escape124: use the AVFrame API properly.
[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     s->frame = av_frame_alloc();
71     if (!s->frame)
72         return AVERROR(ENOMEM);
73
74     return 0;
75 }
76
77 static av_cold int escape124_decode_close(AVCodecContext *avctx)
78 {
79     unsigned i;
80     Escape124Context *s = avctx->priv_data;
81
82     for (i = 0; i < 3; i++)
83         av_free(s->codebooks[i].blocks);
84
85     av_frame_free(&s->frame);
86
87     return 0;
88 }
89
90 static CodeBook unpack_codebook(GetBitContext* gb, unsigned depth,
91                                  unsigned size)
92 {
93     unsigned i, j;
94     CodeBook cb = { 0 };
95
96     if (!can_safely_read(gb, size * 34))
97         return cb;
98
99     if (size >= INT_MAX / sizeof(MacroBlock))
100         return cb;
101     cb.blocks = av_malloc(size ? size * sizeof(MacroBlock) : 1);
102     if (!cb.blocks)
103         return cb;
104
105     cb.depth = depth;
106     cb.size = size;
107     for (i = 0; i < size; i++) {
108         unsigned mask_bits = get_bits(gb, 4);
109         unsigned color0 = get_bits(gb, 15);
110         unsigned color1 = get_bits(gb, 15);
111
112         for (j = 0; j < 4; j++) {
113             if (mask_bits & (1 << j))
114                 cb.blocks[i].pixels[j] = color1;
115             else
116                 cb.blocks[i].pixels[j] = color0;
117         }
118     }
119     return cb;
120 }
121
122 static unsigned decode_skip_count(GetBitContext* gb)
123 {
124     unsigned value;
125     // This function reads a maximum of 23 bits,
126     // which is within the padding space
127     if (!can_safely_read(gb, 1))
128         return -1;
129     value = get_bits1(gb);
130     if (!value)
131         return value;
132
133     value += get_bits(gb, 3);
134     if (value != (1 + ((1 << 3) - 1)))
135         return value;
136
137     value += get_bits(gb, 7);
138     if (value != (1 + ((1 << 3) - 1)) + ((1 << 7) - 1))
139         return value;
140
141     return value + get_bits(gb, 12);
142 }
143
144 static MacroBlock decode_macroblock(Escape124Context* s, GetBitContext* gb,
145                                     int* codebook_index, int superblock_index)
146 {
147     // This function reads a maximum of 22 bits; the callers
148     // guard this function appropriately
149     unsigned block_index, depth;
150
151     if (get_bits1(gb)) {
152         static const char transitions[3][2] = { {2, 1}, {0, 2}, {1, 0} };
153         *codebook_index = transitions[*codebook_index][get_bits1(gb)];
154     }
155
156     depth = s->codebooks[*codebook_index].depth;
157
158     // depth = 0 means that this shouldn't read any bits;
159     // in theory, this is the same as get_bits(gb, 0), but
160     // that doesn't actually work.
161     block_index = depth ? get_bits(gb, depth) : 0;
162
163     if (*codebook_index == 1) {
164         block_index += superblock_index << s->codebooks[1].depth;
165     }
166
167     // This condition can occur with invalid bitstreams and
168     // *codebook_index == 2
169     if (block_index >= s->codebooks[*codebook_index].size)
170         return (MacroBlock) { { 0 } };
171
172     return s->codebooks[*codebook_index].blocks[block_index];
173 }
174
175 static void insert_mb_into_sb(SuperBlock* sb, MacroBlock mb, unsigned index) {
176    // Formula: ((index / 4) * 16 + (index % 4) * 2) / 2
177    uint32_t *dst = sb->pixels32 + index + (index & -4);
178
179    // This technically violates C99 aliasing rules, but it should be safe.
180    dst[0] = mb.pixels32[0];
181    dst[4] = mb.pixels32[1];
182 }
183
184 static void copy_superblock(uint16_t* dest, unsigned dest_stride,
185                             uint16_t* src, unsigned src_stride)
186 {
187     unsigned y;
188     if (src)
189         for (y = 0; y < 8; y++)
190             memcpy(dest + y * dest_stride, src + y * src_stride,
191                    sizeof(uint16_t) * 8);
192     else
193         for (y = 0; y < 8; y++)
194             memset(dest + y * dest_stride, 0, sizeof(uint16_t) * 8);
195 }
196
197 static const uint16_t mask_matrix[] = {0x1,   0x2,   0x10,   0x20,
198                                        0x4,   0x8,   0x40,   0x80,
199                                        0x100, 0x200, 0x1000, 0x2000,
200                                        0x400, 0x800, 0x4000, 0x8000};
201
202 static int escape124_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
203                                   void *data, int *got_frame,
204                                   AVPacket *avpkt)
205 {
206     const uint8_t *buf = avpkt->data;
207     int buf_size = avpkt->size;
208     Escape124Context *s = avctx->priv_data;
209     AVFrame *frame = data;
210
211     GetBitContext gb;
212     unsigned frame_flags, frame_size;
213     unsigned i;
214
215     unsigned superblock_index, cb_index = 1,
216              superblock_col_index = 0,
217              superblocks_per_row = avctx->width / 8, skip = -1;
218
219     uint16_t* old_frame_data, *new_frame_data;
220     unsigned old_stride, new_stride;
221     int ret;
222
223     init_get_bits(&gb, buf, buf_size * 8);
224
225     // This call also guards the potential depth reads for the
226     // codebook unpacking.
