eamad: remove use of MpegEncContext
[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/pixdesc.h"
39 #include "avcodec.h"
40 #include "dsputil.h"
41 #include "get_bits.h"
42 #include "put_bits.h"
43 #include "simple_idct.h"
44 #include "dvdata.h"
45
46 typedef struct BlockInfo {
47     const uint32_t *factor_table;
48     const uint8_t *scan_table;
49     uint8_t pos; /* position in block */
50     void (*idct_put)(uint8_t *dest, int line_size, DCTELEM *block);
51     uint8_t partial_bit_count;
52     uint32_t partial_bit_buffer;
53     int shift_offset;
54 } BlockInfo;
55
56 static const int dv_iweight_bits = 14;
57
58 /* decode AC coefficients */
59 static void dv_decode_ac(GetBitContext *gb, BlockInfo *mb, DCTELEM *block)
60 {
61     int last_index = gb->size_in_bits;
62     const uint8_t  *scan_table   = mb->scan_table;
63     const uint32_t *factor_table = mb->factor_table;
64     int pos               = mb->pos;
65     int partial_bit_count = mb->partial_bit_count;
66     int level, run, vlc_len, index;
67
68     OPEN_READER(re, gb);
69     UPDATE_CACHE(re, gb);
70
71     /* if we must parse a partial VLC, we do it here */
72     if (partial_bit_count > 0) {
73         re_cache = re_cache >> partial_bit_count | mb->partial_bit_buffer;
74         re_index -= partial_bit_count;
75         mb->partial_bit_count = 0;
76     }
77
78     /* get the AC coefficients until last_index is reached */
79     for (;;) {
80         av_dlog(NULL, "%2d: bits=%04x index=%d\n", pos, SHOW_UBITS(re, gb, 16),
81                 re_index);
82         /* our own optimized GET_RL_VLC */
83         index   = NEG_USR32(re_cache, TEX_VLC_BITS);
84         vlc_len = ff_dv_rl_vlc[index].len;
85         if (vlc_len < 0) {
86             index = NEG_USR32((unsigned)re_cache << TEX_VLC_BITS, -vlc_len) +
87                     ff_dv_rl_vlc[index].level;
88             vlc_len = TEX_VLC_BITS - vlc_len;
89         }
90         level = ff_dv_rl_vlc[index].level;
91         run   = ff_dv_rl_vlc[index].run;
92
93         /* gotta check if we're still within gb boundaries */
94         if (re_index + vlc_len > last_index) {
95             /* should be < 16 bits otherwise a codeword could have been parsed */
96             mb->partial_bit_count = last_index - re_index;
97             mb->partial_bit_buffer = re_cache & ~(-1u >> mb->partial_bit_count);
98             re_index = last_index;
99             break;
100         }
101         re_index += vlc_len;
102
103         av_dlog(NULL, "run=%d level=%d\n", run, level);
104         pos += run;
105         if (pos >= 64)
106             break;
107
108         level = (level * factor_table[pos] + (1 << (dv_iweight_bits - 1))) >> dv_iweight_bits;
109         block[scan_table[pos]] = level;
110
111         UPDATE_CACHE(re, gb);
112     }
113     CLOSE_READER(re, gb);
114     mb->pos = pos;
115 }
116
117 static inline void bit_copy(PutBitContext *pb, GetBitContext *gb)
118 {
119     int bits_left = get_bits_left(gb);
120     while (bits_left >= MIN_CACHE_BITS) {
121         put_bits(pb, MIN_CACHE_BITS, get_bits(gb, MIN_CACHE_BITS));
122         bits_left -= MIN_CACHE_BITS;
123     }
124     if (bits_left > 0) {
125         put_bits(pb, bits_left, get_bits(gb, bits_left));
126     }
127 }
128
129 /* mb_x and mb_y are in units of 8 pixels */
130 static int dv_decode_video_segment(AVCodecContext *avctx, void *arg)
131 {
132     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
133     DVwork_chunk *work_chunk = arg;
134     int quant, dc, dct_mode, class1, j;
135     int mb_index, mb_x, mb_y, last_index;
136     int y_stride, linesize;
137     DCTELEM *block, *block1;
138     int c_offset;
139     uint8_t *y_ptr;
140     const uint8_t *buf_ptr;
141     PutBitContext pb, vs_pb;
