rtpdec_jpeg: Simplify writing of the jpeg header
[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_formats.h"
24 #include "libavutil/intreadwrite.h"
25 #include "libavcodec/mjpeg.h"
26
27 /**
28  * RTP/JPEG specific private data.
29  */
30 struct PayloadContext {
31     AVIOContext *frame;         ///< current frame buffer
32     uint32_t    timestamp;      ///< current frame timestamp
33     int         hdr_size;       ///< size of the current frame header
34 };
35
36 static const uint8_t default_quantizers[128] = {
37     /* luma table */
38     16,  11,  12,  14,  12,  10,  16,  14,
39     13,  14,  18,  17,  16,  19,  24,  40,
40     26,  24,  22,  22,  24,  49,  35,  37,
41     29,  40,  58,  51,  61,  60,  57,  51,
42     56,  55,  64,  72,  92,  78,  64,  68,
43     87,  69,  55,  56,  80,  109, 81,  87,
44     95,  98,  103, 104, 103, 62,  77,  113,
45     121, 112, 100, 120, 92,  101, 103, 99,
46
47     /* chroma table */
48     17,  18,  18,  24,  21,  24,  47,  26,
49     26,  47,  99,  66,  56,  66,  99,  99,
50     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,
51     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,
52     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,
53     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,
54     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,
55     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99
56 };
57
58 static PayloadContext *jpeg_new_context(void)
59 {
60     return av_mallocz(sizeof(PayloadContext));
61 }
62
63 static inline void free_frame_if_needed(PayloadContext *jpeg)
64 {
65     if (jpeg->frame) {
66         uint8_t *p;
67         avio_close_dyn_buf(jpeg->frame, &p);
68         av_free(p);
69         jpeg->frame = NULL;
70     }
71 }
72
73 static void jpeg_free_context(PayloadContext *jpeg)
74 {
75     free_frame_if_needed(jpeg);
76     av_free(jpeg);
77 }
78
79 static int jpeg_create_huffman_table(PutBitContext *p, int table_class,
80                                      int table_id, const uint8_t *bits_table,
81                                      const uint8_t *value_table)
82 {
83     int i, n = 0;
84
85     put_bits(p, 4, table_class);
86     put_bits(p, 4, table_id);
87
88     for (i = 1; i <= 16; i++) {
89         n += bits_table[i];
90         put_bits(p, 8, bits_table[i]);
91     }
92
93     for (i = 0; i < n; i++) {
94         put_bits(p, 8, value_table[i]);
95     }
96     return n + 17;
97 }
98
99 static int jpeg_create_header(uint8_t *buf, int size, uint32_t type, uint32_t w,
100                               uint32_t h, const uint8_t *qtable, int nb_qtable)
101 {
102     PutBitContext pbc;
103     uint8_t *dht_size_ptr;
104     int dht_size, i;
105
106     init_put_bits(&pbc, buf, size);
107
108     /* Convert from blocks to pixels. */
109     w <<= 3;
110     h <<= 3;
111
112     /* SOI */
113     put_marker(&pbc, SOI);
114
115     /* JFIF header */
116     put_marker(&pbc, APP0);
117     put_bits(&pbc, 16, 16);
118     avpriv_put_string(&pbc, "JFIF", 1);
119     put_bits(&pbc, 16, 0x0201);
120     put_bits(&pbc, 8, 0);
121     put_bits(&pbc, 16, 1);
122     put_bits(&pbc, 16, 1);
123     put_bits(&pbc, 8, 0);
124     put_bits(&pbc, 8, 0);
125
126     /* DQT */
127     put_marker(&pbc, DQT);
128     put_bits(&pbc, 16, 2 + nb_qtable * (1 + 64));
129
130     for (i = 0; i < nb_qtable; i++) {
131         put_bits(&pbc, 8, i);
132
133         /* Each table is an array of 64 values given in zig-zag
134          * order, identical to the format used in a JFIF DQT
135          * marker segment. */
136         avpriv_copy_bits(&pbc, qtable + 64 * i, 64 * 8);
137     }
138
139     /* DHT */
140     put_marker(&pbc, DHT);
141     flush_put_bits(&pbc);
142     dht_size_ptr = put_bits_ptr(&pbc);
143     put_bits(&pbc, 16, 0);
144
145     dht_size  = 2;
146     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 0, 0,avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
147                                           avpriv_mjpeg_val_dc);
148     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 0, 1, avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
149                                           avpriv_mjpeg_val_dc);
150     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 1, 0, avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
151                                           avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
152     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 1, 1, avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
153                                           avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
154     AV_WB16(dht_size_ptr, dht_size);
155
156     /* SOF0 */
157     put_marker(&pbc, SOF0);
158     put_bits(&pbc, 16, 17);
159     put_bits(&pbc, 8, 8);
160     put_bits(&pbc, 16, h);
161     put_bits(&pbc, 16, w);
162     put_bits(&pbc, 8, 3);
163     put_bits(&pbc, 8, 1);
164     put_bits(&pbc, 8, type ? 34 : 33);
165     put_bits(&pbc, 8, 0);
166     put_bits(&pbc, 8, 2);
167     put_bits(&pbc, 8, 17);
168     put_bits(&pbc, 8, nb_qtable == 2 ? 1 : 0);
169     put_bits(&pbc, 8, 3);
170     put_bits(&pbc, 8, 17);
171     put_bits(&pbc, 8, nb_qtable == 2 ? 1 : 0);
172
173     /* SOS */
174     put_marker(&pbc, SOS);
175     put_bits(&pbc, 16, 12);
176     put_bits(&pbc, 8, 3);
177     put_bits(&pbc, 8, 1);
178     put_bits(&pbc, 8, 0);
179     put_bits(&pbc, 8, 2);
180     put_bits(&pbc, 8, 17);
181     put_bits(&pbc, 8, 3);
182     put_bits(&pbc, 8, 17);
