libavformat/rtpdec_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
  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 "libavutil/base64.h"
  40 #include "libavutil/avstring.h"
  41 #include "libavcodec/get_bits.h"
  42 #include "avformat.h"
  43 #include "mpegts.h"
  44
  45 #include <unistd.h>
  46 #include "network.h"
  47 #include <assert.h>
  48
  49 #include "rtpdec.h"
  50 #include "rtpdec_formats.h"
  51
  52 /**
  53     RTP/H264 specific private data.
  54 */
  55 struct PayloadContext {
  56     unsigned long cookie;       ///< sanity check, to make sure we get the pointer we're expecting.
  57
  58     //sdp setup parameters
  59     uint8_t profile_idc;        ///< from the sdp setup parameters.
  60     uint8_t profile_iop;        ///< from the sdp setup parameters.
  61     uint8_t level_idc;          ///< from the sdp setup parameters.
  62     int packetization_mode;     ///< from the sdp setup parameters.
  63 #ifdef DEBUG
  64     int packet_types_received[32];
  65 #endif
  66 };
  67
  68 #define MAGIC_COOKIE (0xdeadbeef)       ///< Cookie for the extradata; to verify we are what we think we are, and that we haven't been freed.
  69 #define DEAD_COOKIE (0xdeaddead)        ///< Cookie for the extradata; once it is freed.
  70
  71 /* ---------------- private code */
  72 static int sdp_parse_fmtp_config_h264(AVStream * stream,
  73                                       PayloadContext * h264_data,
  74                                       char *attr, char *value)
  75 {
  76     AVCodecContext *codec = stream->codec;
  77     assert(codec->codec_id == CODEC_ID_H264);
  78     assert(h264_data != NULL);
  79
  80     if (!strcmp(attr, "packetization-mode")) {
  81         av_log(codec, AV_LOG_DEBUG, "RTP Packetization Mode: %d\n", atoi(value));
  82         h264_data->packetization_mode = atoi(value);
  83         /*
  84            Packetization Mode:
  85            0 or not present: Single NAL mode (Only nals from 1-23 are allowed)
  86            1: Non-interleaved Mode: 1-23, 24 (STAP-A), 28 (FU-A) are allowed.
  87            2: Interleaved Mode: 25 (STAP-B), 26 (MTAP16), 27 (MTAP24), 28 (FU-A), and 29 (FU-B) are allowed.
  88          */
  89         if (h264_data->packetization_mode > 1)
  90             av_log(codec, AV_LOG_ERROR,
  91                    "Interleaved RTP mode is not supported yet.");
  92     } else if (!strcmp(attr, "profile-level-id")) {
  93         if (strlen(value) == 6) {
  94             char buffer[3];
  95             // 6 characters=3 bytes, in hex.
  96             uint8_t profile_idc;
  97             uint8_t profile_iop;
  98             uint8_t level_idc;
  99
 100             buffer[0] = value[0]; buffer[1] = value[1]; buffer[2] = '\0';
 101             profile_idc = strtol(buffer, NULL, 16);
 102             buffer[0] = value[2]; buffer[1] = value[3];
 103             profile_iop = strtol(buffer, NULL, 16);
 104             buffer[0] = value[4]; buffer[1] = value[5];
 105             level_idc = strtol(buffer, NULL, 16);
 106
 107             // set the parameters...
 108             av_log(codec, AV_LOG_DEBUG,
 109                    "RTP Profile IDC: %x Profile IOP: %x Level: %x\n",
 110                    profile_idc, profile_iop, level_idc);
 111             h264_data->profile_idc = profile_idc;
 112             h264_data->profile_iop = profile_iop;
 113             h264_data->level_idc = level_idc;
 114         }
 115     } else  if (!strcmp(attr, "sprop-parameter-sets")) {
 116         uint8_t start_sequence[]= { 0, 0, 1 };
 117         codec->extradata_size= 0;
 118         codec->extradata= NULL;
 119
 120         while (*value) {
 121             char base64packet[1024];
 122             uint8_t decoded_packet[1024];
 123             int packet_size;
 124             char *dst = base64packet;
 125
 126             while (*value && *value != ','
 127                    && (dst - base64packet) < sizeof(base64packet) - 1) {
 128                 *dst++ = *value++;
 129             }
 130             *dst++ = '\0';
 131
 132             if (*value == ',')
 133                 value++;
 134
 135             packet_size= av_base64_decode(decoded_packet, base64packet, sizeof(decoded_packet));
 136             if (packet_size > 0) {
 137                 uint8_t *dest = av_malloc(packet_size + sizeof(start_sequence) +
 138                                          codec->extradata_size +
 139                                          FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 140                 if(dest)
 141                 {
 142                     if(codec->extradata_size)
 143                     {
 144                         // av_realloc?
