innoHeim/Rsupport Screen Capture Codec decoder
[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 Libav.
17  *
18  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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/imgutils.h"
39 #include "libavutil/internal.h"
40 #include "libavutil/pixdesc.h"
41
42 #include "avcodec.h"
43 #include "dv.h"
44 #include "dvdata.h"
45 #include "get_bits.h"
46 #include "idctdsp.h"
47 #include "internal.h"
48 #include "put_bits.h"
49 #include "simple_idct.h"
50
51 typedef struct BlockInfo {
52     const uint32_t *factor_table;
53     const uint8_t *scan_table;
54     uint8_t pos; /* position in block */
55     void (*idct_put)(uint8_t *dest, int line_size, int16_t *block);
56     uint8_t partial_bit_count;
57     uint32_t partial_bit_buffer;
58     int shift_offset;
59 } BlockInfo;
60
61 static const int dv_iweight_bits = 14;
62
63 static av_cold int dvvideo_decode_init(AVCodecContext *avctx)
64 {
65     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
66     IDCTDSPContext idsp;
67     int i;
68
69     ff_idctdsp_init(&idsp, avctx);
70
71     for (i = 0; i < 64; i++)
72         s->dv_zigzag[0][i] = idsp.idct_permutation[ff_zigzag_direct[i]];
73
74     memcpy(s->dv_zigzag[1], ff_dv_zigzag248_direct, sizeof(s->dv_zigzag[1]));
75
76     s->idct_put[0] = idsp.idct_put;
77     s->idct_put[1] = ff_simple_idct248_put;
78
79     return ff_dvvideo_init(avctx);
80 }
81
82 /* decode AC coefficients */
83 static void dv_decode_ac(GetBitContext *gb, BlockInfo *mb, int16_t *block)
84 {
85     int last_index = gb->size_in_bits;
86     const uint8_t  *scan_table   = mb->scan_table;
87     const uint32_t *factor_table = mb->factor_table;
88     int pos                      = mb->pos;
89     int partial_bit_count        = mb->partial_bit_count;
90     int level, run, vlc_len, index;
91
92     OPEN_READER_NOSIZE(re, gb);
93     UPDATE_CACHE(re, gb);
94
95     /* if we must parse a partial VLC, we do it here */
96     if (partial_bit_count > 0) {
97         re_cache              = re_cache >> partial_bit_count |
98                                 mb->partial_bit_buffer;
99         re_index             -= partial_bit_count;
100         mb->partial_bit_count = 0;
101     }
102
103     /* get the AC coefficients until last_index is reached */
104     for (;;) {
105         ff_dlog(NULL, "%2d: bits=%04x index=%d\n", pos, SHOW_UBITS(re, gb, 16),
106                 re_index);
107         /* our own optimized GET_RL_VLC */
108         index   = NEG_USR32(re_cache, TEX_VLC_BITS);
109         vlc_len = ff_dv_rl_vlc[index].len;
110         if (vlc_len < 0) {
111             index = NEG_USR32((unsigned) re_cache << TEX_VLC_BITS, -vlc_len) +
112                     ff_dv_rl_vlc[index].level;
113             vlc_len = TEX_VLC_BITS - vlc_len;
114         }
115         level = ff_dv_rl_vlc[index].level;
116         run   = ff_dv_rl_vlc[index].run;
117
118         /* gotta check if we're still within gb boundaries */
119         if (re_index + vlc_len > last_index) {
120             /* should be < 16 bits otherwise a codeword could have been parsed */
121             mb->partial_bit_count  = last_index - re_index;
122             mb->partial_bit_buffer = re_cache & ~(-1u >> mb->partial_bit_count);
123             re_index               = last_index;
124             break;
125         }
126         re_index += vlc_len;
127
128         ff_dlog(NULL, "run=%d level=%d\n", run, level);
129         pos += run;
130         if (pos >= 64)
131             break;
132
133         level = (level * factor_table[pos] + (1 << (dv_iweight_bits - 1))) >>
134                 dv_iweight_bits;
135         block[scan_table[pos]] = level;
136
137         UPDATE_CACHE(re, gb);
138     }
139     CLOSE_READER(re, gb);
140     mb->pos = pos;
141 }
142
143 static inline void bit_copy(PutBitContext *pb, GetBitContext *gb)
144 {
145     int bits_left = get_bits_left(gb);
146     while (bits_left >= MIN_CACHE_BITS) {
147         put_bits(pb, MIN_CACHE_BITS, get_bits(gb, MIN_CACHE_BITS));
148         bits_left -= MIN_CACHE_BITS;
149     }
