Merge commit '7ea1b3472a61de4aa4d41b571e99418e4997ad41'
[ffmpeg.git] / libavcodec / dvdec.c
1 /*
2  * DV decoder
3  * Copyright (c) 2002 Fabrice Bellard
4  * Copyright (c) 2004 Roman Shaposhnik
5  *
6  * 50 Mbps (DVCPRO50) support
7  * Copyright (c) 2006 Daniel Maas <dmaas@maasdigital.com>
8  *
9  * 100 Mbps (DVCPRO HD) support
10  * Initial code by Daniel Maas <dmaas@maasdigital.com> (funded by BBC R&D)
11  * Final code by Roman Shaposhnik
12  *
13  * Many thanks to Dan Dennedy <dan@dennedy.org> for providing wealth
14  * of DV technical info.
15  *
16  * This file is part of FFmpeg.
17  *
18  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
19  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
20  * License as published by the Free Software Foundation; either
21  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
22  *
23  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
24  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
25  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
26  * Lesser General Public License for more details.
27  *
28  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
29  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
30  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
31  */
32
33 /**
34  * @file
35  * DV decoder
36  */
37
38 #include "libavutil/avassert.h"
39 #include "libavutil/imgutils.h"
40 #include "libavutil/internal.h"
41 #include "libavutil/pixdesc.h"
42
43 #include "avcodec.h"
44 #include "dv.h"
45 #include "dv_profile_internal.h"
46 #include "dvdata.h"
47 #include "get_bits.h"
48 #include "idctdsp.h"
49 #include "internal.h"
50 #include "put_bits.h"
51 #include "simple_idct.h"
52
53 typedef struct BlockInfo {
54     const uint32_t *factor_table;
55     const uint8_t *scan_table;
56     uint8_t pos; /* position in block */
57     void (*idct_put)(uint8_t *dest, int line_size, int16_t *block);
58     uint8_t partial_bit_count;
59     uint32_t partial_bit_buffer;
60     int shift_offset;
61 } BlockInfo;
62
63 static const int dv_iweight_bits = 14;
64
65 static av_cold int dvvideo_decode_init(AVCodecContext *avctx)
66 {
67     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
68     IDCTDSPContext idsp;
69     int i;
70
71     memset(&idsp,0, sizeof(idsp));
72     ff_idctdsp_init(&idsp, avctx);
73
74     for (i = 0; i < 64; i++)
75         s->dv_zigzag[0][i] = idsp.idct_permutation[ff_zigzag_direct[i]];
76
77     if (avctx->lowres){
78         for (i = 0; i < 64; i++){
79             int j = ff_dv_zigzag248_direct[i];
80             s->dv_zigzag[1][i] = idsp.idct_permutation[(j & 7) + (j & 8) * 4 + (j & 48) / 2];
81         }
82     }else
83         memcpy(s->dv_zigzag[1], ff_dv_zigzag248_direct, sizeof(s->dv_zigzag[1]));
84
85     s->idct_put[0] = idsp.idct_put;
86     s->idct_put[1] = ff_simple_idct248_put;
87
88     return ff_dvvideo_init(avctx);
89 }
90
91 /* decode AC coefficients */
92 static void dv_decode_ac(GetBitContext *gb, BlockInfo *mb, int16_t *block)
93 {
94     int last_index = gb->size_in_bits;
95     const uint8_t  *scan_table   = mb->scan_table;
96     const uint32_t *factor_table = mb->factor_table;
97     int pos                      = mb->pos;
98     int partial_bit_count        = mb->partial_bit_count;
99     int level, run, vlc_len, index;
100
101     OPEN_READER_NOSIZE(re, gb);
102     UPDATE_CACHE(re, gb);
103
104     /* if we must parse a partial VLC, we do it here */
105     if (partial_bit_count > 0) {
106         re_cache              = re_cache >> partial_bit_count |
107                                 mb->partial_bit_buffer;
108         re_index             -= partial_bit_count;
109         mb->partial_bit_count = 0;
110     }
111
112     /* get the AC coefficients until last_index is reached */
113     for (;;) {
114         av_dlog(NULL, "%2d: bits=%04x index=%d\n", pos, SHOW_UBITS(re, gb, 16),
115                 re_index);
116         /* our own optimized GET_RL_VLC */
117         index   = NEG_USR32(re_cache, TEX_VLC_BITS);
118         vlc_len = ff_dv_rl_vlc[index].len;
119         if (vlc_len < 0) {
120             index = NEG_USR32((unsigned) re_cache << TEX_VLC_BITS, -vlc_len) +
121                     ff_dv_rl_vlc[index].level;
122             vlc_len = TEX_VLC_BITS - vlc_len;
123         }
124         level = ff_dv_rl_vlc[index].level;
125         run   = ff_dv_rl_vlc[index].run;
126
127         /* gotta check if we're still within gb boundaries */
128         if (re_index + vlc_len > last_index) {
