224ccec7f5b4c16cd388e5feff595960afd41acf
[ffmpeg.git] / libavformat / rtpdec_hevc.c
1 /*
2  * RTP parser for HEVC/H.265 payload format (draft version 6)
3  * Copyright (c) 2014 Thomas Volkert <thomas@homer-conferencing.com>
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
23 #include "libavutil/avstring.h"
24 #include "libavutil/base64.h"
25
26 #include "avformat.h"
27 #include "rtpdec.h"
28 #include "rtpdec_formats.h"
29
30 #define RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE  2
31 #define RTP_HEVC_FU_HEADER_SIZE       1
32 #define RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE      2
33 #define RTP_HEVC_DOND_FIELD_SIZE      1
34 #define HEVC_SPECIFIED_NAL_UNIT_TYPES 48
35
36 /* SDP out-of-band signaling data */
37 struct PayloadContext {
38     int using_donl_field;
39     int profile_id;
40     uint8_t *sps, *pps, *vps, *sei;
41     int sps_size, pps_size, vps_size, sei_size;
42 };
43
44 static const uint8_t start_sequence[] = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x01 };
45
46 static av_cold int hevc_sdp_parse_fmtp_config(AVFormatContext *s,
47                                               AVStream *stream,
48                                               PayloadContext *hevc_data,
49                                               char *attr, char *value)
50 {
51     /* profile-space: 0-3 */
52     /* profile-id: 0-31 */
53     if (!strcmp(attr, "profile-id")) {
54         hevc_data->profile_id = atoi(value);
55         av_dlog(s, "SDP: found profile-id: %d\n", hevc_data->profile_id);
56     }
57
58     /* tier-flag: 0-1 */
59     /* level-id: 0-255 */
60     /* interop-constraints: [base16] */
61     /* profile-compatibility-indicator: [base16] */
62     /* sprop-sub-layer-id: 0-6, defines highest possible value for TID, default: 6 */
63     /* recv-sub-layer-id: 0-6 */
64     /* max-recv-level-id: 0-255 */
65     /* tx-mode: MSM,SSM */
66     /* sprop-vps: [base64] */
67     /* sprop-sps: [base64] */
68     /* sprop-pps: [base64] */
69     /* sprop-sei: [base64] */
70     if (!strcmp(attr, "sprop-vps") || !strcmp(attr, "sprop-sps") ||
71         !strcmp(attr, "sprop-pps") || !strcmp(attr, "sprop-sei")) {
72         uint8_t **data_ptr = NULL;
73         int *size_ptr = NULL;
74         if (!strcmp(attr, "sprop-vps")) {
75             data_ptr = &hevc_data->vps;
76             size_ptr = &hevc_data->vps_size;
77         } else if (!strcmp(attr, "sprop-sps")) {
78             data_ptr = &hevc_data->sps;
79             size_ptr = &hevc_data->sps_size;
80         } else if (!strcmp(attr, "sprop-pps")) {
81             data_ptr = &hevc_data->pps;
82             size_ptr = &hevc_data->pps_size;
83         } else if (!strcmp(attr, "sprop-sei")) {
84             data_ptr = &hevc_data->sei;
85             size_ptr = &hevc_data->sei_size;
86         }
87
88         ff_h264_parse_sprop_parameter_sets(s, data_ptr,
89                                            size_ptr, value);
90     }
91
92     /* max-lsr, max-lps, max-cpb, max-dpb, max-br, max-tr, max-tc */
93     /* max-fps */
94
95     /* sprop-max-don-diff: 0-32767
96
97          When the RTP stream depends on one or more other RTP
98          streams (in this case tx-mode MUST be equal to "MSM" and
99          MSM is in use), this parameter MUST be present and the
100          value MUST be greater than 0.