150     if (bits_left > 0)
151         put_bits(pb, bits_left, get_bits(gb, bits_left));
152 }
153
154 /* mb_x and mb_y are in units of 8 pixels */
155 static int dv_decode_video_segment(AVCodecContext *avctx, void *arg)
156 {
157     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
158     DVwork_chunk *work_chunk = arg;
159     int quant, dc, dct_mode, class1, j;
160     int mb_index, mb_x, mb_y, last_index;
161     int y_stride, linesize;
162     int16_t *block, *block1;
163     int c_offset;
164     uint8_t *y_ptr;
165     const uint8_t *buf_ptr;
166     PutBitContext pb, vs_pb;
167     GetBitContext gb;
168     BlockInfo mb_data[5 * DV_MAX_BPM], *mb, *mb1;
169     LOCAL_ALIGNED_16(int16_t, sblock, [5 * DV_MAX_BPM], [64]);
170     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, mb_bit_buffer, [80     + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE]); /* allow some slack */
171     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, vs_bit_buffer, [80 * 5 + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE]); /* allow some slack */
172     const int log2_blocksize = 3;
173     int is_field_mode[5];
174
175     assert((((int) mb_bit_buffer) & 7) == 0);
176     assert((((int) vs_bit_buffer) & 7) == 0);
177
178     memset(sblock, 0, 5 * DV_MAX_BPM * sizeof(*sblock));
179
180     /* pass 1: read DC and AC coefficients in blocks */
181     buf_ptr = &s->buf[work_chunk->buf_offset * 80];
182     block1  = &sblock[0][0];
183     mb1     = mb_data;
184     init_put_bits(&vs_pb, vs_bit_buffer, 5 * 80);
185     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++, mb1 += s->sys->bpm, block1 += s->sys->bpm * 64) {
186         /* skip header */
187         quant    = buf_ptr[3] & 0x0f;
188         buf_ptr += 4;
189         init_put_bits(&pb, mb_bit_buffer, 80);
190         mb    = mb1;
191         block = block1;
192         is_field_mode[mb_index] = 0;
193         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++) {
194             last_index = s->sys->block_sizes[j];
195             init_get_bits(&gb, buf_ptr, last_index);
196
197             /* get the DC */
198             dc       = get_sbits(&gb, 9);
199             dct_mode = get_bits1(&gb);
200             class1   = get_bits(&gb, 2);
201             if (DV_PROFILE_IS_HD(s->sys)) {
202                 mb->idct_put     = s->idct_put[0];
203                 mb->scan_table   = s->dv_zigzag[0];
204                 mb->factor_table = &s->idct_factor[(j >= 4) * 4 * 16 * 64 +
205                                                    class1       * 16 * 64 +
206                                                    quant             * 64];
207                 is_field_mode[mb_index] |= !j && dct_mode;
208             } else {
209                 mb->idct_put     = s->idct_put[dct_mode && log2_blocksize == 3];
210                 mb->scan_table   = s->dv_zigzag[dct_mode];
211                 mb->factor_table =
212                     &s->idct_factor[(class1 == 3)               * 2 * 22 * 64 +
213                                     dct_mode                        * 22 * 64 +
214                                     (quant + ff_dv_quant_offset[class1]) * 64];
215             }
216             dc = dc << 2;
217             /* convert to unsigned because 128 is not added in the
218              * standard IDCT */
219             dc                   += 1024;
220             block[0]              = dc;
221             buf_ptr              += last_index >> 3;
222             mb->pos               = 0;
223             mb->partial_bit_count = 0;
224
225             ff_dlog(avctx, "MB block: %d, %d ", mb_index, j);
226             dv_decode_ac(&gb, mb, block);
227
228             /* write the remaining bits in a new buffer only if the
229              * block is finished */
230             if (mb->pos >= 64)
231                 bit_copy(&pb, &gb);
232
233             block += 64;
234             mb++;
235         }
236
237         /* pass 2: we can do it just after */
238         ff_dlog(avctx, "***pass 2 size=%d MB#=%d\n", put_bits_count(&pb), mb_index);
