innoHeim/Rsupport Screen Capture Codec decoder
[ffmpeg.git] / libavcodec / pgssubdec.c
1 /*
2  * PGS subtitle decoder
3  * Copyright (c) 2009 Stephen Backway
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 /**
23  * @file
24  * PGS subtitle decoder
25  */
26
27 #include "avcodec.h"
28 #include "bytestream.h"
29 #include "internal.h"
30 #include "mathops.h"
31
32 #include "libavutil/colorspace.h"
33 #include "libavutil/imgutils.h"
34
35 #define RGBA(r,g,b,a) (((a) << 24) | ((r) << 16) | ((g) << 8) | (b))
36 #define MAX_EPOCH_PALETTES 8   // Max 8 allowed per PGS epoch
37 #define MAX_EPOCH_OBJECTS  64  // Max 64 allowed per PGS epoch
38 #define MAX_OBJECT_REFS    2   // Max objects per display set
39
40 enum SegmentType {
41     PALETTE_SEGMENT      = 0x14,
42     OBJECT_SEGMENT       = 0x15,
43     PRESENTATION_SEGMENT = 0x16,
44     WINDOW_SEGMENT       = 0x17,
45     DISPLAY_SEGMENT      = 0x80,
46 };
47
48 typedef struct PGSSubObjectRef {
49     int     id;
50     int     window_id;
51     uint8_t composition_flag;
52     int     x;
53     int     y;
54     int     crop_x;
55     int     crop_y;
56     int     crop_w;
57     int     crop_h;
58 } PGSSubObjectRef;
59
60 typedef struct PGSSubPresentation {
61     int id_number;
62     int palette_id;
63     int object_count;
64     PGSSubObjectRef objects[MAX_OBJECT_REFS];
65     int64_t pts;
66 } PGSSubPresentation;
67
68 typedef struct PGSSubObject {
69     int          id;
70     int          w;
71     int          h;
72     uint8_t      *rle;
73     unsigned int rle_buffer_size, rle_data_len;
74     unsigned int rle_remaining_len;
75 } PGSSubObject;
76
77 typedef struct PGSSubObjects {
78     int          count;
79     PGSSubObject object[MAX_EPOCH_OBJECTS];
80 } PGSSubObjects;
81
82 typedef struct PGSSubPalette {
83     int         id;
84     uint32_t    clut[256];
85 } PGSSubPalette;
86
87 typedef struct PGSSubPalettes {
88     int           count;
89     PGSSubPalette palette[MAX_EPOCH_PALETTES];
90 } PGSSubPalettes;
91
92 typedef struct PGSSubContext {
93     PGSSubPresentation presentation;
94     PGSSubPalettes     palettes;
95     PGSSubObjects      objects;
96 } PGSSubContext;
97
98 static void flush_cache(AVCodecContext *avctx)
99 {
100     PGSSubContext *ctx = avctx->priv_data;
101     int i;
102
103     for (i = 0; i < ctx->objects.count; i++) {
104         av_freep(&ctx->objects.object[i].rle);
105         ctx->objects.object[i].rle_buffer_size  = 0;
106         ctx->objects.object[i].rle_remaining_len  = 0;
107     }
108     ctx->objects.count = 0;
109     ctx->palettes.count = 0;
110 }
111
112 static PGSSubObject * find_object(int id, PGSSubObjects *objects)
113 {
114     int i;
115
116     for (i = 0; i < objects->count; i++) {
117         if (objects->object[i].id == id)
118             return &objects->object[i];
119     }
120     return NULL;
121 }
122
123 static PGSSubPalette * find_palette(int id, PGSSubPalettes *palettes)
124 {
125     int i;
126
127     for (i = 0; i < palettes->count; i++) {
128         if (palettes->palette[i].id == id)
129             return &palettes->palette[i];
130     }
131     return NULL;
132 }
133
134 static av_cold int init_decoder(AVCodecContext *avctx)
135 {
136     avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_PAL8;
137
138     return 0;
139 }
140
141 static av_cold int close_decoder(AVCodecContext *avctx)
142 {
143     flush_cache(avctx);
144
145     return 0;
146 }
147
148 /**
149  * Decode the RLE data.
