avformat/wtvdec: Avoid (32bit signed) sectors
[ffmpeg.git] / libavcodec / bitstream.c
1 /*
2  * Common bit i/o utils
3  * Copyright (c) 2000, 2001 Fabrice Bellard
4  * Copyright (c) 2002-2004 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
5  * Copyright (c) 2010 Loren Merritt
6  *
7  * alternative bitstream reader & writer by Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
8  *
9  * This file is part of FFmpeg.
10  *
11  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
13  * License as published by the Free Software Foundation; either
14  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
15  *
16  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
19  * Lesser General Public License for more details.
20  *
21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
22  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
23  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
24  */
25
26 /**
27  * @file
28  * bitstream api.
29  */
30
31 #include "libavutil/avassert.h"
32 #include "libavutil/qsort.h"
33 #include "avcodec.h"
34 #include "internal.h"
35 #include "mathops.h"
36 #include "put_bits.h"
37 #include "vlc.h"
38
39 const uint8_t ff_log2_run[41]={
40  0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1,
41  2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3,
42  4, 4, 5, 5, 6, 6, 7, 7,
43  8, 9,10,11,12,13,14,15,
44 16,17,18,19,20,21,22,23,
45 24,
46 };
47
48 void avpriv_align_put_bits(PutBitContext *s)
49 {
50     put_bits(s, s->bit_left & 7, 0);
51 }
52
53 void avpriv_put_string(PutBitContext *pb, const char *string,
54                        int terminate_string)
55 {
56     while (*string) {
57         put_bits(pb, 8, *string);
58         string++;
59     }
60     if (terminate_string)
61         put_bits(pb, 8, 0);
62 }
63
64 void avpriv_copy_bits(PutBitContext *pb, const uint8_t *src, int length)
65 {
66     int words = length >> 4;
67     int bits  = length & 15;
68     int i;
69
70     if (length == 0)
71         return;
72
73     av_assert0(length <= put_bits_left(pb));
74
75     if (CONFIG_SMALL || words < 16 || put_bits_count(pb) & 7) {
76         for (i = 0; i < words; i++)
77             put_bits(pb, 16, AV_RB16(src + 2 * i));
78     } else {
79         for (i = 0; put_bits_count(pb) & 31; i++)
80             put_bits(pb, 8, src[i]);
81         flush_put_bits(pb);
82         memcpy(put_bits_ptr(pb), src + i, 2 * words - i);
83         skip_put_bytes(pb, 2 * words - i);
84     }
85
86     put_bits(pb, bits, AV_RB16(src + 2 * words) >> (16 - bits));
87 }
88
89 /* VLC decoding */
90
91 #define GET_DATA(v, table, i, wrap, size)                   \
92 {                                                           \
93     const uint8_t *ptr = (const uint8_t *)table + i * wrap; \
94     switch(size) {                                          \
95     case 1:                                                 \
96         v = *(const uint8_t *)ptr;                          \
97         break;                                              \
98     case 2:                                                 \
99         v = *(const uint16_t *)ptr;                         \
100         break;                                              \
101     case 4:                                                 \
102         v = *(const uint32_t *)ptr;                         \
103         break;                                              \
104     default:                                                \
105         av_assert1(0);                                      \
106     }                                                       \
107 }
108
109
110 static int alloc_table(VLC *vlc, int size, int use_static)
111 {
112     int index = vlc->table_size;
113
114     vlc->table_size += size;
115     if (vlc->table_size > vlc->table_allocated) {
116         if (use_static)
117             abort(); // cannot do anything, init_vlc() is used with too little memory
118         vlc->table_allocated += (1 << vlc->bits);
119         vlc->table = av_realloc_f(vlc->table, vlc->table_allocated, sizeof(VLC_TYPE) * 2);
120         if (!vlc->table) {
121             vlc->table_allocated = 0;
122             vlc->table_size = 0;
123             return AVERROR(ENOMEM);
124         }
125         memset(vlc->table + vlc->table_allocated - (1 << vlc->bits), 0, sizeof(VLC_TYPE) * 2 << vlc->bits);
126     }
127     return index;
128 }
129
130 typedef struct VLCcode {
131     uint8_t bits;
132     uint16_t symbol;
133     /** codeword, with the first bit-to-be-read in the msb
134      * (even if intended for a little-endian bitstream reader) */
135     uint32_t code;
136 } VLCcode;
137
138 static int compare_vlcspec(const void *a, const void *b)
139 {
140     const VLCcode *sa = a, *sb = b;
141     return (sa->code >> 1) - (sb->code >> 1);
142 }
143 /**
144  * Build VLC decoding tables suitable for use with get_vlc().
