cleanup
[ffmpeg.git] / libavcodec / cabac.c
1 /*
2  * H.26L/H.264/AVC/JVT/14496-10/... encoder/decoder
3  * Copyright (c) 2003 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
4  *
5  * This library is free software; you can redistribute it and/or
6  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
7  * License as published by the Free Software Foundation; either
8  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
9  *
10  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  * Lesser General Public License for more details.
14  *
15  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
16  * License along with this library; if not, write to the Free Software
17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
18  *
19  */
20
21 /**
22  * @file cabac.c
23  * Context Adaptive Binary Arithmetic Coder.
24  */
25
26 #include <string.h>
27
28 #include "common.h"
29 #include "cabac.h"
30
31 const uint8_t ff_h264_lps_range[64][4]= {
32 {128,176,208,240}, {128,167,197,227}, {128,158,187,216}, {123,150,178,205},
33 {116,142,169,195}, {111,135,160,185}, {105,128,152,175}, {100,122,144,166},
34 { 95,116,137,158}, { 90,110,130,150}, { 85,104,123,142}, { 81, 99,117,135},
35 { 77, 94,111,128}, { 73, 89,105,122}, { 69, 85,100,116}, { 66, 80, 95,110},
36 { 62, 76, 90,104}, { 59, 72, 86, 99}, { 56, 69, 81, 94}, { 53, 65, 77, 89},
37 { 51, 62, 73, 85}, { 48, 59, 69, 80}, { 46, 56, 66, 76}, { 43, 53, 63, 72},
38 { 41, 50, 59, 69}, { 39, 48, 56, 65}, { 37, 45, 54, 62}, { 35, 43, 51, 59},
39 { 33, 41, 48, 56}, { 32, 39, 46, 53}, { 30, 37, 43, 50}, { 29, 35, 41, 48},
40 { 27, 33, 39, 45}, { 26, 31, 37, 43}, { 24, 30, 35, 41}, { 23, 28, 33, 39},
41 { 22, 27, 32, 37}, { 21, 26, 30, 35}, { 20, 24, 29, 33}, { 19, 23, 27, 31},
42 { 18, 22, 26, 30}, { 17, 21, 25, 28}, { 16, 20, 23, 27}, { 15, 19, 22, 25},
43 { 14, 18, 21, 24}, { 14, 17, 20, 23}, { 13, 16, 19, 22}, { 12, 15, 18, 21},
44 { 12, 14, 17, 20}, { 11, 14, 16, 19}, { 11, 13, 15, 18}, { 10, 12, 15, 17},
45 { 10, 12, 14, 16}, {  9, 11, 13, 15}, {  9, 11, 12, 14}, {  8, 10, 12, 14},
46 {  8,  9, 11, 13}, {  7,  9, 11, 12}, {  7,  9, 10, 12}, {  7,  8, 10, 11},
47 {  6,  8,  9, 11}, {  6,  7,  9, 10}, {  6,  7,  8,  9}, {  2,  2,  2,  2},
48 };
49
50 const uint8_t ff_h264_mps_state[64]= {
51   1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,
52   9,10,11,12,13,14,15,16,
53  17,18,19,20,21,22,23,24,
54  25,26,27,28,29,30,31,32,
55  33,34,35,36,37,38,39,40,
56  41,42,43,44,45,46,47,48,
57  49,50,51,52,53,54,55,56,
58  57,58,59,60,61,62,62,63,
59 };
60
61 const uint8_t ff_h264_lps_state[64]= {
62   0, 0, 1, 2, 2, 4, 4, 5,
63   6, 7, 8, 9, 9,11,11,12,
64  13,13,15,15,16,16,18,18,
65  19,19,21,21,22,22,23,24,
66  24,25,26,26,27,27,28,29,
67  29,30,30,30,31,32,32,33,
68  33,33,34,34,35,35,35,36,
69  36,36,37,37,37,38,38,63,
70 };
71
72 /**
73  *
74  * @param buf_size size of buf in bits
75  */
76 void ff_init_cabac_encoder(CABACContext *c, uint8_t *buf, int buf_size){
77     init_put_bits(&c->pb, buf, buf_size, NULL, NULL);
78
79     c->low= 0;
80     c->range= 0x1FE;
81     c->outstanding_count= 0;
82 #ifdef STRICT_LIMITS
83     c->sym_count =0;
84 #endif
85     
86     c->pb.bit_left++; //avoids firstBitFlag
87 }
88
89 /**
90  *
91  * @param buf_size size of buf in bits
