libavformat/rtpdec_jpeg.c

   1 /*
   2  * RTP JPEG-compressed Video Depacketizer, RFC 2435
   3  * Copyright (c) 2012 Samuel Pitoiset
   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 #include "avformat.h"
  23 #include "avio_internal.h"
  24 #include "rtpdec.h"
  25 #include "rtpdec_formats.h"
  26 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  27 #include "libavcodec/mjpeg.h"
  28 #include "libavcodec/bytestream.h"
  29
  30 /**
  31  * RTP/JPEG specific private data.
  32  */
  33 struct PayloadContext {
  34     AVIOContext *frame;         ///< current frame buffer
  35     uint32_t    timestamp;      ///< current frame timestamp
  36     int         hdr_size;       ///< size of the current frame header
  37     uint8_t     qtables[128][128];
  38     uint8_t     qtables_len[128];
  39 };
  40
  41 static const uint8_t default_quantizers[128] = {
  42     /* luma table */
  43     16,  11,  12,  14,  12,  10,  16,  14,
  44     13,  14,  18,  17,  16,  19,  24,  40,
  45     26,  24,  22,  22,  24,  49,  35,  37,
  46     29,  40,  58,  51,  61,  60,  57,  51,
  47     56,  55,  64,  72,  92,  78,  64,  68,
  48     87,  69,  55,  56,  80,  109, 81,  87,
  49     95,  98,  103, 104, 103, 62,  77,  113,
  50     121, 112, 100, 120, 92,  101, 103, 99,
  51
  52     /* chroma table */
  53     17,  18,  18,  24,  21,  24,  47,  26,
  54     26,  47,  99,  66,  56,  66,  99,  99,
  55     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,
  56     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,
  57     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,
  58     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,
  59     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,
  60     99,  99,  99,  99,  99,  99,  99,  99
  61 };
  62
  63 static void jpeg_free_context(PayloadContext *jpeg)
  64 {
  65     ffio_free_dyn_buf(&jpeg->frame);
  66 }
  67
  68 static int jpeg_create_huffman_table(PutByteContext *p, int table_class,
  69                                      int table_id, const uint8_t *bits_table,
  70                                      const uint8_t *value_table)
  71 {
  72     int i, n = 0;
  73
  74     bytestream2_put_byte(p, table_class << 4 | table_id);
  75
  76     for (i = 1; i <= 16; i++) {
  77         n += bits_table[i];
  78         bytestream2_put_byte(p, bits_table[i]);
  79     }
  80
  81     for (i = 0; i < n; i++) {
  82         bytestream2_put_byte(p, value_table[i]);
  83     }
  84     return n + 17;
  85 }
  86
  87 static void jpeg_put_marker(PutByteContext *pbc, int code)
  88 {
  89     bytestream2_put_byte(pbc, 0xff);
  90     bytestream2_put_byte(pbc, code);
  91 }
  92
  93 static int jpeg_create_header(uint8_t *buf, int size, uint32_t type, uint32_t w,
  94                               uint32_t h, const uint8_t *qtable, int nb_qtable)
  95 {
  96     PutByteContext pbc;
  97     uint8_t *dht_size_ptr;
  98     int dht_size, i;
  99
 100     bytestream2_init_writer(&pbc, buf, size);
 101
 102     /* Convert from blocks to pixels. */
 103     w <<= 3;
 104     h <<= 3;
 105
 106     /* SOI */
 107     jpeg_put_marker(&pbc, SOI);
 108
 109     /* JFIF header */
 110     jpeg_put_marker(&pbc, APP0);
 111     bytestream2_put_be16(&pbc, 16);
 112     bytestream2_put_buffer(&pbc, "JFIF", 5);
 113     bytestream2_put_be16(&pbc, 0x0201);
 114     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
 115     bytestream2_put_be16(&pbc, 1);
 116     bytestream2_put_be16(&pbc, 1);
 117     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
 118     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
 119
 120     /* DQT */
 121     jpeg_put_marker(&pbc, DQT);
 122     bytestream2_put_be16(&pbc, 2 + nb_qtable * (1 + 64));
 123
 124     for (i = 0; i < nb_qtable; i++) {
 125         bytestream2_put_byte(&pbc, i);
 126
 127         /* Each table is an array of 64 values given in zig-zag
 128          * order, identical to the format used in a JFIF DQT
 129          * marker segment. */
 130         bytestream2_put_buffer(&pbc, qtable + 64 * i, 64);
 131     }
 132
 133     /* DHT */
 134     jpeg_put_marker(&pbc, DHT);
 135     dht_size_ptr = pbc.buffer;
 136     bytestream2_put_be16(&pbc, 0);
 137
 138     dht_size  = 2;
 139     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 0, 0,avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
 140                                           avpriv_mjpeg_val_dc);
 141     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 0, 1, avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
 142                                           avpriv_mjpeg_val_dc);
 143     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 1, 0, avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
 144                                           avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
 145     dht_size += jpeg_create_huffman_table(&pbc, 1, 1, avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