227     if (!can_safely_read(&gb, 64))
228         return -1;
229
230     frame_flags = get_bits_long(&gb, 32);
231     frame_size  = get_bits_long(&gb, 32);
232
233     // Leave last frame unchanged
234     // FIXME: Is this necessary?  I haven't seen it in any real samples
235     if (!(frame_flags & 0x114) || !(frame_flags & 0x7800000)) {
236         if (!s->frame->data[0])
237             return AVERROR_INVALIDDATA;
238
239         av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "Skipping frame\n");
240
241         *got_frame = 1;
242         if ((ret = av_frame_ref(frame, s->frame)) < 0)
243             return ret;
244
245         return frame_size;
246     }
247
248     for (i = 0; i < 3; i++) {
249         if (frame_flags & (1 << (17 + i))) {
250             unsigned cb_depth, cb_size;
251             if (i == 2) {
252                 // This codebook can be cut off at places other than
253                 // powers of 2, leaving some of the entries undefined.
254                 cb_size = get_bits_long(&gb, 20);
255                 cb_depth = av_log2(cb_size - 1) + 1;
256             } else {
257                 cb_depth = get_bits(&gb, 4);
258                 if (i == 0) {
259                     // This is the most basic codebook: pow(2,depth) entries
260                     // for a depth-length key
261                     cb_size = 1 << cb_depth;
262                 } else {
263                     // This codebook varies per superblock
264                     // FIXME: I don't think this handles integer overflow
265                     // properly
266                     cb_size = s->num_superblocks << cb_depth;
267                 }
268             }
269             av_free(s->codebooks[i].blocks);
270             s->codebooks[i] = unpack_codebook(&gb, cb_depth, cb_size);
271             if (!s->codebooks[i].blocks)
272                 return -1;
273         }
274     }
275
276     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, AV_GET_BUFFER_FLAG_REF)) < 0) {
277         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
278         return ret;
279     }
280
281     new_frame_data = (uint16_t*)frame->data[0];
282     new_stride = frame->linesize[0] / 2;
283     old_frame_data = (uint16_t*)s->frame->data[0];
284     old_stride = s->frame->linesize[0] / 2;
285
286     for (superblock_index = 0; superblock_index < s->num_superblocks;
287          superblock_index++) {
288         MacroBlock mb;
289         SuperBlock sb;
290         unsigned multi_mask = 0;
291
292         if (skip == -1) {
293             // Note that this call will make us skip the rest of the blocks
294             // if the frame prematurely ends
295             skip = decode_skip_count(&gb);
296         }
297
298         if (skip) {
299             copy_superblock(new_frame_data, new_stride,
300                             old_frame_data, old_stride);
301         } else {
302             copy_superblock(sb.pixels, 8,
303                             old_frame_data, old_stride);
304
305             while (can_safely_read(&gb, 1) && !get_bits1(&gb)) {
306                 unsigned mask;
307                 mb = decode_macroblock(s, &gb, &cb_index, superblock_index);
308                 mask = get_bits(&gb, 16);
309                 multi_mask |= mask;
310                 for (i = 0; i < 16; i++) {
311                     if (mask & mask_matrix[i]) {
312                         insert_mb_into_sb(&sb, mb, i);
313                     }
314                 }
315             }
316
317             if (can_safely_read(&gb, 1) && !get_bits1(&gb)) {
318                 unsigned inv_mask = get_bits(&gb, 4);
319                 for (i = 0; i < 4; i++) {
320                     if (inv_mask & (1 << i)) {
321                         multi_mask ^= 0xF << i*4;
322                     } else {
323                         multi_mask ^= get_bits(&gb, 4) << i*4;
324                     }
325                 }
326
327                 for (i = 0; i < 16; i++) {
328                     if (multi_mask & mask_matrix[i]) {
329                         if (!can_safely_read(&gb, 1))
330                             break;
331                         mb = decode_macroblock(s, &gb, &cb_index,
332                                                superblock_index);
333                         insert_mb_into_sb(&sb, mb, i);
334                     }
335                 }
336             } else if (frame_flags & (1 << 16)) {
337                 while (can_safely_read(&gb, 1) && !get_bits1(&gb)) {
338                     mb = decode_macroblock(s, &gb, &cb_index, superblock_index);
339                     insert_mb_into_sb(&sb, mb, get_bits(&gb, 4));
340                 }
341             }
342
343             copy_superblock(new_frame_data, new_stride, sb.pixels, 8);
344         }
345
346         superblock_col_index++;
347         new_frame_data += 8;
348         if (old_frame_data)
349             old_frame_data += 8;
350         if (superblock_col_index == superblocks_per_row) {
351             new_frame_data += new_stride * 8 - superblocks_per_row * 8;
352             if (old_frame_data)
353                 old_frame_data += old_stride * 8 - superblocks_per_row * 8;
354             superblock_col_index = 0;
355         }
356         skip--;
357     }
358
359     av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG,
360            "Escape sizes: %i, %i, %i\n",
361            frame_size, buf_size, get_bits_count(&gb) / 8);
362
363     av_frame_unref(s->frame);
364     if ((ret = av_frame_ref(s->frame, frame)) < 0)
365         return ret;
366
367     *got_frame = 1;
368
369     return frame_size;
370 }
371
372
373 AVCodec ff_escape124_decoder = {
374     .name           = "escape124",
375     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Escape 124"),
376     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
377     .id             = AV_CODEC_ID_ESCAPE124,
378     .priv_data_size = sizeof(Escape124Context),
379     .init           = escape124_decode_init,
380     .close          = escape124_decode_close,
381     .decode         = escape124_decode_frame,
382     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
383 };