decrease ff_h264_norm_shift[] size
[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 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 /**
24  * @file cabac.c
25  * Context Adaptive Binary Arithmetic Coder.
26  */
27
28 #include <string.h>
29
30 #include "common.h"
31 #include "bitstream.h"
32 #include "cabac.h"
33
34 const uint8_t ff_h264_lps_range[64][4]= {
35 {128,176,208,240}, {128,167,197,227}, {128,158,187,216}, {123,150,178,205},
36 {116,142,169,195}, {111,135,160,185}, {105,128,152,175}, {100,122,144,166},
37 { 95,116,137,158}, { 90,110,130,150}, { 85,104,123,142}, { 81, 99,117,135},
38 { 77, 94,111,128}, { 73, 89,105,122}, { 69, 85,100,116}, { 66, 80, 95,110},
39 { 62, 76, 90,104}, { 59, 72, 86, 99}, { 56, 69, 81, 94}, { 53, 65, 77, 89},
40 { 51, 62, 73, 85}, { 48, 59, 69, 80}, { 46, 56, 66, 76}, { 43, 53, 63, 72},
41 { 41, 50, 59, 69}, { 39, 48, 56, 65}, { 37, 45, 54, 62}, { 35, 43, 51, 59},
42 { 33, 41, 48, 56}, { 32, 39, 46, 53}, { 30, 37, 43, 50}, { 29, 35, 41, 48},
43 { 27, 33, 39, 45}, { 26, 31, 37, 43}, { 24, 30, 35, 41}, { 23, 28, 33, 39},
44 { 22, 27, 32, 37}, { 21, 26, 30, 35}, { 20, 24, 29, 33}, { 19, 23, 27, 31},
45 { 18, 22, 26, 30}, { 17, 21, 25, 28}, { 16, 20, 23, 27}, { 15, 19, 22, 25},
46 { 14, 18, 21, 24}, { 14, 17, 20, 23}, { 13, 16, 19, 22}, { 12, 15, 18, 21},
47 { 12, 14, 17, 20}, { 11, 14, 16, 19}, { 11, 13, 15, 18}, { 10, 12, 15, 17},
48 { 10, 12, 14, 16}, {  9, 11, 13, 15}, {  9, 11, 12, 14}, {  8, 10, 12, 14},
49 {  8,  9, 11, 13}, {  7,  9, 11, 12}, {  7,  9, 10, 12}, {  7,  8, 10, 11},
50 {  6,  8,  9, 11}, {  6,  7,  9, 10}, {  6,  7,  8,  9}, {  2,  2,  2,  2},
51 };
52
53 const uint8_t ff_h264_mps_state[64]= {
54   1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,
55   9,10,11,12,13,14,15,16,
56  17,18,19,20,21,22,23,24,
57  25,26,27,28,29,30,31,32,
58  33,34,35,36,37,38,39,40,
59  41,42,43,44,45,46,47,48,
60  49,50,51,52,53,54,55,56,
61  57,58,59,60,61,62,62,63,
62 };
63
64 const uint8_t ff_h264_lps_state[64]= {
65   0, 0, 1, 2, 2, 4, 4, 5,
66   6, 7, 8, 9, 9,11,11,12,
67  13,13,15,15,16,16,18,18,
68  19,19,21,21,22,22,23,24,
69  24,25,26,26,27,27,28,29,
70  29,30,30,30,31,32,32,33,
71  33,33,34,34,35,35,35,36,
72  36,36,37,37,37,38,38,63,
73 };
74
75 const uint8_t ff_h264_norm_shift[128]= {
76  7,6,5,5,4,4,4,4,3,3,3,3,3,3,3,3,
77  2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,
78  1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,
79  1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,
80  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
81  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
82  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
83  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
84 };
85
86 /**
87  *
88  * @param buf_size size of buf in bits
89  */
90 void ff_init_cabac_encoder(CABACContext *c, uint8_t *buf, int buf_size){
91     init_put_bits(&c->pb, buf, buf_size);
92
93     c->low= 0;
94     c->range= 0x1FE;
95     c->outstanding_count= 0;
96 #ifdef STRICT_LIMITS
97     c->sym_count =0;
98 #endif
99
100     c->pb.bit_left++; //avoids firstBitFlag
101 }
102
103 /**
104  *
105  * @param buf_size size of buf in bits
106  */
107 void ff_init_cabac_decoder(CABACContext *c, const uint8_t *buf, int buf_size){
108     c->bytestream_start=
109     c->bytestream= buf;
110     c->bytestream_end= buf + buf_size;
111
112 #if CABAC_BITS == 16
113     c->low =  (*c->bytestream++)<<18;
