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 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 #include "libavutil/avassert.h"
  23 #include "libavutil/avstring.h"
  24 #include "libavutil/base64.h"
  25 #include "libavcodec/get_bits.h"
  26
  27 #include "avformat.h"
  28 #include "rtpdec.h"
  29 #include "rtpdec_formats.h"
  30
  31 #define RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE       2
  32 #define RTP_HEVC_FU_HEADER_SIZE            1
  33 #define RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE           2
  34 #define RTP_HEVC_DOND_FIELD_SIZE           1
  35 #define RTP_HEVC_AP_NALU_LENGTH_FIELD_SIZE 2
  36 #define HEVC_SPECIFIED_NAL_UNIT_TYPES      48
  37
  38 /* SDP out-of-band signaling data */
  39 struct PayloadContext {
  40     int using_donl_field;
  41     int profile_id;
  42     uint8_t *sps, *pps, *vps, *sei;
  43     int sps_size, pps_size, vps_size, sei_size;
  44 };
  45
  46 static const uint8_t start_sequence[] = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x01 };
  47
  48 static av_cold int hevc_sdp_parse_fmtp_config(AVFormatContext *s,
  49                                               AVStream *stream,
  50                                               PayloadContext *hevc_data,
  51                                               const char *attr, const char *value)
  52 {
  53     /* profile-space: 0-3 */
  54     /* profile-id: 0-31 */
  55     if (!strcmp(attr, "profile-id")) {
  56         hevc_data->profile_id = atoi(value);
  57         av_log(s, AV_LOG_TRACE, "SDP: found profile-id: %d\n", hevc_data->profile_id);
  58     }
  59
  60     /* tier-flag: 0-1 */
  61     /* level-id: 0-255 */
  62     /* interop-constraints: [base16] */
  63     /* profile-compatibility-indicator: [base16] */
  64     /* sprop-sub-layer-id: 0-6, defines highest possible value for TID, default: 6 */
  65     /* recv-sub-layer-id: 0-6 */
  66     /* max-recv-level-id: 0-255 */
  67     /* tx-mode: MSM,SSM */
  68     /* sprop-vps: [base64] */
  69     /* sprop-sps: [base64] */
  70     /* sprop-pps: [base64] */
  71     /* sprop-sei: [base64] */
  72     if (!strcmp(attr, "sprop-vps") || !strcmp(attr, "sprop-sps") ||
  73         !strcmp(attr, "sprop-pps") || !strcmp(attr, "sprop-sei")) {
  74         uint8_t **data_ptr = NULL;
  75         int *size_ptr = NULL;
  76         if (!strcmp(attr, "sprop-vps")) {
  77             data_ptr = &hevc_data->vps;
  78             size_ptr = &hevc_data->vps_size;
  79         } else if (!strcmp(attr, "sprop-sps")) {
  80             data_ptr = &hevc_data->sps;
  81             size_ptr = &hevc_data->sps_size;
  82         } else if (!strcmp(attr, "sprop-pps")) {
  83             data_ptr = &hevc_data->pps;
  84             size_ptr = &hevc_data->pps_size;
  85         } else if (!strcmp(attr, "sprop-sei")) {
  86             data_ptr = &hevc_data->sei;
  87             size_ptr = &hevc_data->sei_size;
  88         } else
  89             av_assert0(0);
  90
  91         ff_h264_parse_sprop_parameter_sets(s, data_ptr,
  92                                            size_ptr, value);
  93     }
  94
  95     /* max-lsr, max-lps, max-cpb, max-dpb, max-br, max-tr, max-tc */
  96     /* max-fps */
  97
  98     /* sprop-max-don-diff: 0-32767
  99
 100          When the RTP stream depends on one or more other RTP
 101          streams (in this case tx-mode MUST be equal to "MSM" and
 102          MSM is in use), this parameter MUST be present and the
 103          value MUST be greater than 0.