101     */
102     if (!strcmp(attr, "sprop-max-don-diff")) {
103         if (atoi(value) > 0)
104             hevc_data->using_donl_field = 1;
105         av_dlog(s, "Found sprop-max-don-diff in SDP, DON field usage is: %d\n",
106                 hevc_data->using_donl_field);
107     }
108
109     /* sprop-depack-buf-nalus: 0-32767 */
110     if (!strcmp(attr, "sprop-depack-buf-nalus")) {
111         if (atoi(value) > 0)
112             hevc_data->using_donl_field = 1;
113         av_dlog(s, "Found sprop-depack-buf-nalus in SDP, DON field usage is: %d\n",
114                 hevc_data->using_donl_field);
115     }
116
117     /* sprop-depack-buf-bytes: 0-4294967295 */
118     /* depack-buf-cap */
119     /* sprop-segmentation-id: 0-3 */
120     /* sprop-spatial-segmentation-idc: [base16] */
121     /* dec-parallel-ca: */
122     /* include-dph */
123
124     return 0;
125 }
126
127 static av_cold int hevc_parse_sdp_line(AVFormatContext *ctx, int st_index,
128                                        PayloadContext *hevc_data, const char *line)
129 {
130     AVStream *current_stream;
131     AVCodecContext *codec;
132     const char *sdp_line_ptr = line;
133
134     if (st_index < 0)
135         return 0;
136
137     current_stream = ctx->streams[st_index];
138     codec  = current_stream->codec;
139
140     if (av_strstart(sdp_line_ptr, "framesize:", &sdp_line_ptr)) {
141         ff_h264_parse_framesize(codec, sdp_line_ptr);
142     } else if (av_strstart(sdp_line_ptr, "fmtp:", &sdp_line_ptr)) {
143         int ret = ff_parse_fmtp(ctx, current_stream, hevc_data, sdp_line_ptr,
144                                 hevc_sdp_parse_fmtp_config);
145         if (hevc_data->vps_size || hevc_data->sps_size ||
146             hevc_data->pps_size || hevc_data->sei_size) {
147             av_freep(&codec->extradata);
148             codec->extradata_size = hevc_data->vps_size + hevc_data->sps_size +
149                                     hevc_data->pps_size + hevc_data->sei_size;
150             codec->extradata = av_malloc(codec->extradata_size +
151                                          FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
152             if (!codec->extradata) {
153                 ret = AVERROR(ENOMEM);
154                 codec->extradata_size = 0;
155             } else {
156                 int pos = 0;
157                 memcpy(codec->extradata + pos, hevc_data->vps, hevc_data->vps_size);
158                 pos += hevc_data->vps_size;
159                 memcpy(codec->extradata + pos, hevc_data->sps, hevc_data->sps_size);
160                 pos += hevc_data->sps_size;
161                 memcpy(codec->extradata + pos, hevc_data->pps, hevc_data->pps_size);
162                 pos += hevc_data->pps_size;
163                 memcpy(codec->extradata + pos, hevc_data->sei, hevc_data->sei_size);
164                 pos += hevc_data->sei_size;
165                 memset(codec->extradata + pos, 0, FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
166             }
167
168             av_freep(&hevc_data->vps);
169             av_freep(&hevc_data->sps);
170             av_freep(&hevc_data->pps);
171             av_freep(&hevc_data->sei);
172             hevc_data->vps_size = 0;
173             hevc_data->sps_size = 0;
174             hevc_data->pps_size = 0;
175             hevc_data->sei_size = 0;
176         }
177         return ret;
178     }
179
180     return 0;
181 }
182
183 static int hevc_handle_packet(AVFormatContext *ctx, PayloadContext *rtp_hevc_ctx,
184                               AVStream *st, AVPacket *pkt, uint32_t *timestamp,
185                               const uint8_t *buf, int len, uint16_t seq,
186                               int flags)
187 {
188     const uint8_t *rtp_pl = buf;
189     int tid, lid, nal_type;
190     int first_fragment, last_fragment, fu_type;
191     uint8_t new_nal_header[2];
192     int res = 0;
193
194     /* sanity check for size of input packet: 1 byte payload at least */
195     if (len < RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE + 1) {
196         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/HEVC packet, got %d bytes\n", len);
197         return AVERROR_INVALIDDATA;
198     }
199
200     /*
201      * decode the HEVC payload header according to section 4 of draft version 6:
202      *
203      *    0                   1
204      *    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
205      *   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
206      *   |F|   Type    |  LayerId  | TID |
207      *   +-------------+-----------------+
208      *
209      *      Forbidden zero (F): 1 bit
210      *      NAL unit type (Type): 6 bits
211      *      NUH layer ID (LayerId): 6 bits
212      *      NUH temporal ID plus 1 (TID): 3 bits
213      */
214     nal_type =  (buf[0] >> 1) & 0x3f;
215     lid  = ((buf[0] << 5) & 0x20) | ((buf[1] >> 3) & 0x1f);
216     tid  =   buf[1] & 0x07;
217
218     /* sanity check for correct layer ID */
219     if (lid) {
220         /* future scalable or 3D video coding extensions */
221         avpriv_report_missing_feature(ctx, "Multi-layer HEVC coding\n");
222         return AVERROR_PATCHWELCOME;
223     }
224
225     /* sanity check for correct temporal ID */
226     if (!tid) {
227         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Illegal temporal ID in RTP/HEVC packet\n");
228         return AVERROR_INVALIDDATA;
229     }
230
231     /* sanity check for correct NAL unit type */
232     if (nal_type > 50) {
233         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported (HEVC) NAL type (%d)\n", nal_type);
234         return AVERROR_INVALIDDATA;
235     }
236
237     switch (nal_type) {
238     /* video parameter set (VPS) */
239     case 32:
240     /* sequence parameter set (SPS) */
241     case 33:
242     /* picture parameter set (PPS) */
243     case 34:
244     /*  supplemental enhancement information (SEI) */
245     case 39:
246     /* single NAL unit packet */
247     default:
248         /* sanity check for size of input packet: 1 byte payload at least */
249         if (len < 1) {
250             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
251                    "Too short RTP/HEVC packet, got %d bytes of NAL unit type %d\n",
252                    len, nal_type);
253             return AVERROR_INVALIDDATA;
254         }
255
256         /* create A/V packet */
257         if ((res = av_new_packet(pkt, sizeof(start_sequence) + len)) < 0)
258             return res;
259         /* A/V packet: copy start sequence */
260         memcpy(pkt->data, start_sequence, sizeof(start_sequence));
261         /* A/V packet: copy NAL unit data */
262         memcpy(pkt->data + sizeof(start_sequence), buf, len);
263
264         break;
265     /* aggregated packet (AP) - with two or more NAL units */
266     case 48:
267         /* pass the HEVC payload header */
268         buf += RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
269         len -= RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
270
271         /* pass the HEVC DONL field */
272         if (rtp_hevc_ctx->using_donl_field) {
273             buf += RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE;
274             len -= RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE;
275         }
276
277         res = ff_h264_handle_aggregated_packet(ctx, pkt, buf, len,
278                                                rtp_hevc_ctx->using_donl_field ?