 145                         memcpy(dest, codec->extradata, codec->extradata_size);
 146                         av_free(codec->extradata);
 147                     }
 148
 149                     memcpy(dest+codec->extradata_size, start_sequence, sizeof(start_sequence));
 150                     memcpy(dest+codec->extradata_size+sizeof(start_sequence), decoded_packet, packet_size);
 151                     memset(dest+codec->extradata_size+sizeof(start_sequence)+
 152                            packet_size, 0, FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 153
 154                     codec->extradata= dest;
 155                     codec->extradata_size+= sizeof(start_sequence)+packet_size;
 156                 } else {
 157                     av_log(codec, AV_LOG_ERROR, "Unable to allocate memory for extradata!");
 158                     return AVERROR(ENOMEM);
 159                 }
 160             }
 161         }
 162         av_log(codec, AV_LOG_DEBUG, "Extradata set to %p (size: %d)!", codec->extradata, codec->extradata_size);
 163     }
 164     return 0;
 165 }
 166
 167 // return 0 on packet, no more left, 1 on packet, 1 on partial packet...
 168 static int h264_handle_packet(AVFormatContext *ctx,
 169                               PayloadContext *data,
 170                               AVStream *st,
 171                               AVPacket * pkt,
 172                               uint32_t * timestamp,
 173                               const uint8_t * buf,
 174                               int len, int flags)
 175 {
 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 #ifdef DEBUG
 182     assert(data);
 183     assert(data->cookie == MAGIC_COOKIE);
 184 #endif
 185     assert(buf);
 186
 187     if (type >= 1 && type <= 23)
 188         type = 1;              // simplify the case. (these are all the nal types used internally by the h264 codec)
 189     switch (type) {
 190     case 0:                    // undefined, but pass them through
 191     case 1:
 192         av_new_packet(pkt, len+sizeof(start_sequence));
 193         memcpy(pkt->data, start_sequence, sizeof(start_sequence));
 194         memcpy(pkt->data+sizeof(start_sequence), buf, len);
 195 #ifdef DEBUG
 196         data->packet_types_received[nal & 0x1f]++;
 197 #endif
 198         break;
 199
 200     case 24:                   // STAP-A (one packet, multiple nals)
 201         // consume the STAP-A NAL
 202         buf++;
 203         len--;
 204         // first we are going to figure out the total size....
 205         {
 206             int pass= 0;
 207             int total_length= 0;
 208             uint8_t *dst= NULL;
 209
 210             for(pass= 0; pass<2; pass++) {
 211                 const uint8_t *src= buf;
 212                 int src_len= len;
 213
 214                 do {
 215                     uint16_t nal_size = AV_RB16(src); // this going to be a problem if unaligned (can it be?)
 216
 217                     // consume the length of the aggregate...
 218                     src += 2;
 219                     src_len -= 2;
 220
 221                     if (nal_size <= src_len) {
 222                         if(pass==0) {
 223                             // counting...
 224                             total_length+= sizeof(start_sequence)+nal_size;
 225                         } else {
 226                             // copying
 227                             assert(dst);
 228                             memcpy(dst, start_sequence, sizeof(start_sequence));
 229                             dst+= sizeof(start_sequence);
 230                             memcpy(dst, src, nal_size);
 231 #ifdef DEBUG
 232                             data->packet_types_received[*src & 0x1f]++;
 233 #endif
 234                             dst+= nal_size;
 235                         }
 236                     } else {
 237                         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 238                                "nal size exceeds length: %d %d\n", nal_size, src_len);
 239                     }
 240
 241                     // eat what we handled...
 242                     src += nal_size;
 243                     src_len -= nal_size;
 244
 245                     if (src_len < 0)
 246                         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 247                                "Consumed more bytes than we got! (%d)\n", src_len);
 248                 } while (src_len > 2);      // because there could be rtp padding..
