jpegdec: be less picky on padding
[ffmpeg.git] / libavcodec / proresdec2.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2010-2011 Maxim Poliakovski
3  * Copyright (c) 2010-2011 Elvis Presley
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg 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  * FFmpeg 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 FFmpeg; 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  * Known FOURCCs: 'apch' (HQ), 'apcn' (SD), 'apcs' (LT), 'acpo' (Proxy), 'ap4h' (4444)
25  */
26
27 //#define DEBUG
28
29 #define LONG_BITSTREAM_READER
30
31 #include "avcodec.h"
32 #include "get_bits.h"
33 #include "internal.h"
34 #include "simple_idct.h"
35 #include "proresdec.h"
36
37 static void permute(uint8_t *dst, const uint8_t *src, const uint8_t permutation[64])
38 {
39     int i;
40     for (i = 0; i < 64; i++)
41         dst[i] = permutation[src[i]];
42 }
43
44 static const uint8_t progressive_scan[64] = {
45      0,  1,  8,  9,  2,  3, 10, 11,
46     16, 17, 24, 25, 18, 19, 26, 27,
47      4,  5, 12, 20, 13,  6,  7, 14,
48     21, 28, 29, 22, 15, 23, 30, 31,
49     32, 33, 40, 48, 41, 34, 35, 42,
50     49, 56, 57, 50, 43, 36, 37, 44,
51     51, 58, 59, 52, 45, 38, 39, 46,
52     53, 60, 61, 54, 47, 55, 62, 63
53 };
54
55 static const uint8_t interlaced_scan[64] = {
56      0,  8,  1,  9, 16, 24, 17, 25,
57      2, 10,  3, 11, 18, 26, 19, 27,
58     32, 40, 33, 34, 41, 48, 56, 49,
59     42, 35, 43, 50, 57, 58, 51, 59,
60      4, 12,  5,  6, 13, 20, 28, 21,
61     14,  7, 15, 22, 29, 36, 44, 37,
62     30, 23, 31, 38, 45, 52, 60, 53,
63     46, 39, 47, 54, 61, 62, 55, 63,
64 };
65
66 static av_cold int decode_init(AVCodecContext *avctx)
67 {
68     ProresContext *ctx = avctx->priv_data;
69     uint8_t idct_permutation[64];
70
71     avctx->bits_per_raw_sample = 10;
72
73     ff_dsputil_init(&ctx->dsp, avctx);
74     ff_proresdsp_init(&ctx->prodsp, avctx);
75
76     ff_init_scantable_permutation(idct_permutation,
77                                   ctx->prodsp.idct_permutation_type);
78
79     permute(ctx->progressive_scan, progressive_scan, idct_permutation);
80     permute(ctx->interlaced_scan, interlaced_scan, idct_permutation);
81
82     return 0;
83 }
84
85 static int decode_frame_header(ProresContext *ctx, const uint8_t *buf,
86                                const int data_size, AVCodecContext *avctx)
87 {
88     int hdr_size, width, height, flags;
89     int version;
90     const uint8_t *ptr;
91
92     hdr_size = AV_RB16(buf);
93     av_dlog(avctx, "header size %d\n", hdr_size);
94     if (hdr_size > data_size) {
95         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "error, wrong header size\n");
96         return -1;
97     }
98
99     version = AV_RB16(buf + 2);
100     av_dlog(avctx, "%.4s version %d\n", buf+4, version);
101     if (version > 1) {
102         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported version: %d\n", version);
103         return -1;
104     }
105
106     width  = AV_RB16(buf + 8);
107     height = AV_RB16(buf + 10);
108     if (width != avctx->width || height != avctx->height) {
109         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "picture resolution change: %dx%d -> %dx%d\n",
110                avctx->width, avctx->height, width, height);
111         return -1;
112     }
113
114     ctx->frame_type = (buf[12] >> 2) & 3;
115
116     av_dlog(avctx, "frame type %d\n", ctx->frame_type);
117
118     if (ctx->frame_type == 0) {
119         ctx->scan = ctx->progressive_scan; // permuted
120     } else {
121         ctx->scan = ctx->interlaced_scan; // permuted
122         ctx->frame->interlaced_frame = 1;
123         ctx->frame->top_field_first = ctx->frame_type == 1;
124     }
125
126     avctx->pix_fmt = (buf[12] & 0xC0) == 0xC0 ? AV_PIX_FMT_YUV444P10 : AV_PIX_FMT_YUV422P10;
127
128     ptr   = buf + 20;
129     flags = buf[19];
130     av_dlog(avctx, "flags %x\n", flags);
131
132     if (flags & 2) {
133         if(buf + data_size - ptr < 64) {
134             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Header truncated\n");
135             return -1;
136         }
137         permute(ctx->qmat_luma, ctx->prodsp.idct_permutation, ptr);
138         ptr += 64;
139     } else {
140         memset(ctx->qmat_luma, 4, 64);
141     }
142
