vaapi_encode_mpeg2: Fix width/height columns/rows confusion
[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 "libavutil/opt.h"
26 #include "avcodec.h"
27 #include "internal.h"
28 #include "get_bits.h"
29 #include "golomb.h"
30
31 typedef struct FICThreadContext {
32     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, block)[64];
33     uint8_t *src;
34     int slice_h;
35     int src_size;
36     int y_off;
37     int p_frame;
38 } FICThreadContext;
39
40 typedef struct FICContext {
41     AVClass *class;
42     AVCodecContext *avctx;
43     AVFrame *frame;
44     AVFrame *final_frame;
45
46     FICThreadContext *slice_data;
47     int slice_data_size;
48
49     const uint8_t *qmat;
50
51     enum AVPictureType cur_frame_type;
52
53     int aligned_width, aligned_height;
54     int num_slices, slice_h;
55
56     uint8_t cursor_buf[4096];
57     int skip_cursor;
58 } FICContext;
59
60 static const uint8_t fic_qmat_hq[64] = {
61     1, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 4,
62     2, 2, 2, 3, 3, 3, 4, 4,
63     2, 2, 3, 3, 3, 4, 4, 4,
64     2, 2, 3, 3, 3, 4, 4, 5,
65     2, 3, 3, 3, 4, 4, 5, 6,
66     3, 3, 3, 4, 4, 5, 6, 7,
67     3, 3, 3, 4, 4, 5, 7, 7,
68     3, 3, 4, 4, 5, 7, 7, 7,
69 };
70
71 static const uint8_t fic_qmat_lq[64] = {
72     1,  5,  6,  7,  8,  9,  9, 11,
73     5,  5,  7,  8,  9,  9, 11, 12,
74     6,  7,  8,  9,  9, 11, 11, 12,
75     7,  7,  8,  9,  9, 11, 12, 13,
76     7,  8,  9,  9, 10, 11, 13, 16,
77     8,  9,  9, 10, 11, 13, 16, 19,
78     8,  9,  9, 11, 12, 15, 18, 23,
79     9,  9, 11, 12, 15, 18, 23, 27
80 };
81
82 static const uint8_t fic_header[7] = { 0, 0, 1, 'F', 'I', 'C', 'V' };
83
84 #define FIC_HEADER_SIZE 27
85 #define CURSOR_OFFSET 59
86
87 static av_always_inline void fic_idct(int16_t *blk, int step, int shift, int rnd)
88 {
89     const unsigned t0 =  27246 * blk[3 * step] + 18405 * blk[5 * step];
90     const unsigned t1 =  27246 * blk[5 * step] - 18405 * blk[3 * step];
91     const unsigned t2 =   6393 * blk[7 * step] + 32139 * blk[1 * step];
92     const unsigned t3 =   6393 * blk[1 * step] - 32139 * blk[7 * step];
93     const unsigned t4 = 5793U * ((int)(t2 + t0 + 0x800) >> 12);
94     const unsigned t5 = 5793U * ((int)(t3 + t1 + 0x800) >> 12);
95     const unsigned t6 = t2 - t0;
96     const unsigned t7 = t3 - t1;
97     const unsigned t8 =  17734 * blk[2 * step] - 42813 * blk[6 * step];
98     const unsigned t9 =  17734 * blk[6 * step] + 42814 * blk[2 * step];
99     const unsigned tA = (blk[0 * step] - blk[4 * step]) * 32768 + rnd;
100     const unsigned tB = (blk[0 * step] + blk[4 * step]) * 32768 + rnd;
101     blk[0 * step] = (int)(  t4       + t9 + tB) >> shift;
102     blk[1 * step] = (int)(  t6 + t7  + t8 + tA) >> shift;
103     blk[2 * step] = (int)(  t6 - t7  - t8 + tA) >> shift;
104     blk[3 * step] = (int)(  t5       - t9 + tB) >> shift;
105     blk[4 * step] = (int)( -t5       - t9 + tB) >> shift;
106     blk[5 * step] = (int)(-(t6 - t7) - t8 + tA) >> shift;
107     blk[6 * step] = (int)(-(t6 + t7) + t8 + tA) >> shift;
108     blk[7 * step] = (int)( -t4       + t9 + tB) >> shift;
109 }
110
111 static void fic_idct_put(uint8_t *dst, int stride, int16_t *block)
112 {
113     int i, j;
114     int16_t *ptr;
115
116     ptr = block;
117     fic_idct(ptr++, 8, 13, (1 << 12) + (1 << 17));
118     for (i = 1; i < 8; i++) {
119         fic_idct(ptr, 8, 13, 1 << 12);
120         ptr++;
121     }
122
123     ptr = block;
124     for (i = 0; i < 8; i++) {
125         fic_idct(ptr, 1, 20, 0);
126         ptr += 8;
127     }
128
129     ptr = block;
130     for (j = 0; j < 8; j++) {
131         for (i = 0; i < 8; i++)
132             dst[i] = av_clip_uint8(ptr[i]);
133         dst += stride;
134         ptr += 8;
135     }
136 }
137 static int fic_decode_block(FICContext *ctx, GetBitContext *gb,
138                             uint8_t *dst, int stride, int16_t *block, int *is_p)
139 {
140     int i, num_coeff;
141
142     /* Is it a skip block? */
143     if (get_bits1(gb)) {
144         *is_p = 1;
145         return 0;
146     }
147
148     memset(block, 0, sizeof(*block) * 64);
149
150     num_coeff = get_bits(gb, 7);
151     if (num_coeff > 64)
