yuv4mpeg: split the demuxer and muxer into separate files
[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 PayloadContext *jpeg_new_context(void)
63 {
64     return av_mallocz(sizeof(PayloadContext));
65 }
66
67 static inline void free_frame_if_needed(PayloadContext *jpeg)
68 {
69     if (jpeg->frame) {
70         uint8_t *p;
71         avio_close_dyn_buf(jpeg->frame, &p);
72         av_free(p);
73         jpeg->frame = NULL;
74     }
75 }
76
77 static void jpeg_free_context(PayloadContext *jpeg)
78 {
79     free_frame_if_needed(jpeg);
80     av_free(jpeg);
81 }
82
83 static int jpeg_create_huffman_table(PutByteContext *p, int table_class,
84                                      int table_id, const uint8_t *bits_table,
85                                      const uint8_t *value_table)
86 {
87     int i, n = 0;
88
89     bytestream2_put_byte(p, table_class << 4 | table_id);
90
91     for (i = 1; i <= 16; i++) {
92         n += bits_table[i];
93         bytestream2_put_byte(p, bits_table[i]);
94     }
95
96     for (i = 0; i < n; i++) {
97         bytestream2_put_byte(p, value_table[i]);
98     }
99     return n + 17;
100 }
101
102 static void jpeg_put_marker(PutByteContext *pbc, int code)
103 {
104     bytestream2_put_byte(pbc, 0xff);
105     bytestream2_put_byte(pbc, code);
106 }
107
108 static int jpeg_create_header(uint8_t *buf, int size, uint32_t type, uint32_t w,
109                               uint32_t h, const uint8_t *qtable, int nb_qtable)
110 {
111     PutByteContext pbc;
112     uint8_t *dht_size_ptr;
113     int dht_size, i;
114
115     bytestream2_init_writer(&pbc, buf, size);
116
117     /* Convert from blocks to pixels. */
118     w <<= 3;
119     h <<= 3;
120
121     /* SOI */
122     jpeg_put_marker(&pbc, SOI);
123
124     /* JFIF header */
125     jpeg_put_marker(&pbc, APP0);
126     bytestream2_put_be16(&pbc, 16);
127     bytestream2_put_buffer(&pbc, "JFIF", 5);
128     bytestream2_put_be16(&pbc, 0x0201);
129     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
130     bytestream2_put_be16(&pbc, 1);
131     bytestream2_put_be16(&pbc, 1);
132     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
133     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
134
135     /* DQT */
136     jpeg_put_marker(&pbc, DQT);
137     bytestream2_put_be16(&pbc, 2 + nb_qtable * (1 + 64));
138
139     for (i = 0; i < nb_qtable; i++) {
140         bytestream2_put_byte(&pbc, i);
141
142         /* Each table is an array of 64 values given in zig-zag
143          * order, identical to the format used in a JFIF DQT
144          * marker segment. */
145         bytestream2_put_buffer(&pbc, qtable + 64 * i, 64);
146     }
147
148     /* DHT */
149     jpeg_put_marker(&pbc, DHT);
150     dht_size_ptr = pbc.buffer;
151     bytestream2_put_be16(&pbc, 0);
152
153     dht_size  = 2;
154     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 0, 0,avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
155                                           avpriv_mjpeg_val_dc);
156     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 0, 1, avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
157                                           avpriv_mjpeg_val_dc);
158     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 1, 0, avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
159                                           avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
160     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 1, 1, avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
161                                           avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
162     AV_WB16(dht_size_ptr, dht_size);
163
164     /* SOF0 */
165     jpeg_put_marker(&pbc, SOF0);
166     bytestream2_put_be16(&pbc, 17); /* size */
167     bytestream2_put_byte(&pbc, 8); /* bits per component */
168     bytestream2_put_be16(&pbc, h);
169     bytestream2_put_be16(&pbc, w);
170     bytestream2_put_byte(&pbc, 3); /* number of components */
171     bytestream2_put_byte(&pbc, 1); /* component number */
172     bytestream2_put_byte(&pbc, (2 << 4) | (type ? 2 : 1)); /* hsample/vsample */
173     bytestream2_put_byte(&pbc, 0); /* matrix number */
174     bytestream2_put_byte(&pbc, 2); /* component number */
175     bytestream2_put_byte(&pbc, 1 << 4 | 1); /* hsample/vsample */
