Merge commit 'e63b818dbe6060b606ae10eb184859f8b97d2353'
[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/internal.h"
40 #include "libavutil/imgutils.h"
41 #include "libavutil/pixdesc.h"
42 #include "avcodec.h"
43 #include "internal.h"
44 #include "get_bits.h"
45 #include "put_bits.h"
46 #include "simple_idct.h"
47 #include "dvdata.h"
48 #include "dv.h"
49
50 typedef struct BlockInfo {
51     const uint32_t *factor_table;
52     const uint8_t *scan_table;
53     uint8_t pos; /* position in block */
54     void (*idct_put)(uint8_t *dest, int line_size, int16_t *block);
55     uint8_t partial_bit_count;
56     uint32_t partial_bit_buffer;
57     int shift_offset;
58 } BlockInfo;
59
60 static const int dv_iweight_bits = 14;
61
62 static av_cold int dvvideo_decode_init(AVCodecContext *avctx)
63 {
64     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
65     DSPContext dsp;
66     int i;
67
68     memset(&dsp,0, sizeof(dsp));
69     ff_dsputil_init(&dsp, avctx);
70
71     for (i = 0; i < 64; i++)
72        s->dv_zigzag[0][i] = dsp.idct_permutation[ff_zigzag_direct[i]];
73
74     if (avctx->lowres){
75         for (i = 0; i < 64; i++){
76             int j = ff_dv_zigzag248_direct[i];
77             s->dv_zigzag[1][i] = dsp.idct_permutation[(j & 7) + (j & 8) * 4 + (j & 48) / 2];
78         }
79     }else
80         memcpy(s->dv_zigzag[1], ff_dv_zigzag248_direct, sizeof(s->dv_zigzag[1]));
81
82     s->idct_put[0] = dsp.idct_put;
83     s->idct_put[1] = ff_simple_idct248_put;
84
85     return ff_dvvideo_init(avctx);
86 }
87
88 /* decode AC coefficients */
89 static void dv_decode_ac(GetBitContext *gb, BlockInfo *mb, int16_t *block)
90 {
91     int last_index = gb->size_in_bits;
92     const uint8_t  *scan_table   = mb->scan_table;
93     const uint32_t *factor_table = mb->factor_table;
94     int pos               = mb->pos;
95     int partial_bit_count = mb->partial_bit_count;
96     int level, run, vlc_len, index;
97
98     OPEN_READER(re, gb);
99     UPDATE_CACHE(re, gb);
100
101     /* if we must parse a partial VLC, we do it here */
102     if (partial_bit_count > 0) {
103         re_cache = re_cache >> partial_bit_count | mb->partial_bit_buffer;
104         re_index -= partial_bit_count;
105         mb->partial_bit_count = 0;
106     }
107
108     /* get the AC coefficients until last_index is reached */
109     for (;;) {
110         av_dlog(NULL, "%2d: bits=%04x index=%d\n", pos, SHOW_UBITS(re, gb, 16),
111                 re_index);
112         /* our own optimized GET_RL_VLC */
113         index   = NEG_USR32(re_cache, TEX_VLC_BITS);
114         vlc_len = ff_dv_rl_vlc[index].len;
115         if (vlc_len < 0) {
116             index = NEG_USR32((unsigned)re_cache << TEX_VLC_BITS, -vlc_len) +
117                     ff_dv_rl_vlc[index].level;
118             vlc_len = TEX_VLC_BITS - vlc_len;
119         }
120         level = ff_dv_rl_vlc[index].level;
121         run   = ff_dv_rl_vlc[index].run;
122
123         /* gotta check if we're still within gb boundaries */
124         if (re_index + vlc_len > last_index) {
125             /* should be < 16 bits otherwise a codeword could have been parsed */
126             mb->partial_bit_count = last_index - re_index;
127             mb->partial_bit_buffer = re_cache & ~(-1u >> mb->partial_bit_count);
128             re_index = last_index;
129             break;
130         }
131         re_index += vlc_len;
132
133         av_dlog(NULL, "run=%d level=%d\n", run, level);
134         pos += run;
135         if (pos >= 64)
136             break;
137
138         level = (level * factor_table[pos] + (1 << (dv_iweight_bits - 1))) >> dv_iweight_bits;
139         block[scan_table[pos]] = level;
140
141         UPDATE_CACHE(re, gb);
142     }
143     CLOSE_READER(re, gb);
144     mb->pos = pos;
145 }
146
147 static inline void bit_copy(PutBitContext *pb, GetBitContext *gb)
148 {