152         return AVERROR_INVALIDDATA;
153
154     for (i = 0; i < num_coeff; i++) {
155         int v = get_se_golomb(gb);
156         if (v < -2048 || v > 2048)
157              return AVERROR_INVALIDDATA;
158         block[ff_zigzag_direct[i]] = v *
159                                      ctx->qmat[ff_zigzag_direct[i]];
160     }
161
162     fic_idct_put(dst, stride, block);
163
164     return 0;
165 }
166
167 static int fic_decode_slice(AVCodecContext *avctx, void *tdata)
168 {
169     FICContext *ctx        = avctx->priv_data;
170     FICThreadContext *tctx = tdata;
171     GetBitContext gb;
172     uint8_t *src = tctx->src;
173     int slice_h  = tctx->slice_h;
174     int src_size = tctx->src_size;
175     int y_off    = tctx->y_off;
176     int x, y, p;
177
178     init_get_bits(&gb, src, src_size * 8);
179
180     for (p = 0; p < 3; p++) {
181         int stride   = ctx->frame->linesize[p];
182         uint8_t* dst = ctx->frame->data[p] + (y_off >> !!p) * stride;
183
184         for (y = 0; y < (slice_h >> !!p); y += 8) {
185             for (x = 0; x < (ctx->aligned_width >> !!p); x += 8) {
186                 int ret;
187
188                 if ((ret = fic_decode_block(ctx, &gb, dst + x, stride,
189                                             tctx->block, &tctx->p_frame)) != 0)
190                     return ret;
191             }
192
193             dst += 8 * stride;
194         }
195     }
196
197     return 0;
198 }
199
200 static av_always_inline void fic_alpha_blend(uint8_t *dst, uint8_t *src,
201                                              int size, uint8_t *alpha)
202 {
203     int i;
204
205     for (i = 0; i < size; i++)
206         dst[i] += ((src[i] - dst[i]) * alpha[i]) >> 8;
207 }
208
209 static void fic_draw_cursor(AVCodecContext *avctx, int cur_x, int cur_y)
210 {
211     FICContext *ctx = avctx->priv_data;
212     uint8_t *ptr    = ctx->cursor_buf;
213     uint8_t *dstptr[3];
214     uint8_t planes[4][1024];
215     uint8_t chroma[3][256];
216     int i, j, p;
217
218     /* Convert to YUVA444. */
219     for (i = 0; i < 1024; i++) {
220         planes[0][i] = (( 25 * ptr[0] + 129 * ptr[1] +  66 * ptr[2]) / 255) + 16;
221         planes[1][i] = ((-38 * ptr[0] + 112 * ptr[1] + -74 * ptr[2]) / 255) + 128;
222         planes[2][i] = ((-18 * ptr[0] + 112 * ptr[1] + -94 * ptr[2]) / 255) + 128;
223         planes[3][i] = ptr[3];
224
225         ptr += 4;
226     }
227
228     /* Subsample chroma. */
229     for (i = 0; i < 32; i += 2)
230         for (j = 0; j < 32; j += 2)
231             for (p = 0; p < 3; p++)
232                 chroma[p][16 * (i / 2) + j / 2] = (planes[p + 1][32 *  i      + j    ] +
233                                                    planes[p + 1][32 *  i      + j + 1] +
234                                                    planes[p + 1][32 * (i + 1) + j    ] +
235                                                    planes[p + 1][32 * (i + 1) + j + 1]) / 4;
236
237     /* Seek to x/y pos of cursor. */
238     for (i = 0; i < 3; i++)
239         dstptr[i] = ctx->final_frame->data[i]                        +
240                     (ctx->final_frame->linesize[i] * (cur_y >> !!i)) +
241                     (cur_x >> !!i) + !!i;
242
243     /* Copy. */
244     for (i = 0; i < FFMIN(32, avctx->height - cur_y) - 1; i += 2) {
245         int lsize = FFMIN(32, avctx->width - cur_x);
246         int csize = lsize / 2;
247
248         fic_alpha_blend(dstptr[0],
249                         planes[0] + i * 32, lsize, planes[3] + i * 32);
250         fic_alpha_blend(dstptr[0] + ctx->final_frame->linesize[0],
251                         planes[0] + (i + 1) * 32, lsize, planes[3] + (i + 1) * 32);
252         fic_alpha_blend(dstptr[1],
253                         chroma[0] + (i / 2) * 16, csize, chroma[2] + (i / 2) * 16);
254         fic_alpha_blend(dstptr[2],
255                         chroma[1] + (i / 2) * 16, csize, chroma[2] + (i / 2) * 16);
256
257         dstptr[0] += ctx->final_frame->linesize[0] * 2;
258         dstptr[1] += ctx->final_frame->linesize[1];
259         dstptr[2] += ctx->final_frame->linesize[2];
260     }
261 }
262
263 static int fic_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
