ctx, PayloadContext *jpeg,
216                              AVStream *st, AVPacket *pkt, uint32_t *timestamp,
217                              const uint8_t *buf, int len, uint16_t seq,
218                              int flags)
219 {
220     uint8_t type, q, width, height;
221     const uint8_t *qtables = NULL;
222     uint16_t qtable_len;
223     uint32_t off;
224     int ret;
225
226     if (len < 8) {
227         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
228         return AVERROR_INVALIDDATA;
229     }
230
231     /* Parse the main JPEG header. */
232     off    = AV_RB24(buf + 1);  /* fragment byte offset */
233     type   = AV_RB8(buf + 4);   /* id of jpeg decoder params */
234     q      = AV_RB8(buf + 5);   /* quantization factor (or table id) */
235     width  = AV_RB8(buf + 6);   /* frame width in 8 pixel blocks */
236     height = AV_RB8(buf + 7);   /* frame height in 8 pixel blocks */
237     buf += 8;
238     len -= 8;
239
240     /* Parse the restart marker header. */
241     if (type > 63) {
242         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
243                "Unimplemented RTP/JPEG restart marker header.\n");
244         return AVERROR_PATCHWELCOME;
245     }
246     if (type > 1) {
247         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unimplemented RTP/JPEG type %d\n", type);
248         return AVERROR_PATCHWELCOME;
249     }
250
251     /* Parse the quantization table header. */
252     if (off == 0) {
253         /* Start of JPEG data packet. */
254         uint8_t new_qtables[128];
255         uint8_t hdr[1024];
256
257         if (q > 127) {
258             uint8_t precision;
259             if (len < 4) {
260                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
261                 return AVERROR_INVALIDDATA;
262             }
263
264             /* The first byte is reserved for future use. */
265             precision  = AV_RB8(buf + 1);    /* size of coefficients */
266             qtable_len = AV_RB16(buf + 2);   /* length in bytes */
267             buf += 4;
268             len -= 4;
269
270             if (precision)
271                 av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Only 8-bit precision is supported.\n");
272
273             if (qtable_len > 0) {
274                 if (len < qtable_len) {
275                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
276                     return AVERROR_INVALIDDATA;
277                 }
278                 qtables = buf;
279                 buf += qtable_len;
280                 len -= qtable_len;
281                 if (q < 255) {
282                     if (jpeg->qtables_len[q - 128] &&
283                         (jpeg->qtables_len[q - 128] != qtable_len ||
284                          memcmp(qtables, &jpeg->qtables[q - 128][0], qtable_len))) {
285                         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING,
286                                "Quantization tables for q=%d changed\n", q);
287                     } else if (!jpeg->qtables_len[q - 128] && qtable_len <= 128) {
288                         memcpy(&jpeg->qtables[q - 128][0], qtables,
289                                qtable_len);
290                         jpeg->qtables_len[q - 128] = qtable_len;
291                     }
292                 }
293             } else {
294                 if (q == 255) {
295                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
296                            "Invalid RTP/JPEG packet. Quantization tables not found.\n");
297                     return AVERROR_INVALIDDATA;
298                 }
299                 if (!jpeg->qtables_len[q - 128]) {
300                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
301                            "No quantization tables known for q=%d yet.\n", q);
302                     return AVERROR_INVALIDDATA;
303                 }
304                 qtables    = &jpeg->qtables[q - 128][0];
305                 qtable_len =  jpeg->qtables_len[q - 128];
306             }
307         } else { /* q <= 127 */
308             if (q == 0 || q > 99) {
309                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Reserved q value %d\n", q);
310                 return AVERROR_INVALIDDATA;
311             }
312             create_default_qtables(new_qtables, q);
313             qtables    = new_qtables;
314             qtable_len = sizeof(new_qtables);
315         }
316
317         /* Skip the current frame in case of the end packet
318          * has been lost somewhere. */
319         free_frame(jpeg);
320
321         if ((ret = avio_open_dyn_buf(&jpeg->frame)) < 0)
322             return ret;
323         jpeg->timestamp = *timestamp;
324
325         /* Generate a frame and scan headers that can be prepended to the
326          * RTP/JPEG data payload to produce a JPEG compressed image in
327          * interchange format. */
328         jpeg->hdr_size = jpeg_create_header(hdr, sizeof(hdr), type, width,
329                                             height, qtables,
330                                             qtable_len / 64);
331
332         /* Copy JPEG header to frame buffer. */
333         avio_write(jpeg->frame, hdr, jpeg->hdr_size);
334     }
335
336     if (!jpeg->frame) {
337         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
338                "Received packet without a start chunk; dropping frame.\n");
339         return AVERROR(EAGAIN);
340     }
341
342     if (jpeg->timestamp != *timestamp) {
343         /* Skip the current frame if timestamp is incorrect.
344          * A start packet has been lost somewhere. */
345         free_frame(jpeg);
346         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "RTP timestamps don't match.\n");
347         return AVERROR_INVALIDDATA;
348     }
349
350     if (off != avio_tell(jpeg->frame) - jpeg->hdr_size) {
351         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
352                "Missing packets; dropping frame.\n");
353         return AVERROR(EAGAIN);
354     }
355
356     /* Copy data to frame buffer. */
357     avio_write(jpeg->frame, buf, len);
358
359     if (flags & RTP_FLAG_MARKER) {
360         /* End of JPEG data packet. */
361         uint8_t buf[2] = { 0xff, EOI };
362
363         /* Put EOI marker. */
364         avio_write(jpeg->frame, buf, sizeof(buf));
365
366         /* Prepare the JPEG packet. */
367         if ((ret = ff_rtp_finalize_packet(pkt, &jpeg->frame, st->index)) < 0) {
368             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
369                    "Error occurred when getting frame buffer.\n");
370             return ret;
371         }
372
373         return 0;
374     }
375
376     return AVERROR(EAGAIN);
377 }
378
379 RTPDynamicProtocolHandler ff_jpeg_dynamic_handler = {
380     .enc_name          = "JPEG",
381     .codec_type        = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
382     .codec_id          = AV_CODEC_ID_MJPEG,
383     .priv_data_size    = sizeof(PayloadContext),
384     .free              = jpeg_free_context,
385     .parse_packet      = jpeg_parse_packet,
386     .static_payload_id = 26,
387 };