150  *
151  * The subtitle is stored as an Run Length Encoded image.
152  *
153  * @param avctx contains the current codec context
154  * @param sub pointer to the processed subtitle data
155  * @param buf pointer to the RLE data to process
156  * @param buf_size size of the RLE data to process
157  */
158 static int decode_rle(AVCodecContext *avctx, AVSubtitleRect *rect,
159                       const uint8_t *buf, unsigned int buf_size)
160 {
161     const uint8_t *rle_bitmap_end;
162     int pixel_count, line_count;
163
164     rle_bitmap_end = buf + buf_size;
165
166     rect->data[0] = av_malloc(rect->w * rect->h);
167
168     if (!rect->data[0])
169         return AVERROR(ENOMEM);
170
171     pixel_count = 0;
172     line_count  = 0;
173
174     while (buf < rle_bitmap_end && line_count < rect->h) {
175         uint8_t flags, color;
176         int run;
177
178         color = bytestream_get_byte(&buf);
179         run   = 1;
180
181         if (color == 0x00) {
182             flags = bytestream_get_byte(&buf);
183             run   = flags & 0x3f;
184             if (flags & 0x40)
185                 run = (run << 8) + bytestream_get_byte(&buf);
186             color = flags & 0x80 ? bytestream_get_byte(&buf) : 0;
187         }
188
189         if (run > 0 && pixel_count + run <= rect->w * rect->h) {
190             memset(rect->data[0] + pixel_count, color, run);
191             pixel_count += run;
192         } else if (!run) {
193             /*
194              * New Line. Check if correct pixels decoded, if not display warning
195              * and adjust bitmap pointer to correct new line position.
196              */
197             if (pixel_count % rect->w > 0) {
198                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Decoded %d pixels, when line should be %d pixels\n",
199                        pixel_count % rect->w, rect->w);
200                 if (avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE) {
201                     return AVERROR_INVALIDDATA;
202                 }
203             }
204             line_count++;
205         }
206     }
207
208     if (pixel_count < rect->w * rect->h) {
209         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Insufficient RLE data for subtitle\n");
210         return AVERROR_INVALIDDATA;
211     }
212
213     ff_dlog(avctx, "Pixel Count = %d, Area = %d\n", pixel_count, rect->w * rect->h);
214
215     return 0;
216 }
217
218 /**
219  * Parse the picture segment packet.
220  *
221  * The picture segment contains details on the sequence id,
222  * width, height and Run Length Encoded (RLE) bitmap data.
