avformat/matroskaenc: implement AVOutputFormat.query_codec for webm
[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 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 "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                               int dri)
97 {
98     PutByteContext pbc;
99     uint8_t *dht_size_ptr;
100     int dht_size, i;
101
102     bytestream2_init_writer(&pbc, buf, size);
103
104     /* Convert from blocks to pixels. */
105     w <<= 3;
106     h <<= 3;
107
108     /* SOI */
109     jpeg_put_marker(&pbc, SOI);
110
111     /* JFIF header */
112     jpeg_put_marker(&pbc, APP0);
113     bytestream2_put_be16(&pbc, 16);
114     bytestream2_put_buffer(&pbc, "JFIF", 5);
115     bytestream2_put_be16(&pbc, 0x0201);
116     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
117     bytestream2_put_be16(&pbc, 1);
118     bytestream2_put_be16(&pbc, 1);
119     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
120     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
121
122     if (dri) {
123         jpeg_put_marker(&pbc, DRI);
124         bytestream2_put_be16(&pbc, 4);
125         bytestream2_put_be16(&pbc, dri);
126     }
127
128     /* DQT */
129     jpeg_put_marker(&pbc, DQT);
130     bytestream2_put_be16(&pbc, 2 + nb_qtable * (1 + 64));
131
132     for (i = 0; i < nb_qtable; i++) {
133         bytestream2_put_byte(&pbc, i);
134
135         /* Each table is an array of 64 values given in zig-zag
136          * order, identical to the format used in a JFIF DQT
137          * marker segment. */
138         bytestream2_put_buffer(&pbc, qtable + 64 * i, 64);
139     }
140
141     /* DHT */
142     jpeg_put_marker(&pbc, DHT);
143     dht_size_ptr = pbc.buffer;
144     bytestream2_put_be16(&pbc, 0);
145
146     dht_size  = 2;
147     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 0, 0,avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
148                                           avpriv_mjpeg_val_dc);
149     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 0, 1, avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
150                                           avpriv_mjpeg_val_dc);
151     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 1, 0, avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
152                                           avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
153     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 1, 1, avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
154                                           avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
155     AV_WB16(dht_size_ptr, dht_size);
156
157     /* SOF0 */
158     jpeg_put_marker(&pbc, SOF0);
159     bytestream2_put_be16(&pbc, 17); /* size */
160     bytestream2_put_byte(&pbc, 8); /* bits per component */
161     bytestream2_put_be16(&pbc, h);
162     bytestream2_put_be16(&pbc, w);
163     bytestream2_put_byte(&pbc, 3); /* number of components */
164     bytestream2_put_byte(&pbc, 1); /* component number */
165     bytestream2_put_byte(&pbc, (2 << 4) | (type ? 2 : 1)); /* hsample/vsample */
166     bytestream2_put_byte(&pbc, 0); /* matrix number */
167     bytestream2_put_byte(&pbc, 2); /* component number */
168     bytestream2_put_byte(&pbc, 1 << 4 | 1); /* hsample/vsample */
169     bytestream2_put_byte(&pbc, nb_qtable == 2 ? 1 : 0); /* matrix number */
170     bytestream2_put_byte(&pbc, 3); /* component number */
171     bytestream2_put_byte(&pbc, 1 << 4 | 1); /* hsample/vsample */
172     bytestream2_put_byte(&pbc, nb_qtable == 2 ? 1 : 0); /* matrix number */
173
174     /* SOS */
175     jpeg_put_marker(&pbc, SOS);
176     bytestream2_put_be16(&pbc, 12);
177     bytestream2_put_byte(&pbc, 3);
178     bytestream2_put_byte(&pbc, 1);
179     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
180     bytestream2_put_byte(&pbc, 2);
181     bytestream2_put_byte(&pbc, 17);
182     bytestream2_put_byte(&pbc, 3);
183     bytestream2_put_byte(&pbc, 17);
184     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
185     bytestream2_put_byte(&pbc, 63);
186     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
187
188     /* Return the length in bytes of the JPEG header. */
189     return bytestream2_tell_p(&pbc);
190 }
191
192 static void create_default_qtables(uint8_t *qtables, uint8_t q)
193 {
194     int factor = q;
195     int i;
196     uint16_t S;
197
198     factor = av_clip(q, 1, 99);
199
200     if (q < 50)
201         S = 5000 / factor;
202     else
203         S = 200 - factor * 2;
204
205     for (i = 0; i < 128; i++) {
206         int val = (default_quantizers[i] * S + 50) / 100;
207
208         /* Limit the quantizers to 1 <= q <= 255. */
209         val = av_clip(val, 1, 255);
210         qtables[i] = val;
211     }
212 }
213
214 static int jpeg_parse_packet(AVFormatContext *ctx, PayloadContext *jpeg,
215                              AVStream *st, AVPacket *pkt, uint32_t *timestamp,
216                              const uint8_t *buf, int len, uint16_t seq,
217                              int flags)
218 {
219     uint8_t type, q, width, height;
220     const uint8_t *qtables = NULL;
221     uint16_t qtable_len;
222     uint32_t off;
223     int ret, dri = 0;
224
225     if (len < 8) {
226         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
227         return AVERROR_INVALIDDATA;
228     }
229
230     /* Parse the main JPEG header. */
231     off    = AV_RB24(buf + 1);  /* fragment byte offset */
232     type   = AV_RB8(buf + 4);   /* id of jpeg decoder params */
233     q      = AV_RB8(buf + 5);   /* quantization factor (or table id) */
234     width  = AV_RB8(buf + 6);   /* frame width in 8 pixel blocks */
235     height = AV_RB8(buf + 7);   /* frame height in 8 pixel blocks */
236     buf += 8;
237     len -= 8;
238
239     if (type & 0x40) {
240         if (len < 4) {
241             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
242             return AVERROR_INVALIDDATA;
243         }
244         dri = AV_RB16(buf);
245         buf += 4;