 146                                           avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
 147     AV_WB16(dht_size_ptr, dht_size);
 148
 149     /* SOF0 */
 150     jpeg_put_marker(&pbc, SOF0);
 151     bytestream2_put_be16(&pbc, 17); /* size */
 152     bytestream2_put_byte(&pbc, 8); /* bits per component */
 153     bytestream2_put_be16(&pbc, h);
 154     bytestream2_put_be16(&pbc, w);
 155     bytestream2_put_byte(&pbc, 3); /* number of components */
 156     bytestream2_put_byte(&pbc, 1); /* component number */
 157     bytestream2_put_byte(&pbc, (2 << 4) | (type ? 2 : 1)); /* hsample/vsample */
 158     bytestream2_put_byte(&pbc, 0); /* matrix number */
 159     bytestream2_put_byte(&pbc, 2); /* component number */
 160     bytestream2_put_byte(&pbc, 1 << 4 | 1); /* hsample/vsample */
 161     bytestream2_put_byte(&pbc, nb_qtable == 2 ? 1 : 0); /* matrix number */
 162     bytestream2_put_byte(&pbc, 3); /* component number */
 163     bytestream2_put_byte(&pbc, 1 << 4 | 1); /* hsample/vsample */
 164     bytestream2_put_byte(&pbc, nb_qtable == 2 ? 1 : 0); /* matrix number */
 165
 166     /* SOS */
 167     jpeg_put_marker(&pbc, SOS);
 168     bytestream2_put_be16(&pbc, 12);
 169     bytestream2_put_byte(&pbc, 3);
 170     bytestream2_put_byte(&pbc, 1);
 171     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
 172     bytestream2_put_byte(&pbc, 2);
 173     bytestream2_put_byte(&pbc, 17);
 174     bytestream2_put_byte(&pbc, 3);
 175     bytestream2_put_byte(&pbc, 17);
 176     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
 177     bytestream2_put_byte(&pbc, 63);
 178     bytestream2_put_byte(&pbc, 0);
 179
 180     /* Return the length in bytes of the JPEG header. */
 181     return bytestream2_tell_p(&pbc);
 182 }
 183
 184 static void create_default_qtables(uint8_t *qtables, uint8_t q)
 185 {
 186     int factor = q;
 187     int i;
 188
 189     factor = av_clip(q, 1, 99);
 190
 191     if (q < 50)
 192         q = 5000 / factor;
 193     else
 194         q = 200 - factor * 2;
 195
 196     for (i = 0; i < 128; i++) {
 197         int val = (default_quantizers[i] * q + 50) / 100;
 198
 199         /* Limit the quantizers to 1 <= q <= 255. */
 200         val = av_clip(val, 1, 255);
 201         qtables[i] = val;
 202     }
 203 }
 204
 205 static int jpeg_parse_packet(AVFormatContext *ctx, PayloadContext *jpeg,
 206                              AVStream *st, AVPacket *pkt, uint32_t *timestamp,
 207                              const uint8_t *buf, int len, uint16_t seq,
 208                              int flags)
 209 {
 210     uint8_t type, q, width, height;
 211     const uint8_t *qtables = NULL;
 212     uint16_t qtable_len;
 213     uint32_t off;
 214     int ret;
 215
 216     if (len < 8) {
 217         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
 218         return AVERROR_INVALIDDATA;
 219     }
 220
 221     /* Parse the main JPEG header. */
 222     off    = AV_RB24(buf + 1);  /* fragment byte offset */
 223     type   = AV_RB8(buf + 4);   /* id of jpeg decoder params */
 224     q      = AV_RB8(buf + 5);   /* quantization factor (or table id) */
 225     width  = AV_RB8(buf + 6);   /* frame width in 8 pixel blocks */
 226     height = AV_RB8(buf + 7);   /* frame height in 8 pixel blocks */
 227     buf += 8;
 228     len -= 8;
 229
 230     /* Parse the restart marker header. */
 231     if (type > 63) {
 232         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 233                "Unimplemented RTP/JPEG restart marker header.\n");
 234         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 235     }
 236     if (type > 1) {
 237         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unimplemented RTP/JPEG type %d\n", type);
 238         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 239     }
 240
 241     /* Parse the quantization table header. */
 242     if (off == 0) {
 243         /* Start of JPEG data packet. */
 244         uint8_t new_qtables[128];
 245         uint8_t hdr[1024];
 246
 247         if (q > 127) {
 248             uint8_t precision;
 249             if (len < 4) {
 250                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
 251                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 252             }
 253
 254             /* The first byte is reserved for future use. */
 255             precision  = AV_RB8(buf + 1);    /* size of coefficients */
 256             qtable_len = AV_RB16(buf + 2);   /* length in bytes */
 257             buf += 4;
 258             len -= 4;
 259
 260             if (precision)
 261                 av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Only 8-bit precision is supported.\n");
 262
 263             if (qtable_len > 0) {
 264                 if (len < qtable_len) {
 265                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too short RTP/JPEG packet.\n");