223  *
224  * @param avctx contains the current codec context
225  * @param buf pointer to the packet to process
226  * @param buf_size size of packet to process
227  */
228 static int parse_object_segment(AVCodecContext *avctx,
229                                   const uint8_t *buf, int buf_size)
230 {
231     PGSSubContext *ctx = avctx->priv_data;
232     PGSSubObject *object;
233
234     uint8_t sequence_desc;
235     unsigned int rle_bitmap_len, width, height;
236     int id;
237
238     if (buf_size <= 4)
239         return AVERROR_INVALIDDATA;
240     buf_size -= 4;
241
242     id = bytestream_get_be16(&buf);
243     object = find_object(id, &ctx->objects);
244     if (!object) {
245         if (ctx->objects.count >= MAX_EPOCH_OBJECTS) {
246             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many objects in epoch\n");
247             return AVERROR_INVALIDDATA;
248         }
249         object = &ctx->objects.object[ctx->objects.count++];
250         object->id = id;
251     }
252
253     /* skip object version number */
254     buf += 1;
255
256     /* Read the Sequence Description to determine if start of RLE data or appended to previous RLE */
257     sequence_desc = bytestream_get_byte(&buf);
258
259     if (!(sequence_desc & 0x80)) {
260         /* Additional RLE data */
261         if (buf_size > object->rle_remaining_len)
262             return AVERROR_INVALIDDATA;
263
264         memcpy(object->rle + object->rle_data_len, buf, buf_size);
265         object->rle_data_len += buf_size;
266         object->rle_remaining_len -= buf_size;
267
268         return 0;
269     }
270
271     if (buf_size <= 7)
272         return AVERROR_INVALIDDATA;
273     buf_size -= 7;
274
275     /* Decode rle bitmap length, stored size includes width/height data */
276     rle_bitmap_len = bytestream_get_be24(&buf) - 2*2;
277
278     if (buf_size > rle_bitmap_len) {
279         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
280                "Buffer dimension %d larger than the expected RLE data %d\n",
281                buf_size, rle_bitmap_len);
282         return AVERROR_INVALIDDATA;
283     }
284
285     /* Get bitmap dimensions from data */
286     width  = bytestream_get_be16(&buf);
287     height = bytestream_get_be16(&buf);
288
289     /* Make sure the bitmap is not too large */
290     if (avctx->width < width || avctx->height < height) {
291         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Bitmap dimensions larger than video.\n");
292         return AVERROR_INVALIDDATA;
293     }
294
295     object->w = width;
296     object->h = height;
297
298     av_fast_malloc(&object->rle, &object->rle_buffer_size, rle_bitmap_len);
299
300     if (!object->rle)
301         return AVERROR(ENOMEM);
302
303     memcpy(object->rle, buf, buf_size);
304     object->rle_data_len = buf_size;
305     object->rle_remaining_len = rle_bitmap_len - buf_size;
306
307     return 0;
308 }
309
310 /**
311  * Parse the palette segment packet.
312  *
313  * The palette segment contains details of the palette,
314  * a maximum of 256 colors can be defined.
315  *
316  * @param avctx contains the current codec context
317  * @param buf pointer to the packet to process
318  * @param buf_size size of packet to process
319  */
320 static int parse_palette_segment(AVCodecContext *avctx,
321                                   const uint8_t *buf, int buf_size)
322 {
323     PGSSubContext *ctx = avctx->priv_data;
324     PGSSubPalette *palette;
325
326     const uint8_t *buf_end = buf + buf_size;
327     const uint8_t *cm      = ff_crop_tab + MAX_NEG_CROP;
328     int color_id;
329     int y, cb, cr, alpha;
330     int r, g, b, r_add, g_add, b_add;
331     int id;
332
333     id  = bytestream_get_byte(&buf);
334     palette = find_palette(id, &ctx->palettes);
335     if (!palette) {
336         if (ctx->palettes.count >= MAX_EPOCH_PALETTES) {
337             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many palettes in epoch\n");
338             return AVERROR_INVALIDDATA;
339         }
340         palette = &ctx->palettes.palette[ctx->palettes.count++];
341         palette->id  = id;
342     }
343
344     /* Skip palette version */
345     buf += 1;
346
347     while (buf < buf_end) {
348         color_id  = bytestream_get_byte(&buf);
349         y         = bytestream_get_byte(&buf);
350         cr        = bytestream_get_byte(&buf);
351         cb        = bytestream_get_byte(&buf);
352         alpha     = bytestream_get_byte(&buf);
353
354         YUV_TO_RGB1(cb, cr);
355         YUV_TO_RGB2(r, g, b, y);
356
357         ff_dlog(avctx, "Color %d := (%d,%d,%d,%d)\n", color_id, r, g, b, alpha);
358
359         /* Store color in palette */
360         palette->clut[color_id] = RGBA(r,g,b,alpha);
361     }
362     return 0;
363 }
364
365 /**
366  * Parse the presentation segment packet.