129             /* should be < 16 bits otherwise a codeword could have been parsed */
130             mb->partial_bit_count  = last_index - re_index;
131             mb->partial_bit_buffer = re_cache & ~(-1u >> mb->partial_bit_count);
132             re_index               = last_index;
133             break;
134         }
135         re_index += vlc_len;
136
137         av_dlog(NULL, "run=%d level=%d\n", run, level);
138         pos += run;
139         if (pos >= 64)
140             break;
141
142         level = (level * factor_table[pos] + (1 << (dv_iweight_bits - 1))) >>
143                 dv_iweight_bits;
144         block[scan_table[pos]] = level;
145
146         UPDATE_CACHE(re, gb);
147     }
148     CLOSE_READER(re, gb);
149     mb->pos = pos;
150 }
151
152 static inline void bit_copy(PutBitContext *pb, GetBitContext *gb)
153 {
154     int bits_left = get_bits_left(gb);
155     while (bits_left >= MIN_CACHE_BITS) {
156         put_bits(pb, MIN_CACHE_BITS, get_bits(gb, MIN_CACHE_BITS));
157         bits_left -= MIN_CACHE_BITS;
158     }
159     if (bits_left > 0)
160         put_bits(pb, bits_left, get_bits(gb, bits_left));
161 }
162
163 /* mb_x and mb_y are in units of 8 pixels */
164 static int dv_decode_video_segment(AVCodecContext *avctx, void *arg)
165 {
166     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
167     DVwork_chunk *work_chunk = arg;
168     int quant, dc, dct_mode, class1, j;
169     int mb_index, mb_x, mb_y, last_index;
170     int y_stride, linesize;
171     int16_t *block, *block1;
172     int c_offset;
173     uint8_t *y_ptr;
174     const uint8_t *buf_ptr;
175     PutBitContext pb, vs_pb;
176     GetBitContext gb;
177     BlockInfo mb_data[5 * DV_MAX_BPM], *mb, *mb1;
178     LOCAL_ALIGNED_16(int16_t, sblock, [5 * DV_MAX_BPM], [64]);
179     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, mb_bit_buffer, [80     + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE]); /* allow some slack */
180     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, vs_bit_buffer, [80 * 5 + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE]); /* allow some slack */
181     const int log2_blocksize = 3-s->avctx->lowres;
182     int is_field_mode[5];
183
184     av_assert1((((int) mb_bit_buffer) & 7) == 0);
185     av_assert1((((int) vs_bit_buffer) & 7) == 0);
186
187     memset(sblock, 0, 5 * DV_MAX_BPM * sizeof(*sblock));
188
189     /* pass 1: read DC and AC coefficients in blocks */
190     buf_ptr = &s->buf[work_chunk->buf_offset * 80];
191     block1  = &sblock[0][0];
192     mb1     = mb_data;
193     init_put_bits(&vs_pb, vs_bit_buffer, 5 * 80);
194     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++, mb1 += s->sys->bpm, block1 += s->sys->bpm * 64) {
195         /* skip header */
196         quant    = buf_ptr[3] & 0x0f;
197         buf_ptr += 4;
198         init_put_bits(&pb, mb_bit_buffer, 80);
199         mb    = mb1;
200         block = block1;
201         is_field_mode[mb_index] = 0;
202         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++) {
203             last_index = s->sys->block_sizes[j];
204             init_get_bits(&gb, buf_ptr, last_index);
205
206             /* get the DC */
207             dc       = get_sbits(&gb, 9);
208             dct_mode = get_bits1(&gb);
209             class1   = get_bits(&gb, 2);
210             if (DV_PROFILE_IS_HD(s->sys)) {
211                 mb->idct_put     = s->idct_put[0];
212                 mb->scan_table   = s->dv_zigzag[0];
213                 mb->factor_table = &s->idct_factor[(j >= 4) * 4 * 16 * 64 +
214                                                    class1       * 16 * 64 +
215                                                    quant             * 64];
216                 is_field_mode[mb_index] |= !j && dct_mode;
217             } else {
218                 mb->idct_put     = s->idct_put[dct_mode && log2_blocksize == 3];
219                 mb->scan_table   = s->dv_zigzag[dct_mode];
220                 mb->factor_table =
221                     &s->idct_factor[(class1 == 3)               * 2 * 22 * 64 +
222                                     dct_mode                        * 22 * 64 +
223                                     (quant + ff_dv_quant_offset[class1]) * 64];
224             }
225             dc = dc << 2;
226             /* convert to unsigned because 128 is not added in the
227              * standard IDCT */
228             dc                   += 1024;
229             block[0]              = dc;