246         len -= 4;
247         type &= ~0x40;
248     }
249     if (type > 1) {
250         avpriv_report_missing_feature(ctx, "RTP/JPEG type %"PRIu8, type);
251         return AVERROR_PATCHWELCOME;
252     }
253
254     /* Parse the quantization table header. */
255     if (off == 0) {
256         /* Start of JPEG data packet. */
257         uint8_t new_qtables[128];
258         uint8_t hdr[1024];
259
260         if (q > 127) {
261             uint8_t precision;
262             if (len < 4) {
263                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
264                 return AVERROR_INVALIDDATA;
265             }
266
267             /* The first byte is reserved for future use. */
268             precision  = AV_RB8(buf + 1);    /* size of coefficients */
269             qtable_len = AV_RB16(buf + 2);   /* length in bytes */
270             buf += 4;
271             len -= 4;
272
273             if (precision)
274                 av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Only 8-bit precision is supported.\n");
275
276             if (qtable_len > 0) {
277                 if (len < qtable_len) {
278                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
279                     return AVERROR_INVALIDDATA;
280                 }
281                 qtables = buf;
282                 buf += qtable_len;
283                 len -= qtable_len;
284                 if (q < 255) {
285                     if (jpeg->qtables_len[q - 128] &&
286                         (jpeg->qtables_len[q - 128] != qtable_len ||
287                          memcmp(qtables, &jpeg->qtables[q - 128][0], qtable_len))) {
288                         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING,
289                                "Quantization tables for q=%d changed\n", q);
290                     } else if (!jpeg->qtables_len[q - 128] && qtable_len <= 128) {
291                         memcpy(&jpeg->qtables[q - 128][0], qtables,
292                                qtable_len);
293                         jpeg->qtables_len[q - 128] = qtable_len;
294                     }
295                 }
296             } else {
297                 if (q == 255) {
298                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
299                            "Invalid RTP/JPEG packet. Quantization tables not found.\n");
300                     return AVERROR_INVALIDDATA;
301                 }
302                 if (!jpeg->qtables_len[q - 128]) {
303                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
304                            "No quantization tables known for q=%d yet.\n", q);
305                     return AVERROR_INVALIDDATA;
306                 }
307                 qtables    = &jpeg->qtables[q - 128][0];
308                 qtable_len =  jpeg->qtables_len[q - 128];
309             }
310         } else { /* q <= 127 */
311             if (q == 0 || q > 99) {
312                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Reserved q value %d\n", q);
313                 return AVERROR_INVALIDDATA;
314             }
315             create_default_qtables(new_qtables, q);
316             qtables    = new_qtables;
317             qtable_len = sizeof(new_qtables);
318         }
319
320         /* Skip the current frame in case of the end packet
321          * has been lost somewhere. */
322         ffio_free_dyn_buf(&jpeg->frame);
323
324         if ((ret = avio_open_dyn_buf(&jpeg->frame)) < 0)
325             return ret;
326         jpeg->timestamp = *timestamp;
327
328         /* Generate a frame and scan headers that can be prepended to the
329          * RTP/JPEG data payload to produce a JPEG compressed image in
330          * interchange format. */
331         jpeg->hdr_size = jpeg_create_header(hdr, sizeof(hdr), type, width,
332                                             height, qtables,
333                                             qtable_len / 64, dri);
334
335         /* Copy JPEG header to frame buffer. */
336         avio_write(jpeg->frame, hdr, jpeg->hdr_size);
337     }
338
339     if (!jpeg->frame) {
340         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
341                "Received packet without a start chunk; dropping frame.\n");
342         return AVERROR(EAGAIN);
343     }
344
345     if (jpeg->timestamp != *timestamp) {
346         /* Skip the current frame if timestamp is incorrect.
347          * A start packet has been lost somewhere. */
348         ffio_free_dyn_buf(&jpeg->frame);
349         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "RTP timestamps don't match.\n");
350         return AVERROR_INVALIDDATA;
351     }
352
353     if (off != avio_tell(jpeg->frame) - jpeg->hdr_size) {
354         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
355                "Missing packets; dropping frame.\n");
356         return AVERROR(EAGAIN);
357     }
358
359     /* Copy data to frame buffer. */
360     avio_write(jpeg->frame, buf, len);
361
362     if (flags & RTP_FLAG_MARKER) {
363         /* End of JPEG data packet. */
364         uint8_t buf[2] = { 0xff, EOI };
365
366         /* Put EOI marker. */
367         avio_write(jpeg->frame, buf, sizeof(buf));
368
369         /* Prepare the JPEG packet. */
370         if ((ret = ff_rtp_finalize_packet(pkt, &jpeg->frame, st->index)) < 0) {
371             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
372                    "Error occurred when getting frame buffer.\n");
373             return ret;
374         }
375
376         return 0;
377     }
378
379     return AVERROR(EAGAIN);
380 }
381
382 const RTPDynamicProtocolHandler ff_jpeg_dynamic_handler = {
383     .enc_name          = "JPEG",
384     .codec_type        = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
385     .codec_id          = AV_CODEC_ID_MJPEG,
386     .priv_data_size    = sizeof(PayloadContext),
387     .close             = jpeg_close_context,
388     .parse_packet      = jpeg_parse_packet,
389     .static_payload_id = 26,
390 };