239         block = block1;
240         mb    = mb1;
241         init_get_bits(&gb, mb_bit_buffer, put_bits_count(&pb));
242         put_bits32(&pb, 0); // padding must be zeroed
243         flush_put_bits(&pb);
244         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++, block += 64, mb++) {
245             if (mb->pos < 64 && get_bits_left(&gb) > 0) {
246                 dv_decode_ac(&gb, mb, block);
247                 /* if still not finished, no need to parse other blocks */
248                 if (mb->pos < 64)
249                     break;
250             }
251         }
252         /* all blocks are finished, so the extra bytes can be used at
253          * the video segment level */
254         if (j >= s->sys->bpm)
255             bit_copy(&vs_pb, &gb);
256     }
257
258     /* we need a pass over the whole video segment */
259     ff_dlog(avctx, "***pass 3 size=%d\n", put_bits_count(&vs_pb));
260     block = &sblock[0][0];
261     mb    = mb_data;
262     init_get_bits(&gb, vs_bit_buffer, put_bits_count(&vs_pb));
263     put_bits32(&vs_pb, 0); // padding must be zeroed
264     flush_put_bits(&vs_pb);
265     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++) {
266         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++) {
267             if (mb->pos < 64) {
268                 ff_dlog(avctx, "start %d:%d\n", mb_index, j);
269                 dv_decode_ac(&gb, mb, block);
270             }
271             if (mb->pos >= 64 && mb->pos < 127)
272                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
273                        "AC EOB marker is absent pos=%d\n", mb->pos);
274             block += 64;
275             mb++;
276         }
277     }
278
279     /* compute idct and place blocks */
280     block = &sblock[0][0];
281     mb    = mb_data;
282     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++) {
283         dv_calculate_mb_xy(s, work_chunk, mb_index, &mb_x, &mb_y);
284
285         /* idct_put'ting luminance */
286         if ((s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P)                      ||
287             (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P && mb_x >= (704 / 8)) ||
288             (s->sys->height >= 720 && mb_y != 134)) {
289             y_stride = (s->frame->linesize[0] <<
290                         ((!is_field_mode[mb_index]) * log2_blocksize));
291         } else {
292             y_stride = (2 << log2_blocksize);
293         }
294         y_ptr    = s->frame->data[0] +
295                    ((mb_y * s->frame->linesize[0] + mb_x) << log2_blocksize);
296         linesize = s->frame->linesize[0] << is_field_mode[mb_index];
297         mb[0].idct_put(y_ptr, linesize, block + 0 * 64);
298         if (s->sys->video_stype == 4) { /* SD 422 */
299             mb[2].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize),            linesize, block + 2 * 64);
300         } else {
301             mb[1].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize),            linesize, block + 1 * 64);
302             mb[2].idct_put(y_ptr                         + y_stride, linesize, block + 2 * 64);
303             mb[3].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize) + y_stride, linesize, block + 3 * 64);
304         }
305         mb    += 4;
306         block += 4 * 64;
307
308         /* idct_put'ting chrominance */
309         c_offset = (((mb_y >>  (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P)) * s->frame->linesize[1] +
310                      (mb_x >> ((s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P) ? 2 : 1))) << log2_blocksize);
311         for (j = 2; j; j--) {
312             uint8_t *c_ptr = s->frame->data[j] + c_offset;
313             if (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P && mb_x >= (704 / 8)) {
314                 uint64_t aligned_pixels[64 / 8];
315                 uint8_t *pixels = (uint8_t *) aligned_pixels;
316                 uint8_t *c_ptr1, *ptr1;
317                 int x, y;
318                 mb->idct_put(pixels, 8, block);