230             buf_ptr              += last_index >> 3;
231             mb->pos               = 0;
232             mb->partial_bit_count = 0;
233
234             av_dlog(avctx, "MB block: %d, %d ", mb_index, j);
235             dv_decode_ac(&gb, mb, block);
236
237             /* write the remaining bits in a new buffer only if the
238              * block is finished */
239             if (mb->pos >= 64)
240                 bit_copy(&pb, &gb);
241
242             block += 64;
243             mb++;
244         }
245
246         /* pass 2: we can do it just after */
247         av_dlog(avctx, "***pass 2 size=%d MB#=%d\n", put_bits_count(&pb), mb_index);
248         block = block1;
249         mb    = mb1;
250         init_get_bits(&gb, mb_bit_buffer, put_bits_count(&pb));
251         put_bits32(&pb, 0); // padding must be zeroed
252         flush_put_bits(&pb);
253         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++, block += 64, mb++) {
254             if (mb->pos < 64 && get_bits_left(&gb) > 0) {
255                 dv_decode_ac(&gb, mb, block);
256                 /* if still not finished, no need to parse other blocks */
257                 if (mb->pos < 64)
258                     break;
259             }
260         }
261         /* all blocks are finished, so the extra bytes can be used at
262          * the video segment level */
263         if (j >= s->sys->bpm)
264             bit_copy(&vs_pb, &gb);
265     }
266
267     /* we need a pass over the whole video segment */
268     av_dlog(avctx, "***pass 3 size=%d\n", put_bits_count(&vs_pb));
269     block = &sblock[0][0];
270     mb    = mb_data;
271     init_get_bits(&gb, vs_bit_buffer, put_bits_count(&vs_pb));
272     put_bits32(&vs_pb, 0); // padding must be zeroed
273     flush_put_bits(&vs_pb);
274     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++) {
275         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++) {
276             if (mb->pos < 64 && get_bits_left(&gb) > 0) {
277                 av_dlog(avctx, "start %d:%d\n", mb_index, j);
278                 dv_decode_ac(&gb, mb, block);
279             }
280             if (mb->pos >= 64 && mb->pos < 127)
281                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
282                        "AC EOB marker is absent pos=%d\n", mb->pos);
283             block += 64;
284             mb++;
285         }
286     }
287
288     /* compute idct and place blocks */
289     block = &sblock[0][0];
290     mb    = mb_data;
291     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++) {
292         dv_calculate_mb_xy(s, work_chunk, mb_index, &mb_x, &mb_y);
293
294         /* idct_put'ting luminance */
295         if ((s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P)                      ||
296             (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P && mb_x >= (704 / 8)) ||
297             (s->sys->height >= 720 && mb_y != 134)) {
298             y_stride = (s->frame->linesize[0] <<
299                         ((!is_field_mode[mb_index]) * log2_blocksize));
300         } else {
301             y_stride = (2 << log2_blocksize);
302         }
303         y_ptr    = s->frame->data[0] +
304                    ((mb_y * s->frame->linesize[0] + mb_x) << log2_blocksize);
305         linesize = s->frame->linesize[0] << is_field_mode[mb_index];
306         mb[0].idct_put(y_ptr, linesize, block + 0 * 64);
307         if (s->sys->video_stype == 4) { /* SD 422 */
308             mb[2].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize),            linesize, block + 2 * 64);
309         } else {
310             mb[1].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize),            linesize, block + 1 * 64);
311             mb[2].idct_put(y_ptr                         + y_stride, linesize, block + 2 * 64);
312             mb[3].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize) + y_stride, linesize, block + 3 * 64);
313         }
314         mb    += 4;
315         block += 4 * 64;
316
317         /* idct_put'ting chrominance */
318         c_offset = (((mb_y >>  (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P)) * s->frame->linesize[1] +
319                      (mb_x >> ((s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P) ? 2 : 1))) << log2_blocksize);
320         for (j = 2; j; j--) {
321             uint8_t *c_ptr = s->frame->data[j] + c_offset;
322             if (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P && mb_x >= (704 / 8)) {