149     int bits_left = get_bits_left(gb);
150     while (bits_left >= MIN_CACHE_BITS) {
151         put_bits(pb, MIN_CACHE_BITS, get_bits(gb, MIN_CACHE_BITS));
152         bits_left -= MIN_CACHE_BITS;
153     }
154     if (bits_left > 0) {
155         put_bits(pb, bits_left, get_bits(gb, bits_left));
156     }
157 }
158
159 /* mb_x and mb_y are in units of 8 pixels */
160 static int dv_decode_video_segment(AVCodecContext *avctx, void *arg)
161 {
162     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
163     DVwork_chunk *work_chunk = arg;
164     int quant, dc, dct_mode, class1, j;
165     int mb_index, mb_x, mb_y, last_index;
166     int y_stride, linesize;
167     int16_t *block, *block1;
168     int c_offset;
169     uint8_t *y_ptr;
170     const uint8_t *buf_ptr;
171     PutBitContext pb, vs_pb;
172     GetBitContext gb;
173     BlockInfo mb_data[5 * DV_MAX_BPM], *mb, *mb1;
174     LOCAL_ALIGNED_16(int16_t, sblock, [5*DV_MAX_BPM], [64]);
175     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, mb_bit_buffer, [  80 + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE]); /* allow some slack */
176     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, vs_bit_buffer, [5*80 + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE]); /* allow some slack */
177     const int log2_blocksize = 3-s->avctx->lowres;
178     int is_field_mode[5];
179
180     av_assert1((((int)mb_bit_buffer) & 7) == 0);
181     av_assert1((((int)vs_bit_buffer) & 7) == 0);
182
183     memset(sblock, 0, 5*DV_MAX_BPM*sizeof(*sblock));
184
185     /* pass 1: read DC and AC coefficients in blocks */
186     buf_ptr = &s->buf[work_chunk->buf_offset*80];
187     block1  = &sblock[0][0];
188     mb1     = mb_data;
189     init_put_bits(&vs_pb, vs_bit_buffer, 5 * 80);
190     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++, mb1 += s->sys->bpm, block1 += s->sys->bpm * 64) {
191         /* skip header */
192         quant = buf_ptr[3] & 0x0f;
193         buf_ptr += 4;
194         init_put_bits(&pb, mb_bit_buffer, 80);
195         mb    = mb1;
196         block = block1;
197         is_field_mode[mb_index] = 0;
198         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++) {
199             last_index = s->sys->block_sizes[j];
200             init_get_bits(&gb, buf_ptr, last_index);
201
202             /* get the DC */
203             dc       = get_sbits(&gb, 9);
204             dct_mode = get_bits1(&gb);
205             class1   = get_bits(&gb, 2);
206             if (DV_PROFILE_IS_HD(s->sys)) {
207                 mb->idct_put     = s->idct_put[0];
208                 mb->scan_table   = s->dv_zigzag[0];
209                 mb->factor_table = &s->idct_factor[(j >= 4)*4*16*64 + class1*16*64 + quant*64];
210                 is_field_mode[mb_index] |= !j && dct_mode;
211             } else {
212                 mb->idct_put     = s->idct_put[dct_mode && log2_blocksize == 3];
213                 mb->scan_table   = s->dv_zigzag[dct_mode];
214                 mb->factor_table = &s->idct_factor[(class1 == 3)*2*22*64 + dct_mode*22*64 +
215                                                         (quant + ff_dv_quant_offset[class1])*64];
216             }
217             dc = dc << 2;
218             /* convert to unsigned because 128 is not added in the
219                standard IDCT */
220             dc += 1024;
221             block[0] = dc;
222             buf_ptr += last_index >> 3;
223             mb->pos               = 0;
224             mb->partial_bit_count = 0;
225
226             av_dlog(avctx, "MB block: %d, %d ", mb_index, j);
227             dv_decode_ac(&gb, mb, block);
228
229             /* write the remaining bits in a new buffer only if the
230                block is finished */
231             if (mb->pos >= 64)
232                 bit_copy(&pb, &gb);
233
234             block += 64;
235             mb++;
236         }
237
