avcodec/mpegvideo_enc: make edge for interlaced mpeg2 encoding smaller
[ffmpeg.git] / libavcodec / fic.c
1 /*
2  * Mirillis FIC decoder
3  *
4  * Copyright (c) 2014 Konstantin Shishkov
5  * Copyright (c) 2014 Derek Buitenhuis
6  *
7  * This file is part of FFmpeg.
8  *
9  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
11  * License as published by the Free Software Foundation; either
12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
13  *
14  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
17  * Lesser General Public License for more details.
18  *
19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
20  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
22  */
23
24 #include "libavutil/common.h"
25 #include "avcodec.h"
26 #include "internal.h"
27 #include "get_bits.h"
28 #include "golomb.h"
29
30 typedef struct FICThreadContext {
31     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, block)[64];
32     uint8_t *src;
33     int slice_h;
34     int src_size;
35     int y_off;
36 } FICThreadContext;
37
38 typedef struct FICContext {
39     AVCodecContext *avctx;
40     AVFrame *frame;
41     AVFrame *final_frame;
42
43     FICThreadContext *slice_data;
44     int slice_data_size;
45
46     const uint8_t *qmat;
47
48     enum AVPictureType cur_frame_type;
49
50     int aligned_width, aligned_height;
51     int num_slices, slice_h;
52
53     uint8_t cursor_buf[4096];
54 } FICContext;
55
56 static const uint8_t fic_qmat_hq[64] = {
57     1, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 4,
58     2, 2, 2, 3, 3, 3, 4, 4,
59     2, 2, 3, 3, 3, 4, 4, 4,
60     2, 2, 3, 3, 3, 4, 4, 5,
61     2, 3, 3, 3, 4, 4, 5, 6,
62     3, 3, 3, 4, 4, 5, 6, 7,
63     3, 3, 3, 4, 4, 5, 7, 7,
64     3, 3, 4, 4, 5, 7, 7, 7,
65 };
66
67 static const uint8_t fic_qmat_lq[64] = {
68     1,  5,  6,  7,  8,  9,  9, 11,
69     5,  5,  7,  8,  9,  9, 11, 12,
70     6,  7,  8,  9,  9, 11, 11, 12,
71     7,  7,  8,  9,  9, 11, 12, 13,
72     7,  8,  9,  9, 10, 11, 13, 16,
73     8,  9,  9, 10, 11, 13, 16, 19,
74     8,  9,  9, 11, 12, 15, 18, 23,
75     9,  9, 11, 12, 15, 18, 23, 27
76 };
77
78 static const uint8_t fic_header[7] = { 0, 0, 1, 'F', 'I', 'C', 'V' };
79
80 #define FIC_HEADER_SIZE 27
81
82 static av_always_inline void fic_idct(int16_t *blk, int step, int shift, int rnd)
83 {
84     const int t0 =  27246 * blk[3 * step] + 18405 * blk[5 * step];
85     const int t1 =  27246 * blk[5 * step] - 18405 * blk[3 * step];
86     const int t2 =   6393 * blk[7 * step] + 32139 * blk[1 * step];
87     const int t3 =   6393 * blk[1 * step] - 32139 * blk[7 * step];
88     const int t4 = 5793 * (t2 + t0 + 0x800 >> 12);
89     const int t5 = 5793 * (t3 + t1 + 0x800 >> 12);
90     const int t6 = t2 - t0;
91     const int t7 = t3 - t1;
92     const int t8 =  17734 * blk[2 * step] - 42813 * blk[6 * step];
93     const int t9 =  17734 * blk[6 * step] + 42814 * blk[2 * step];
94     const int tA = (blk[0 * step] - blk[4 * step] << 15) + rnd;
95     const int tB = (blk[0 * step] + blk[4 * step] << 15) + rnd;
96     blk[0 * step] = (  t4       + t9 + tB) >> shift;
97     blk[1 * step] = (  t6 + t7  + t8 + tA) >> shift;
98     blk[2 * step] = (  t6 - t7  - t8 + tA) >> shift;
99     blk[3 * step] = (  t5       - t9 + tB) >> shift;
100     blk[4 * step] = ( -t5       - t9 + tB) >> shift;
101     blk[5 * step] = (-(t6 - t7) - t8 + tA) >> shift;
102     blk[6 * step] = (-(t6 + t7) + t8 + tA) >> shift;
103     blk[7 * step] = ( -t4       + t9 + tB) >> shift;
104 }
105
106 static void fic_idct_put(uint8_t *dst, int stride, int16_t *block)
107 {
108     int i, j;
109     int16_t *ptr;
110
111     ptr = block;
112     fic_idct(ptr++, 8, 13, (1 << 12) + (1 << 17));
113     for (i = 1; i < 8; i++) {
114         fic_idct(ptr, 8, 13, 1 << 12);
115         ptr++;
116     }
117
118     ptr = block;
119     for (i = 0; i < 8; i++) {
120         fic_idct(ptr, 1, 20, 0);
121         ptr += 8;
122     }
123
124     ptr = block;
125     for (j = 0; j < 8; j++) {
