utvideodec: Fix single symbol mode decoding
[ffmpeg.git] / libavcodec / utvideodec.c
1 /*
2  * Ut Video decoder
3  * Copyright (c) 2011 Konstantin Shishkov
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  * Ut Video decoder
25  */
26
27 #include <stdlib.h>
28
29 #include "libavutil/intreadwrite.h"
30 #include "avcodec.h"
31 #include "bytestream.h"
32 #include "get_bits.h"
33 #include "dsputil.h"
34 #include "thread.h"
35 #include "utvideo.h"
36
37 static int build_huff(const uint8_t *src, VLC *vlc, int *fsym)
38 {
39     int i;
40     HuffEntry he[256];
41     int last;
42     uint32_t codes[256];
43     uint8_t bits[256];
44     uint8_t syms[256];
45     uint32_t code;
46
47     *fsym = -1;
48     for (i = 0; i < 256; i++) {
49         he[i].sym = i;
50         he[i].len = *src++;
51     }
52     qsort(he, 256, sizeof(*he), ff_ut_huff_cmp_len);
53
54     if (!he[0].len) {
55         *fsym = he[0].sym;
56         return 0;
57     }
58     if (he[0].len > 32)
59         return -1;
60
61     last = 255;
62     while (he[last].len == 255 && last)
63         last--;
64
65     code = 1;
66     for (i = last; i >= 0; i--) {
67         codes[i] = code >> (32 - he[i].len);
68         bits[i]  = he[i].len;
69         syms[i]  = he[i].sym;
70         code += 0x80000000u >> (he[i].len - 1);
71     }
72
73     return ff_init_vlc_sparse(vlc, FFMIN(he[last].len, 9), last + 1,
74                               bits,  sizeof(*bits),  sizeof(*bits),
75                               codes, sizeof(*codes), sizeof(*codes),
76                               syms,  sizeof(*syms),  sizeof(*syms), 0);
77 }
78
79 static int decode_plane(UtvideoContext *c, int plane_no,
80                         uint8_t *dst, int step, int stride,
81                         int width, int height,
82                         const uint8_t *src, int use_pred)
83 {
84     int i, j, slice, pix;
85     int sstart, send;
86     VLC vlc;
87     GetBitContext gb;
88     int prev, fsym;
89     const int cmask = ~(!plane_no && c->avctx->pix_fmt == PIX_FMT_YUV420P);
90
91     if (build_huff(src, &vlc, &fsym)) {
92         av_log(c->avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot build Huffman codes\n");
93         return AVERROR_INVALIDDATA;
94     }
95     if (fsym >= 0) { // build_huff reported a symbol to fill slices with
96         send = 0;
97         for (slice = 0; slice < c->slices; slice++) {
98             uint8_t *dest;
99
100             sstart = send;
101             send   = (height * (slice + 1) / c->slices) & cmask;
102             dest   = dst + sstart * stride;
103
104             prev = 0x80;
105             for (j = sstart; j < send; j++) {
106                 for (i = 0; i < width * step; i += step) {
107                     pix = fsym;
108                     if (use_pred) {
109                         prev += pix;
110                         pix   = prev;
111                     }
112                     dest[i] = pix;
113                 }
114                 dest += stride;
115             }
116         }
117         return 0;
118     }
119
120     src      += 256;
121
122     send = 0;
123     for (slice = 0; slice < c->slices; slice++) {
124         uint8_t *dest;
125         int slice_data_start, slice_data_end, slice_size;
126
127         sstart = send;
128         send   = (height * (slice + 1) / c->slices) & cmask;
129         dest   = dst + sstart * stride;
130
131         // slice offset and size validation was done earlier
132         slice_data_start = slice ? AV_RL32(src + slice * 4 - 4) : 0;
133         slice_data_end   = AV_RL32(src + slice * 4);
134         slice_size       = slice_data_end - slice_data_start;
135
136         if (!slice_size) {
137             av_log(c->avctx, AV_LOG_ERROR, "Plane has more than one symbol "
138                    "yet a slice has a length of zero.\n");
139             goto fail;
140         }
141
142         memcpy(c->slice_bits, src + slice_data_start + c->slices * 4,
143                slice_size);