145  *
146  * @param vlc            the context to be initialized
147  *
148  * @param table_nb_bits  max length of vlc codes to store directly in this table
149  *                       (Longer codes are delegated to subtables.)
150  *
151  * @param nb_codes       number of elements in codes[]
152  *
153  * @param codes          descriptions of the vlc codes
154  *                       These must be ordered such that codes going into the same subtable are contiguous.
155  *                       Sorting by VLCcode.code is sufficient, though not necessary.
156  */
157 static int build_table(VLC *vlc, int table_nb_bits, int nb_codes,
158                        VLCcode *codes, int flags)
159 {
160     int table_size, table_index, index, code_prefix, symbol, subtable_bits;
161     int i, j, k, n, nb, inc;
162     uint32_t code;
163     volatile VLC_TYPE (* volatile table)[2]; // the double volatile is needed to prevent an internal compiler error in gcc 4.2
164
165     table_size = 1 << table_nb_bits;
166     if (table_nb_bits > 30)
167        return AVERROR(EINVAL);
168     table_index = alloc_table(vlc, table_size, flags & INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
169     ff_dlog(NULL, "new table index=%d size=%d\n", table_index, table_size);
170     if (table_index < 0)
171         return table_index;
172     table = (volatile VLC_TYPE (*)[2])&vlc->table[table_index];
173
174     /* first pass: map codes and compute auxiliary table sizes */
175     for (i = 0; i < nb_codes; i++) {
176         n      = codes[i].bits;
177         code   = codes[i].code;
178         symbol = codes[i].symbol;
179         ff_dlog(NULL, "i=%d n=%d code=0x%"PRIx32"\n", i, n, code);
180         if (n <= table_nb_bits) {
181             /* no need to add another table */
182             j = code >> (32 - table_nb_bits);
183             nb = 1 << (table_nb_bits - n);
184             inc = 1;
185             if (flags & INIT_VLC_LE) {
186                 j = bitswap_32(code);
187                 inc = 1 << n;
188             }
189             for (k = 0; k < nb; k++) {
190                 int bits = table[j][1];
191                 int oldsym  = table[j][0];
192                 ff_dlog(NULL, "%4x: code=%d n=%d\n", j, i, n);
193                 if ((bits || oldsym) && (bits != n || oldsym != symbol)) {
194                     av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "incorrect codes\n");
195                     return AVERROR_INVALIDDATA;
196                 }
197                 table[j][1] = n; //bits
198                 table[j][0] = symbol;
199                 j += inc;
200             }
201         } else {
202             /* fill auxiliary table recursively */
203             n -= table_nb_bits;
204             code_prefix = code >> (32 - table_nb_bits);
205             subtable_bits = n;
206             codes[i].bits = n;
207             codes[i].code = code << table_nb_bits;
208             for (k = i+1; k < nb_codes; k++) {
209                 n = codes[k].bits - table_nb_bits;
210                 if (n <= 0)
211                     break;
212                 code = codes[k].code;
213                 if (code >> (32 - table_nb_bits) != code_prefix)
214                     break;
215                 codes[k].bits = n;
216                 codes[k].code = code << table_nb_bits;
217                 subtable_bits = FFMAX(subtable_bits, n);
218             }
219             subtable_bits = FFMIN(subtable_bits, table_nb_bits);
220             j = (flags & INIT_VLC_LE) ? bitswap_32(code_prefix) >> (32 - table_nb_bits) : code_prefix;
221             table[j][1] = -subtable_bits;
222             ff_dlog(NULL, "%4x: n=%d (subtable)\n",
223                     j, codes[i].bits + table_nb_bits);
224             index = build_table(vlc, subtable_bits, k-i, codes+i, flags);
225             if (index < 0)
226                 return index;
227             /* note: realloc has been done, so reload tables */
228             table = (volatile VLC_TYPE (*)[2])&vlc->table[table_index];
229             table[j][0] = index; //code
230             if (table[j][0] != index) {
231                 avpriv_request_sample(NULL, "strange codes");
232                 return AVERROR_PATCHWELCOME;
233             }
234             i = k-1;
235         }
236     }
237
238     for (i = 0; i < table_size; i++) {
239         if (table[i][1] == 0) //bits
240             table[i][0] = -1; //codes
241     }
242
243     return table_index;
244 }
245
246
247 /* Build VLC decoding tables suitable for use with get_vlc().
248
249    'nb_bits' sets the decoding table size (2^nb_bits) entries. The
250    bigger it is, the faster is the decoding. But it should not be too
251    big to save memory and L1 cache. '9' is a good compromise.
