a27ab6890dc88a74e131fbd9a1de733d9278888b
[ffmpeg.git] / libavcodec / escape124.c
1 /*
2  * Escape 124 Video Decoder
3  * Copyright (C) 2008 Eli Friedman (eli.friedman@gmail.com)
4  *
5  * This file is part of Libav.
6  *
7  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 #include "avcodec.h"
23 #include "internal.h"
24
25 #define BITSTREAM_READER_LE
26 #include "get_bits.h"
27
28 typedef union MacroBlock {
29     uint16_t pixels[4];
30     uint32_t pixels32[2];
31 } MacroBlock;
32
33 typedef union SuperBlock {
34     uint16_t pixels[64];
35     uint32_t pixels32[32];
36 } SuperBlock;
37
38 typedef struct CodeBook {
39     unsigned depth;
40     unsigned size;
41     MacroBlock* blocks;
42 } CodeBook;
43
44 typedef struct Escape124Context {
45     AVFrame frame;
46
47     unsigned num_superblocks;
48
49     CodeBook codebooks[3];
50 } Escape124Context;
51
52 static int can_safely_read(GetBitContext* gb, int bits) {
53     return get_bits_left(gb) >= bits;
54 }
55
56 /**
57  * Initialize the decoder
58  * @param avctx decoder context
59  * @return 0 success, negative on error
60  */
61 static av_cold int escape124_decode_init(AVCodecContext *avctx)
62 {
63     Escape124Context *s = avctx->priv_data;
64
65     avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_RGB555;
66
67     s->num_superblocks = ((unsigned)avctx->width / 8) *
68                          ((unsigned)avctx->height / 8);
69
70     return 0;
71 }
72
73 static av_cold int escape124_decode_close(AVCodecContext *avctx)
74 {
75     unsigned i;
76     Escape124Context *s = avctx->priv_data;
77
78     for (i = 0; i < 3; i++)
79         av_free(s->codebooks[i].blocks);
80
81     if (s->frame.data[0])
82         avctx->release_buffer(avctx, &s->frame);
83
84     return 0;
85 }
86
87 static CodeBook unpack_codebook(GetBitContext* gb, unsigned depth,
88                                  unsigned size)
89 {
90     unsigned i, j;
91     CodeBook cb = { 0 };
92
93     if (!can_safely_read(gb, size * 34))
94         return cb;
95
96     if (size >= INT_MAX / sizeof(MacroBlock))
97         return cb;
98     cb.blocks = av_malloc(size ? size * sizeof(MacroBlock) : 1);
99     if (!cb.blocks)
100         return cb;
101
102     cb.depth = depth;
103     cb.size = size;
104     for (i = 0; i < size; i++) {
105         unsigned mask_bits = get_bits(gb, 4);
106         unsigned color0 = get_bits(gb, 15);
107         unsigned color1 = get_bits(gb, 15);
108
109         for (j = 0; j < 4; j++) {
110             if (mask_bits & (1 << j))
111                 cb.blocks[i].pixels[j] = color1;
112             else
113                 cb.blocks[i].pixels[j] = color0;
114         }
115     }
116     return cb;
117 }
118
119 static unsigned decode_skip_count(GetBitContext* gb)
120 {
121     unsigned value;
122     // This function reads a maximum of 23 bits,
123     // which is within the padding space
124     if (!can_safely_read(gb, 1))
125         return -1;
126     value = get_bits1(gb);
127     if (!value)
128         return value;
129
130     value += get_bits(gb, 3);
131     if (value != (1 + ((1 << 3) - 1)))
132         return value;
133
134     value += get_bits(gb, 7);
135     if (value != (1 + ((1 << 3) - 1)) + ((1 << 7) - 1))
136         return value;
137
138     return value + get_bits(gb, 12);
139 }
140
141 static MacroBlock decode_macroblock(Escape124Context* s, GetBitContext* gb,
142                                     int* codebook_index, int superblock_index)
143 {
144     // This function reads a maximum of 22 bits; the callers
145     // guard this function appropriately
146     unsigned block_index, depth;
147
148     if (get_bits1(gb)) {
149         static const char transitions[3][2] = { {2, 1}, {0, 2}, {1, 0} };
150         *codebook_index = transitions[*codebook_index][get_bits1(gb)];
151     }
152
153     depth = s->codebooks[*codebook_index].depth;
154
155     // depth = 0 means that this shouldn't read any bits;
156     // in theory, this is the same as get_bits(gb, 0), but
157     // that doesn't actually work.