142     GetBitContext gb;
143     BlockInfo mb_data[5 * DV_MAX_BPM], *mb, *mb1;
144     LOCAL_ALIGNED_16(DCTELEM, sblock, [5*DV_MAX_BPM], [64]);
145     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, mb_bit_buffer, [  80 + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE]); /* allow some slack */
146     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, vs_bit_buffer, [5*80 + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE]); /* allow some slack */
147     const int log2_blocksize = 3;
148     int is_field_mode[5];
149
150     assert((((int)mb_bit_buffer) & 7) == 0);
151     assert((((int)vs_bit_buffer) & 7) == 0);
152
153     memset(sblock, 0, 5*DV_MAX_BPM*sizeof(*sblock));
154
155     /* pass 1: read DC and AC coefficients in blocks */
156     buf_ptr = &s->buf[work_chunk->buf_offset*80];
157     block1  = &sblock[0][0];
158     mb1     = mb_data;
159     init_put_bits(&vs_pb, vs_bit_buffer, 5 * 80);
160     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++, mb1 += s->sys->bpm, block1 += s->sys->bpm * 64) {
161         /* skip header */
162         quant = buf_ptr[3] & 0x0f;
163         buf_ptr += 4;
164         init_put_bits(&pb, mb_bit_buffer, 80);
165         mb    = mb1;
166         block = block1;
167         is_field_mode[mb_index] = 0;
168         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++) {
169             last_index = s->sys->block_sizes[j];
170             init_get_bits(&gb, buf_ptr, last_index);
171
172             /* get the DC */
173             dc       = get_sbits(&gb, 9);
174             dct_mode = get_bits1(&gb);
175             class1   = get_bits(&gb, 2);
176             if (DV_PROFILE_IS_HD(s->sys)) {
177                 mb->idct_put     = s->idct_put[0];
178                 mb->scan_table   = s->dv_zigzag[0];
179                 mb->factor_table = &s->sys->idct_factor[(j >= 4)*4*16*64 + class1*16*64 + quant*64];
180                 is_field_mode[mb_index] |= !j && dct_mode;
181             } else {
182                 mb->idct_put     = s->idct_put[dct_mode && log2_blocksize == 3];
183                 mb->scan_table   = s->dv_zigzag[dct_mode];
184                 mb->factor_table = &s->sys->idct_factor[(class1 == 3)*2*22*64 + dct_mode*22*64 +
185                                                         (quant + ff_dv_quant_offset[class1])*64];
186             }
187             dc = dc << 2;
188             /* convert to unsigned because 128 is not added in the
189                standard IDCT */
190             dc += 1024;
191             block[0] = dc;
192             buf_ptr += last_index >> 3;
193             mb->pos               = 0;
194             mb->partial_bit_count = 0;
195
196             av_dlog(avctx, "MB block: %d, %d ", mb_index, j);
197             dv_decode_ac(&gb, mb, block);
198
199             /* write the remaining bits in a new buffer only if the
200                block is finished */
201             if (mb->pos >= 64)
202                 bit_copy(&pb, &gb);
203
204             block += 64;
205             mb++;
206         }
207
208         /* pass 2: we can do it just after */
209         av_dlog(avctx, "***pass 2 size=%d MB#=%d\n", put_bits_count(&pb), mb_index);
210         block = block1;
211         mb    = mb1;
212         init_get_bits(&gb, mb_bit_buffer, put_bits_count(&pb));
213         put_bits32(&pb, 0); // padding must be zeroed
214         flush_put_bits(&pb);
215         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++, block += 64, mb++) {
216             if (mb->pos < 64 && get_bits_left(&gb) > 0) {
217                 dv_decode_ac(&gb, mb, block);
218                 /* if still not finished, no need to parse other blocks */
219                 if (mb->pos < 64)
220                     break;