 266                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 267                 }
 268                 qtables = buf;
 269                 buf += qtable_len;
 270                 len -= qtable_len;
 271                 if (q < 255) {
 272                     if (jpeg->qtables_len[q - 128] &&
 273                         (jpeg->qtables_len[q - 128] != qtable_len ||
 274                          memcmp(qtables, &jpeg->qtables[q - 128][0], qtable_len))) {
 275                         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING,
 276                                "Quantization tables for q=%d changed\n", q);
 277                     } else if (!jpeg->qtables_len[q - 128] && qtable_len <= 128) {
 278                         memcpy(&jpeg->qtables[q - 128][0], qtables,
 279                                qtable_len);
 280                         jpeg->qtables_len[q - 128] = qtable_len;
 281                     }
 282                 }
 283             } else {
 284                 if (q == 255) {
 285                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 286                            "Invalid RTP/JPEG packet. Quantization tables not found.\n");
 287                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 288                 }
 289                 if (!jpeg->qtables_len[q - 128]) {
 290                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 291                            "No quantization tables known for q=%d yet.\n", q);
 292                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 293                 }
 294                 qtables    = &jpeg->qtables[q - 128][0];
 295                 qtable_len =  jpeg->qtables_len[q - 128];
 296             }
 297         } else { /* q <= 127 */
 298             if (q == 0 || q > 99) {
 299                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Reserved q value %d\n", q);
 300                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 301             }
 302             create_default_qtables(new_qtables, q);
 303             qtables    = new_qtables;
 304             qtable_len = sizeof(new_qtables);
 305         }
 306
 307         /* Skip the current frame in case of the end packet
 308          * has been lost somewhere. */
 309         ffio_free_dyn_buf(&jpeg->frame);
 310
 311         if ((ret = avio_open_dyn_buf(&jpeg->frame)) < 0)
 312             return ret;
 313         jpeg->timestamp = *timestamp;
 314
 315         /* Generate a frame and scan headers that can be prepended to the
 316          * RTP/JPEG data payload to produce a JPEG compressed image in
 317          * interchange format. */
 318         jpeg->hdr_size = jpeg_create_header(hdr, sizeof(hdr), type, width,
 319                                             height, qtables,
 320                                             qtable_len / 64);
 321
 322         /* Copy JPEG header to frame buffer. */
 323         avio_write(jpeg->frame, hdr, jpeg->hdr_size);
 324     }
 325
 326     if (!jpeg->frame) {
 327         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 328                "Received packet without a start chunk; dropping frame.\n");
 329         return AVERROR(EAGAIN);
 330     }
 331
 332     if (jpeg->timestamp != *timestamp) {
 333         /* Skip the current frame if timestamp is incorrect.
 334          * A start packet has been lost somewhere. */
 335         ffio_free_dyn_buf(&jpeg->frame);
 336         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "RTP timestamps don't match.\n");
 337         return AVERROR_INVALIDDATA;
 338     }
 339
 340     if (off != avio_tell(jpeg->frame) - jpeg->hdr_size) {
 341         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 342                "Missing packets; dropping frame.\n");
 343         return AVERROR(EAGAIN);
 344     }
 345
 346     /* Copy data to frame buffer. */
 347     avio_write(jpeg->frame, buf, len);
 348
 349     if (flags & RTP_FLAG_MARKER) {
 350         /* End of JPEG data packet. */
 351         uint8_t buf[2] = { 0xff, EOI };
 352
 353         /* Put EOI marker. */
 354         avio_write(jpeg->frame, buf, sizeof(buf));
 355
 356         /* Prepare the JPEG packet. */
 357         if ((ret = ff_rtp_finalize_packet(pkt, &jpeg->frame, st->index)) < 0) {
 358             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 359                    "Error occurred when getting frame buffer.\n");
 360             return ret;
 361         }
 362
 363         return 0;
 364     }
 365
 366     return AVERROR(EAGAIN);
 367 }
 368
 369 RTPDynamicProtocolHandler ff_jpeg_dynamic_handler = {
 370     .enc_name          = "JPEG",
 371     .codec_type        = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 372     .codec_id          = AV_CODEC_ID_MJPEG,
 373     .priv_data_size    = sizeof(PayloadContext),
 374     .free              = jpeg_free_context,
 375     .parse_packet      = jpeg_parse_packet,
 376     .static_payload_id = 26,
 377 };