143     if (flags & 1) {
144         if(buf + data_size - ptr < 64) {
145             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Header truncated\n");
146             return -1;
147         }
148         permute(ctx->qmat_chroma, ctx->prodsp.idct_permutation, ptr);
149     } else {
150         memset(ctx->qmat_chroma, 4, 64);
151     }
152
153     return hdr_size;
154 }
155
156 static int decode_picture_header(AVCodecContext *avctx, const uint8_t *buf, const int buf_size)
157 {
158     ProresContext *ctx = avctx->priv_data;
159     int i, hdr_size, slice_count;
160     unsigned pic_data_size;
161     int log2_slice_mb_width, log2_slice_mb_height;
162     int slice_mb_count, mb_x, mb_y;
163     const uint8_t *data_ptr, *index_ptr;
164
165     hdr_size = buf[0] >> 3;
166     if (hdr_size < 8 || hdr_size > buf_size) {
167         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "error, wrong picture header size\n");
168         return -1;
169     }
170
171     pic_data_size = AV_RB32(buf + 1);
172     if (pic_data_size > buf_size) {
173         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "error, wrong picture data size\n");
174         return -1;
175     }
176
177     log2_slice_mb_width  = buf[7] >> 4;
178     log2_slice_mb_height = buf[7] & 0xF;
179     if (log2_slice_mb_width > 3 || log2_slice_mb_height) {
180         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported slice resolution: %dx%d\n",
181                1 << log2_slice_mb_width, 1 << log2_slice_mb_height);
182         return -1;
183     }
184
185     ctx->mb_width  = (avctx->width  + 15) >> 4;
186     if (ctx->frame_type)
187         ctx->mb_height = (avctx->height + 31) >> 5;
188     else
189         ctx->mb_height = (avctx->height + 15) >> 4;
190
191     slice_count = AV_RB16(buf + 5);
192
193     if (ctx->slice_count != slice_count || !ctx->slices) {
194         av_freep(&ctx->slices);
195         ctx->slices = av_mallocz(slice_count * sizeof(*ctx->slices));
196         if (!ctx->slices)
197             return AVERROR(ENOMEM);
198         ctx->slice_count = slice_count;
199     }
200
201     if (!slice_count)
202         return AVERROR(EINVAL);
203
204     if (hdr_size + slice_count*2 > buf_size) {
205         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "error, wrong slice count\n");
206         return -1;
207     }
208
209     // parse slice information
210     index_ptr = buf + hdr_size;
211     data_ptr  = index_ptr + slice_count*2;
212
213     slice_mb_count = 1 << log2_slice_mb_width;
214     mb_x = 0;
215     mb_y = 0;
216
217     for (i = 0; i < slice_count; i++) {
218         SliceContext *slice = &ctx->slices[i];
219
220         slice->data = data_ptr;
221         data_ptr += AV_RB16(index_ptr + i*2);
222
223         while (ctx->mb_width - mb_x < slice_mb_count)
224             slice_mb_count >>= 1;
225
226         slice->mb_x = mb_x;
227         slice->mb_y = mb_y;
228         slice->mb_count = slice_mb_count;
229         slice->data_size = data_ptr - slice->data;
230
231         if (slice->data_size < 6) {
232             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "error, wrong slice data size\n");
233             return -1;
234         }
235
236         mb_x += slice_mb_count;
237         if (mb_x == ctx->mb_width) {
238             slice_mb_count = 1 << log2_slice_mb_width;
239             mb_x = 0;
240             mb_y++;
241         }
242         if (data_ptr > buf + buf_size) {
243             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "error, slice out of bounds\n");
244             return -1;
245         }
246     }
247
248     if (mb_x || mb_y != ctx->mb_height) {
249         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "error wrong mb count y %d h %d\n",
250                mb_y, ctx->mb_height);
251         return -1;
252     }
253
254     return pic_data_size;
255 }
256
257 #define DECODE_CODEWORD(val, codebook)                                  \
258     do {                                                                \
259         unsigned int rice_order, exp_order, switch_bits;                \
260         unsigned int q, buf, bits;                                      \
261                                                                         \
262         UPDATE_CACHE(re, gb);                                           \
