Optimize decodeplane32().
[ffmpeg.git] / libavcodec / xan.c
1 /*
2  * Wing Commander/Xan Video Decoder
3  * Copyright (C) 2003 the ffmpeg project
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  * Xan video decoder for Wing Commander III computer game
25  * by Mario Brito (mbrito@student.dei.uc.pt)
26  * and Mike Melanson (melanson@pcisys.net)
27  *
28  * The xan_wc3 decoder outputs PAL8 data.
29  */
30
31 #include <stdio.h>
32 #include <stdlib.h>
33 #include <string.h>
34
35 #include "libavutil/intreadwrite.h"
36 #include "avcodec.h"
37 #include "bytestream.h"
38 #define ALT_BITSTREAM_READER_LE
39 #include "get_bits.h"
40 // for av_memcpy_backptr
41 #include "libavutil/lzo.h"
42
43 typedef struct XanContext {
44
45     AVCodecContext *avctx;
46     AVFrame last_frame;
47     AVFrame current_frame;
48
49     const unsigned char *buf;
50     int size;
51
52     /* scratch space */
53     unsigned char *buffer1;
54     int buffer1_size;
55     unsigned char *buffer2;
56     int buffer2_size;
57
58     int frame_size;
59
60 } XanContext;
61
62 static av_cold int xan_decode_init(AVCodecContext *avctx)
63 {
64     XanContext *s = avctx->priv_data;
65
66     s->avctx = avctx;
67     s->frame_size = 0;
68
69     if ((avctx->codec->id == CODEC_ID_XAN_WC3) &&
70         (s->avctx->palctrl == NULL)) {
71         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, " WC3 Xan video: palette expected.\n");
72         return -1;
73     }
74
75     avctx->pix_fmt = PIX_FMT_PAL8;
76
77     s->buffer1_size = avctx->width * avctx->height;
78     s->buffer1 = av_malloc(s->buffer1_size);
79     if (!s->buffer1)
80         return -1;
81     s->buffer2_size = avctx->width * avctx->height;
82     s->buffer2 = av_malloc(s->buffer2_size + 130);
83     if (!s->buffer2) {
84         av_freep(&s->buffer1);
85         return -1;
86     }
87
88     return 0;
89 }
90
91 static int xan_huffman_decode(unsigned char *dest, const unsigned char *src,
92     int dest_len)
93 {
94     unsigned char byte = *src++;
95     unsigned char ival = byte + 0x16;
96     const unsigned char * ptr = src + byte*2;
97     unsigned char val = ival;
98     unsigned char *dest_end = dest + dest_len;
99     GetBitContext gb;
100
101     init_get_bits(&gb, ptr, 0); // FIXME: no src size available
102
103     while ( val != 0x16 ) {
104         val = src[val - 0x17 + get_bits1(&gb) * byte];
105
106         if ( val < 0x16 ) {
107             if (dest >= dest_end)
108                 return 0;
109             *dest++ = val;
110             val = ival;
111         }
112     }
113
114     return 0;
115 }
116
117 /**
118  * unpack simple compression
119  *
120  * @param dest destination buffer of dest_len, must be padded with at least 130 bytes
121  */
122 static void xan_unpack(unsigned char *dest, const unsigned char *src, int dest_len)
123 {
124     unsigned char opcode;
125     int size;
126     unsigned char *dest_end = dest + dest_len;
127
128     while (dest < dest_end) {
129         opcode = *src++;
130
131         if (opcode < 0xe0) {
132             int size2, back;
133             if ( (opcode & 0x80) == 0 ) {
134
135                 size = opcode & 3;
136
137                 back  = ((opcode & 0x60) << 3) + *src++ + 1;
138                 size2 = ((opcode & 0x1c) >> 2) + 3;
139
140             } else if ( (opcode & 0x40) == 0 ) {
141
142                 size = *src >> 6;
143
144                 back  = (bytestream_get_be16(&src) & 0x3fff) + 1;
145                 size2 = (opcode & 0x3f) + 4;
146
147             } else {
148
149                 size = opcode & 3;
150
151                 back  = ((opcode & 0x10) << 12) + bytestream_get_be16(&src) + 1;
152                 size2 = ((opcode & 0x0c) <<  6) + *src++ + 5;
153                 if (size + size2 > dest_end - dest)
154                     return;
155             }
156             memcpy(dest, src, size);  dest += size;  src += size;
157             av_memcpy_backptr(dest, back, size2);
158             dest += size2;
159         } else {
160             int finish = opcode >= 0xfc;
161             size = finish ? opcode & 3 : ((opcode & 0x1f) << 2) + 4;
162
163             memcpy(dest, src, size);  dest += size;  src += size;
164             if (finish)
165                 return;
166         }
167     }
168 }
169
170 static inline void xan_wc3_output_pixel_run(XanContext *s,