176     bytestream2_put_byte(&pbc, nb_qtable == 2 ? 1 : 0); /* matrix number */
177     bytestream2_put_byte(&pbc, 3); /* component number */
178     bytestream2_put_byte(&pbc, 1 << 4 | 1); /* hsample/vsample */
179     bytestream2_put_byte(&pbc, nb_qtable == 2 ? 1 : 0); /* matrix number */
180
181     /* SOS */
182     jpeg_put_marker(&pbc, SOS);
183     bytestream2_put_be16(&pbc, 12);
184     bytestream2_put_byte(&pbc, 3);
185     bytestream2_put_byte(&pbc, 1);
186     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
187     bytestream2_put_byte(&pbc, 2);
188     bytestream2_put_byte(&pbc, 17);
189     bytestream2_put_byte(&pbc, 3);
190     bytestream2_put_byte(&pbc, 17);
191     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
192     bytestream2_put_byte(&pbc, 63);
193     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
194
195     /* Return the length in bytes of the JPEG header. */
196     return bytestream2_tell_p(&pbc);
197 }
198
199 static void create_default_qtables(uint8_t *qtables, uint8_t q)
200 {
201     int factor = q;
202     int i;
203
204     factor = av_clip(q, 1, 99);
205
206     if (q < 50)
207         q = 5000 / factor;
208     else
209         q = 200 - factor * 2;
210
211     for (i = 0; i < 128; i++) {
212         int val = (default_quantizers[i] * q + 50) / 100;
213
214         /* Limit the quantizers to 1 <= q <= 255. */
215         val = av_clip(val, 1, 255);
216         qtables[i] = val;
217     }
218 }
219
220 static int jpeg_parse_packet(AVFormatContext *ctx, PayloadContext *jpeg,
221                              AVStream *st, AVPacket *pkt, uint32_t *timestamp,
222                              const uint8_t *buf, int len, uint16_t seq,
223                              int flags)
224 {
225     uint8_t type, q, width, height;
226     const uint8_t *qtables = NULL;
227     uint16_t qtable_len;
228     uint32_t off;
229     int ret;
230
231     if (len < 8) {
232         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
233         return AVERROR_INVALIDDATA;
234     }
235
236     /* Parse the main JPEG header. */
237     off    = AV_RB24(buf + 1);  /* fragment byte offset */
238     type   = AV_RB8(buf + 4);   /* id of jpeg decoder params */
239     q      = AV_RB8(buf + 5);   /* quantization factor (or table id) */
240     width  = AV_RB8(buf + 6);   /* frame width in 8 pixel blocks */
241     height = AV_RB8(buf + 7);   /* frame height in 8 pixel blocks */
242     buf += 8;
243     len -= 8;
244
245     /* Parse the restart marker header. */
246     if (type > 63) {
247         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
248                "Unimplemented RTP/JPEG restart marker header.\n");
249         return AVERROR_PATCHWELCOME;
250     }
251     if (type > 1) {
252         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unimplemented RTP/JPEG type %d\n", type);
253         return AVERROR_PATCHWELCOME;
254     }
255
256     /* Parse the quantization table header. */
257     if (off == 0) {
258         /* Start of JPEG data packet. */
259         uint8_t new_qtables[128];
260         uint8_t hdr[1024];
261
262         if (q > 127) {
263             uint8_t precision;
264             if (len < 4) {
265                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
266                 return AVERROR_INVALIDDATA;
267             }
268
269             /* The first byte is reserved for future use. */
270             precision  = AV_RB8(buf + 1);    /* size of coefficients */
271             qtable_len = AV_RB16(buf + 2);   /* length in bytes */
272             buf += 4;
273             len -= 4;
274
275             if (precision)
276                 av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Only 8-bit precision is supported.\n");
277
278             if (qtable_len > 0) {
279                 if (len < qtable_len) {
280                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
281                     return AVERROR_INVALIDDATA;
282                 }
283                 qtables = buf;
284                 buf += qtable_len;
285                 len -= qtable_len;
286                 if (q < 255) {
287                     if (jpeg->qtables_len[q - 128] &&
288                         (jpeg->qtables_len[q - 128] != qtable_len ||
289                          memcmp(qtables, &jpeg->qtables[q - 128][0], qtable_len))) {
