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         char str_video_width[50];
 142         char *str_video_width_ptr = str_video_width;
 143
 144         /*
 145          * parse "a=framesize:96 320-240"
 146          */
 147
 148         /* ignore spaces */
 149         while (*sdp_line_ptr && *sdp_line_ptr == ' ')
 150             sdp_line_ptr++;
 151         /* ignore RTP payload ID */
 152         while (*sdp_line_ptr && *sdp_line_ptr != ' ')
 153             sdp_line_ptr++;
 154         /* ignore spaces */
 155         while (*sdp_line_ptr && *sdp_line_ptr == ' ')
 156             sdp_line_ptr++;
 157         /* extract the actual video resolution description */
 158         while (*sdp_line_ptr && *sdp_line_ptr != '-' &&
 159                (str_video_width_ptr - str_video_width) < sizeof(str_video_width) - 1)
 160             *str_video_width_ptr++ = *sdp_line_ptr++;
 161         /* add trailing zero byte */
 162         *str_video_width_ptr = '\0';
 163
 164         /* determine the width value */
 165         codec->width   = atoi(str_video_width);
 166         /* jump beyond the "-" and determine the height value */
 167         codec->height  = atoi(sdp_line_ptr + 1);
 168     } else if (av_strstart(sdp_line_ptr, "fmtp:", &sdp_line_ptr)) {
 169         int ret = ff_parse_fmtp(ctx, current_stream, hevc_data, sdp_line_ptr,
 170                                 hevc_sdp_parse_fmtp_config);
 171         if (hevc_data->vps_size || hevc_data->sps_size ||
 172             hevc_data->pps_size || hevc_data->sei_size) {
 173             av_freep(&codec->extradata);
 174             codec->extradata_size = hevc_data->vps_size + hevc_data->sps_size +
 175                                     hevc_data->pps_size + hevc_data->sei_size;
 176             codec->extradata = av_malloc(codec->extradata_size +
 177                                          FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 178             if (!codec->extradata) {
 179                 ret = AVERROR(ENOMEM);
 180                 codec->extradata_size = 0;
 181             } else {
 182                 int pos = 0;
 183                 memcpy(codec->extradata + pos, hevc_data->vps, hevc_data->vps_size);
 184                 pos += hevc_data->vps_size;
 185                 memcpy(codec->extradata + pos, hevc_data->sps, hevc_data->sps_size);
 186                 pos += hevc_data->sps_size;
 187                 memcpy(codec->extradata + pos, hevc_data->pps, hevc_data->pps_size);
 188                 pos += hevc_data->pps_size;
 189                 memcpy(codec->extradata + pos, hevc_data->sei, hevc_data->sei_size);
 190                 pos += hevc_data->sei_size;
 191                 memset(codec->extradata + pos, 0, FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 192             }
 193
 194             av_freep(&hevc_data->vps);
 195             av_freep(&hevc_data->sps);
 196             av_freep(&hevc_data->pps);
 197             av_freep(&hevc_data->sei);
 198             hevc_data->vps_size = 0;
 199             hevc_data->sps_size = 0;
 200             hevc_data->pps_size = 0;
 201             hevc_data->sei_size = 0;
 202         }
 203         return ret;
 204     }
 205
 206     return 0;
 207 }
 208
 209 static int hevc_handle_packet(AVFormatContext *ctx, PayloadContext *rtp_hevc_ctx,
 210                               AVStream *st, AVPacket *pkt, uint32_t *timestamp,
 211                               const uint8_t *buf, int len, uint16_t seq,
 212                               int flags)
 213 {
 214     const uint8_t *rtp_pl = buf;
 215     int tid, lid, nal_type;
 216     int first_fragment, last_fragment, fu_type;
 217     uint8_t new_nal_header[2];
 218     int res = 0;
 219
 220     /* sanity check for size of input packet: 1 byte payload at least */
 221     if (len < RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE + 1) {
 222         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/HEVC packet, got %d bytes\n", len);
 223         return AVERROR_INVALIDDATA;
 224     }
 225
 226     /*
 227      * decode the HEVC payload header according to section 4 of draft version 6:
 228      *
 229      *    0                   1
 230      *    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
 231      *   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
 232      *   |F|   Type    |  LayerId  | TID |
 233      *   +-------------+-----------------+
 234      *
 235      *      Forbidden zero (F): 1 bit
 236      *      NAL unit type (Type): 6 bits
 237      *      NUH layer ID (LayerId): 6 bits
 238      *      NUH temporal ID plus 1 (TID): 3 bits
 239      */
 240     nal_type =  (buf[0] >> 1) & 0x3f;
 241     lid  = ((buf[0] << 5) & 0x20) | ((buf[1] >> 3) & 0x1f);
 242     tid  =   buf[1] & 0x07;
 243
 244     /* sanity check for correct layer ID */
 245     if (lid) {
 246         /* future scalable or 3D video coding extensions */
 247         avpriv_report_missing_feature(ctx, "Multi-layer HEVC coding\n");
 248         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 249     }
 250
 251     /* sanity check for correct temporal ID */
 252     if (!tid) {
 253         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Illegal temporal ID in RTP/HEVC packet\n");
 254         return AVERROR_INVALIDDATA;
 255     }
 256
 257     /* sanity check for correct NAL unit type */
 258     if (nal_type > 50) {
 259         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported (HEVC) NAL type (%d)\n", nal_type);
 260         return AVERROR_INVALIDDATA;
 261     }
 262
 263     switch (nal_type) {
 264     /* video parameter set (VPS) */
 265     case 32:
 266     /* sequence parameter set (SPS) */
 267     case 33:
 268     /* picture parameter set (PPS) */
 269     case 34:
 270     /*  supplemental enhancement information (SEI) */
 271     case 39:
 272     /* single NAL unit packet */
 273     default:
 274         /* sanity check for size of input packet: 1 byte payload at least */
 275         if (len < 1) {
 276             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 277                    "Too short RTP/HEVC packet, got %d bytes of NAL unit type %d\n",
 278                    len, nal_type);
 279             return AVERROR_INVALIDDATA;
 280         }
 281
 282         /* create A/V packet */
 283         if ((res = av_new_packet(pkt, sizeof(start_sequence) + len)) < 0)
 284             return res;
 285         /* A/V packet: copy start sequence */
 286         memcpy(pkt->data, start_sequence, sizeof(start_sequence));
 287         /* A/V packet: copy NAL unit data */
 288         memcpy(pkt->data + sizeof(start_sequence), buf, len);
 289
 290         break;
 291     /* aggregated packet (AP) - with two or more NAL units */
 292     case 48:
 293         /* pass the HEVC payload header */
 294         buf += RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
 295         len -= RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
 296
 297         /* pass the HEVC DONL field */
 298         if (rtp_hevc_ctx->using_donl_field) {
 299             buf += RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE;
 300             len -= RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE;
 301         }
 302
 303         res = ff_h264_handle_aggregated_packet(ctx, pkt, buf, len,
 304                                                rtp_hevc_ctx->using_donl_field ?