367  *
368  * The presentation segment contains details on the video
369  * width, video height, x & y subtitle position.
370  *
371  * @param avctx contains the current codec context
372  * @param buf pointer to the packet to process
373  * @param buf_size size of packet to process
374  * @todo TODO: Implement cropping
375  */
376 static int parse_presentation_segment(AVCodecContext *avctx,
377                                       const uint8_t *buf, int buf_size,
378                                       int64_t pts)
379 {
380     PGSSubContext *ctx = avctx->priv_data;
381
382     int i, state, ret;
383
384     // Video descriptor
385     int w = bytestream_get_be16(&buf);
386     int h = bytestream_get_be16(&buf);
387
388     ctx->presentation.pts = pts;
389
390     ff_dlog(avctx, "Video Dimensions %dx%d\n",
391             w, h);
392     ret = ff_set_dimensions(avctx, w, h);
393     if (ret < 0)
394         return ret;
395
396     /* Skip 1 bytes of unknown, frame rate */
397     buf++;
398
399     // Composition descriptor
400     ctx->presentation.id_number = bytestream_get_be16(&buf);
401     /*
402      * state is a 2 bit field that defines pgs epoch boundaries
403      * 00 - Normal, previously defined objects and palettes are still valid
404      * 01 - Acquisition point, previous objects and palettes can be released
405      * 10 - Epoch start, previous objects and palettes can be released
406      * 11 - Epoch continue, previous objects and palettes can be released
407      *
408      * reserved 6 bits discarded
409      */
410     state = bytestream_get_byte(&buf) >> 6;
411     if (state != 0) {
412         flush_cache(avctx);
413     }
414
415     /*
416      * skip palette_update_flag (0x80),
417      */
418     buf += 1;
419     ctx->presentation.palette_id = bytestream_get_byte(&buf);
420     ctx->presentation.object_count = bytestream_get_byte(&buf);
421     if (ctx->presentation.object_count > MAX_OBJECT_REFS) {
422         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
423                "Invalid number of presentation objects %d\n",
424                ctx->presentation.object_count);
425         ctx->presentation.object_count = 2;
426         if (avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE) {
427             return AVERROR_INVALIDDATA;
428         }
429     }
430
431     for (i = 0; i < ctx->presentation.object_count; i++)
432     {
433         ctx->presentation.objects[i].id = bytestream_get_be16(&buf);
434         ctx->presentation.objects[i].window_id = bytestream_get_byte(&buf);
435         ctx->presentation.objects[i].composition_flag = bytestream_get_byte(&buf);
436
437         ctx->presentation.objects[i].x = bytestream_get_be16(&buf);
438         ctx->presentation.objects[i].y = bytestream_get_be16(&buf);
439
440         // If cropping
441         if (ctx->presentation.objects[i].composition_flag & 0x80) {
442             ctx->presentation.objects[i].crop_x = bytestream_get_be16(&buf);
443             ctx->presentation.objects[i].crop_y = bytestream_get_be16(&buf);
444             ctx->presentation.objects[i].crop_w = bytestream_get_be16(&buf);
445             ctx->presentation.objects[i].crop_h = bytestream_get_be16(&buf);
446         }
447
448         ff_dlog(avctx, "Subtitle Placement x=%d, y=%d\n",
449                 ctx->presentation.objects[i].x, ctx->presentation.objects[i].y);
450
451         if (ctx->presentation.objects[i].x > avctx->width ||
452             ctx->presentation.objects[i].y > avctx->height) {
453             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Subtitle out of video bounds. x = %d, y = %d, video width = %d, video height = %d.\n",
454                    ctx->presentation.objects[i].x,
455                    ctx->presentation.objects[i].y,
456                     avctx->width, avctx->height);
457             ctx->presentation.objects[i].x = 0;
458             ctx->presentation.objects[i].y = 0;
459             if (avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE) {
460                 return AVERROR_INVALIDDATA;
461             }
462         }
463     }
464
465     return 0;
466 }
467
468 /**
469  * Parse the display segment packet.