 104     */
 105     if (!strcmp(attr, "sprop-max-don-diff")) {
 106         if (atoi(value) > 0)
 107             hevc_data->using_donl_field = 1;
 108         av_log(s, AV_LOG_TRACE, "Found sprop-max-don-diff in SDP, DON field usage is: %d\n",
 109                 hevc_data->using_donl_field);
 110     }
 111
 112     /* sprop-depack-buf-nalus: 0-32767 */
 113     if (!strcmp(attr, "sprop-depack-buf-nalus")) {
 114         if (atoi(value) > 0)
 115             hevc_data->using_donl_field = 1;
 116         av_log(s, AV_LOG_TRACE, "Found sprop-depack-buf-nalus in SDP, DON field usage is: %d\n",
 117                 hevc_data->using_donl_field);
 118     }
 119
 120     /* sprop-depack-buf-bytes: 0-4294967295 */
 121     /* depack-buf-cap */
 122     /* sprop-segmentation-id: 0-3 */
 123     /* sprop-spatial-segmentation-idc: [base16] */
 124     /* dec-parallel-ca: */
 125     /* include-dph */
 126
 127     return 0;
 128 }
 129
 130 static av_cold int hevc_parse_sdp_line(AVFormatContext *ctx, int st_index,
 131                                        PayloadContext *hevc_data, const char *line)
 132 {
 133     AVStream *current_stream;
 134     AVCodecParameters *par;
 135     const char *sdp_line_ptr = line;
 136
 137     if (st_index < 0)
 138         return 0;
 139
 140     current_stream = ctx->streams[st_index];
 141     par  = current_stream->codecpar;
 142
 143     if (av_strstart(sdp_line_ptr, "framesize:", &sdp_line_ptr)) {
 144         ff_h264_parse_framesize(par, sdp_line_ptr);
 145     } else if (av_strstart(sdp_line_ptr, "fmtp:", &sdp_line_ptr)) {
 146         int ret = ff_parse_fmtp(ctx, current_stream, hevc_data, sdp_line_ptr,
 147                                 hevc_sdp_parse_fmtp_config);
 148         if (hevc_data->vps_size || hevc_data->sps_size ||
 149             hevc_data->pps_size || hevc_data->sei_size) {
 150             av_freep(&par->extradata);
 151             par->extradata_size = hevc_data->vps_size + hevc_data->sps_size +
 152                                   hevc_data->pps_size + hevc_data->sei_size;
 153             par->extradata = av_malloc(par->extradata_size +
 154                                        AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 155             if (!par->extradata) {
 156                 ret = AVERROR(ENOMEM);
 157                 par->extradata_size = 0;
 158             } else {
 159                 int pos = 0;
 160                 memcpy(par->extradata + pos, hevc_data->vps, hevc_data->vps_size);
 161                 pos += hevc_data->vps_size;
 162                 memcpy(par->extradata + pos, hevc_data->sps, hevc_data->sps_size);
 163                 pos += hevc_data->sps_size;
 164                 memcpy(par->extradata + pos, hevc_data->pps, hevc_data->pps_size);
 165                 pos += hevc_data->pps_size;
 166                 memcpy(par->extradata + pos, hevc_data->sei, hevc_data->sei_size);
 167                 pos += hevc_data->sei_size;
 168                 memset(par->extradata + pos, 0, AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 169             }
 170
 171             av_freep(&hevc_data->vps);
 172             av_freep(&hevc_data->sps);
 173             av_freep(&hevc_data->pps);
 174             av_freep(&hevc_data->sei);
 175             hevc_data->vps_size = 0;
 176             hevc_data->sps_size = 0;
 177             hevc_data->pps_size = 0;
 178             hevc_data->sei_size = 0;
 179         }
 180         return ret;
 181     }
 182
 183     return 0;
 184 }
 185
 186 static int hevc_handle_packet(AVFormatContext *ctx, PayloadContext *rtp_hevc_ctx,
 187                               AVStream *st, AVPacket *pkt, uint32_t *timestamp,
 188                               const uint8_t *buf, int len, uint16_t seq,
 189                               int flags)
 190 {
 191     const uint8_t *rtp_pl = buf;
 192     int tid, lid, nal_type;
 193     int first_fragment, last_fragment, fu_type;
 194     uint8_t new_nal_header[2];
 195     int res = 0;
 196
 197     /* sanity check for size of input packet: 1 byte payload at least */
 198     if (len < RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE + 1) {
 199         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/HEVC packet, got %d bytes\n", len);
 200         return AVERROR_INVALIDDATA;
 201     }
 202
 203     /*
 204      * decode the HEVC payload header according to section 4 of draft version 6:
 205      *
 206      *    0                   1
 207      *    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
 208      *   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
 209      *   |F|   Type    |  LayerId  | TID |
 210      *   +-------------+-----------------+
 211      *
 212      *      Forbidden zero (F): 1 bit
 213      *      NAL unit type (Type): 6 bits
 214      *      NUH layer ID (LayerId): 6 bits
 215      *      NUH temporal ID plus 1 (TID): 3 bits
 216      */
 217     nal_type =  (buf[0] >> 1) & 0x3f;
 218     lid  = ((buf[0] << 5) & 0x20) | ((buf[1] >> 3) & 0x1f);
 219     tid  =   buf[1] & 0x07;
 220
 221     /* sanity check for correct layer ID */
 222     if (lid) {
 223         /* future scalable or 3D video coding extensions */
 224         avpriv_report_missing_feature(ctx, "Multi-layer HEVC coding");
 225         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 226     }