264                             int *got_frame, AVPacket *avpkt)
265 {
266     FICContext *ctx = avctx->priv_data;
267     uint8_t *src = avpkt->data;
268     int ret;
269     int slice, nslices;
270     int msize;
271     int tsize;
272     int cur_x, cur_y;
273     int skip_cursor = ctx->skip_cursor;
274     uint8_t *sdata;
275
276     if ((ret = ff_reget_buffer(avctx, ctx->frame)) < 0)
277         return ret;
278
279     /* Header + at least one slice (4) */
280     if (avpkt->size < FIC_HEADER_SIZE + 4) {
281         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Frame data is too small.\n");
282         return AVERROR_INVALIDDATA;
283     }
284
285     /* Check for header. */
286     if (memcmp(src, fic_header, 7))
287         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Invalid FIC Header.\n");
288
289     /* Is it a skip frame? */
290     if (src[17]) {
291         if (!ctx->final_frame) {
292             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Initial frame is skipped\n");
293             return AVERROR_INVALIDDATA;
294         }
295         goto skip;
296     }
297
298     nslices = src[13];
299     if (!nslices) {
300         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Zero slices found.\n");
301         return AVERROR_INVALIDDATA;
302     }
303
304     /* High or Low Quality Matrix? */
305     ctx->qmat = src[23] ? fic_qmat_hq : fic_qmat_lq;
306
307     /* Skip cursor data. */
308     tsize = AV_RB24(src + 24);
309     if (tsize > avpkt->size - FIC_HEADER_SIZE) {
310         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
311                "Packet is too small to contain cursor (%d vs %d bytes).\n",
312                tsize, avpkt->size - FIC_HEADER_SIZE);
313         return AVERROR_INVALIDDATA;
314     }
315
316     if (!tsize || !AV_RL16(src + 37) || !AV_RL16(src + 39))
317         skip_cursor = 1;
318
319     if (!skip_cursor && tsize < 32) {
320         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
321                "Cursor data too small. Skipping cursor.\n");
322         skip_cursor = 1;
323     }
324
325     /* Cursor position. */
326     cur_x = AV_RL16(src + 33);
327     cur_y = AV_RL16(src + 35);
328     if (!skip_cursor && (cur_x > avctx->width || cur_y > avctx->height)) {
329         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG,
330                "Invalid cursor position: (%d,%d). Skipping cursor.\n",
331                cur_x, cur_y);
332         skip_cursor = 1;
333     }
334
335     if (!skip_cursor && (AV_RL16(src + 37) != 32 || AV_RL16(src + 39) != 32)) {
336         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
337                "Invalid cursor size. Skipping cursor.\n");
338         skip_cursor = 1;
339     }
340
341     if (!skip_cursor && avpkt->size < CURSOR_OFFSET + sizeof(ctx->cursor_buf)) {
342         skip_cursor = 1;
343     }
344
345     /* Slice height for all but the last slice. */
346     ctx->slice_h = 16 * (ctx->aligned_height >> 4) / nslices;
347     if (ctx->slice_h % 16)
348         ctx->slice_h = FFALIGN(ctx->slice_h - 16, 16);
349
350     /* First slice offset and remaining data. */
351     sdata = src + tsize + FIC_HEADER_SIZE + 4 * nslices;
352     msize = avpkt->size - nslices * 4 - tsize - FIC_HEADER_SIZE;
353
354     if (msize <= 0) {
355         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Not enough frame data to decode.\n");
356         return AVERROR_INVALIDDATA;
357     }
358
359     /* Allocate slice data. */
360     av_fast_malloc(&ctx->slice_data, &ctx->slice_data_size,
361                    nslices * sizeof(ctx->slice_data[0]));
362     if (!ctx->slice_data_size) {
363         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate slice data.\n");
364         return AVERROR(ENOMEM);
365     }
366     memset(ctx->slice_data, 0, nslices * sizeof(ctx->slice_data[0]));
367
368     for (slice = 0; slice < nslices; slice++) {
369         unsigned slice_off = AV_RB32(src + tsize + FIC_HEADER_SIZE + slice * 4);
370         unsigned slice_size;
371         int y_off   = ctx->slice_h * slice;
372         int slice_h = ctx->slice_h;
373
374         /*
375          * Either read the slice size, or consume all data left.