470  *
471  * The display segment controls the updating of the display.
472  *
473  * @param avctx contains the current codec context
474  * @param data pointer to the data pertaining the subtitle to display
475  * @param buf pointer to the packet to process
476  * @param buf_size size of packet to process
477  */
478 static int display_end_segment(AVCodecContext *avctx, void *data,
479                                const uint8_t *buf, int buf_size)
480 {
481     AVSubtitle    *sub = data;
482     PGSSubContext *ctx = avctx->priv_data;
483     PGSSubPalette *palette;
484     int i, ret;
485
486     memset(sub, 0, sizeof(*sub));
487     sub->pts = ctx->presentation.pts;
488     sub->start_display_time = 0;
489     // There is no explicit end time for PGS subtitles.  The end time
490     // is defined by the start of the next sub which may contain no
491     // objects (i.e. clears the previous sub)
492     sub->end_display_time   = UINT32_MAX;
493     sub->format             = 0;
494
495     // Blank if last object_count was 0.
496     if (!ctx->presentation.object_count)
497         return 1;
498     sub->rects = av_mallocz(sizeof(*sub->rects) * ctx->presentation.object_count);
499     if (!sub->rects) {
500         return AVERROR(ENOMEM);
501     }
502     palette = find_palette(ctx->presentation.palette_id, &ctx->palettes);
503     if (!palette) {
504         // Missing palette.  Should only happen with damaged streams.
505         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid palette id %d\n",
506                ctx->presentation.palette_id);
507         avsubtitle_free(sub);
508         return AVERROR_INVALIDDATA;
509     }
510     for (i = 0; i < ctx->presentation.object_count; i++) {
511         PGSSubObject *object;
512         AVSubtitleRect *rect;
513         int j;
514
515         sub->rects[i]  = av_mallocz(sizeof(*sub->rects[0]));
516         if (!sub->rects[i]) {
517             avsubtitle_free(sub);
518             return AVERROR(ENOMEM);
519         }
520         sub->num_rects++;
521         sub->rects[i]->type = SUBTITLE_BITMAP;
522
523         /* Process bitmap */
524         object = find_object(ctx->presentation.objects[i].id, &ctx->objects);
525         if (!object) {
526             // Missing object.  Should only happen with damaged streams.
527             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid object id %d\n",
528                    ctx->presentation.objects[i].id);
529             if (avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE) {
530                 avsubtitle_free(sub);
531                 return AVERROR_INVALIDDATA;
532             }
533             // Leaves rect empty with 0 width and height.
534             continue;
535         }
536         if (ctx->presentation.objects[i].composition_flag & 0x40)
537             sub->rects[i]->flags |= AV_SUBTITLE_FLAG_FORCED;
538
539         sub->rects[i]->x    = ctx->presentation.objects[i].x;
540         sub->rects[i]->y    = ctx->presentation.objects[i].y;
541         sub->rects[i]->w    = object->w;
542         sub->rects[i]->h    = object->h;
543
544         sub->rects[i]->linesize[0] = object->w;
545
546 #if FF_API_AVPICTURE
547 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
548         rect = sub->rects[i];
549         for (j = 0; j < 4; j++) {
550             rect->pict.data[j] = rect->data[j];
551             rect->pict.linesize[j] = rect->linesize[j];
552         }
553 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
554 #endif
555
556         if (object->rle) {
557             if (object->rle_remaining_len) {
558                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "RLE data length %u is %u bytes shorter than expected\n",
559                        object->rle_data_len, object->rle_remaining_len);
560                 if (avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE) {
561                     avsubtitle_free(sub);
562                     return AVERROR_INVALIDDATA;
563                 }
564             }
565             ret = decode_rle(avctx, sub->rects[i], object->rle, object->rle_data_len);
