get_bits: Add OPEN_READER macro variant w/o size_plus8
[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/internal.h"
39 #include "libavutil/imgutils.h"
40 #include "libavutil/pixdesc.h"
41 #include "avcodec.h"
42 #include "idctdsp.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     IDCTDSPContext idsp;
66     int i;
67
68     ff_idctdsp_init(&idsp, avctx);
69
70     for (i = 0; i < 64; i++)
71        s->dv_zigzag[0][i] = idsp.idct_permutation[ff_zigzag_direct[i]];
72
73     memcpy(s->dv_zigzag[1], ff_dv_zigzag248_direct, sizeof(s->dv_zigzag[1]));
74
75     s->idct_put[0] = idsp.idct_put;
76     s->idct_put[1] = ff_simple_idct248_put;
77
78     return ff_dvvideo_init(avctx);
79 }
80
81 /* decode AC coefficients */
82 static void dv_decode_ac(GetBitContext *gb, BlockInfo *mb, int16_t *block)
83 {
84     int last_index = gb->size_in_bits;
85     const uint8_t  *scan_table   = mb->scan_table;
86     const uint32_t *factor_table = mb->factor_table;
87     int pos               = mb->pos;
88     int partial_bit_count = mb->partial_bit_count;
89     int level, run, vlc_len, index;
90
91     OPEN_READER_NOSIZE(re, gb);
92     UPDATE_CACHE(re, gb);
93
94     /* if we must parse a partial VLC, we do it here */
95     if (partial_bit_count > 0) {
96         re_cache = re_cache >> partial_bit_count | mb->partial_bit_buffer;
97         re_index -= partial_bit_count;
98         mb->partial_bit_count = 0;
99     }
100
101     /* get the AC coefficients until last_index is reached */
102     for (;;) {
103         av_dlog(NULL, "%2d: bits=%04x index=%d\n", pos, SHOW_UBITS(re, gb, 16),
104                 re_index);
105         /* our own optimized GET_RL_VLC */
106         index   = NEG_USR32(re_cache, TEX_VLC_BITS);
107         vlc_len = ff_dv_rl_vlc[index].len;
108         if (vlc_len < 0) {
109             index = NEG_USR32((unsigned)re_cache << TEX_VLC_BITS, -vlc_len) +
110                     ff_dv_rl_vlc[index].level;
111             vlc_len = TEX_VLC_BITS - vlc_len;
112         }
113         level = ff_dv_rl_vlc[index].level;
114         run   = ff_dv_rl_vlc[index].run;
115
116         /* gotta check if we're still within gb boundaries */
117         if (re_index + vlc_len > last_index) {
118             /* should be < 16 bits otherwise a codeword could have been parsed */
119             mb->partial_bit_count = last_index - re_index;
120             mb->partial_bit_buffer = re_cache & ~(-1u >> mb->partial_bit_count);
121             re_index = last_index;
122             break;
123         }
124         re_index += vlc_len;
125
126         av_dlog(NULL, "run=%d level=%d\n", run, level);
127         pos += run;
128         if (pos >= 64)
129             break;
130
131         level = (level * factor_table[pos] + (1 << (dv_iweight_bits - 1))) >> dv_iweight_bits;
132         block[scan_table[pos]] = level;
133
134         UPDATE_CACHE(re, gb);
135     }
136     CLOSE_READER(re, gb);
137     mb->pos = pos;
138 }
139
140 static inline void bit_copy(PutBitContext *pb, GetBitContext *gb)
141 {
142     int bits_left = get_bits_left(gb);
143     while (bits_left >= MIN_CACHE_BITS) {
144         put_bits(pb, MIN_CACHE_BITS, get_bits(gb, MIN_CACHE_BITS));
145         bits_left -= MIN_CACHE_BITS;
146     }
147     if (bits_left > 0) {
148         put_bits(pb, bits_left, get_bits(gb, bits_left));
149     }
150 }
151
152 /* mb_x and mb_y are in units of 8 pixels */
153 static int dv_decode_video_segment(AVCodecContext *avctx, void *arg)
154 {
155     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
156     DVwork_chunk *work_chunk = arg;
157     int quant, dc, dct_mode, class1, j;
158     int mb_index, mb_x, mb_y, last_index;
159     int y_stride, linesize;
160     int16_t *block, *block1;
161     int c_offset;
162     uint8_t *y_ptr;
163     const uint8_t *buf_ptr;
164     PutBitContext pb, vs_pb;
165     GetBitContext gb;
166     BlockInfo mb_data[5 * DV_MAX_BPM], *mb, *mb1;
167     LOCAL_ALIGNED_16(int16_t, sblock, [5*DV_MAX_BPM], [64]);
168     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, mb_bit_buffer, [  80 + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE]); /* allow some slack */
169     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, vs_bit_buffer, [5*80 + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE]); /* allow some slack */
170     const int log2_blocksize = 3;
171     int is_field_mode[5];
172
173     assert((((int)mb_bit_buffer) & 7) == 0);
174     assert((((int)vs_bit_buffer) & 7) == 0);
175
176     memset(sblock, 0, 5*DV_MAX_BPM*sizeof(*sblock));
177
178     /* pass 1: read DC and AC coefficients in blocks */
179     buf_ptr = &s->buf[work_chunk->buf_offset*80];
180     block1  = &sblock[0][0];
181     mb1     = mb_data;
182     init_put_bits(&vs_pb, vs_bit_buffer, 5 * 80);
183     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++, mb1 += s->sys->bpm, block1 += s->sys->bpm * 64) {
184         /* skip header */
185         quant = buf_ptr[3] & 0x0f;
186         buf_ptr += 4;
187         init_put_bits(&pb, mb_bit_buffer, 80);