376          * Also, special case the last slight height.
377          */
378         if (slice == nslices - 1) {
379             slice_size   = msize;
380             slice_h      = FFALIGN(avctx->height - ctx->slice_h * (nslices - 1), 16);
381         } else {
382             slice_size = AV_RB32(src + tsize + FIC_HEADER_SIZE + slice * 4 + 4);
383         }
384
385         if (slice_size < slice_off || slice_size > msize)
386             continue;
387
388         slice_size -= slice_off;
389
390         ctx->slice_data[slice].src      = sdata + slice_off;
391         ctx->slice_data[slice].src_size = slice_size;
392         ctx->slice_data[slice].slice_h  = slice_h;
393         ctx->slice_data[slice].y_off    = y_off;
394     }
395
396     if ((ret = avctx->execute(avctx, fic_decode_slice, ctx->slice_data,
397                               NULL, nslices, sizeof(ctx->slice_data[0]))) < 0)
398         return ret;
399
400     ctx->frame->key_frame = 1;
401     ctx->frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
402     for (slice = 0; slice < nslices; slice++) {
403         if (ctx->slice_data[slice].p_frame) {
404             ctx->frame->key_frame = 0;
405             ctx->frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
406             break;
407         }
408     }
409     av_frame_free(&ctx->final_frame);
410     ctx->final_frame = av_frame_clone(ctx->frame);
411     if (!ctx->final_frame) {
412         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not clone frame buffer.\n");
413         return AVERROR(ENOMEM);
414     }
415
416     /* Make sure we use a user-supplied buffer. */
417     if ((ret = ff_reget_buffer(avctx, ctx->final_frame)) < 0) {
418         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not make frame writable.\n");
419         return ret;
420     }
421
422     /* Draw cursor. */
423     if (!skip_cursor) {
424         memcpy(ctx->cursor_buf, src + CURSOR_OFFSET, sizeof(ctx->cursor_buf));
425         fic_draw_cursor(avctx, cur_x, cur_y);
426     }
427
428 skip:
429     *got_frame = 1;
430     if ((ret = av_frame_ref(data, ctx->final_frame)) < 0)
431         return ret;
432
433     return avpkt->size;
434 }
435
436 static av_cold int fic_decode_close(AVCodecContext *avctx)
437 {
438     FICContext *ctx = avctx->priv_data;
439
440     av_freep(&ctx->slice_data);
441     av_frame_free(&ctx->final_frame);
442     av_frame_free(&ctx->frame);
443
444     return 0;
445 }
446
447 static av_cold int fic_decode_init(AVCodecContext *avctx)
448 {
449     FICContext *ctx = avctx->priv_data;
450
451     /* Initialize various context values */
452     ctx->avctx            = avctx;
453     ctx->aligned_width    = FFALIGN(avctx->width,  16);
454     ctx->aligned_height   = FFALIGN(avctx->height, 16);
455
456     avctx->pix_fmt             = AV_PIX_FMT_YUV420P;
457     avctx->bits_per_raw_sample = 8;
458
459     ctx->frame = av_frame_alloc();
460     if (!ctx->frame)
461         return AVERROR(ENOMEM);
462
463     return 0;
464 }
465
466 static const AVOption options[] = {
467 { "skip_cursor", "skip the cursor", offsetof(FICContext, skip_cursor), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64 = 0 }, 0, 1, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM | AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM },
468 { NULL },
469 };
470
471 static const AVClass fic_decoder_class = {
472     .class_name = "FIC decoder",
473     .item_name  = av_default_item_name,
474     .option     = options,
475     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
476 };
477
478 AVCodec ff_fic_decoder = {
479     .name           = "fic",
480     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Mirillis FIC"),
481     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
482     .id             = AV_CODEC_ID_FIC,
483     .priv_data_size = sizeof(FICContext),
484     .init           = fic_decode_init,
485     .decode         = fic_decode_frame,
486     .close          = fic_decode_close,
487     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DR1 | AV_CODEC_CAP_SLICE_THREADS,
488     .priv_class     = &fic_decoder_class,
489 };