252
253    'nb_codes' : number of vlcs codes
254
255    'bits' : table which gives the size (in bits) of each vlc code.
256
257    'codes' : table which gives the bit pattern of of each vlc code.
258
259    'symbols' : table which gives the values to be returned from get_vlc().
260
261    'xxx_wrap' : give the number of bytes between each entry of the
262    'bits' or 'codes' tables.
263
264    'xxx_size' : gives the number of bytes of each entry of the 'bits'
265    or 'codes' tables. Currently 1,2 and 4 are supported.
266
267    'wrap' and 'size' make it possible to use any memory configuration and types
268    (byte/word/long) to store the 'bits', 'codes', and 'symbols' tables.
269
270    'use_static' should be set to 1 for tables, which should be freed
271    with av_free_static(), 0 if ff_free_vlc() will be used.
272 */
273 int ff_init_vlc_sparse(VLC *vlc_arg, int nb_bits, int nb_codes,
274                        const void *bits, int bits_wrap, int bits_size,
275                        const void *codes, int codes_wrap, int codes_size,
276                        const void *symbols, int symbols_wrap, int symbols_size,
277                        int flags)
278 {
279     VLCcode *buf;
280     int i, j, ret;
281     VLCcode localbuf[1500]; // the maximum currently needed is 1296 by rv34
282     VLC localvlc, *vlc;
283
284     vlc = vlc_arg;
285     vlc->bits = nb_bits;
286     if (flags & INIT_VLC_USE_NEW_STATIC) {
287         av_assert0(nb_codes + 1 <= FF_ARRAY_ELEMS(localbuf));
288         buf = localbuf;
289         localvlc = *vlc_arg;
290         vlc = &localvlc;
291         vlc->table_size = 0;
292     } else {
293         vlc->table           = NULL;
294         vlc->table_allocated = 0;
295         vlc->table_size      = 0;
296
297         buf = av_malloc_array((nb_codes + 1), sizeof(VLCcode));
298         if (!buf)
299             return AVERROR(ENOMEM);
300     }
301
302
303     av_assert0(symbols_size <= 2 || !symbols);
304     j = 0;
305 #define COPY(condition)\
306     for (i = 0; i < nb_codes; i++) {                                        \
307         GET_DATA(buf[j].bits, bits, i, bits_wrap, bits_size);               \
308         if (!(condition))                                                   \
309             continue;                                                       \
310         if (buf[j].bits > 3*nb_bits || buf[j].bits>32) {                    \
311             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Too long VLC (%d) in init_vlc\n", buf[j].bits);\
312             if (!(flags & INIT_VLC_USE_NEW_STATIC))                         \
313                 av_free(buf);                                               \
314             return AVERROR(EINVAL);                                         \
315         }                                                                   \
316         GET_DATA(buf[j].code, codes, i, codes_wrap, codes_size);            \
317         if (buf[j].code >= (1LL<<buf[j].bits)) {                            \
318             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Invalid code %"PRIx32" for %d in "  \
319                    "init_vlc\n", buf[j].code, i);                           \
320             if (!(flags & INIT_VLC_USE_NEW_STATIC))                         \
321                 av_free(buf);                                               \
322             return AVERROR(EINVAL);                                         \
323         }                                                                   \
324         if (flags & INIT_VLC_LE)                                            \
325             buf[j].code = bitswap_32(buf[j].code);                          \
326         else                                                                \
327             buf[j].code <<= 32 - buf[j].bits;                               \
328         if (symbols)                                                        \
329             GET_DATA(buf[j].symbol, symbols, i, symbols_wrap, symbols_size) \
330         else                                                                \
331             buf[j].symbol = i;                                              \
332         j++;                                                                \
333     }
334     COPY(buf[j].bits > nb_bits);
335     // qsort is the slowest part of init_vlc, and could probably be improved or avoided
336     AV_QSORT(buf, j, struct VLCcode, compare_vlcspec);
337     COPY(buf[j].bits && buf[j].bits <= nb_bits);
338     nb_codes = j;
339
340     ret = build_table(vlc, nb_bits, nb_codes, buf, flags);
341
342     if (flags & INIT_VLC_USE_NEW_STATIC) {
343         if(vlc->table_size != vlc->table_allocated)
344             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "needed %d had %d\n", vlc->table_size, vlc->table_allocated);
345
346         av_assert0(ret >= 0);
347         *vlc_arg = *vlc;
348     } else {
349         av_free(buf);
350         if (ret < 0) {
351             av_freep(&vlc->table);
352             return ret;
353         }
354     }
355     return 0;
356 }
357
358
359 void ff_free_vlc(VLC *vlc)
360 {
361     av_freep(&vlc->table);
362 }