221             }
222         }
223         /* all blocks are finished, so the extra bytes can be used at
224            the video segment level */
225         if (j >= s->sys->bpm)
226             bit_copy(&vs_pb, &gb);
227     }
228
229     /* we need a pass over the whole video segment */
230     av_dlog(avctx, "***pass 3 size=%d\n", put_bits_count(&vs_pb));
231     block = &sblock[0][0];
232     mb    = mb_data;
233     init_get_bits(&gb, vs_bit_buffer, put_bits_count(&vs_pb));
234     put_bits32(&vs_pb, 0); // padding must be zeroed
235     flush_put_bits(&vs_pb);
236     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++) {
237         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++) {
238             if (mb->pos < 64) {
239                 av_dlog(avctx, "start %d:%d\n", mb_index, j);
240                 dv_decode_ac(&gb, mb, block);
241             }
242             if (mb->pos >= 64 && mb->pos < 127)
243                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "AC EOB marker is absent pos=%d\n", mb->pos);
244             block += 64;
245             mb++;
246         }
247     }
248
249     /* compute idct and place blocks */
250     block = &sblock[0][0];
251     mb    = mb_data;
252     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++) {
253         dv_calculate_mb_xy(s, work_chunk, mb_index, &mb_x, &mb_y);
254
255         /* idct_put'ting luminance */
256         if ((s->sys->pix_fmt == PIX_FMT_YUV420P) ||
257             (s->sys->pix_fmt == PIX_FMT_YUV411P && mb_x >= (704 / 8)) ||
258             (s->sys->height >= 720 && mb_y != 134)) {
259             y_stride = (s->picture.linesize[0] << ((!is_field_mode[mb_index]) * log2_blocksize));
260         } else {
261             y_stride = (2 << log2_blocksize);
262         }
263         y_ptr = s->picture.data[0] + ((mb_y * s->picture.linesize[0] + mb_x) << log2_blocksize);
264         linesize = s->picture.linesize[0] << is_field_mode[mb_index];
265         mb[0]    .idct_put(y_ptr                                   , linesize, block + 0*64);
266         if (s->sys->video_stype == 4) { /* SD 422 */
267             mb[2].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize)           , linesize, block + 2*64);
268         } else {
269             mb[1].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize)           , linesize, block + 1*64);
270             mb[2].idct_put(y_ptr                         + y_stride, linesize, block + 2*64);
271             mb[3].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize) + y_stride, linesize, block + 3*64);
272         }
273         mb += 4;
274         block += 4*64;
275
276         /* idct_put'ting chrominance */
277         c_offset = (((mb_y >>  (s->sys->pix_fmt == PIX_FMT_YUV420P)) * s->picture.linesize[1] +
278                      (mb_x >> ((s->sys->pix_fmt == PIX_FMT_YUV411P) ? 2 : 1))) << log2_blocksize);
279         for (j = 2; j; j--) {
280             uint8_t *c_ptr = s->picture.data[j] + c_offset;
281             if (s->sys->pix_fmt == PIX_FMT_YUV411P && mb_x >= (704 / 8)) {
282                   uint64_t aligned_pixels[64/8];
283                   uint8_t *pixels = (uint8_t*)aligned_pixels;
284                   uint8_t *c_ptr1, *ptr1;
285                   int x, y;
286                   mb->idct_put(pixels, 8, block);
287                   for (y = 0; y < (1 << log2_blocksize); y++, c_ptr += s->picture.linesize[j], pixels += 8) {
288                       ptr1   = pixels + (1 << (log2_blocksize - 1));
289                       c_ptr1 = c_ptr + (s->picture.linesize[j] << log2_blocksize);
290                       for (x = 0; x < (1 << (log2_blocksize - 1)); x++) {
291                           c_ptr[x]  = pixels[x];