126         for (i = 0; i < 8; i++)
127             dst[i] = av_clip_uint8(ptr[i]);
128         dst += stride;
129         ptr += 8;
130     }
131 }
132 static int fic_decode_block(FICContext *ctx, GetBitContext *gb,
133                             uint8_t *dst, int stride, int16_t *block)
134 {
135     int i, num_coeff;
136
137     /* Is it a skip block? */
138     if (get_bits1(gb)) {
139         /* This is a P-frame. */
140         ctx->frame->key_frame = 0;
141         ctx->frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
142
143         return 0;
144     }
145
146     memset(block, 0, sizeof(*block) * 64);
147
148     num_coeff = get_bits(gb, 7);
149     if (num_coeff > 64)
150         return AVERROR_INVALIDDATA;
151
152     for (i = 0; i < num_coeff; i++)
153         block[ff_zigzag_direct[i]] = get_se_golomb(gb) *
154                                      ctx->qmat[ff_zigzag_direct[i]];
155
156     fic_idct_put(dst, stride, block);
157
158     return 0;
159 }
160
161 static int fic_decode_slice(AVCodecContext *avctx, void *tdata)
162 {
163     FICContext *ctx        = avctx->priv_data;
164     FICThreadContext *tctx = tdata;
165     GetBitContext gb;
166     uint8_t *src = tctx->src;
167     int slice_h  = tctx->slice_h;
168     int src_size = tctx->src_size;
169     int y_off    = tctx->y_off;
170     int x, y, p;
171
172     init_get_bits(&gb, src, src_size * 8);
173
174     for (p = 0; p < 3; p++) {
175         int stride   = ctx->frame->linesize[p];
176         uint8_t* dst = ctx->frame->data[p] + (y_off >> !!p) * stride;
177
178         for (y = 0; y < (slice_h >> !!p); y += 8) {
179             for (x = 0; x < (ctx->aligned_width >> !!p); x += 8) {
180                 int ret;
181
182                 if ((ret = fic_decode_block(ctx, &gb, dst + x, stride, tctx->block)) != 0)
183                     return ret;
184             }
185
186             dst += 8 * stride;
187         }
188     }
189
190     return 0;
191 }
192
193 static av_always_inline void fic_alpha_blend(uint8_t *dst, uint8_t *src,
194                                              int size, uint8_t *alpha)
195 {
196     int i;
197
198     for (i = 0; i < size; i++)
199         dst[i] += ((src[i] - dst[i]) * alpha[i]) >> 8;
200 }
201
202 static void fic_draw_cursor(AVCodecContext *avctx, int cur_x, int cur_y)
203 {
204     FICContext *ctx = avctx->priv_data;
205     uint8_t *ptr    = ctx->cursor_buf;
206     uint8_t *dstptr[3];
207     uint8_t planes[4][1024];
208     uint8_t chroma[3][256];
209     int i, j, p;
210
211     /* Convert to YUVA444. */
212     for (i = 0; i < 1024; i++) {
213         planes[0][i] = (( 25 * ptr[0] + 129 * ptr[1] +  66 * ptr[2]) / 255) + 16;
214         planes[1][i] = ((-38 * ptr[0] + 112 * ptr[1] + -74 * ptr[2]) / 255) + 128;
215         planes[2][i] = ((-18 * ptr[0] + 112 * ptr[1] + -94 * ptr[2]) / 255) + 128;
216         planes[3][i] = ptr[3];
217
218         ptr += 4;
219     }
220
221     /* Subsample chroma. */
222     for (i = 0; i < 32; i += 2)
223         for (j = 0; j < 32; j += 2)
224             for (p = 0; p < 3; p++)
225                 chroma[p][16 * (i / 2) + j / 2] = (planes[p + 1][32 *  i      + j    ] +
226                                                    planes[p + 1][32 *  i      + j + 1] +
227                                                    planes[p + 1][32 * (i + 1) + j    ] +
228                                                    planes[p + 1][32 * (i + 1) + j + 1]) / 4;
229
230     /* Seek to x/y pos of cursor. */
231     for (i = 0; i < 3; i++)
232         dstptr[i] = ctx->final_frame->data[i]                        +
233                     (ctx->final_frame->linesize[i] * (cur_y >> !!i)) +
234                     (cur_x >> !!i) + !!i;
235
236     /* Copy. */
237     for (i = 0; i < FFMIN(32, avctx->height - cur_y) - 1; i += 2) {
238         int lsize = FFMIN(32, avctx->width - cur_x);
239         int csize = lsize / 2;
240
241         fic_alpha_blend(dstptr[0],
242                         planes[0] + i * 32, lsize, planes[3] + i * 32);