92  */
93 void ff_init_cabac_decoder(CABACContext *c, uint8_t *buf, int buf_size){
94     c->bytestream= buf;
95
96     c->low= *c->bytestream++;
97     c->low= (c->low<<9) + ((*c->bytestream++)<<1);
98     c->range= 0x1FE00;
99     c->bits_left= 7;
100 }
101
102 void ff_init_cabac_states(CABACContext *c, uint8_t const (*lps_range)[4], 
103                           uint8_t const *mps_state, uint8_t const *lps_state, int state_count){
104     int i, j;
105     
106     for(i=0; i<state_count; i++){
107         for(j=0; j<4; j++){ //FIXME check if this is worth the 1 shift we save
108             c->lps_range[2*i+0][j]=
109             c->lps_range[2*i+1][j]= lps_range[i][j];
110         }
111
112         c->mps_state[2*i+0]= 2*mps_state[i];
113         c->mps_state[2*i+1]= 2*mps_state[i]+1;
114
115         if(lps_state[i]){
116             c->lps_state[2*i+0]= 2*lps_state[i];
117             c->lps_state[2*i+1]= 2*lps_state[i]+1;
118         }else{
119             c->lps_state[2*i+0]= 1;
120             c->lps_state[2*i+1]= 0;
121         }
122     }
123 }
124
125 #if 0 //selftest
126 #define SIZE 10240
127 int main(){
128     CABACContext c;
129     uint8_t b[9*SIZE];
130     uint8_t r[9*SIZE];
131     int i;
132     uint8_t state[10]= {0};
133     
134     ff_init_cabac_encoder(&c, b, SIZE);
135     ff_init_cabac_states(&c, ff_h264_lps_range, ff_h264_mps_state, ff_h264_lps_state, 64);
136     
137     for(i=0; i<SIZE; i++){
138         r[i]= random()%7;
139     }
140     
141     for(i=0; i<SIZE; i++){
142 START_TIMER
143         put_cabac_bypass(&c, r[i]&1);
144 STOP_TIMER("put_cabac_bypass")
145     }
146     
147     for(i=0; i<SIZE; i++){
148 START_TIMER
149         put_cabac(&c, state, r[i]&1);
150 STOP_TIMER("put_cabac")
151     }
152
153     for(i=0; i<SIZE; i++){
154 START_TIMER
155         put_cabac_u(&c, state, r[i], 6, 3, i&1);
156 STOP_TIMER("put_cabac_u")
157     }    
158
159     for(i=0; i<SIZE; i++){
160 START_TIMER
161         put_cabac_ueg(&c, state, r[i], 3, 0, 1, 2);
162 STOP_TIMER("put_cabac_ueg")
163     }    
164    
165     put_cabac_terminate(&c, 1);
166     
167     ff_init_cabac_decoder(&c, b, SIZE);
168     
169     memset(state, 0, sizeof(state));
170     
171     for(i=0; i<SIZE; i++){
172 START_TIMER
173         if( (r[i]&1) != get_cabac_bypass(&c) )
174             printf("CABAC bypass failure at %d\n", i);
175 STOP_TIMER("get_cabac_bypass")
176     }
177     
178     for(i=0; i<SIZE; i++){
179 START_TIMER
180         if( (r[i]&1) != get_cabac(&c, state) )
181             printf("CABAC failure at %d\n", i);
182 STOP_TIMER("get_cabac")
183     }
184
185     for(i=0; i<SIZE; i++){
186 START_TIMER
187         if( r[i] != get_cabac_u(&c, state, (i&1) ? 6 : 7, 3, i&1) )
188             printf("CABAC unary (truncated) binarization failure at %d\n", i);
189 STOP_TIMER("get_cabac_u")
190     }
191
192     for(i=0; i<SIZE; i++){
193 START_TIMER
194         if( r[i] != get_cabac_ueg(&c, state, 3, 0, 1, 2))
195             printf("CABAC unary (truncated) binarization failure at %d\n", i);
196 STOP_TIMER("get_cabac_ueg")
197     }
198
199     if(!get_cabac_terminate(&c))
200         printf("where's the Terminator?\n");
201     
202     return 0;
203 }
204
205 #endif