292                           c_ptr1[x] = ptr1[x];
293                       }
294                   }
295                   block += 64; mb++;
296             } else {
297                   y_stride = (mb_y == 134) ? (1 << log2_blocksize) :
298                                              s->picture.linesize[j] << ((!is_field_mode[mb_index]) * log2_blocksize);
299                   linesize = s->picture.linesize[j] << is_field_mode[mb_index];
300                   (mb++)->    idct_put(c_ptr           , linesize, block); block += 64;
301                   if (s->sys->bpm == 8) {
302                       (mb++)->idct_put(c_ptr + y_stride, linesize, block); block += 64;
303                   }
304             }
305         }
306     }
307     return 0;
308 }
309
310 /* NOTE: exactly one frame must be given (120000 bytes for NTSC,
311    144000 bytes for PAL - or twice those for 50Mbps) */
312 static int dvvideo_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
313                                  void *data, int *data_size,
314                                  AVPacket *avpkt)
315 {
316     uint8_t *buf = avpkt->data;
317     int buf_size = avpkt->size;
318     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
319     const uint8_t* vsc_pack;
320     int apt, is16_9;
321
322     s->sys = avpriv_dv_frame_profile(s->sys, buf, buf_size);
323     if (!s->sys || buf_size < s->sys->frame_size || ff_dv_init_dynamic_tables(s->sys)) {
324         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "could not find dv frame profile\n");
325         return -1; /* NOTE: we only accept several full frames */
326     }
327
328     if (s->picture.data[0])
329         avctx->release_buffer(avctx, &s->picture);
330
331     s->picture.reference = 0;
332     s->picture.key_frame = 1;
333     s->picture.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
334     avctx->pix_fmt   = s->sys->pix_fmt;
335     avctx->time_base = s->sys->time_base;
336     avcodec_set_dimensions(avctx, s->sys->width, s->sys->height);
337     if (avctx->get_buffer(avctx, &s->picture) < 0) {
338         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
339         return -1;
340     }
341     s->picture.interlaced_frame = 1;
342     s->picture.top_field_first  = 0;
343
344     s->buf = buf;
345     avctx->execute(avctx, dv_decode_video_segment, s->sys->work_chunks, NULL,
346                    dv_work_pool_size(s->sys), sizeof(DVwork_chunk));
347
348     emms_c();
349
350     /* return image */
351     *data_size = sizeof(AVFrame);
352     *(AVFrame*)data = s->picture;
353
354     /* Determine the codec's sample_aspect ratio from the packet */
355     vsc_pack = buf + 80*5 + 48 + 5;
356     if ( *vsc_pack == dv_video_control ) {
357         apt = buf[4] & 0x07;
358         is16_9 = (vsc_pack && ((vsc_pack[2] & 0x07) == 0x02 || (!apt && (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x07)));
359         avctx->sample_aspect_ratio = s->sys->sar[is16_9];
360     }
361
362     return s->sys->frame_size;
363 }
364
365 static int dvvideo_close(AVCodecContext *c)
366 {
367     DVVideoContext *s = c->priv_data;
368
369     if (s->picture.data[0])
370         c->release_buffer(c, &s->picture);
371
372     return 0;
373 }
374
375 AVCodec ff_dvvideo_decoder = {
376     .name           = "dvvideo",
377     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
378     .id             = CODEC_ID_DVVIDEO,
379     .priv_data_size = sizeof(DVVideoContext),
380     .init           = ff_dvvideo_init,
381     .close          = dvvideo_close,
382     .decode         = dvvideo_decode_frame,
383     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_SLICE_THREADS,
384     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV (Digital Video)"),
385 };