323                 uint64_t aligned_pixels[64 / 8];
324                 uint8_t *pixels = (uint8_t *) aligned_pixels;
325                 uint8_t *c_ptr1, *ptr1;
326                 int x, y;
327                 mb->idct_put(pixels, 8, block);
328                 for (y = 0; y < (1 << log2_blocksize); y++, c_ptr += s->frame->linesize[j], pixels += 8) {
329                     ptr1   = pixels + ((1 << (log2_blocksize))>>1);
330                     c_ptr1 = c_ptr + (s->frame->linesize[j] << log2_blocksize);
331                     for (x = 0; x < (1 << FFMAX(log2_blocksize - 1, 0)); x++) {
332                         c_ptr[x]  = pixels[x];
333                         c_ptr1[x] = ptr1[x];
334                     }
335                 }
336                 block += 64;
337                 mb++;
338             } else {
339                 y_stride = (mb_y == 134) ? (1 << log2_blocksize) :
340                            s->frame->linesize[j] << ((!is_field_mode[mb_index]) * log2_blocksize);
341                 linesize = s->frame->linesize[j] << is_field_mode[mb_index];
342                 (mb++)->idct_put(c_ptr, linesize, block);
343                 block += 64;
344                 if (s->sys->bpm == 8) {
345                     (mb++)->idct_put(c_ptr + y_stride, linesize, block);
346                     block += 64;
347                 }
348             }
349         }
350     }
351     return 0;
352 }
353
354 /* NOTE: exactly one frame must be given (120000 bytes for NTSC,
355  * 144000 bytes for PAL - or twice those for 50Mbps) */
356 static int dvvideo_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
357                                 int *got_frame, AVPacket *avpkt)
358 {
359     uint8_t *buf = avpkt->data;
360     int buf_size = avpkt->size;
361     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
362     const uint8_t *vsc_pack;
363     int apt, is16_9, ret;
364     const AVDVProfile *sys;
365
366     sys = ff_dv_frame_profile(avctx, s->sys, buf, buf_size);
367     if (!sys || buf_size < sys->frame_size) {
368         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "could not find dv frame profile\n");
369         return -1; /* NOTE: we only accept several full frames */
370     }
371
372     if (sys != s->sys) {
373         ret = ff_dv_init_dynamic_tables(s, sys);
374         if (ret < 0) {
375             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing the work tables.\n");
376             return ret;
377         }
378         s->sys = sys;
379     }
380
381     s->frame            = data;
382     s->frame->key_frame = 1;
383     s->frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
384     avctx->pix_fmt      = s->sys->pix_fmt;
385     avctx->framerate    = av_inv_q(s->sys->time_base);
386
387     ret = ff_set_dimensions(avctx, s->sys->width, s->sys->height);
388     if (ret < 0)
389         return ret;
390
391     /* Determine the codec's sample_aspect ratio from the packet */
392     vsc_pack = buf + 80 * 5 + 48 + 5;
393     if (*vsc_pack == dv_video_control) {
394         apt    = buf[4] & 0x07;
395         is16_9 = (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x02 ||
396                                (!apt && (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x07);
397         ff_set_sar(avctx, s->sys->sar[is16_9]);
398     }
399
400     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, s->frame, 0)) < 0)
401         return ret;
402     s->frame->interlaced_frame = 1;
403     s->frame->top_field_first  = 0;
404
405     /* Determine the codec's field order from the packet */
406     if ( *vsc_pack == dv_video_control ) {
407         s->frame->top_field_first = !(vsc_pack[3] & 0x40);
408     }
409
410     s->buf = buf;
411     avctx->execute(avctx, dv_decode_video_segment, s->work_chunks, NULL,
412                    dv_work_pool_size(s->sys), sizeof(DVwork_chunk));
413
414     emms_c();
415
416     /* return image */
417     *got_frame = 1;
418
419     return s->sys->frame_size;
420 }
421
422 AVCodec ff_dvvideo_decoder = {
423     .name           = "dvvideo",
424     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV (Digital Video)"),
425     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
426     .id             = AV_CODEC_ID_DVVIDEO,
427     .priv_data_size = sizeof(DVVideoContext),
428     .init           = dvvideo_decode_init,
429     .decode         = dvvideo_decode_frame,
430     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_SLICE_THREADS,
431     .max_lowres     = 3,
432 };