144         memset(c->slice_bits + slice_size, 0, FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
145         c->dsp.bswap_buf((uint32_t *) c->slice_bits, (uint32_t *) c->slice_bits,
146                          (slice_data_end - slice_data_start + 3) >> 2);
147         init_get_bits(&gb, c->slice_bits, slice_size * 8);
148
149         prev = 0x80;
150         for (j = sstart; j < send; j++) {
151             for (i = 0; i < width * step; i += step) {
152                 if (get_bits_left(&gb) <= 0) {
153                     av_log(c->avctx, AV_LOG_ERROR,
154                            "Slice decoding ran out of bits\n");
155                     goto fail;
156                 }
157                 pix = get_vlc2(&gb, vlc.table, vlc.bits, 4);
158                 if (pix < 0) {
159                     av_log(c->avctx, AV_LOG_ERROR, "Decoding error\n");
160                     goto fail;
161                 }
162                 if (use_pred) {
163                     prev += pix;
164                     pix   = prev;
165                 }
166                 dest[i] = pix;
167             }
168             dest += stride;
169         }
170         if (get_bits_left(&gb) > 32)
171             av_log(c->avctx, AV_LOG_WARNING,
172                    "%d bits left after decoding slice\n", get_bits_left(&gb));
173     }
174
175     ff_free_vlc(&vlc);
176
177     return 0;
178 fail:
179     ff_free_vlc(&vlc);
180     return AVERROR_INVALIDDATA;
181 }
182
183 static void restore_rgb_planes(uint8_t *src, int step, int stride, int width,
184                                int height)
185 {
186     int i, j;
187     uint8_t r, g, b;
188
189     for (j = 0; j < height; j++) {
190         for (i = 0; i < width * step; i += step) {
191             r = src[i];
192             g = src[i + 1];
193             b = src[i + 2];
194             src[i]     = r + g - 0x80;
195             src[i + 2] = b + g - 0x80;
196         }
197         src += stride;
198     }
199 }
200
201 static void restore_median(uint8_t *src, int step, int stride,
202                            int width, int height, int slices, int rmode)
203 {
204     int i, j, slice;
205     int A, B, C;
206     uint8_t *bsrc;
207     int slice_start, slice_height;
208     const int cmask = ~rmode;
209
210     for (slice = 0; slice < slices; slice++) {
211         slice_start  = ((slice * height) / slices) & cmask;
212         slice_height = ((((slice + 1) * height) / slices) & cmask) -
213                        slice_start;
214
215         bsrc = src + slice_start * stride;
216
217         // first line - left neighbour prediction
218         bsrc[0] += 0x80;
219         A = bsrc[0];
220         for (i = step; i < width * step; i += step) {
221             bsrc[i] += A;
222             A        = bsrc[i];
223         }
224         bsrc += stride;
225         if (slice_height == 1)
226             continue;
227         // second line - first element has top prediction, the rest uses median
228         C        = bsrc[-stride];
229         bsrc[0] += C;
230         A        = bsrc[0];
231         for (i = step; i < width * step; i += step) {
232             B        = bsrc[i - stride];
233             bsrc[i] += mid_pred(A, B, (uint8_t)(A + B - C));
234             C        = B;
235             A        = bsrc[i];
236         }
237         bsrc += stride;
238         // the rest of lines use continuous median prediction
239         for (j = 2; j < slice_height; j++) {
240             for (i = 0; i < width * step; i += step) {
241                 B        = bsrc[i - stride];
242                 bsrc[i] += mid_pred(A, B, (uint8_t)(A + B - C));
243                 C        = B;
244                 A        = bsrc[i];
245             }
246             bsrc += stride;
247         }
248     }
249 }
250
251 /* UtVideo interlaced mode treats every two lines as a single one,
252  * so restoring function should take care of possible padding between
253  * two parts of the same "line".