183     put_bits(&pbc, 8, 0);
184     put_bits(&pbc, 8, 63);
185     put_bits(&pbc, 8, 0);
186
187     /* Fill the buffer. */
188     flush_put_bits(&pbc);
189
190     /* Return the length in bytes of the JPEG header. */
191     return put_bits_count(&pbc) / 8;
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, 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;
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     /* Parse the restart marker header. */
240     if (type > 63) {
241         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
242                "Unimplemented RTP/JPEG restart marker header.\n");
243         return AVERROR_PATCHWELCOME;
244     }
245
246     /* Parse the quantization table header. */
247     if (off == 0) {
248         /* Start of JPEG data packet. */
249         uint8_t new_qtables[128];
250         uint8_t hdr[1024];
251
252         if (q > 127) {
253             uint8_t precision;
254             if (len < 4) {
255                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
256                 return AVERROR_INVALIDDATA;
257             }
258
259             /* The first byte is reserved for future use. */
260             precision  = AV_RB8(buf + 1);    /* size of coefficients */
261             qtable_len = AV_RB16(buf + 2);   /* length in bytes */
262             buf += 4;
263             len -= 4;
264
265             if (precision)
266                 av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Only 8-bit precision is supported.\n");
267
268             if (q == 255 && qtable_len == 0) {
269                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
270                        "Invalid RTP/JPEG packet. Quantization tables not found.\n");
271                 return AVERROR_INVALIDDATA;
272             }
273
274             if (qtable_len > 0) {
275                 if (len < qtable_len) {
276                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
277                     return AVERROR_INVALIDDATA;
278                 }
279                 qtables = buf;
280                 buf += qtable_len;
281                 len -= qtable_len;
282             }
283         }
284
285         /* Skip the current frame in case of the end packet
286          * has been lost somewhere. */
287         free_frame_if_needed(jpeg);
288
289         if ((ret = avio_open_dyn_buf(&jpeg->frame)) < 0)
290             return ret;
291         jpeg->timestamp = *timestamp;
292
293         if (!qtables) {
294             create_default_qtables(new_qtables, q);
295             qtables    = new_qtables;
296             qtable_len = sizeof(new_qtables);
297         }
298
299         /* Generate a frame and scan headers that can be prepended to the
300          * RTP/JPEG data payload to produce a JPEG compressed image in
301          * interchange format. */
302         jpeg->hdr_size = jpeg_create_header(hdr, sizeof(hdr), type, width,
303                                             height, qtables,
304                                             qtable_len > 64 ? 2 : 1);
305
306         /* Copy JPEG header to frame buffer. */
307         avio_write(jpeg->frame, hdr, jpeg->hdr_size);
308     }
309
310     if (!jpeg->frame) {
311         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
312                "Received packet without a start chunk; dropping frame.\n");
313         return AVERROR(EAGAIN);
314     }
315
316     if (jpeg->timestamp != *timestamp) {
317         /* Skip the current frame if timestamp is incorrect.
318          * A start packet has been lost somewhere. */
319         free_frame_if_needed(jpeg);
320         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "RTP timestamps don't match.\n");
321         return AVERROR_INVALIDDATA;
322     }
323
324     if (off != avio_tell(jpeg->frame) - jpeg->hdr_size) {
325         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
326                "Missing packets; dropping frame.\n");
327         return AVERROR(EAGAIN);
328     }
329
330     /* Copy data to frame buffer. */
331     avio_write(jpeg->frame, buf, len);
332
333     if (flags & RTP_FLAG_MARKER) {
334         /* End of JPEG data packet. */
335         PutBitContext pbc;
336         uint8_t buf[2];
337
338         /* Put EOI marker. */
339         init_put_bits(&pbc, buf, sizeof(buf));
340         put_marker(&pbc, EOI);
341         flush_put_bits(&pbc);
342         avio_write(jpeg->frame, buf, sizeof(buf));
343
344         /* Prepare the JPEG packet. */
345         av_init_packet(pkt);
346         pkt->size = avio_close_dyn_buf(jpeg->frame, &pkt->data);
347         if (pkt->size < 0) {
348             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
349                    "Error occured when getting frame buffer.\n");
350             jpeg->frame = NULL;
351             return pkt->size;
352         }
353         pkt->stream_index = st->index;
354         pkt->destruct     = av_destruct_packet;
355
356         /* Re-init the frame buffer. */
357         jpeg->frame = NULL;
358
359         return 0;
360     }
361
362     return AVERROR(EAGAIN);
363 }
364
365 RTPDynamicProtocolHandler ff_jpeg_dynamic_handler = {
366     .enc_name          = "JPEG",
367     .codec_type        = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
368     .codec_id          = AV_CODEC_ID_MJPEG,
369     .alloc             = jpeg_new_context,
370     .free              = jpeg_free_context,
371     .parse_packet      = jpeg_parse_packet,
372     .static_payload_id = 26,
373 };