171     const unsigned char *pixel_buffer, int x, int y, int pixel_count)
172 {
173     int stride;
174     int line_inc;
175     int index;
176     int current_x;
177     int width = s->avctx->width;
178     unsigned char *palette_plane;
179
180     palette_plane = s->current_frame.data[0];
181     stride = s->current_frame.linesize[0];
182     line_inc = stride - width;
183     index = y * stride + x;
184     current_x = x;
185     while(pixel_count && (index < s->frame_size)) {
186         int count = FFMIN(pixel_count, width - current_x);
187         memcpy(palette_plane + index, pixel_buffer, count);
188         pixel_count  -= count;
189         index        += count;
190         pixel_buffer += count;
191         current_x    += count;
192
193         if (current_x >= width) {
194             index += line_inc;
195             current_x = 0;
196         }
197     }
198 }
199
200 static inline void xan_wc3_copy_pixel_run(XanContext *s,
201     int x, int y, int pixel_count, int motion_x, int motion_y)
202 {
203     int stride;
204     int line_inc;
205     int curframe_index, prevframe_index;
206     int curframe_x, prevframe_x;
207     int width = s->avctx->width;
208     unsigned char *palette_plane, *prev_palette_plane;
209
210     palette_plane = s->current_frame.data[0];
211     prev_palette_plane = s->last_frame.data[0];
212     stride = s->current_frame.linesize[0];
213     line_inc = stride - width;
214     curframe_index = y * stride + x;
215     curframe_x = x;
216     prevframe_index = (y + motion_y) * stride + x + motion_x;
217     prevframe_x = x + motion_x;
218     while(pixel_count && (curframe_index < s->frame_size)) {
219         int count = FFMIN3(pixel_count, width - curframe_x, width - prevframe_x);
220
221         memcpy(palette_plane + curframe_index, prev_palette_plane + prevframe_index, count);
222         pixel_count     -= count;
223         curframe_index  += count;
224         prevframe_index += count;
225         curframe_x      += count;
226         prevframe_x     += count;
227
228         if (curframe_x >= width) {
229             curframe_index += line_inc;
230             curframe_x = 0;
231         }
232
233         if (prevframe_x >= width) {
234             prevframe_index += line_inc;
235             prevframe_x = 0;
236         }
237     }
238 }
239
240 static void xan_wc3_decode_frame(XanContext *s) {
241
242     int width = s->avctx->width;
243     int height = s->avctx->height;
244     int total_pixels = width * height;
245     unsigned char opcode;
246     unsigned char flag = 0;
247     int size = 0;
248     int motion_x, motion_y;
249     int x, y;
250
251     unsigned char *opcode_buffer = s->buffer1;
252     int opcode_buffer_size = s->buffer1_size;
253     const unsigned char *imagedata_buffer = s->buffer2;
254
255     /* pointers to segments inside the compressed chunk */
256     const unsigned char *huffman_segment;
257     const unsigned char *size_segment;
258     const unsigned char *vector_segment;
259     const unsigned char *imagedata_segment;
260
261     huffman_segment =   s->buf + AV_RL16(&s->buf[0]);
262     size_segment =      s->buf + AV_RL16(&s->buf[2]);
263     vector_segment =    s->buf + AV_RL16(&s->buf[4]);
264     imagedata_segment = s->buf + AV_RL16(&s->buf[6]);
265
266     xan_huffman_decode(opcode_buffer, huffman_segment, opcode_buffer_size);
267
268     if (imagedata_segment[0] == 2)
269         xan_unpack(s->buffer2, &imagedata_segment[1], s->buffer2_size);
270     else
271         imagedata_buffer = &imagedata_segment[1];
272
273     /* use the decoded data segments to build the frame */
274     x = y = 0;
275     while (total_pixels) {
276
277         opcode = *opcode_buffer++;
278         size = 0;
279
280         switch (opcode) {
281
282         case 0:
283             flag ^= 1;
284             continue;
285
286         case 1:
287         case 2:
288         case 3:
289         case 4:
290         case 5:
291         case 6:
292         case 7:
293         case 8:
294             size = opcode;
295             break;
296
297         case 12:
298         case 13:
299         case 14:
300         case 15:
301         case 16:
302         case 17:
303         case 18:
304             size += (opcode - 10);
305             break;
306
307         case 9:
308         case 19:
309             size = *size_segment++;
310             break;
311
312         case 10:
313         case 20:
314             size = AV_RB16(&size_segment[0]);
315             size_segment += 2;
316             break;
317
318         case 11:
319         case 21:
320             size = AV_RB24(size_segment);
321             size_segment += 3;
322             break;
323         }
324
325         if (opcode < 12) {
326             flag ^= 1;
327             if (flag) {
328                 /* run of (size) pixels is unchanged from last frame */
329                 xan_wc3_copy_pixel_run(s, x, y, size, 0, 0);
330             } else {
331                 /* output a run of pixels from imagedata_buffer */
332                 xan_wc3_output_pixel_run(s, imagedata_buffer, x, y, size);
333                 imagedata_buffer += size;
334             }
335         } else {
336             /* run-based motion compensation from last frame */
337             motion_x = sign_extend(*vector_segment >> 4,  4);
338             motion_y = sign_extend(*vector_segment & 0xF, 4);
339             vector_segment++;
340
341             /* copy a run of pixels from the previous frame */
342             xan_wc3_copy_pixel_run(s, x, y, size, motion_x, motion_y);
343
344             flag = 0;
345         }
346
347         /* coordinate accounting */
348         total_pixels -= size;
349         y += (x + size) / width;
350         x  = (x + size) % width;
351     }
352 }
353
354 static void xan_wc4_decode_frame(XanContext *s) {
355 }
356
357 static int xan_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
358                             void *data, int *data_size,
359                             AVPacket *avpkt)
360 {
361     const uint8_t *buf = avpkt->data;
362     int buf_size = avpkt->size;
363     XanContext *s = avctx->priv_data;
364     AVPaletteControl *palette_control = avctx->palctrl;
365
366     if (avctx->get_buffer(avctx, &s->current_frame)) {
367         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "  Xan Video: get_buffer() failed\n");
368         return -1;
369     }
370     s->current_frame.reference = 3;
371
372     if (!s->frame_size)
373         s->frame_size = s->current_frame.linesize[0] * s->avctx->height;
374
375     palette_control->palette_changed = 0;
376     memcpy(s->current_frame.data[1], palette_control->palette,
377            AVPALETTE_SIZE);
378     s->current_frame.palette_has_changed = 1;
379
380     s->buf = buf;
381     s->size = buf_size;
382
383     if (avctx->codec->id == CODEC_ID_XAN_WC3)
384         xan_wc3_decode_frame(s);
385     else if (avctx->codec->id == CODEC_ID_XAN_WC4)
386         xan_wc4_decode_frame(s);
387
388     /* release the last frame if it is allocated */
389     if (s->last_frame.data[0])
390         avctx->release_buffer(avctx, &s->last_frame);
391
392     *data_size = sizeof(AVFrame);
393     *(AVFrame*)data = s->current_frame;
394
395     /* shuffle frames */
396     FFSWAP(AVFrame, s->current_frame, s->last_frame);
397
398     /* always report that the buffer was completely consumed */
399     return buf_size;
400 }
401
402 static av_cold int xan_decode_end(AVCodecContext *avctx)
403 {
404     XanContext *s = avctx->priv_data;
405
406     /* release the frames */
407     if (s->last_frame.data[0])
408         avctx->release_buffer(avctx, &s->last_frame);
409     if (s->current_frame.data[0])
410         avctx->release_buffer(avctx, &s->current_frame);
411
412     av_freep(&s->buffer1);
413     av_freep(&s->buffer2);
414
415     return 0;
416 }
417
418 AVCodec xan_wc3_decoder = {
419     "xan_wc3",
420     AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
421     CODEC_ID_XAN_WC3,
422     sizeof(XanContext),
423     xan_decode_init,
424     NULL,
425     xan_decode_end,
426     xan_decode_frame,
427     CODEC_CAP_DR1,
428     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Wing Commander III / Xan"),
429 };
430
431 /*
432 AVCodec xan_wc4_decoder = {
433     "xan_wc4",
434     AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
435     CODEC_ID_XAN_WC4,
436     sizeof(XanContext),
437     xan_decode_init,
438     NULL,
439     xan_decode_end,
440     xan_decode_frame,
441     CODEC_CAP_DR1,
442     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Wing Commander IV / Xxan"),
443 };
444 */