188         mb    = mb1;
189         block = block1;
190         is_field_mode[mb_index] = 0;
191         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++) {
192             last_index = s->sys->block_sizes[j];
193             init_get_bits(&gb, buf_ptr, last_index);
194
195             /* get the DC */
196             dc       = get_sbits(&gb, 9);
197             dct_mode = get_bits1(&gb);
198             class1   = get_bits(&gb, 2);
199             if (DV_PROFILE_IS_HD(s->sys)) {
200                 mb->idct_put     = s->idct_put[0];
201                 mb->scan_table   = s->dv_zigzag[0];
202                 mb->factor_table = &s->idct_factor[(j >= 4)*4*16*64 + class1*16*64 + quant*64];
203                 is_field_mode[mb_index] |= !j && dct_mode;
204             } else {
205                 mb->idct_put     = s->idct_put[dct_mode && log2_blocksize == 3];
206                 mb->scan_table   = s->dv_zigzag[dct_mode];
207                 mb->factor_table = &s->idct_factor[(class1 == 3)*2*22*64 + dct_mode*22*64 +
208                                                         (quant + ff_dv_quant_offset[class1])*64];
209             }
210             dc = dc << 2;
211             /* convert to unsigned because 128 is not added in the
212                standard IDCT */
213             dc += 1024;
214             block[0] = dc;
215             buf_ptr += last_index >> 3;
216             mb->pos               = 0;
217             mb->partial_bit_count = 0;
218
219             av_dlog(avctx, "MB block: %d, %d ", mb_index, j);
220             dv_decode_ac(&gb, mb, block);
221
222             /* write the remaining bits in a new buffer only if the
223                block is finished */
224             if (mb->pos >= 64)
225                 bit_copy(&pb, &gb);
226
227             block += 64;
228             mb++;
229         }
230
231         /* pass 2: we can do it just after */
232         av_dlog(avctx, "***pass 2 size=%d MB#=%d\n", put_bits_count(&pb), mb_index);
233         block = block1;
234         mb    = mb1;
235         init_get_bits(&gb, mb_bit_buffer, put_bits_count(&pb));
236         put_bits32(&pb, 0); // padding must be zeroed
237         flush_put_bits(&pb);
238         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++, block += 64, mb++) {
239             if (mb->pos < 64 && get_bits_left(&gb) > 0) {
240                 dv_decode_ac(&gb, mb, block);
241                 /* if still not finished, no need to parse other blocks */
242                 if (mb->pos < 64)
243                     break;
244             }
245         }
246         /* all blocks are finished, so the extra bytes can be used at
247            the video segment level */
248         if (j >= s->sys->bpm)
249             bit_copy(&vs_pb, &gb);
250     }
251
252     /* we need a pass over the whole video segment */
253     av_dlog(avctx, "***pass 3 size=%d\n", put_bits_count(&vs_pb));
254     block = &sblock[0][0];
255     mb    = mb_data;
256     init_get_bits(&gb, vs_bit_buffer, put_bits_count(&vs_pb));
257     put_bits32(&vs_pb, 0); // padding must be zeroed
258     flush_put_bits(&vs_pb);
259     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++) {
260         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++) {
261             if (mb->pos < 64) {
262                 av_dlog(avctx, "start %d:%d\n", mb_index, j);
263                 dv_decode_ac(&gb, mb, block);
264             }
265             if (mb->pos >= 64 && mb->pos < 127)
266                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "AC EOB marker is absent pos=%d\n", mb->pos);
267             block += 64;
268             mb++;
269         }
270     }
271
272     /* compute idct and place blocks */
273     block = &sblock[0][0];
274     mb    = mb_data;
275     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++) {
276         dv_calculate_mb_xy(s, work_chunk, mb_index, &mb_x, &mb_y);
277
278         /* idct_put'ting luminance */
279         if ((s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P) ||
280             (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P && mb_x >= (704 / 8)) ||
281             (s->sys->height >= 720 && mb_y != 134)) {
282             y_stride = (s->frame->linesize[0] << ((!is_field_mode[mb_index]) * log2_blocksize));
283         } else {
284             y_stride = (2 << log2_blocksize);
285         }
286         y_ptr = s->frame->data[0] + ((mb_y * s->frame->linesize[0] + mb_x) << log2_blocksize);
287         linesize = s->frame->linesize[0] << is_field_mode[mb_index];
288         mb[0]    .idct_put(y_ptr                                   , linesize, block + 0*64);
289         if (s->sys->video_stype == 4) { /* SD 422 */
290             mb[2].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize)           , linesize, block + 2*64);
291         } else {
292             mb[1].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize)           , linesize, block + 1*64);
293             mb[2].idct_put(y_ptr                         + y_stride, linesize, block + 2*64);