243         fic_alpha_blend(dstptr[0] + ctx->final_frame->linesize[0],
244                         planes[0] + (i + 1) * 32, lsize, planes[3] + (i + 1) * 32);
245         fic_alpha_blend(dstptr[1],
246                         chroma[0] + (i / 2) * 16, csize, chroma[2] + (i / 2) * 16);
247         fic_alpha_blend(dstptr[2],
248                         chroma[1] + (i / 2) * 16, csize, chroma[2] + (i / 2) * 16);
249
250         dstptr[0] += ctx->final_frame->linesize[0] * 2;
251         dstptr[1] += ctx->final_frame->linesize[1];
252         dstptr[2] += ctx->final_frame->linesize[2];
253     }
254 }
255
256 static int fic_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
257                             int *got_frame, AVPacket *avpkt)
258 {
259     FICContext *ctx = avctx->priv_data;
260     uint8_t *src = avpkt->data;
261     int ret;
262     int slice, nslices;
263     int msize;
264     int tsize;
265     int cur_x, cur_y;
266     int skip_cursor = 0;
267     uint8_t *sdata;
268
269     if ((ret = ff_reget_buffer(avctx, ctx->frame)) < 0) {
270         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "reget_buffer() failed\n");
271         return ret;
272     }
273
274     /* Header + at least one slice (4) */
275     if (avpkt->size < FIC_HEADER_SIZE + 4) {
276         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Frame data is too small.\n");
277         return AVERROR_INVALIDDATA;
278     }
279
280     /* Check for header. */
281     if (memcmp(src, fic_header, 7))
282         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Invalid FIC Header.\n");
283
284     /* Is it a skip frame? */
285     if (src[17])
286         goto skip;
287
288     nslices = src[13];
289     if (!nslices) {
290         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Zero slices found.\n");
291         return AVERROR_INVALIDDATA;
292     }
293
294     /* High or Low Quality Matrix? */
295     ctx->qmat = src[23] ? fic_qmat_hq : fic_qmat_lq;
296
297     /* Skip cursor data. */
298     tsize = AV_RB24(src + 24);
299     if (tsize > avpkt->size - FIC_HEADER_SIZE) {
300         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
301                "Packet is too small to contain cursor (%d vs %d bytes).\n",
302                tsize, avpkt->size - FIC_HEADER_SIZE);
303         return AVERROR_INVALIDDATA;
304     }
305
306     if (tsize < 32) {
307         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
308                "Cursor data too small. Skipping cursor.\n");
309         skip_cursor = 1;
310     }
311
312     /* Cursor position. */
313     cur_x = AV_RL16(src + 33);
314     cur_y = AV_RL16(src + 35);
315     if (cur_x > avctx->width || cur_y > avctx->height) {
316         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
317                "Invalid cursor position: (%d,%d). Skipping cusor.\n",
318                cur_x, cur_y);
319         skip_cursor = 1;
320     }
321
322     if (AV_RL16(src + 37) != 32 || AV_RL16(src + 39) != 32) {
323         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
324                "Invalid cursor size. Skipping cursor.\n");
325         skip_cursor = 1;
326     }
327
328     /* Slice height for all but the last slice. */
329     ctx->slice_h = 16 * (ctx->aligned_height >> 4) / nslices;
330     if (ctx->slice_h % 16)
331         ctx->slice_h = FFALIGN(ctx->slice_h - 16, 16);
332
333     /* First slice offset and remaining data. */
334     sdata = src + tsize + FIC_HEADER_SIZE + 4 * nslices;
335     msize = avpkt->size - nslices * 4 - tsize - FIC_HEADER_SIZE;
336
337     if (msize <= 0) {
338         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Not enough frame data to decode.\n");
339         return AVERROR_INVALIDDATA;
340     }
341
342     /*
343      * Set the frametype to I initially. It will be set to P if the frame
344      * has any dependencies (skip blocks). There will be a race condition
345      * inside the slice decode function to set these, but we do not care.