319                 for (y = 0; y < (1 << log2_blocksize); y++, c_ptr += s->frame->linesize[j], pixels += 8) {
320                     ptr1   = pixels + (1 << (log2_blocksize - 1));
321                     c_ptr1 = c_ptr + (s->frame->linesize[j] << log2_blocksize);
322                     for (x = 0; x < (1 << (log2_blocksize - 1)); x++) {
323                         c_ptr[x]  = pixels[x];
324                         c_ptr1[x] = ptr1[x];
325                     }
326                 }
327                 block += 64;
328                 mb++;
329             } else {
330                 y_stride = (mb_y == 134) ? (1 << log2_blocksize) :
331                            s->frame->linesize[j] << ((!is_field_mode[mb_index]) * log2_blocksize);
332                 linesize = s->frame->linesize[j] << is_field_mode[mb_index];
333                 (mb++)->idct_put(c_ptr, linesize, block);
334                 block += 64;
335                 if (s->sys->bpm == 8) {
336                     (mb++)->idct_put(c_ptr + y_stride, linesize, block);
337                     block += 64;
338                 }
339             }
340         }
341     }
342     return 0;
343 }
344
345 /* NOTE: exactly one frame must be given (120000 bytes for NTSC,
346  * 144000 bytes for PAL - or twice those for 50Mbps) */
347 static int dvvideo_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
348                                 int *got_frame, AVPacket *avpkt)
349 {
350     uint8_t *buf = avpkt->data;
351     int buf_size = avpkt->size;
352     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
353     AVFrame *frame = data;
354     const uint8_t *vsc_pack;
355     int apt, is16_9, ret;
356     const AVDVProfile *sys;
357
358     sys = av_dv_frame_profile(s->sys, buf, buf_size);
359     if (!sys || buf_size < sys->frame_size) {
360         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "could not find dv frame profile\n");
361         return -1; /* NOTE: we only accept several full frames */
362     }
363
364     if (sys != s->sys) {
365         ret = ff_dv_init_dynamic_tables(s, sys);
366         if (ret < 0) {
367             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing the work tables.\n");
368             return ret;
369         }
370         s->sys = sys;
371     }
372
373     s->frame            = frame;
374     frame->key_frame    = 1;
375     frame->pict_type    = AV_PICTURE_TYPE_I;
376     avctx->pix_fmt      = s->sys->pix_fmt;
377     avctx->framerate    = av_inv_q(s->sys->time_base);
378
379     ret = ff_set_dimensions(avctx, s->sys->width, s->sys->height);
380     if (ret < 0)
381         return ret;
382
383     /* Determine the codec's sample_aspect ratio from the packet */
384     vsc_pack = buf + 80 * 5 + 48 + 5;
385     if (*vsc_pack == dv_video_control) {
386         apt    = buf[4] & 0x07;
387         is16_9 = (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x02 ||
388                  (!apt && (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x07);
389         ff_set_sar(avctx, s->sys->sar[is16_9]);
390     }
391
392     if (ff_get_buffer(avctx, frame, 0) < 0) {
393         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
394         return -1;
395     }
396     frame->interlaced_frame = 1;
397     frame->top_field_first  = 0;
398
399     s->buf = buf;
400     avctx->execute(avctx, dv_decode_video_segment, s->work_chunks, NULL,
401                    dv_work_pool_size(s->sys), sizeof(DVwork_chunk));
402
403     emms_c();
404
405     /* return image */
406     *got_frame = 1;
407
408     return s->sys->frame_size;
409 }
410
411 AVCodec ff_dvvideo_decoder = {
412     .name           = "dvvideo",
413     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV (Digital Video)"),
414     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
415     .id             = AV_CODEC_ID_DVVIDEO,
416     .priv_data_size = sizeof(DVVideoContext),
417     .init           = dvvideo_decode_init,
418     .decode         = dvvideo_decode_frame,
419     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DR1 | AV_CODEC_CAP_SLICE_THREADS,
420 };