158     block_index = depth ? get_bits(gb, depth) : 0;
159
160     if (*codebook_index == 1) {
161         block_index += superblock_index << s->codebooks[1].depth;
162     }
163
164     // This condition can occur with invalid bitstreams and
165     // *codebook_index == 2
166     if (block_index >= s->codebooks[*codebook_index].size)
167         return (MacroBlock) { { 0 } };
168
169     return s->codebooks[*codebook_index].blocks[block_index];
170 }
171
172 static void insert_mb_into_sb(SuperBlock* sb, MacroBlock mb, unsigned index) {
173    // Formula: ((index / 4) * 16 + (index % 4) * 2) / 2
174    uint32_t *dst = sb->pixels32 + index + (index & -4);
175
176    // This technically violates C99 aliasing rules, but it should be safe.
177    dst[0] = mb.pixels32[0];
178    dst[4] = mb.pixels32[1];
179 }
180
181 static void copy_superblock(uint16_t* dest, unsigned dest_stride,
182                             uint16_t* src, unsigned src_stride)
183 {
184     unsigned y;
185     if (src)
186         for (y = 0; y < 8; y++)
187             memcpy(dest + y * dest_stride, src + y * src_stride,
188                    sizeof(uint16_t) * 8);
189     else
190         for (y = 0; y < 8; y++)
191             memset(dest + y * dest_stride, 0, sizeof(uint16_t) * 8);
192 }
193
194 static const uint16_t mask_matrix[] = {0x1,   0x2,   0x10,   0x20,
195                                        0x4,   0x8,   0x40,   0x80,
196                                        0x100, 0x200, 0x1000, 0x2000,
197                                        0x400, 0x800, 0x4000, 0x8000};
198
199 static int escape124_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
200                                   void *data, int *got_frame,
201                                   AVPacket *avpkt)
202 {
203     const uint8_t *buf = avpkt->data;
204     int buf_size = avpkt->size;
205     Escape124Context *s = avctx->priv_data;
206
207     GetBitContext gb;
208     unsigned frame_flags, frame_size;
209     unsigned i;
210
211     unsigned superblock_index, cb_index = 1,
212              superblock_col_index = 0,
213              superblocks_per_row = avctx->width / 8, skip = -1;
214
215     uint16_t* old_frame_data, *new_frame_data;
216     unsigned old_stride, new_stride;
217
218     AVFrame new_frame = { { 0 } };
219
220     init_get_bits(&gb, buf, buf_size * 8);
221
222     // This call also guards the potential depth reads for the
223     // codebook unpacking.
224     if (!can_safely_read(&gb, 64))
225         return -1;
226
227     frame_flags = get_bits_long(&gb, 32);
228     frame_size  = get_bits_long(&gb, 32);
229
230     // Leave last frame unchanged
231     // FIXME: Is this necessary?  I haven't seen it in any real samples
232     if (!(frame_flags & 0x114) || !(frame_flags & 0x7800000)) {
233         av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "Skipping frame\n");
234
235         *got_frame = 1;
236         *(AVFrame*)data = s->frame;
237
238         return frame_size;
239     }
240
241     for (i = 0; i < 3; i++) {
242         if (frame_flags & (1 << (17 + i))) {
243             unsigned cb_depth, cb_size;
244             if (i == 2) {
245                 // This codebook can be cut off at places other than
246                 // powers of 2, leaving some of the entries undefined.
