rtpdec_jpeg: Add support for default quantizers
[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 void 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, 8, 0);
86     put_bits(p, 4, table_class);
87     put_bits(p, 4, table_id);
88
89     for (i = 1; i <= 16; i++) {
90         n += bits_table[i];
91         put_bits(p, 8, bits_table[i]);
92     }
93
94     for (i = 0; i < n; i++) {
95         put_bits(p, 8, value_table[i]);
96     }
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
104     init_put_bits(&pbc, buf, size);
105
106     /* Convert from blocks to pixels. */
107     w <<= 3;
108     h <<= 3;
109
110     /* SOI */
111     put_marker(&pbc, SOI);
112
113     /* JFIF header */
114     put_marker(&pbc, APP0);
115     put_bits(&pbc, 16, 16);
116     avpriv_put_string(&pbc, "JFIF", 1);
117     put_bits(&pbc, 16, 0x0201);
118     put_bits(&pbc, 8, 0);
119     put_bits(&pbc, 16, 1);
120     put_bits(&pbc, 16, 1);
121     put_bits(&pbc, 8, 0);
122     put_bits(&pbc, 8, 0);
123
124     /* DQT */
125     put_marker(&pbc, DQT);
126     if (nb_qtable == 2) {
127         put_bits(&pbc, 16, 2 + 2 * (1 + 64));
128     } else {
129         put_bits(&pbc, 16, 2 + 1 * (1 + 64));
130     }
131     put_bits(&pbc, 8, 0);
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 * 8);
137
138     if (nb_qtable == 2) {
139         put_bits(&pbc, 8, 1);
140         avpriv_copy_bits(&pbc, qtable + 64, 64 * 8);
141     }
142
143     /* DHT */
144     put_marker(&pbc, DHT);
145
146     jpeg_create_huffman_table(&pbc, 0, 0, avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
147                               avpriv_mjpeg_val_dc);
148     jpeg_create_huffman_table(&pbc, 0, 1, avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
149                               avpriv_mjpeg_val_dc);
150     jpeg_create_huffman_table(&pbc, 1, 0, avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
151                               avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
152     jpeg_create_huffman_table(&pbc, 1, 1, avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
153                               avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
154
155     /* SOF0 */
156     put_marker(&pbc, SOF0);
157     put_bits(&pbc, 16, 17);
158     put_bits(&pbc, 8, 8);
159     put_bits(&pbc, 8, h >> 8);
160     put_bits(&pbc, 8, h);
161     put_bits(&pbc, 8, w >> 8);
162     put_bits(&pbc, 8, w);
163     put_bits(&pbc, 8, 3);
164     put_bits(&pbc, 8, 1);
165     put_bits(&pbc, 8, type ? 34 : 33);
166     put_bits(&pbc, 8, 0);
167     put_bits(&pbc, 8, 2);
168     put_bits(&pbc, 8, 17);
169     put_bits(&pbc, 8, nb_qtable == 2 ? 1 : 0);
170     put_bits(&pbc, 8, 3);
171     put_bits(&pbc, 8, 17);
172     put_bits(&pbc, 8, nb_qtable == 2 ? 1 : 0);
173
174     /* SOS */
175     put_marker(&pbc, SOS);
176     put_bits(&pbc, 16, 12);
177     put_bits(&pbc, 8, 3);
178     put_bits(&pbc, 8, 1);
179     put_bits(&pbc, 8, 0);
180     put_bits(&pbc, 8, 2);
181     put_bits(&pbc, 8, 17);
182     put_bits(&pbc, 8, 3);
183     put_bits(&pbc, 8, 17);
184     put_bits(&pbc, 8, 0);
185     put_bits(&pbc, 8, 63);
186     put_bits(&pbc, 8, 0);
187
188     /* Fill the buffer. */
189     flush_put_bits(&pbc);
190
191     /* Return the length in bytes of the JPEG header. */
192     return put_bits_count(&pbc) / 8;
193 }
194
195 static void create_default_qtables(uint8_t *qtables, uint8_t q)
196 {
197     int factor = q;
198     int i;
199
200     factor = av_clip(q, 1, 99);
201
202     if (q < 50)
203         q = 5000 / factor;
204     else
205         q = 200 - factor * 2;
206
207     for (i = 0; i < 128; i++) {
208         int val = (default_quantizers[i] * q + 50) / 100;
209
210         /* Limit the quantizers to 1 <= q <= 255. */
211         val = av_clip(val, 1, 255);
212         qtables[i] = val;
213     }
214 }
215
216 static int jpeg_parse_packet(AVFormatContext *ctx, PayloadContext *jpeg,
217                              AVStream *st, AVPacket *pkt, uint32_t *timestamp,
218                              const uint8_t *buf, int len, 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
247     /* Parse the quantization table header. */
248     if (q > 127 && off == 0) {
249         uint8_t precision;
250
251         if (len < 4) {
252             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
253             return AVERROR_INVALIDDATA;
254         }
255
