add support for rtp/h264 streaming
[ffmpeg.git] / libavformat / rtp_h264.c
1 /*
2  * RTP H264 Protocol (RFC3984)
3  * Copyright (c) 2006 Ryan Martell.
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 /**
23 * @file rtp_h264.c
24  * @brief H.264 / RTP Code (RFC3984)
25  * @author Ryan Martell <rdm4@martellventures.com>
26  *
27  * @note Notes:
28  * Notes:
29  * This currently supports packetization mode:
30  * Single Nal Unit Mode (0), or
31  * Non-Interleaved Mode (1).  It currently does not support
32  * Interleaved Mode (2). (This requires implementing STAP-B, MTAP16, MTAP24, FU-B packet types)
33  *
34  * @note TODO:
35  * 1) RTCP sender reports for udp streams are required..
36  *
37  */
38
39 #include "avformat.h"
40 #include "mpegts.h"
41 #include "bitstream.h"
42
43 #include <unistd.h>
44 #include <sys/types.h>
45 #include <sys/socket.h>
46 #include <netinet/in.h>
47 #include <assert.h>
48 #ifndef __BEOS__
49 # include <arpa/inet.h>
50 #else
51 # include "barpainet.h"
52 #endif
53 #include <netdb.h>
54
55 #include "rtp_internal.h"
56 #include "rtp_h264.h"
57 #include "base64.h"
58
59 /**
60     RTP/H264 specific private data.
61 */
62 typedef struct h264_rtp_extra_data {
63     unsigned long cookie;       ///< sanity check, to make sure we get the pointer we're expecting.
64
65     //sdp setup parameters
66     uint8_t profile_idc;        ///< from the sdp setup parameters.
67     uint8_t profile_iop;        ///< from the sdp setup parameters.
68     uint8_t level_idc;          ///< from the sdp setup parameters.
69     int packetization_mode;     ///< from the sdp setup parameters.
70 #ifdef DEBUG
71     int packet_types_received[32];
72 #endif
73 } h264_rtp_extra_data;
74
75 #define MAGIC_COOKIE (0xdeadbeef)       ///< Cookie for the extradata; to verify we are what we think we are, and that we haven't been freed.
76 #define DEAD_COOKIE (0xdeaddead)        ///< Cookie for the extradata; once it is freed.
77
78 /* ---------------- private code */
79 static void sdp_parse_fmtp_config_h264(AVStream * stream,
80                                        h264_rtp_extra_data * h264_data,
81                                        char *attr, char *value)
82 {
83     AVCodecContext *codec = stream->codec;
84     assert(codec->codec_id == CODEC_ID_H264);
85     assert(h264_data != NULL);
86
87     if (!strcmp(attr, "packetization-mode")) {
88         av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "H.264/RTP Packetization Mode: %d\n", atoi(attr));
89         h264_data->packetization_mode = atoi(attr);
90         /*
91            Packetization Mode:
92            0 or not present: Single NAL mode (Only nals from 1-23 are allowed)
93            1: Non-interleaved Mode: 1-23, 24 (STAP-A), 28 (FU-A) are allowed.
94            2: Interleaved Mode: 25 (STAP-B), 26 (MTAP16), 27 (MTAP24), 28 (FU-A), and 29 (FU-B) are allowed.
95          */
96         if (h264_data->packetization_mode > 1)
97             av_log(stream, AV_LOG_ERROR,
98                    "H.264/RTP Interleaved RTP mode is not supported yet.");
99     } else if (!strcmp(attr, "profile-level-id")) {
100         if (strlen(value) == 6) {
101             char buffer[3];
102             // 6 characters=3 bytes, in hex.
103             uint8_t profile_idc;
104             uint8_t profile_iop;
105             uint8_t level_idc;
106
107             buffer[0] = value[0]; buffer[1] = value[1]; buffer[2] = '\0';
108             profile_idc = strtol(buffer, NULL, 16);
109             buffer[0] = value[2]; buffer[1] = value[3];
110             profile_iop = strtol(buffer, NULL, 16);
111             buffer[0] = value[4]; buffer[1] = value[5];
112             level_idc = strtol(buffer, NULL, 16);
113
114             // set the parameters...
115             av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG,
116                    "H.264/RTP Profile IDC: %x Profile IOP: %x Level: %x\n",
117                    profile_idc, profile_iop, level_idc);
118             h264_data->profile_idc = profile_idc;
119             h264_data->profile_iop = profile_iop;
120             h264_data->level_idc = level_idc;
121         }
122     } else  if (!strcmp(attr, "sprop-parameter-sets")) {
123         uint8_t start_sequence[]= { 0, 0, 1 };
124         codec->extradata_size= 0;
125         codec->extradata= NULL;
126
127         while (*value) {
128             char base64packet[1024];
129             uint8_t decoded_packet[1024];
130             uint32_t packet_size;
131             char *dst = base64packet;
132
133             while (*value && *value != ','
134                    && (dst - base64packet) < sizeof(base64packet) - 1) {
135                 *dst++ = *value++;
136             }
137             *dst++ = '\0';
138
139             if (*value == ',')
140                 value++;
141
142             packet_size= av_base64_decode(decoded_packet, base64packet, sizeof(decoded_packet));
143             if (packet_size) {
144                 uint8_t *dest= av_malloc(packet_size+sizeof(start_sequence)+codec->extradata_size);
145                 if(dest)
146                 {
147                     if(codec->extradata_size)
148                     {
149                         // av_realloc?