566             if (ret < 0) {
567                 if ((avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE) ||
568                     ret == AVERROR(ENOMEM)) {
569                     avsubtitle_free(sub);
570                     return ret;
571                 }
572                 sub->rects[i]->w = 0;
573                 sub->rects[i]->h = 0;
574                 continue;
575             }
576         }
577         /* Allocate memory for colors */
578         sub->rects[i]->nb_colors    = 256;
579         sub->rects[i]->data[1] = av_mallocz(AVPALETTE_SIZE);
580         if (!sub->rects[i]->data[1]) {
581             avsubtitle_free(sub);
582             return AVERROR(ENOMEM);
583         }
584
585         memcpy(sub->rects[i]->data[1], palette->clut, sub->rects[i]->nb_colors * sizeof(uint32_t));
586
587     }
588     return 1;
589 }
590
591 static int decode(AVCodecContext *avctx, void *data, int *data_size,
592                   AVPacket *avpkt)
593 {
594     const uint8_t *buf = avpkt->data;
595     int buf_size       = avpkt->size;
596
597     const uint8_t *buf_end;
598     uint8_t       segment_type;
599     int           segment_length;
600     int i, ret;
601
602     ff_dlog(avctx, "PGS sub packet:\n");
603
604     for (i = 0; i < buf_size; i++) {
605         ff_dlog(avctx, "%02x ", buf[i]);
606         if (i % 16 == 15)
607             ff_dlog(avctx, "\n");
608     }
609
610     if (i & 15)
611         ff_dlog(avctx, "\n");
612
613     *data_size = 0;
614
615     /* Ensure that we have received at a least a segment code and segment length */
616     if (buf_size < 3)
617         return -1;
618
619     buf_end = buf + buf_size;
620
621     /* Step through buffer to identify segments */
622     while (buf < buf_end) {
623         segment_type   = bytestream_get_byte(&buf);
624         segment_length = bytestream_get_be16(&buf);
625
626         ff_dlog(avctx, "Segment Length %d, Segment Type %x\n", segment_length, segment_type);
627
628         if (segment_type != DISPLAY_SEGMENT && segment_length > buf_end - buf)
629             break;
630
631         ret = 0;
632         switch (segment_type) {
633         case PALETTE_SEGMENT:
634             ret = parse_palette_segment(avctx, buf, segment_length);
635             break;
636         case OBJECT_SEGMENT:
637             ret = parse_object_segment(avctx, buf, segment_length);
638             break;
639         case PRESENTATION_SEGMENT:
640             ret = parse_presentation_segment(avctx, buf, segment_length, avpkt->pts);
641             break;
642         case WINDOW_SEGMENT:
643             /*
644              * Window Segment Structure (No new information provided):
645              *     2 bytes: Unknown,
646              *     2 bytes: X position of subtitle,
647              *     2 bytes: Y position of subtitle,
648              *     2 bytes: Width of subtitle,
649              *     2 bytes: Height of subtitle.
650              */
651             break;
652         case DISPLAY_SEGMENT:
653             ret = display_end_segment(avctx, data, buf, segment_length);
654             if (ret >= 0)
655                 *data_size = ret;
656             break;
657         default:
658             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown subtitle segment type 0x%x, length %d\n",
659                    segment_type, segment_length);
660             ret = AVERROR_INVALIDDATA;
661             break;
662         }
663         if (ret < 0 && (avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE))
664             return ret;
665
666         buf += segment_length;
667     }
668
669     return buf_size;
670 }
671
672 AVCodec ff_pgssub_decoder = {
673     .name           = "pgssub",
674     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("HDMV Presentation Graphic Stream subtitles"),
675     .type           = AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE,
676     .id             = AV_CODEC_ID_HDMV_PGS_SUBTITLE,
677     .priv_data_size = sizeof(PGSSubContext),
678     .init           = init_decoder,
679     .close          = close_decoder,
680     .decode         = decode,
681 };