254  */
255 static void restore_median_il(uint8_t *src, int step, int stride,
256                               int width, int height, int slices, int rmode)
257 {
258     int i, j, slice;
259     int A, B, C;
260     uint8_t *bsrc;
261     int slice_start, slice_height;
262     const int cmask   = ~(rmode ? 3 : 1);
263     const int stride2 = stride << 1;
264
265     for (slice = 0; slice < slices; slice++) {
266         slice_start    = ((slice * height) / slices) & cmask;
267         slice_height   = ((((slice + 1) * height) / slices) & cmask) -
268                          slice_start;
269         slice_height >>= 1;
270
271         bsrc = src + slice_start * stride;
272
273         // first line - left neighbour prediction
274         bsrc[0] += 0x80;
275         A        = bsrc[0];
276         for (i = step; i < width * step; i += step) {
277             bsrc[i] += A;
278             A        = bsrc[i];
279         }
280         for (i = 0; i < width * step; i += step) {
281             bsrc[stride + i] += A;
282             A                 = bsrc[stride + i];
283         }
284         bsrc += stride2;
285         if (slice_height == 1)
286             continue;
287         // second line - first element has top prediction, the rest uses median
288         C        = bsrc[-stride2];
289         bsrc[0] += C;
290         A        = bsrc[0];
291         for (i = step; i < width * step; i += step) {
292             B        = bsrc[i - stride2];
293             bsrc[i] += mid_pred(A, B, (uint8_t)(A + B - C));
294             C        = B;
295             A        = bsrc[i];
296         }
297         for (i = 0; i < width * step; i += step) {
298             B                 = bsrc[i - stride];
299             bsrc[stride + i] += mid_pred(A, B, (uint8_t)(A + B - C));
300             C                 = B;
301             A                 = bsrc[stride + i];
302         }
303         bsrc += stride2;
304         // the rest of lines use continuous median prediction
305         for (j = 2; j < slice_height; j++) {
306             for (i = 0; i < width * step; i += step) {
307                 B        = bsrc[i - stride2];
308                 bsrc[i] += mid_pred(A, B, (uint8_t)(A + B - C));
309                 C        = B;
310                 A        = bsrc[i];
311             }
312             for (i = 0; i < width * step; i += step) {
313                 B                 = bsrc[i - stride];
314                 bsrc[i + stride] += mid_pred(A, B, (uint8_t)(A + B - C));
315                 C                 = B;
316                 A                 = bsrc[i + stride];
317             }
318             bsrc += stride2;
319         }
320     }
321 }
322
323 static int decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *data_size,
324                         AVPacket *avpkt)
325 {
326     const uint8_t *buf = avpkt->data;
327     int buf_size = avpkt->size;
328     UtvideoContext *c = avctx->priv_data;
329     int i, j;
330     const uint8_t *plane_start[5];
331     int plane_size, max_slice_size = 0, slice_start, slice_end, slice_size;
332     int ret;
333     GetByteContext gb;
334
335     if (c->pic.data[0])
336         ff_thread_release_buffer(avctx, &c->pic);
337
338     c->pic.reference = 1;
339     c->pic.buffer_hints = FF_BUFFER_HINTS_VALID;
340     if ((ret = ff_thread_get_buffer(avctx, &c->pic)) < 0) {
341         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
342         return ret;
343     }
344
345     ff_thread_finish_setup(avctx);
346
347     /* parse plane structure to get frame flags and validate slice offsets */
348     bytestream2_init(&gb, buf, buf_size);
349     for (i = 0; i < c->planes; i++) {
350         plane_start[i] = gb.buffer;
351         if (bytestream2_get_bytes_left(&gb) < 256 + 4 * c->slices) {
352             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Insufficient data for a plane\n");
353             return AVERROR_INVALIDDATA;
354         }
355         bytestream2_skipu(&gb, 256);
356         slice_start = 0;
357         slice_end   = 0;
358         for (j = 0; j < c->slices; j++) {