150                         memcpy(dest, codec->extradata, codec->extradata_size);
151                         av_free(codec->extradata);
152                     }
153
154                     memcpy(dest+codec->extradata_size, start_sequence, sizeof(start_sequence));
155                     memcpy(dest+codec->extradata_size+sizeof(start_sequence), decoded_packet, packet_size);
156
157                     codec->extradata= dest;
158                     codec->extradata_size+= sizeof(start_sequence)+packet_size;
159                 } else {
160                     av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "H.264/RTP Unable to allocate memory for extradata!");
161                 }
162             }
163         }
164         av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "H.264/RTP Extradata set to %p (size: %d)!", codec->extradata, codec->extradata_size);
165     }
166 }
167
168 // return 0 on packet, no more left, 1 on packet, 1 on partial packet...
169 static int h264_handle_packet(RTPDemuxContext * s,
170                               AVPacket * pkt,
171                               uint32_t * timestamp,
172                               const uint8_t * buf,
173                               int len)
174 {
175 //    h264_rtp_extra_data *data = s->dynamic_protocol_context;
176     uint8_t nal = buf[0];
177     uint8_t type = (nal & 0x1f);
178     int result= 0;
179     uint8_t start_sequence[]= {0, 0, 1};
180
181     assert(data);
182     assert(data->cookie == MAGIC_COOKIE);
183     assert(buf);
184
185     if (type >= 1 && type <= 23)
186         type = 1;              // simplify the case. (these are all the nal types used internally by the h264 codec)
187     switch (type) {
188     case 0:                    // undefined;
189         result= -1;
190         break;
191
192     case 1:
193         av_new_packet(pkt, len+sizeof(start_sequence));
194         memcpy(pkt->data, start_sequence, sizeof(start_sequence));
195         memcpy(pkt->data+sizeof(start_sequence), buf, len);
196 #ifdef DEBUG
197         data->packet_types_received[nal & 0x1f]++;
198 #endif
199         break;
200
201     case 24:                   // STAP-A (one packet, multiple nals)
202         // consume the STAP-A NAL
203         buf++;
204         len--;
205         // first we are going to figure out the total size....
206         {
207             int pass= 0;
208             int total_length= 0;
209             uint8_t *dst= NULL;
210
211             for(pass= 0; pass<2; pass++) {
212                 const uint8_t *src= buf;
213                 int src_len= len;
214
215                 do {
216                     uint16_t nal_size = BE_16(src); // this going to be a problem if unaligned (can it be?)
217
218                     // consume the length of the aggregate...
219                     src += 2;
220                     src_len -= 2;
221
222                     if (nal_size <= src_len) {
223                         if(pass==0) {
224                             // counting...
225                             total_length+= sizeof(start_sequence)+nal_size;
226                         } else {
227                             // copying
228                             assert(dst);
229                             memcpy(dst, start_sequence, sizeof(start_sequence));
230                             dst+= sizeof(start_sequence);
231                             memcpy(dst, src, nal_size);
232 #ifdef DEBUG
233                             data->packet_types_received[*src & 0x1f]++;
234 #endif
235                             dst+= nal_size;
236                         }
237                     } else {
238                         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR,
239                                "nal size exceeds length: %d %d\n", nal_size, src_len);
240                     }
241
242                     // eat what we handled...
243                     src += nal_size;
244                     src_len -= nal_size;
245
246                     if (src_len < 0)
247                         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR,
248                                "Consumed more bytes than we got! (%d)\n", src_len);
249                 } while (src_len > 2);      // because there could be rtp padding..
250
251                 if(pass==0) {
252                     // now we know the total size of the packet (with the start sequences added)
253                     av_new_packet(pkt, total_length);
254                     dst= pkt->data;
255                 } else {
256                     assert(dst-pkt->data==total_length);
257                 }
258             }
259         }
260         break;
261
262     case 25:                   // STAP-B
263     case 26:                   // MTAP-16
264     case 27:                   // MTAP-24
265     case 29:                   // FU-B
266         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR,
267                "Unhandled type (%d) (See RFC for implementation details\n",
268                type);
269         result= -1;
270         break;
271
272     case 28:                   // FU-A (fragmented nal)
273         buf++;
274         len--;                  // skip the fu_indicator
275         {
276             // these are the same as above, we just redo them here for clarity...
277             uint8_t fu_indicator = nal;
278             uint8_t fu_header = *buf;   // read the fu_header.