279                                                RTP_HEVC_DOND_FIELD_SIZE : 0,
280                                                NULL, 0);
281         if (res < 0)
282             return res;
283         break;
284     /* fragmentation unit (FU) */
285     case 49:
286         /* pass the HEVC payload header */
287         buf += RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
288         len -= RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
289
290         /*
291          *    decode the FU header
292          *
293          *     0 1 2 3 4 5 6 7
294          *    +-+-+-+-+-+-+-+-+
295          *    |S|E|  FuType   |
296          *    +---------------+
297          *
298          *       Start fragment (S): 1 bit
299          *       End fragment (E): 1 bit
300          *       FuType: 6 bits
301          */
302         first_fragment = buf[0] & 0x80;
303         last_fragment  = buf[0] & 0x40;
304         fu_type        = buf[0] & 0x3f;
305
306         /* pass the HEVC FU header */
307         buf += RTP_HEVC_FU_HEADER_SIZE;
308         len -= RTP_HEVC_FU_HEADER_SIZE;
309
310         /* pass the HEVC DONL field */
311         if (rtp_hevc_ctx->using_donl_field) {
312             buf += RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE;
313             len -= RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE;
314         }
315
316         av_dlog(ctx, " FU type %d with %d bytes\n", fu_type, len);
317
318         if (len > 0) {
319             new_nal_header[0] = (rtp_pl[0] & 0x81) | (fu_type << 1);
320             new_nal_header[1] = rtp_pl[1];
321
322             /* start fragment vs. subsequent fragments */
323             if (first_fragment) {
324                 if (!last_fragment) {
325                     /* create A/V packet which is big enough */
326                     if ((res = av_new_packet(pkt, sizeof(start_sequence) + sizeof(new_nal_header) + len)) < 0)
327                         return res;
328                     /* A/V packet: copy start sequence */
329                     memcpy(pkt->data, start_sequence, sizeof(start_sequence));
330                     /* A/V packet: copy new NAL header */
331                     memcpy(pkt->data + sizeof(start_sequence), new_nal_header, sizeof(new_nal_header));
332                     /* A/V packet: copy NAL unit data */
333                     memcpy(pkt->data + sizeof(start_sequence) + sizeof(new_nal_header), buf, len);
334                 } else {
335                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Illegal combination of S and E bit in RTP/HEVC packet\n");
336                     res = AVERROR_INVALIDDATA;
337                 }
338             } else {
339                 /* create A/V packet */
340                 if ((res = av_new_packet(pkt, len)) < 0)
341                     return res;
342                 /* A/V packet: copy NAL unit data */
343                 memcpy(pkt->data, buf, len);
344             }
345         } else {
346             /* sanity check for size of input packet: 1 byte payload at least */
347             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
348                    "Too short RTP/HEVC packet, got %d bytes of NAL unit type %d\n",
349                    len, nal_type);
350             res = AVERROR_INVALIDDATA;
351         }
352
353         break;
354     /* PACI packet */
355     case 50:
356         /* Temporal scalability control information (TSCI) */
357         avpriv_report_missing_feature(ctx, "PACI packets for RTP/HEVC\n");
358         res = AVERROR_PATCHWELCOME;
359         break;
360     }
361
362     pkt->stream_index = st->index;
363
364     return res;
365 }
366
367 RTPDynamicProtocolHandler ff_hevc_dynamic_handler = {
368     .enc_name         = "H265",
369     .codec_type       = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
370     .codec_id         = AV_CODEC_ID_HEVC,
371     .need_parsing     = AVSTREAM_PARSE_FULL,
372     .priv_data_size   = sizeof(PayloadContext),
373     .parse_sdp_a_line = hevc_parse_sdp_line,
374     .parse_packet     = hevc_handle_packet,
375 };