238         /* pass 2: we can do it just after */
239         av_dlog(avctx, "***pass 2 size=%d MB#=%d\n", put_bits_count(&pb), mb_index);
240         block = block1;
241         mb    = mb1;
242         init_get_bits(&gb, mb_bit_buffer, put_bits_count(&pb));
243         put_bits32(&pb, 0); // padding must be zeroed
244         flush_put_bits(&pb);
245         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++, block += 64, mb++) {
246             if (mb->pos < 64 && get_bits_left(&gb) > 0) {
247                 dv_decode_ac(&gb, mb, block);
248                 /* if still not finished, no need to parse other blocks */
249                 if (mb->pos < 64)
250                     break;
251             }
252         }
253         /* all blocks are finished, so the extra bytes can be used at
254            the video segment level */
255         if (j >= s->sys->bpm)
256             bit_copy(&vs_pb, &gb);
257     }
258
259     /* we need a pass over the whole video segment */
260     av_dlog(avctx, "***pass 3 size=%d\n", put_bits_count(&vs_pb));
261     block = &sblock[0][0];
262     mb    = mb_data;
263     init_get_bits(&gb, vs_bit_buffer, put_bits_count(&vs_pb));
264     put_bits32(&vs_pb, 0); // padding must be zeroed
265     flush_put_bits(&vs_pb);
266     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++) {
267         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++) {
268             if (mb->pos < 64 && get_bits_left(&gb) > 0) {
269                 av_dlog(avctx, "start %d:%d\n", mb_index, j);
270                 dv_decode_ac(&gb, mb, block);
271             }
272             if (mb->pos >= 64 && mb->pos < 127)
273                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "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] << ((!is_field_mode[mb_index]) * log2_blocksize));
290         } else {
291             y_stride = (2 << log2_blocksize);
292         }
293         y_ptr = s->frame->data[0] + ((mb_y * s->frame->linesize[0] + mb_x) << log2_blocksize);
294         linesize = s->frame->linesize[0] << is_field_mode[mb_index];
295         mb[0]    .idct_put(y_ptr                                   , linesize, block + 0*64);
296         if (s->sys->video_stype == 4) { /* SD 422 */
297             mb[2].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize)           , linesize, block + 2*64);
298         } else {
299             mb[1].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize)           , linesize, block + 1*64);
300             mb[2].idct_put(y_ptr                         + y_stride, linesize, block + 2*64);
301             mb[3].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize) + y_stride, linesize, block + 3*64);
302         }
303         mb += 4;
304         block += 4*64;
305
306         /* idct_put'ting chrominance */
307         c_offset = (((mb_y >>  (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P)) * s->frame->linesize[1] +
308                      (mb_x >> ((s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P) ? 2 : 1))) << log2_blocksize);
309         for (j = 2; j; j--) {
310             uint8_t *c_ptr = s->frame->data[j] + c_offset;
311             if (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P && mb_x >= (704 / 8)) {
312                   uint64_t aligned_pixels[64/8];
313                   uint8_t *pixels = (uint8_t*)aligned_pixels;
314                   uint8_t *c_ptr1, *ptr1;
315                   int x, y;
316                   mb->idct_put(pixels, 8, block);
317                   for (y = 0; y < (1 << log2_blocksize); y++, c_ptr += s->frame->linesize[j], pixels += 8) {
318                       ptr1   = pixels + ((1 << (log2_blocksize))>>1);
319                       c_ptr1 = c_ptr + (s->frame->linesize[j] << log2_blocksize);
320                       for (x = 0; x < (1 << FFMAX(log2_blocksize - 1, 0)); x++) {