279             uint8_t start_bit = (fu_header & 0x80) >> 7;
280 //            uint8_t end_bit = (fu_header & 0x40) >> 6;
281             uint8_t nal_type = (fu_header & 0x1f);
282             uint8_t reconstructed_nal;
283
284             // reconstruct this packet's true nal; only the data follows..
285             reconstructed_nal = fu_indicator & (0xe0);  // the original nal forbidden bit and NRI are stored in this packet's nal;
286             reconstructed_nal |= (nal_type & 0x1f);
287
288             // skip the fu_header...
289             buf++;
290             len--;
291
292 #ifdef DEBUG
293             if (start_bit)
294                 data->packet_types_received[nal_type & 0x1f]++;
295 #endif
296             if(start_bit) {
297                 // copy in the start sequence, and the reconstructed nal....
298                 av_new_packet(pkt, sizeof(start_sequence)+sizeof(nal)+len);
299                 memcpy(pkt->data, start_sequence, sizeof(start_sequence));
300                 pkt->data[sizeof(start_sequence)]= reconstructed_nal;
301                 memcpy(pkt->data+sizeof(start_sequence)+sizeof(nal), buf, len);
302             } else {
303                 av_new_packet(pkt, len);
304                 memcpy(pkt->data, buf, len);
305             }
306         }
307         break;
308
309     case 30:                   // undefined
310     case 31:                   // undefined
311     default:
312         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Undefined type (%d)", type);
313         result= -1;
314         break;
315     }
316
317     return result;
318 }
319
320 /* ---------------- public code */
321 static void *h264_new_extradata()
322 {
323     h264_rtp_extra_data *data =
324         av_mallocz(sizeof(h264_rtp_extra_data) +
325                    FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
326
327     if (data) {
328         data->cookie = MAGIC_COOKIE;
329     }
330
331     return data;
332 }
333
334 static void h264_free_extradata(void *d)
335 {
336     h264_rtp_extra_data *data = (h264_rtp_extra_data *) d;
337 #ifdef DEBUG
338     int ii;
339
340     for (ii = 0; ii < 32; ii++) {
341         if (data->packet_types_received[ii])
342             av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "Received %d packets of type %d\n",
343                    data->packet_types_received[ii], ii);
344     }
345 #endif
346
347     assert(data);
348     assert(data->cookie == MAGIC_COOKIE);
349
350     // avoid stale pointers (assert)
351     data->cookie = DEAD_COOKIE;
352
353     // and clear out this...
354     av_free(data);
355 }
356
357 static int parse_h264_sdp_line(AVStream * stream, void *data,
358                                const char *line)
359 {
360     AVCodecContext *codec = stream->codec;
361     h264_rtp_extra_data *h264_data = (h264_rtp_extra_data *) data;
362     const char *p = line;
363
364     assert(h264_data->cookie == MAGIC_COOKIE);
365
366     if (strstart(p, "framesize:", &p)) {
367         char buf1[50];
368         char *dst = buf1;
369
370         // remove the protocol identifier..
371         while (*p && *p == ' ') p++; // strip spaces.
372         while (*p && *p != ' ') p++; // eat protocol identifier
373         while (*p && *p == ' ') p++; // strip trailing spaces.
374         while (*p && *p != '-' && (buf1 - dst) < sizeof(buf1) - 1) {
375             *dst++ = *p++;
376         }
377         *dst = '\0';
378
379         // a='framesize:96 320-240'
380         // set our parameters..
381         codec->width = atoi(buf1);
382         codec->height = atoi(p + 1); // skip the -
383         codec->pix_fmt = PIX_FMT_YUV420P;
384     } else if (strstart(p, "fmtp:", &p)) {
385         char attr[256];
386         char value[4096];
387
388         // remove the protocol identifier..
389         while (*p && *p == ' ') p++; // strip spaces.
390         while (*p && *p != ' ') p++; // eat protocol identifier
391         while (*p && *p == ' ') p++; // strip trailing spaces.
392
393         /* loop on each attribute */
394         while (rtsp_next_attr_and_value
395                (&p, attr, sizeof(attr), value, sizeof(value))) {
396             /* grab the codec extra_data from the config parameter of the fmtp line */
397             sdp_parse_fmtp_config_h264(stream, h264_data, attr, value);
398         }
399     } else if (strstart(p, "cliprect:", &p)) {
400         // could use this if we wanted.
401     }
402
403     av_set_pts_info(stream, 33, 1, 90000);      // 33 should be right, because the pts is 64 bit? (done elsewhere; this is a one time thing)
404
405     return 0;                   // keep processing it the normal way...
406 }
407
408 /**
409 This is the structure for expanding on the dynamic rtp protocols (makes everything static. yay!)
410 */
411 RTPDynamicProtocolHandler ff_h264_dynamic_handler = {
412     "H264",
413     CODEC_TYPE_VIDEO,
414     CODEC_ID_H264,
415     parse_h264_sdp_line,
416     h264_new_extradata,
417     h264_free_extradata,
418     h264_handle_packet
419 };