263         buf = GET_CACHE(re, gb);                                        \
264                                                                         \
265         /* number of bits to switch between rice and exp golomb */      \
266         switch_bits =  codebook & 3;                                    \
267         rice_order  =  codebook >> 5;                                   \
268         exp_order   = (codebook >> 2) & 7;                              \
269                                                                         \
270         q = 31 - av_log2(buf);                                          \
271                                                                         \
272         if (q > switch_bits) { /* exp golomb */                         \
273             bits = exp_order - switch_bits + (q<<1);                    \
274             val = SHOW_UBITS(re, gb, bits) - (1 << exp_order) +         \
275                 ((switch_bits + 1) << rice_order);                      \
276             SKIP_BITS(re, gb, bits);                                    \
277         } else if (rice_order) {                                        \
278             SKIP_BITS(re, gb, q+1);                                     \
279             val = (q << rice_order) + SHOW_UBITS(re, gb, rice_order);   \
280             SKIP_BITS(re, gb, rice_order);                              \
281         } else {                                                        \
282             val = q;                                                    \
283             SKIP_BITS(re, gb, q+1);                                     \
284         }                                                               \
285     } while (0)
286
287 #define TOSIGNED(x) (((x) >> 1) ^ (-((x) & 1)))
288
289 #define FIRST_DC_CB 0xB8
290
291 static const uint8_t dc_codebook[7] = { 0x04, 0x28, 0x28, 0x4D, 0x4D, 0x70, 0x70};
292
293 static av_always_inline void decode_dc_coeffs(GetBitContext *gb, int16_t *out,
294                                               int blocks_per_slice)
295 {
296     int16_t prev_dc;
297     int code, i, sign;
298
299     OPEN_READER(re, gb);
300
301     DECODE_CODEWORD(code, FIRST_DC_CB);
302     prev_dc = TOSIGNED(code);
303     out[0] = prev_dc;
304
305     out += 64; // dc coeff for the next block
306
307     code = 5;
308     sign = 0;
309     for (i = 1; i < blocks_per_slice; i++, out += 64) {
310         DECODE_CODEWORD(code, dc_codebook[FFMIN(code, 6U)]);
311         if(code) sign ^= -(code & 1);
312         else     sign  = 0;
313         prev_dc += (((code + 1) >> 1) ^ sign) - sign;
314         out[0] = prev_dc;
315     }
316     CLOSE_READER(re, gb);
317 }
318
319 // adaptive codebook switching lut according to previous run/level values
320 static const uint8_t run_to_cb[16] = { 0x06, 0x06, 0x05, 0x05, 0x04, 0x29, 0x29, 0x29, 0x29, 0x28, 0x28, 0x28, 0x28, 0x28, 0x28, 0x4C };
321 static const uint8_t lev_to_cb[10] = { 0x04, 0x0A, 0x05, 0x06, 0x04, 0x28, 0x28, 0x28, 0x28, 0x4C };
322
323 static av_always_inline void decode_ac_coeffs(AVCodecContext *avctx, GetBitContext *gb,
324                                               int16_t *out, int blocks_per_slice)
325 {
326     ProresContext *ctx = avctx->priv_data;
327     int block_mask, sign;
328     unsigned pos, run, level;
329     int max_coeffs, i, bits_left;
330     int log2_block_count = av_log2(blocks_per_slice);
331
332     OPEN_READER(re, gb);
333     UPDATE_CACHE(re, gb);                                           \
334     run   = 4;
335     level = 2;
336
337     max_coeffs = 64 << log2_block_count;
338     block_mask = blocks_per_slice - 1;
339
340     for (pos = block_mask;;) {
341         bits_left = gb->size_in_bits - re_index;
342         if (!bits_left || (bits_left < 32 && !SHOW_UBITS(re, gb, bits_left)))
343             break;
344
345         DECODE_CODEWORD(run, run_to_cb[FFMIN(run,  15)]);
346         pos += run + 1;
347         if (pos >= max_coeffs) {
348             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", pos, max_coeffs);
349             return;
350         }
351
352         DECODE_CODEWORD(level, lev_to_cb[FFMIN(level, 9)]);
353         level += 1;
354
355         i = pos >> log2_block_count;
356
357         sign = SHOW_SBITS(re, gb, 1);