 249
 250                 if(pass==0) {
 251                     // now we know the total size of the packet (with the start sequences added)
 252                     av_new_packet(pkt, total_length);
 253                     dst= pkt->data;
 254                 } else {
 255                     assert(dst-pkt->data==total_length);
 256                 }
 257             }
 258         }
 259         break;
 260
 261     case 25:                   // STAP-B
 262     case 26:                   // MTAP-16
 263     case 27:                   // MTAP-24
 264     case 29:                   // FU-B
 265         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 266                "Unhandled type (%d) (See RFC for implementation details\n",
 267                type);
 268         result= -1;
 269         break;
 270
 271     case 28:                   // FU-A (fragmented nal)
 272         buf++;
 273         len--;                  // skip the fu_indicator
 274         {
 275             // these are the same as above, we just redo them here for clarity...
 276             uint8_t fu_indicator = nal;
 277             uint8_t fu_header = *buf;   // read the fu_header.
 278             uint8_t start_bit = fu_header >> 7;
 279 //            uint8_t end_bit = (fu_header & 0x40) >> 6;
 280             uint8_t nal_type = (fu_header & 0x1f);
 281             uint8_t reconstructed_nal;
 282
 283             // reconstruct this packet's true nal; only the data follows..
 284             reconstructed_nal = fu_indicator & (0xe0);  // the original nal forbidden bit and NRI are stored in this packet's nal;
 285             reconstructed_nal |= nal_type;
 286
 287             // skip the fu_header...
 288             buf++;
 289             len--;
 290
 291 #ifdef DEBUG
 292             if (start_bit)
 293                 data->packet_types_received[nal_type]++;
 294 #endif
 295             if(start_bit) {
 296                 // copy in the start sequence, and the reconstructed nal....
 297                 av_new_packet(pkt, sizeof(start_sequence)+sizeof(nal)+len);
 298                 memcpy(pkt->data, start_sequence, sizeof(start_sequence));
 299                 pkt->data[sizeof(start_sequence)]= reconstructed_nal;
 300                 memcpy(pkt->data+sizeof(start_sequence)+sizeof(nal), buf, len);
 301             } else {
 302                 av_new_packet(pkt, len);
 303                 memcpy(pkt->data, buf, len);
 304             }
 305         }
 306         break;
 307
 308     case 30:                   // undefined
 309     case 31:                   // undefined
 310     default:
 311         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Undefined type (%d)", type);
 312         result= -1;
 313         break;
 314     }
 315
 316     pkt->stream_index = st->index;
 317
 318     return result;
 319 }
 320
 321 /* ---------------- public code */
 322 static PayloadContext *h264_new_context(void)
 323 {
 324     PayloadContext *data =
 325         av_mallocz(sizeof(PayloadContext) +
 326                    FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 327
 328     if (data) {
 329         data->cookie = MAGIC_COOKIE;
 330     }
 331
 332     return data;
 333 }
 334
 335 static void h264_free_context(PayloadContext *data)
 336 {
 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(AVFormatContext *s, int st_index,
 358                                PayloadContext *h264_data, const char *line)
 359 {
 360     AVStream *stream = s->streams[st_index];
 361     AVCodecContext *codec = stream->codec;
 362     const char *p = line;
 363
 364     assert(h264_data->cookie == MAGIC_COOKIE);
 365
 366     if (av_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 != '-' && (dst - buf1) < 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 (av_strstart(p, "fmtp:", &p)) {
 385         return ff_parse_fmtp(stream, h264_data, p, sdp_parse_fmtp_config_h264);
 386     } else if (av_strstart(p, "cliprect:", &p)) {
 387         // could use this if we wanted.
 388     }
 389
 390     return 0;                   // keep processing it the normal way...
 391 }
 392
 393 /**
 394 This is the structure for expanding on the dynamic rtp protocols (makes everything static. yay!)
 395 */
 396 RTPDynamicProtocolHandler ff_h264_dynamic_handler = {
 397     .enc_name         = "H264",
 398     .codec_type       = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 399     .codec_id         = CODEC_ID_H264,
 400     .parse_sdp_a_line = parse_h264_sdp_line,
 401     .alloc            = h264_new_context,
 402     .free             = h264_free_context,
 403     .parse_packet     = h264_handle_packet
 404 };