359             slice_end   = bytestream2_get_le32u(&gb);
360             slice_size  = slice_end - slice_start;
361             if (slice_end < 0 || slice_size < 0 ||
362                 bytestream2_get_bytes_left(&gb) < slice_end) {
363                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect slice size\n");
364                 return AVERROR_INVALIDDATA;
365             }
366             slice_start = slice_end;
367             max_slice_size = FFMAX(max_slice_size, slice_size);
368         }
369         plane_size = slice_end;
370         bytestream2_skipu(&gb, plane_size);
371     }
372     plane_start[c->planes] = gb.buffer;
373     if (bytestream2_get_bytes_left(&gb) < c->frame_info_size) {
374         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Not enough data for frame information\n");
375         return AVERROR_INVALIDDATA;
376     }
377     c->frame_info = bytestream2_get_le32u(&gb);
378     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "frame information flags %X\n", c->frame_info);
379
380     c->frame_pred = (c->frame_info >> 8) & 3;
381
382     if (c->frame_pred == PRED_GRADIENT) {
383         av_log_ask_for_sample(avctx, "Frame uses gradient prediction\n");
384         return AVERROR_PATCHWELCOME;
385     }
386
387     av_fast_malloc(&c->slice_bits, &c->slice_bits_size,
388                    max_slice_size + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
389
390     if (!c->slice_bits) {
391         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate temporary buffer\n");
392         return AVERROR(ENOMEM);
393     }
394
395     switch (c->avctx->pix_fmt) {
396     case PIX_FMT_RGB24:
397     case PIX_FMT_RGBA:
398         for (i = 0; i < c->planes; i++) {
399             ret = decode_plane(c, i, c->pic.data[0] + ff_ut_rgb_order[i],
400                                c->planes, c->pic.linesize[0], avctx->width,
401                                avctx->height, plane_start[i],
402                                c->frame_pred == PRED_LEFT);
403             if (ret)
404                 return ret;
405             if (c->frame_pred == PRED_MEDIAN) {
406                 if (!c->interlaced) {
407                     restore_median(c->pic.data[0] + ff_ut_rgb_order[i],
408                                    c->planes, c->pic.linesize[0], avctx->width,
409                                    avctx->height, c->slices, 0);
410                 } else {
411                     restore_median_il(c->pic.data[0] + ff_ut_rgb_order[i],
412                                       c->planes, c->pic.linesize[0],
413                                       avctx->width, avctx->height, c->slices,
414                                       0);
415                 }
416             }
417         }
418         restore_rgb_planes(c->pic.data[0], c->planes, c->pic.linesize[0],
419                            avctx->width, avctx->height);
420         break;
421     case PIX_FMT_YUV420P:
422         for (i = 0; i < 3; i++) {
423             ret = decode_plane(c, i, c->pic.data[i], 1, c->pic.linesize[i],
424                                avctx->width >> !!i, avctx->height >> !!i,
425                                plane_start[i], c->frame_pred == PRED_LEFT);
426             if (ret)
427                 return ret;
428             if (c->frame_pred == PRED_MEDIAN) {
429                 if (!c->interlaced) {
430                     restore_median(c->pic.data[i], 1, c->pic.linesize[i],
431                                    avctx->width >> !!i, avctx->height >> !!i,
432                                    c->slices, !i);
433                 } else {
434                     restore_median_il(c->pic.data[i], 1, c->pic.linesize[i],
435                                       avctx->width  >> !!i,
436                                       avctx->height >> !!i,
437                                       c->slices, !i);
438                 }
439             }
440         }
441         break;
442     case PIX_FMT_YUV422P:
443         for (i = 0; i < 3; i++) {
444             ret = decode_plane(c, i, c->pic.data[i], 1, c->pic.linesize[i],