114     c->low+=  (*c->bytestream++)<<10;
115 #else
116     c->low =  (*c->bytestream++)<<10;
117 #endif
118     c->low+= ((*c->bytestream++)<<2) + 2;
119     c->range= 0x1FE<<(CABAC_BITS + 1);
120 }
121
122 void ff_init_cabac_states(CABACContext *c, uint8_t const (*lps_range)[4],
123                           uint8_t const *mps_state, uint8_t const *lps_state, int state_count){
124     int i, j;
125
126     for(i=0; i<state_count; i++){
127         for(j=0; j<4; j++){ //FIXME check if this is worth the 1 shift we save
128             c->lps_range[2*i+2][j+4]=
129             c->lps_range[2*i+3][j+4]= lps_range[i][j];
130         }
131
132         c->mps_state[2*i+2]= 2*mps_state[i]+2;
133         c->mps_state[2*i+3]= 2*mps_state[i]+3;
134
135         if( i ){
136             c->lps_state[2*i+2]= 2*lps_state[i]+2;
137             c->lps_state[2*i+3]= 2*lps_state[i]+3;
138         }else{
139             c->lps_state[2*i+2]= 3;
140             c->lps_state[2*i+3]= 2;
141         }
142     }
143 }
144
145 #if 0 //selftest
146 #define SIZE 10240
147
148 #include "avcodec.h"
149
150 int main(){
151     CABACContext c;
152     uint8_t b[9*SIZE];
153     uint8_t r[9*SIZE];
154     int i;
155     uint8_t state[10]= {0};
156
157     ff_init_cabac_encoder(&c, b, SIZE);
158     ff_init_cabac_states(&c, ff_h264_lps_range, ff_h264_mps_state, ff_h264_lps_state, 64);
159
160     for(i=0; i<SIZE; i++){
161         r[i]= random()%7;
162     }
163
164     for(i=0; i<SIZE; i++){
165 START_TIMER
166         put_cabac_bypass(&c, r[i]&1);
167 STOP_TIMER("put_cabac_bypass")
168     }
169
170     for(i=0; i<SIZE; i++){
171 START_TIMER
172         put_cabac(&c, state, r[i]&1);
173 STOP_TIMER("put_cabac")
174     }
175
176     for(i=0; i<SIZE; i++){
177 START_TIMER
178         put_cabac_u(&c, state, r[i], 6, 3, i&1);
179 STOP_TIMER("put_cabac_u")
180     }
181
182     for(i=0; i<SIZE; i++){
183 START_TIMER
184         put_cabac_ueg(&c, state, r[i], 3, 0, 1, 2);
185 STOP_TIMER("put_cabac_ueg")
186     }
187
188     put_cabac_terminate(&c, 1);
189
190     ff_init_cabac_decoder(&c, b, SIZE);
191
192     memset(state, 0, sizeof(state));
193
194     for(i=0; i<SIZE; i++){
195 START_TIMER
196         if( (r[i]&1) != get_cabac_bypass(&c) )
197             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "CABAC bypass failure at %d\n", i);
198 STOP_TIMER("get_cabac_bypass")
199     }
200
201     for(i=0; i<SIZE; i++){
202 START_TIMER
203         if( (r[i]&1) != get_cabac(&c, state) )
204             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "CABAC failure at %d\n", i);
205 STOP_TIMER("get_cabac")
206     }
207 #if 0
208     for(i=0; i<SIZE; i++){
209 START_TIMER
210         if( r[i] != get_cabac_u(&c, state, (i&1) ? 6 : 7, 3, i&1) )
211             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "CABAC unary (truncated) binarization failure at %d\n", i);
212 STOP_TIMER("get_cabac_u")
213     }
214
215     for(i=0; i<SIZE; i++){
216 START_TIMER
217         if( r[i] != get_cabac_ueg(&c, state, 3, 0, 1, 2))
218             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "CABAC unary (truncated) binarization failure at %d\n", i);
219 STOP_TIMER("get_cabac_ueg")
220     }
221 #endif
222     if(!get_cabac_terminate(&c))
223         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "where's the Terminator?\n");
224
225     return 0;
226 }
227
228 #endif