294             mb[3].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize) + y_stride, linesize, block + 3*64);
295         }
296         mb += 4;
297         block += 4*64;
298
299         /* idct_put'ting chrominance */
300         c_offset = (((mb_y >>  (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P)) * s->frame->linesize[1] +
301                      (mb_x >> ((s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P) ? 2 : 1))) << log2_blocksize);
302         for (j = 2; j; j--) {
303             uint8_t *c_ptr = s->frame->data[j] + c_offset;
304             if (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P && mb_x >= (704 / 8)) {
305                   uint64_t aligned_pixels[64/8];
306                   uint8_t *pixels = (uint8_t*)aligned_pixels;
307                   uint8_t *c_ptr1, *ptr1;
308                   int x, y;
309                   mb->idct_put(pixels, 8, block);
310                   for (y = 0; y < (1 << log2_blocksize); y++, c_ptr += s->frame->linesize[j], pixels += 8) {
311                       ptr1   = pixels + (1 << (log2_blocksize - 1));
312                       c_ptr1 = c_ptr + (s->frame->linesize[j] << log2_blocksize);
313                       for (x = 0; x < (1 << (log2_blocksize - 1)); x++) {
314                           c_ptr[x]  = pixels[x];
315                           c_ptr1[x] = ptr1[x];
316                       }
317                   }
318                   block += 64; mb++;
319             } else {
320                   y_stride = (mb_y == 134) ? (1 << log2_blocksize) :
321                                              s->frame->linesize[j] << ((!is_field_mode[mb_index]) * log2_blocksize);
322                   linesize = s->frame->linesize[j] << is_field_mode[mb_index];
323                   (mb++)->    idct_put(c_ptr           , linesize, block); block += 64;
324                   if (s->sys->bpm == 8) {
325                       (mb++)->idct_put(c_ptr + y_stride, linesize, block); block += 64;
326                   }
327             }
328         }
329     }
330     return 0;
331 }
332
333 /* NOTE: exactly one frame must be given (120000 bytes for NTSC,
334    144000 bytes for PAL - or twice those for 50Mbps) */
335 static int dvvideo_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
336                                  void *data, int *got_frame,
337                                  AVPacket *avpkt)
338 {
339     uint8_t *buf = avpkt->data;
340     int buf_size = avpkt->size;
341     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
342     const uint8_t* vsc_pack;
343     int apt, is16_9, ret;
344     const AVDVProfile *sys;
345
346     sys = av_dv_frame_profile(s->sys, buf, buf_size);
347     if (!sys || buf_size < sys->frame_size) {
348         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "could not find dv frame profile\n");
349         return -1; /* NOTE: we only accept several full frames */
350     }
351
352     if (sys != s->sys) {
353         ret = ff_dv_init_dynamic_tables(s, sys);
354         if (ret < 0) {
355             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing the work tables.\n");
356             return ret;
357         }
358         s->sys = sys;
359     }
360
361     s->frame            = data;
362     s->frame->key_frame = 1;
363     s->frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
364     avctx->pix_fmt   = s->sys->pix_fmt;
365     avctx->time_base = s->sys->time_base;
366
367     ret = ff_set_dimensions(avctx, s->sys->width, s->sys->height);
368     if (ret < 0)
369         return ret;
370
371     /* Determine the codec's sample_aspect ratio from the packet */
372     vsc_pack = buf + 80*5 + 48 + 5;
373     if ( *vsc_pack == dv_video_control ) {
374         apt = buf[4] & 0x07;
375         is16_9 = (vsc_pack && ((vsc_pack[2] & 0x07) == 0x02 || (!apt && (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x07)));
376         ff_set_sar(avctx, s->sys->sar[is16_9]);
377     }
378
379     if (ff_get_buffer(avctx, s->frame, 0) < 0) {
380         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
381         return -1;
382     }
383     s->frame->interlaced_frame = 1;
384     s->frame->top_field_first  = 0;
385
386     s->buf = buf;
387     avctx->execute(avctx, dv_decode_video_segment, s->work_chunks, NULL,
388                    dv_work_pool_size(s->sys), sizeof(DVwork_chunk));
389
390     emms_c();
391
392     /* return image */
393     *got_frame = 1;
394
395     return s->sys->frame_size;
396 }
397
398 AVCodec ff_dvvideo_decoder = {
399     .name           = "dvvideo",
400     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV (Digital Video)"),
401     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
402     .id             = AV_CODEC_ID_DVVIDEO,
403     .priv_data_size = sizeof(DVVideoContext),
404     .init           = dvvideo_decode_init,
405     .decode         = dvvideo_decode_frame,
406     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_SLICE_THREADS,
407 };