321                           c_ptr[x]  = pixels[x];
322                           c_ptr1[x] = ptr1[x];
323                       }
324                   }
325                   block += 64; mb++;
326             } else {
327                   y_stride = (mb_y == 134) ? (1 << log2_blocksize) :
328                                              s->frame->linesize[j] << ((!is_field_mode[mb_index]) * log2_blocksize);
329                   linesize = s->frame->linesize[j] << is_field_mode[mb_index];
330                   (mb++)->    idct_put(c_ptr           , linesize, block); block += 64;
331                   if (s->sys->bpm == 8) {
332                       (mb++)->idct_put(c_ptr + y_stride, linesize, block); block += 64;
333                   }
334             }
335         }
336     }
337     return 0;
338 }
339
340 /* NOTE: exactly one frame must be given (120000 bytes for NTSC,
341    144000 bytes for PAL - or twice those for 50Mbps) */
342 static int dvvideo_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
343                                  void *data, int *got_frame,
344                                  AVPacket *avpkt)
345 {
346     uint8_t *buf = avpkt->data;
347     int buf_size = avpkt->size;
348     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
349     const uint8_t* vsc_pack;
350     int apt, is16_9, ret;
351     const DVprofile *sys;
352
353     sys = avpriv_dv_frame_profile2(avctx, s->sys, buf, buf_size);
354     if (!sys || buf_size < sys->frame_size) {
355         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "could not find dv frame profile\n");
356         return -1; /* NOTE: we only accept several full frames */
357     }
358
359     if (sys != s->sys) {
360         ret = ff_dv_init_dynamic_tables(s, sys);
361         if (ret < 0) {
362             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing the work tables.\n");
363             return ret;
364         }
365         s->sys = sys;
366     }
367
368     s->frame            = data;
369     s->frame->key_frame = 1;
370     s->frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
371     avctx->pix_fmt   = s->sys->pix_fmt;
372     avctx->time_base = s->sys->time_base;
373
374     ret = ff_set_dimensions(avctx, s->sys->width, s->sys->height);
375     if (ret < 0)
376         return ret;
377
378     /* Determine the codec's sample_aspect ratio from the packet */
379     vsc_pack = buf + 80*5 + 48 + 5;
380     if ( *vsc_pack == dv_video_control ) {
381         apt = buf[4] & 0x07;
382         is16_9 = (vsc_pack && ((vsc_pack[2] & 0x07) == 0x02 || (!apt && (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x07)));
383         ff_set_sar(avctx, s->sys->sar[is16_9]);
384     }
385
386     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, s->frame, 0)) < 0)
387         return ret;
388     s->frame->interlaced_frame = 1;
389     s->frame->top_field_first  = 0;
390
391     /* Determine the codec's field order from the packet */
392     if ( *vsc_pack == dv_video_control ) {
393         s->frame->top_field_first = !(vsc_pack[3] & 0x40);
394     }
395
396     s->buf = buf;
397     avctx->execute(avctx, dv_decode_video_segment, s->work_chunks, NULL,
398                    dv_work_pool_size(s->sys), sizeof(DVwork_chunk));
399
400     emms_c();
401
402     /* return image */
403     *got_frame = 1;
404
405     return s->sys->frame_size;
406 }
407
408 AVCodec ff_dvvideo_decoder = {
409     .name           = "dvvideo",
410     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV (Digital Video)"),
411     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
412     .id             = AV_CODEC_ID_DVVIDEO,
413     .priv_data_size = sizeof(DVVideoContext),
414     .init           = dvvideo_decode_init,
415     .decode         = dvvideo_decode_frame,
416     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_SLICE_THREADS,
417     .max_lowres     = 3,
418 };