256         /* The first byte is reserved for future use. */
257         precision  = AV_RB8(buf + 1);    /* size of coefficients */
258         qtable_len = AV_RB16(buf + 2);   /* length in bytes */
259         buf += 4;
260         len -= 4;
261
262         if (precision)
263             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Only 8-bit precision is supported.\n");
264
265         if (q == 255 && qtable_len == 0) {
266             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
267                    "Invalid RTP/JPEG packet. Quantization tables not found.\n");
268             return AVERROR_INVALIDDATA;
269         }
270
271         if (qtable_len > 0) {
272             if (len < qtable_len) {
273                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
274                 return AVERROR_INVALIDDATA;
275             }
276             qtables = buf;
277             buf += qtable_len;
278             len -= qtable_len;
279         }
280     }
281
282     if (off == 0) {
283         /* Start of JPEG data packet. */
284         uint8_t new_qtables[128];
285         uint8_t hdr[1024];
286
287         /* Skip the current frame in case of the end packet
288          * has been lost somewhere. */
289         free_frame_if_needed(jpeg);
290
291         if ((ret = avio_open_dyn_buf(&jpeg->frame)) < 0)
292             return ret;
293         jpeg->timestamp = *timestamp;
294
295         if (!qtables) {
296             create_default_qtables(new_qtables, q);
297             qtables    = new_qtables;
298             qtable_len = sizeof(new_qtables);
299         }
300
301         /* Generate a frame and scan headers that can be prepended to the
302          * RTP/JPEG data payload to produce a JPEG compressed image in
303          * interchange format. */
304         jpeg->hdr_size = jpeg_create_header(hdr, sizeof(hdr), type, width,
305                                             height, qtables,
306                                             qtable_len > 64 ? 2 : 1);
307
308         /* Copy JPEG header to frame buffer. */
309         avio_write(jpeg->frame, hdr, jpeg->hdr_size);
310     }
311
312     if (!jpeg->frame) {
313         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
314                "Received packet without a start chunk; dropping frame.\n");
315         return AVERROR(EAGAIN);
316     }
317
318     if (jpeg->timestamp != *timestamp) {
319         /* Skip the current frame if timestamp is incorrect.
320          * A start packet has been lost somewhere. */
321         free_frame_if_needed(jpeg);
322         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "RTP timestamps don't match.\n");
323         return AVERROR_INVALIDDATA;
324     }
325
326     if (off != avio_tell(jpeg->frame) - jpeg->hdr_size) {
327         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
328                "Missing packets; dropping frame.\n");
329         return AVERROR(EAGAIN);
330     }
331
332     /* Copy data to frame buffer. */
333     avio_write(jpeg->frame, buf, len);
334
335     if (flags & RTP_FLAG_MARKER) {
336         /* End of JPEG data packet. */
337         PutBitContext pbc;
338         uint8_t buf[2];
339
340         /* Put EOI marker. */
341         init_put_bits(&pbc, buf, sizeof(buf));
342         put_marker(&pbc, EOI);
343         flush_put_bits(&pbc);
344         avio_write(jpeg->frame, buf, sizeof(buf));
345
346         /* Prepare the JPEG packet. */
347         av_init_packet(pkt);
348         pkt->size = avio_close_dyn_buf(jpeg->frame, &pkt->data);
349         if (pkt->size < 0) {
350             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
351                    "Error occured when getting frame buffer.\n");
352             jpeg->frame = NULL;
353             return pkt->size;
354         }
355         pkt->stream_index = st->index;
356         pkt->destruct     = av_destruct_packet;
357
358         /* Re-init the frame buffer. */
359         jpeg->frame = NULL;
360
361         return 0;
362     }
363
364     return AVERROR(EAGAIN);
365 }
366
367 RTPDynamicProtocolHandler ff_jpeg_dynamic_handler = {
368     .enc_name          = "JPEG",
369     .codec_type        = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
370     .codec_id          = AV_CODEC_ID_MJPEG,
371     .alloc             = jpeg_new_context,
372     .free              = jpeg_free_context,
373     .parse_packet      = jpeg_parse_packet,
374     .static_payload_id = 26,
375 };