346      * since they will only ever be set to 0/P.
347      */
348     ctx->frame->key_frame = 1;
349     ctx->frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
350
351     /* Allocate slice data. */
352     av_fast_malloc(&ctx->slice_data, &ctx->slice_data_size,
353                    nslices * sizeof(ctx->slice_data[0]));
354     if (!ctx->slice_data_size) {
355         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate slice data.\n");
356         return AVERROR(ENOMEM);
357     }
358     memset(ctx->slice_data, 0, nslices * sizeof(ctx->slice_data[0]));
359
360     for (slice = 0; slice < nslices; slice++) {
361         unsigned slice_off = AV_RB32(src + tsize + FIC_HEADER_SIZE + slice * 4);
362         unsigned slice_size;
363         int y_off   = ctx->slice_h * slice;
364         int slice_h = ctx->slice_h;
365
366         /*
367          * Either read the slice size, or consume all data left.
368          * Also, special case the last slight height.
369          */
370         if (slice == nslices - 1) {
371             slice_size   = msize;
372             slice_h      = FFALIGN(avctx->height - ctx->slice_h * (nslices - 1), 16);
373         } else {
374             slice_size = AV_RB32(src + tsize + FIC_HEADER_SIZE + slice * 4 + 4);
375         }
376
377         if (slice_size < slice_off || slice_size > msize)
378             continue;
379
380         slice_size -= slice_off;
381
382         ctx->slice_data[slice].src      = sdata + slice_off;
383         ctx->slice_data[slice].src_size = slice_size;
384         ctx->slice_data[slice].slice_h  = slice_h;
385         ctx->slice_data[slice].y_off    = y_off;
386     }
387
388     if ((ret = avctx->execute(avctx, fic_decode_slice, ctx->slice_data,
389                               NULL, nslices, sizeof(ctx->slice_data[0]))) < 0)
390         return ret;
391
392     av_frame_free(&ctx->final_frame);
393     ctx->final_frame = av_frame_clone(ctx->frame);
394     if (!ctx->final_frame) {
395         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not clone frame buffer.\n");
396         return AVERROR(ENOMEM);
397     }
398
399     /* Make sure we use a user-supplied buffer. */
400     if ((ret = ff_reget_buffer(avctx, ctx->final_frame)) < 0) {
401         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not make frame writable.\n");
402         return ret;
403     }
404
405     /* Draw cursor. */
406     if (!skip_cursor) {
407         memcpy(ctx->cursor_buf, src + 59, 32 * 32 * 4);
408         fic_draw_cursor(avctx, cur_x, cur_y);
409     }
410
411 skip:
412     *got_frame = 1;
413     if ((ret = av_frame_ref(data, ctx->final_frame)) < 0)
414         return ret;
415
416     return avpkt->size;
417 }
418
419 static av_cold int fic_decode_close(AVCodecContext *avctx)
420 {
421     FICContext *ctx = avctx->priv_data;
422
423     av_freep(&ctx->slice_data);
424     av_frame_free(&ctx->final_frame);
425     av_frame_free(&ctx->frame);
426
427     return 0;
428 }
429
430 static av_cold int fic_decode_init(AVCodecContext *avctx)
431 {
432     FICContext *ctx = avctx->priv_data;
433
434     /* Initialize various context values */
435     ctx->avctx            = avctx;
436     ctx->aligned_width    = FFALIGN(avctx->width,  16);
437     ctx->aligned_height   = FFALIGN(avctx->height, 16);
438
439     avctx->pix_fmt             = AV_PIX_FMT_YUV420P;
440     avctx->bits_per_raw_sample = 8;
441
442     ctx->frame = av_frame_alloc();
443     if (!ctx->frame)
444         return AVERROR(ENOMEM);
445
446     return 0;
447 }
448
449 AVCodec ff_fic_decoder = {
450     .name           = "fic",
451     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Mirillis FIC"),
452     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
453     .id             = AV_CODEC_ID_FIC,
454     .priv_data_size = sizeof(FICContext),
455     .init           = fic_decode_init,
456     .decode         = fic_decode_frame,
457     .close          = fic_decode_close,
458     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_SLICE_THREADS,
459 };