358         SKIP_BITS(re, gb, 1);
359         out[((pos & block_mask) << 6) + ctx->scan[i]] = ((level ^ sign) - sign);
360     }
361
362     CLOSE_READER(re, gb);
363 }
364
365 static void decode_slice_luma(AVCodecContext *avctx, SliceContext *slice,
366                               uint16_t *dst, int dst_stride,
367                               const uint8_t *buf, unsigned buf_size,
368                               const int16_t *qmat)
369 {
370     ProresContext *ctx = avctx->priv_data;
371     LOCAL_ALIGNED_16(int16_t, blocks, [8*4*64]);
372     int16_t *block;
373     GetBitContext gb;
374     int i, blocks_per_slice = slice->mb_count<<2;
375
376     for (i = 0; i < blocks_per_slice; i++)
377         ctx->dsp.clear_block(blocks+(i<<6));
378
379     init_get_bits(&gb, buf, buf_size << 3);
380
381     decode_dc_coeffs(&gb, blocks, blocks_per_slice);
382     decode_ac_coeffs(avctx, &gb, blocks, blocks_per_slice);
383
384     block = blocks;
385     for (i = 0; i < slice->mb_count; i++) {
386         ctx->prodsp.idct_put(dst, dst_stride, block+(0<<6), qmat);
387         ctx->prodsp.idct_put(dst             +8, dst_stride, block+(1<<6), qmat);
388         ctx->prodsp.idct_put(dst+4*dst_stride  , dst_stride, block+(2<<6), qmat);
389         ctx->prodsp.idct_put(dst+4*dst_stride+8, dst_stride, block+(3<<6), qmat);
390         block += 4*64;
391         dst += 16;
392     }
393 }
394
395 static void decode_slice_chroma(AVCodecContext *avctx, SliceContext *slice,
396                                 uint16_t *dst, int dst_stride,
397                                 const uint8_t *buf, unsigned buf_size,
398                                 const int16_t *qmat, int log2_blocks_per_mb)
399 {
400     ProresContext *ctx = avctx->priv_data;
401     LOCAL_ALIGNED_16(int16_t, blocks, [8*4*64]);
402     int16_t *block;
403     GetBitContext gb;
404     int i, j, blocks_per_slice = slice->mb_count << log2_blocks_per_mb;
405
406     for (i = 0; i < blocks_per_slice; i++)
407         ctx->dsp.clear_block(blocks+(i<<6));
408
409     init_get_bits(&gb, buf, buf_size << 3);
410
411     decode_dc_coeffs(&gb, blocks, blocks_per_slice);
412     decode_ac_coeffs(avctx, &gb, blocks, blocks_per_slice);
413
414     block = blocks;
415     for (i = 0; i < slice->mb_count; i++) {
416         for (j = 0; j < log2_blocks_per_mb; j++) {
417             ctx->prodsp.idct_put(dst,              dst_stride, block+(0<<6), qmat);
418             ctx->prodsp.idct_put(dst+4*dst_stride, dst_stride, block+(1<<6), qmat);
419             block += 2*64;
420             dst += 8;
421         }
422     }
423 }
424
425 static int decode_slice_thread(AVCodecContext *avctx, void *arg, int jobnr, int threadnr)
426 {
427     ProresContext *ctx = avctx->priv_data;
428     SliceContext *slice = &ctx->slices[jobnr];
429     const uint8_t *buf = slice->data;
430     AVFrame *pic = ctx->frame;
431     int i, hdr_size, qscale, log2_chroma_blocks_per_mb;
432     int luma_stride, chroma_stride;
433     int y_data_size, u_data_size, v_data_size;
434     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
435     int16_t qmat_luma_scaled[64];
436     int16_t qmat_chroma_scaled[64];
437     int mb_x_shift;
438
439     slice->ret = -1;
440     //av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "slice %d mb width %d mb x %d y %d\n",
441     //       jobnr, slice->mb_count, slice->mb_x, slice->mb_y);
442
443     // slice header
444     hdr_size = buf[0] >> 3;
445     qscale = av_clip(buf[1], 1, 224);
446     qscale = qscale > 128 ? qscale - 96 << 2: qscale;
447     y_data_size = AV_RB16(buf + 2);
448     u_data_size = AV_RB16(buf + 4);
449     v_data_size = slice->data_size - y_data_size - u_data_size - hdr_size;
450     if (hdr_size > 7) v_data_size = AV_RB16(buf + 6);
451
452     if (y_data_size < 0 || u_data_size < 0 || v_data_size < 0
453         || hdr_size+y_data_size+u_data_size+v_data_size > slice->data_size){
454         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid plane data size\n");
455         return -1;
456     }
457
458     buf += hdr_size;
459
460     for (i = 0; i < 64; i++) {
461         qmat_luma_scaled  [i] = ctx->qmat_luma  [i] * qscale;
462         qmat_chroma_scaled[i] = ctx->qmat_chroma[i] * qscale;
463     }
464
465     if (ctx->frame_type == 0) {
466         luma_stride   = pic->linesize[0];