290                         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING,
291                                "Quantization tables for q=%d changed\n", q);
292                     } else if (!jpeg->qtables_len[q - 128] && qtable_len <= 128) {
293                         memcpy(&jpeg->qtables[q - 128][0], qtables,
294                                qtable_len);
295                         jpeg->qtables_len[q - 128] = qtable_len;
296                     }
297                 }
298             } else {
299                 if (q == 255) {
300                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
301                            "Invalid RTP/JPEG packet. Quantization tables not found.\n");
302                     return AVERROR_INVALIDDATA;
303                 }
304                 if (!jpeg->qtables_len[q - 128]) {
305                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
306                            "No quantization tables known for q=%d yet.\n", q);
307                     return AVERROR_INVALIDDATA;
308                 }
309                 qtables    = &jpeg->qtables[q - 128][0];
310                 qtable_len =  jpeg->qtables_len[q - 128];
311             }
312         } else { /* q <= 127 */
313             if (q == 0 || q > 99) {
314                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Reserved q value %d\n", q);
315                 return AVERROR_INVALIDDATA;
316             }
317             create_default_qtables(new_qtables, q);
318             qtables    = new_qtables;
319             qtable_len = sizeof(new_qtables);
320         }
321
322         /* Skip the current frame in case of the end packet
323          * has been lost somewhere. */
324         free_frame_if_needed(jpeg);
325
326         if ((ret = avio_open_dyn_buf(&jpeg->frame)) < 0)
327             return ret;
328         jpeg->timestamp = *timestamp;
329
330         /* Generate a frame and scan headers that can be prepended to the
331          * RTP/JPEG data payload to produce a JPEG compressed image in
332          * interchange format. */
333         jpeg->hdr_size = jpeg_create_header(hdr, sizeof(hdr), type, width,
334                                             height, qtables,
335                                             qtable_len / 64);
336
337         /* Copy JPEG header to frame buffer. */
338         avio_write(jpeg->frame, hdr, jpeg->hdr_size);
339     }
340
341     if (!jpeg->frame) {
342         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
343                "Received packet without a start chunk; dropping frame.\n");
344         return AVERROR(EAGAIN);
345     }
346
347     if (jpeg->timestamp != *timestamp) {
348         /* Skip the current frame if timestamp is incorrect.
349          * A start packet has been lost somewhere. */
350         free_frame_if_needed(jpeg);
351         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "RTP timestamps don't match.\n");
352         return AVERROR_INVALIDDATA;
353     }
354
355     if (off != avio_tell(jpeg->frame) - jpeg->hdr_size) {
356         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
357                "Missing packets; dropping frame.\n");
358         return AVERROR(EAGAIN);
359     }
360
361     /* Copy data to frame buffer. */
362     avio_write(jpeg->frame, buf, len);
363
364     if (flags & RTP_FLAG_MARKER) {
365         /* End of JPEG data packet. */
366         uint8_t buf[2] = { 0xff, EOI };
367
368         /* Put EOI marker. */
369         avio_write(jpeg->frame, buf, sizeof(buf));
370
371         /* Prepare the JPEG packet. */
372         if ((ret = ff_rtp_finalize_packet(pkt, &jpeg->frame, st->index)) < 0) {
373             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
374                    "Error occurred when getting frame buffer.\n");
375             return ret;
376         }
377
378         return 0;
379     }
380
381     return AVERROR(EAGAIN);
382 }
383
384 RTPDynamicProtocolHandler ff_jpeg_dynamic_handler = {
385     .enc_name          = "JPEG",
386     .codec_type        = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
387     .codec_id          = AV_CODEC_ID_MJPEG,
388     .alloc             = jpeg_new_context,
389     .free              = jpeg_free_context,
390     .parse_packet      = jpeg_parse_packet,
391     .static_payload_id = 26,
392 };