 227
 228     /* sanity check for correct temporal ID */
 229     if (!tid) {
 230         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Illegal temporal ID in RTP/HEVC packet\n");
 231         return AVERROR_INVALIDDATA;
 232     }
 233
 234     /* sanity check for correct NAL unit type */
 235     if (nal_type > 50) {
 236         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported (HEVC) NAL type (%d)\n", nal_type);
 237         return AVERROR_INVALIDDATA;
 238     }
 239
 240     switch (nal_type) {
 241     /* video parameter set (VPS) */
 242     case 32:
 243     /* sequence parameter set (SPS) */
 244     case 33:
 245     /* picture parameter set (PPS) */
 246     case 34:
 247     /*  supplemental enhancement information (SEI) */
 248     case 39:
 249     /* single NAL unit packet */
 250     default:
 251         /* create A/V packet */
 252         if ((res = av_new_packet(pkt, sizeof(start_sequence) + len)) < 0)
 253             return res;
 254         /* A/V packet: copy start sequence */
 255         memcpy(pkt->data, start_sequence, sizeof(start_sequence));
 256         /* A/V packet: copy NAL unit data */
 257         memcpy(pkt->data + sizeof(start_sequence), buf, len);
 258
 259         break;
 260     /* aggregated packet (AP) - with two or more NAL units */
 261     case 48:
 262         /* pass the HEVC payload header */
 263         buf += RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
 264         len -= RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
 265
 266         /* pass the HEVC DONL field */
 267         if (rtp_hevc_ctx->using_donl_field) {
 268             buf += RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE;
 269             len -= RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE;
 270         }
 271
 272         res = ff_h264_handle_aggregated_packet(ctx, rtp_hevc_ctx, pkt, buf, len,
 273                                                rtp_hevc_ctx->using_donl_field ?
 274                                                RTP_HEVC_DOND_FIELD_SIZE : 0,
 275                                                NULL, 0);
 276         if (res < 0)
 277             return res;
 278         break;
 279     /* fragmentation unit (FU) */
 280     case 49:
 281         /* pass the HEVC payload header */
 282         buf += RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
 283         len -= RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
 284
 285         /*
 286          *    decode the FU header
 287          *
 288          *     0 1 2 3 4 5 6 7
 289          *    +-+-+-+-+-+-+-+-+
 290          *    |S|E|  FuType   |
 291          *    +---------------+
 292          *
 293          *       Start fragment (S): 1 bit
 294          *       End fragment (E): 1 bit
 295          *       FuType: 6 bits
 296          */
 297         first_fragment = buf[0] & 0x80;
 298         last_fragment  = buf[0] & 0x40;
 299         fu_type        = buf[0] & 0x3f;
 300
 301         /* pass the HEVC FU header */
 302         buf += RTP_HEVC_FU_HEADER_SIZE;
 303         len -= RTP_HEVC_FU_HEADER_SIZE;
 304
 305         /* pass the HEVC DONL field */
 306         if (rtp_hevc_ctx->using_donl_field) {
 307             buf += RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE;
 308             len -= RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE;
 309         }
 310
 311         av_log(ctx, AV_LOG_TRACE, " FU type %d with %d bytes\n", fu_type, len);
 312
 313         /* sanity check for size of input packet: 1 byte payload at least */
 314         if (len <= 0) {
 315             if (len < 0) {
 316                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 317                        "Too short RTP/HEVC packet, got %d bytes of NAL unit type %d\n",
 318                        len, nal_type);
 319                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 320             } else {
 321                 return AVERROR(EAGAIN);
 322             }
 323         }
 324
 325         if (first_fragment && last_fragment) {
 326             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Illegal combination of S and E bit in RTP/HEVC packet\n");
 327             return AVERROR_INVALIDDATA;
 328         }
 329
 330         new_nal_header[0] = (rtp_pl[0] & 0x81) | (fu_type << 1);
 331         new_nal_header[1] = rtp_pl[1];
 332
 333         res = ff_h264_handle_frag_packet(pkt, buf, len, first_fragment,
 334                                          new_nal_header, sizeof(new_nal_header));
 335
 336         break;
 337     /* PACI packet */
 338     case 50:
 339         /* Temporal scalability control information (TSCI) */
 340         avpriv_report_missing_feature(ctx, "PACI packets for RTP/HEVC");
 341         res = AVERROR_PATCHWELCOME;
 342         break;
 343     }
 344
 345     pkt->stream_index = st->index;
 346
 347     return res;
 348 }
 349
 350 RTPDynamicProtocolHandler ff_hevc_dynamic_handler = {
 351     .enc_name         = "H265",
 352     .codec_type       = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 353     .codec_id         = AV_CODEC_ID_HEVC,
 354     .need_parsing     = AVSTREAM_PARSE_FULL,
 355     .priv_data_size   = sizeof(PayloadContext),
 356     .parse_sdp_a_line = hevc_parse_sdp_line,
 357     .parse_packet     = hevc_handle_packet,
 358 };