445                                avctx->width >> !!i, avctx->height,
446                                plane_start[i], c->frame_pred == PRED_LEFT);
447             if (ret)
448                 return ret;
449             if (c->frame_pred == PRED_MEDIAN) {
450                 if (!c->interlaced) {
451                     restore_median(c->pic.data[i], 1, c->pic.linesize[i],
452                                    avctx->width >> !!i, avctx->height,
453                                    c->slices, 0);
454                 } else {
455                     restore_median_il(c->pic.data[i], 1, c->pic.linesize[i],
456                                       avctx->width >> !!i, avctx->height,
457                                       c->slices, 0);
458                 }
459             }
460         }
461         break;
462     }
463
464     c->pic.key_frame = 1;
465     c->pic.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
466     c->pic.interlaced_frame = !!c->interlaced;
467
468     *data_size = sizeof(AVFrame);
469     *(AVFrame*)data = c->pic;
470
471     /* always report that the buffer was completely consumed */
472     return buf_size;
473 }
474
475 static av_cold int decode_init(AVCodecContext *avctx)
476 {
477     UtvideoContext * const c = avctx->priv_data;
478
479     c->avctx = avctx;
480
481     ff_dsputil_init(&c->dsp, avctx);
482
483     if (avctx->extradata_size < 16) {
484         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
485                "Insufficient extradata size %d, should be at least 16\n",
486                avctx->extradata_size);
487         return AVERROR_INVALIDDATA;
488     }
489
490     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Encoder version %d.%d.%d.%d\n",
491            avctx->extradata[3], avctx->extradata[2],
492            avctx->extradata[1], avctx->extradata[0]);
493     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Original format %X\n",
494            AV_RB32(avctx->extradata + 4));
495     c->frame_info_size = AV_RL32(avctx->extradata + 8);
496     c->flags           = AV_RL32(avctx->extradata + 12);
497
498     if (c->frame_info_size != 4)
499         av_log_ask_for_sample(avctx, "Frame info is not 4 bytes\n");
500     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Encoding parameters %08X\n", c->flags);
501     c->slices      = (c->flags >> 24) + 1;
502     c->compression = c->flags & 1;
503     c->interlaced  = c->flags & 0x800;
504
505     c->slice_bits_size = 0;
506
507     switch (avctx->codec_tag) {
508     case MKTAG('U', 'L', 'R', 'G'):
509         c->planes      = 3;
510         avctx->pix_fmt = PIX_FMT_RGB24;
511         break;
512     case MKTAG('U', 'L', 'R', 'A'):
513         c->planes      = 4;
514         avctx->pix_fmt = PIX_FMT_RGBA;
515         break;
516     case MKTAG('U', 'L', 'Y', '0'):
517         c->planes      = 3;
518         avctx->pix_fmt = PIX_FMT_YUV420P;
519         break;
520     case MKTAG('U', 'L', 'Y', '2'):
521         c->planes      = 3;
522         avctx->pix_fmt = PIX_FMT_YUV422P;
523         break;
524     default:
525         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown Ut Video FOURCC provided (%08X)\n",
526                avctx->codec_tag);
527         return AVERROR_INVALIDDATA;
528     }
529
530     return 0;
531 }
532
533 static av_cold int decode_end(AVCodecContext *avctx)
534 {
535     UtvideoContext * const c = avctx->priv_data;
536
537     if (c->pic.data[0])
538         ff_thread_release_buffer(avctx, &c->pic);
539
540     av_freep(&c->slice_bits);
541
542     return 0;
543 }
544
545 AVCodec ff_utvideo_decoder = {
546     .name           = "utvideo",
547     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
548     .id             = AV_CODEC_ID_UTVIDEO,
549     .priv_data_size = sizeof(UtvideoContext),
550     .init           = decode_init,
551     .close          = decode_end,
552     .decode         = decode_frame,
553     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
554     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Ut Video"),
555 };