 305                                                RTP_HEVC_DOND_FIELD_SIZE : 0,
 306                                                NULL, 0);
 307         if (res < 0)
 308             return res;
 309         break;
 310     /* fragmentation unit (FU) */
 311     case 49:
 312         /* pass the HEVC payload header */
 313         buf += RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
 314         len -= RTP_HEVC_PAYLOAD_HEADER_SIZE;
 315
 316         /*
 317          *    decode the FU header
 318          *
 319          *     0 1 2 3 4 5 6 7
 320          *    +-+-+-+-+-+-+-+-+
 321          *    |S|E|  FuType   |
 322          *    +---------------+
 323          *
 324          *       Start fragment (S): 1 bit
 325          *       End fragment (E): 1 bit
 326          *       FuType: 6 bits
 327          */
 328         first_fragment = buf[0] & 0x80;
 329         last_fragment  = buf[0] & 0x40;
 330         fu_type        = buf[0] & 0x3f;
 331
 332         /* pass the HEVC FU header */
 333         buf += RTP_HEVC_FU_HEADER_SIZE;
 334         len -= RTP_HEVC_FU_HEADER_SIZE;
 335
 336         /* pass the HEVC DONL field */
 337         if (rtp_hevc_ctx->using_donl_field) {
 338             buf += RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE;
 339             len -= RTP_HEVC_DONL_FIELD_SIZE;
 340         }
 341
 342         av_dlog(ctx, " FU type %d with %d bytes\n", fu_type, len);
 343
 344         if (len > 0) {
 345             new_nal_header[0] = (rtp_pl[0] & 0x81) | (fu_type << 1);
 346             new_nal_header[1] = rtp_pl[1];
 347
 348             /* start fragment vs. subsequent fragments */
 349             if (first_fragment) {
 350                 if (!last_fragment) {
 351                     /* create A/V packet which is big enough */
 352                     if ((res = av_new_packet(pkt, sizeof(start_sequence) + sizeof(new_nal_header) + len)) < 0)
 353                         return res;
 354                     /* A/V packet: copy start sequence */
 355                     memcpy(pkt->data, start_sequence, sizeof(start_sequence));
 356                     /* A/V packet: copy new NAL header */
 357                     memcpy(pkt->data + sizeof(start_sequence), new_nal_header, sizeof(new_nal_header));
 358                     /* A/V packet: copy NAL unit data */
 359                     memcpy(pkt->data + sizeof(start_sequence) + sizeof(new_nal_header), buf, len);
 360                 } else {
 361                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Illegal combination of S and E bit in RTP/HEVC packet\n");
 362                     res = AVERROR_INVALIDDATA;
 363                 }
 364             } else {
 365                 /* create A/V packet */
 366                 if ((res = av_new_packet(pkt, len)) < 0)
 367                     return res;
 368                 /* A/V packet: copy NAL unit data */
 369                 memcpy(pkt->data, buf, len);
 370             }
 371         } else {
 372             /* sanity check for size of input packet: 1 byte payload at least */
 373             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 374                    "Too short RTP/HEVC packet, got %d bytes of NAL unit type %d\n",
 375                    len, nal_type);
 376             res = AVERROR_INVALIDDATA;
 377         }
 378
 379         break;
 380     /* PACI packet */
 381     case 50:
 382         /* Temporal scalability control information (TSCI) */
 383         avpriv_report_missing_feature(ctx, "PACI packets for RTP/HEVC\n");
 384         res = AVERROR_PATCHWELCOME;
 385         break;
 386     }
 387
 388     pkt->stream_index = st->index;
 389
 390     return res;
 391 }
 392
 393 RTPDynamicProtocolHandler ff_hevc_dynamic_handler = {
 394     .enc_name         = "H265",
 395     .codec_type       = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 396     .codec_id         = AV_CODEC_ID_HEVC,
 397     .need_parsing     = AVSTREAM_PARSE_FULL,
 398     .priv_data_size   = sizeof(PayloadContext),
 399     .parse_sdp_a_line = hevc_parse_sdp_line,
 400     .parse_packet     = hevc_handle_packet,
 401 };