467         chroma_stride = pic->linesize[1];
468     } else {
469         luma_stride   = pic->linesize[0] << 1;
470         chroma_stride = pic->linesize[1] << 1;
471     }
472
473     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P10) {
474         mb_x_shift = 5;
475         log2_chroma_blocks_per_mb = 2;
476     } else {
477         mb_x_shift = 4;
478         log2_chroma_blocks_per_mb = 1;
479     }
480
481     dest_y = pic->data[0] + (slice->mb_y << 4) * luma_stride + (slice->mb_x << 5);
482     dest_u = pic->data[1] + (slice->mb_y << 4) * chroma_stride + (slice->mb_x << mb_x_shift);
483     dest_v = pic->data[2] + (slice->mb_y << 4) * chroma_stride + (slice->mb_x << mb_x_shift);
484
485     if (ctx->frame_type && ctx->first_field ^ ctx->frame->top_field_first) {
486         dest_y += pic->linesize[0];
487         dest_u += pic->linesize[1];
488         dest_v += pic->linesize[2];
489     }
490
491     decode_slice_luma(avctx, slice, (uint16_t*)dest_y, luma_stride,
492                       buf, y_data_size, qmat_luma_scaled);
493
494     if (!(avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
495         decode_slice_chroma(avctx, slice, (uint16_t*)dest_u, chroma_stride,
496                             buf + y_data_size, u_data_size,
497                             qmat_chroma_scaled, log2_chroma_blocks_per_mb);
498         decode_slice_chroma(avctx, slice, (uint16_t*)dest_v, chroma_stride,
499                             buf + y_data_size + u_data_size, v_data_size,
500                             qmat_chroma_scaled, log2_chroma_blocks_per_mb);
501     }
502
503     slice->ret = 0;
504     return 0;
505 }
506
507 static int decode_picture(AVCodecContext *avctx)
508 {
509     ProresContext *ctx = avctx->priv_data;
510     int i;
511
512     avctx->execute2(avctx, decode_slice_thread, NULL, NULL, ctx->slice_count);
513
514     for (i = 0; i < ctx->slice_count; i++)
515         if (ctx->slices[i].ret < 0)
516             return ctx->slices[i].ret;
517
518     return 0;
519 }
520
521 static int decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *got_frame,
522                         AVPacket *avpkt)
523 {
524     ProresContext *ctx = avctx->priv_data;
525     AVFrame *frame = data;
526     const uint8_t *buf = avpkt->data;
527     int buf_size = avpkt->size;
528     int frame_hdr_size, pic_size;
529
530     if (buf_size < 28 || AV_RL32(buf + 4) != AV_RL32("icpf")) {
531         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid frame header\n");
532         return -1;
533     }
534
535     ctx->frame = frame;
536     ctx->first_field = 1;
537
538     buf += 8;
539     buf_size -= 8;
540
541     frame_hdr_size = decode_frame_header(ctx, buf, buf_size, avctx);
542     if (frame_hdr_size < 0)
543         return -1;
544
545     buf += frame_hdr_size;
546     buf_size -= frame_hdr_size;
547
548     if (ff_get_buffer(avctx, frame, 0) < 0)
549         return -1;
550
551  decode_picture:
552     pic_size = decode_picture_header(avctx, buf, buf_size);
553     if (pic_size < 0) {
554         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "error decoding picture header\n");
555         return -1;
556     }
557
558     if (decode_picture(avctx)) {
559         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "error decoding picture\n");
560         return -1;
561     }
562
563     buf += pic_size;
564     buf_size -= pic_size;
565
566     if (ctx->frame_type && buf_size > 0 && ctx->first_field) {
567         ctx->first_field = 0;
568         goto decode_picture;
569     }
570
571     *got_frame      = 1;
572
573     return avpkt->size;
574 }
575
576 static av_cold int decode_close(AVCodecContext *avctx)
577 {
578     ProresContext *ctx = avctx->priv_data;
579
580     av_freep(&ctx->slices);
581
582     return 0;
583 }
584
585 AVCodec ff_prores_decoder = {
586     .name           = "prores",
587     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
588     .id             = AV_CODEC_ID_PRORES,
589     .priv_data_size = sizeof(ProresContext),
590     .init           = decode_init,
591     .close          = decode_close,
592     .decode         = decode_frame,
593     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("ProRes"),
594     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_SLICE_THREADS,
595 };