247                 cb_size = get_bits_long(&gb, 20);
248                 cb_depth = av_log2(cb_size - 1) + 1;
249             } else {
250                 cb_depth = get_bits(&gb, 4);
251                 if (i == 0) {
252                     // This is the most basic codebook: pow(2,depth) entries
253                     // for a depth-length key
254                     cb_size = 1 << cb_depth;
255                 } else {
256                     // This codebook varies per superblock
257                     // FIXME: I don't think this handles integer overflow
258                     // properly
259                     cb_size = s->num_superblocks << cb_depth;
260                 }
261             }
262             av_free(s->codebooks[i].blocks);
263             s->codebooks[i] = unpack_codebook(&gb, cb_depth, cb_size);
264             if (!s->codebooks[i].blocks)
265                 return -1;
266         }
267     }
268
269     new_frame.reference = 3;
270     if (ff_get_buffer(avctx, &new_frame)) {
271         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
272         return -1;
273     }
274
275     new_frame_data = (uint16_t*)new_frame.data[0];
276     new_stride = new_frame.linesize[0] / 2;
277     old_frame_data = (uint16_t*)s->frame.data[0];
278     old_stride = s->frame.linesize[0] / 2;
279
280     for (superblock_index = 0; superblock_index < s->num_superblocks;
281          superblock_index++) {
282         MacroBlock mb;
283         SuperBlock sb;
284         unsigned multi_mask = 0;
285
286         if (skip == -1) {
287             // Note that this call will make us skip the rest of the blocks
288             // if the frame prematurely ends
289             skip = decode_skip_count(&gb);
290         }
291
292         if (skip) {
293             copy_superblock(new_frame_data, new_stride,
294                             old_frame_data, old_stride);
295         } else {
296             copy_superblock(sb.pixels, 8,
297                             old_frame_data, old_stride);
298
299             while (can_safely_read(&gb, 1) && !get_bits1(&gb)) {
300                 unsigned mask;
301                 mb = decode_macroblock(s, &gb, &cb_index, superblock_index);
302                 mask = get_bits(&gb, 16);
303                 multi_mask |= mask;
304                 for (i = 0; i < 16; i++) {
305                     if (mask & mask_matrix[i]) {
306                         insert_mb_into_sb(&sb, mb, i);
307                     }
308                 }
309             }
310
311             if (can_safely_read(&gb, 1) && !get_bits1(&gb)) {
312                 unsigned inv_mask = get_bits(&gb, 4);
313                 for (i = 0; i < 4; i++) {
314                     if (inv_mask & (1 << i)) {
315                         multi_mask ^= 0xF << i*4;
316                     } else {
317                         multi_mask ^= get_bits(&gb, 4) << i*4;
318                     }
319                 }
320
321                 for (i = 0; i < 16; i++) {
322                     if (multi_mask & mask_matrix[i]) {
323                         if (!can_safely_read(&gb, 1))
324                             break;
325                         mb = decode_macroblock(s, &gb, &cb_index,
326                                                superblock_index);
327                         insert_mb_into_sb(&sb, mb, i);
328                     }
329                 }
330             } else if (frame_flags & (1 << 16)) {
331                 while (can_safely_read(&gb, 1) && !get_bits1(&gb)) {
332                     mb = decode_macroblock(s, &gb, &cb_index, superblock_index);
333                     insert_mb_into_sb(&sb, mb, get_bits(&gb, 4));
334                 }
335             }
336
337             copy_superblock(new_frame_data, new_stride, sb.pixels, 8);
338         }
339
340         superblock_col_index++;
341         new_frame_data += 8;
342         if (old_frame_data)
343             old_frame_data += 8;
344         if (superblock_col_index == superblocks_per_row) {
345             new_frame_data += new_stride * 8 - superblocks_per_row * 8;
346             if (old_frame_data)
347                 old_frame_data += old_stride * 8 - superblocks_per_row * 8;
348             superblock_col_index = 0;
349         }
350         skip--;
351     }
352
353     av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG,
354            "Escape sizes: %i, %i, %i\n",
355            frame_size, buf_size, get_bits_count(&gb) / 8);
356
357     if (s->frame.data[0])
358         avctx->release_buffer(avctx, &s->frame);
359
360     *(AVFrame*)data = s->frame = new_frame;
361     *got_frame = 1;
362
363     return frame_size;
364 }
365
366
367 AVCodec ff_escape124_decoder = {
368     .name           = "escape124",
369     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
370     .id             = AV_CODEC_ID_ESCAPE124,
371     .priv_data_size = sizeof(Escape124Context),
372     .init           = escape124_decode_init,
373     .close          = escape124_decode_close,
374     .decode         = escape124_decode_frame,
375     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
376     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Escape 124"),
377 };