b9e28cb3a2599b839ed19c33b4e2bbd06c18ca8a
[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 /**
24  * @file xan.c
25  * Xan video decoder for Wing Commander III computer game
26  * by Mario Brito (mbrito@student.dei.uc.pt)
27  * and Mike Melanson (melanson@pcisys.net)
28  *
29  * The xan_wc3 decoder outputs PAL8 data.
30  */
31
32 #include <stdio.h>
33 #include <stdlib.h>
34 #include <string.h>
35 #include <unistd.h>
36
37 #include "avcodec.h"
38
39 typedef struct XanContext {
40
41     AVCodecContext *avctx;
42     AVFrame last_frame;
43     AVFrame current_frame;
44
45     unsigned char *buf;
46     int size;
47
48     /* scratch space */
49     unsigned char *buffer1;
50     int buffer1_size;
51     unsigned char *buffer2;
52     int buffer2_size;
53
54     int frame_size;
55
56 } XanContext;
57
58 static int xan_decode_init(AVCodecContext *avctx)
59 {
60     XanContext *s = avctx->priv_data;
61
62     s->avctx = avctx;
63     s->frame_size = 0;
64
65     if ((avctx->codec->id == CODEC_ID_XAN_WC3) &&
66         (s->avctx->palctrl == NULL)) {
67         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, " WC3 Xan video: palette expected.\n");
68         return -1;
69     }
70
71     avctx->pix_fmt = PIX_FMT_PAL8;
72
73     if(avcodec_check_dimensions(avctx, avctx->width, avctx->height))
74         return -1;
75
76     s->buffer1_size = avctx->width * avctx->height;
77     s->buffer1 = av_malloc(s->buffer1_size);
78     s->buffer2_size = avctx->width * avctx->height;
79     s->buffer2 = av_malloc(s->buffer2_size);
80     if (!s->buffer1 || !s->buffer2)
81         return -1;
82
83     return 0;
84 }
85
86 /* This function is used in lieu of memcpy(). This decoder cannot use
87  * memcpy because the memory locations often overlap and
88  * memcpy doesn't like that; it's not uncommon, for example, for
89  * dest = src+1, to turn byte A into  pattern AAAAAAAA.
90  * This was originally repz movsb in Intel x86 ASM. */
91 static inline void bytecopy(unsigned char *dest, unsigned char *src, int count)
92 {
93     int i;
94
95     for (i = 0; i < count; i++)
96         dest[i] = src[i];
97 }
98
99 static int xan_huffman_decode(unsigned char *dest, unsigned char *src,
100     int dest_len)
101 {
102     unsigned char byte = *src++;
103     unsigned char ival = byte + 0x16;
104     unsigned char * ptr = src + byte*2;
105     unsigned char val = ival;
106     int counter = 0;
107     unsigned char *dest_end = dest + dest_len;
108
109     unsigned char bits = *ptr++;
110
111     while ( val != 0x16 ) {
112         if ( (1 << counter) & bits )
113             val = src[byte + val - 0x17];
114         else
115             val = src[val - 0x17];
116
117         if ( val < 0x16 ) {
118             if (dest + 1 > dest_end)
119                 return 0;
120             *dest++ = val;
121             val = ival;
122         }
123
124         if (counter++ == 7) {
125             counter = 0;
126             bits = *ptr++;
127         }
128     }
129
130     return 0;
131 }
132
133 static void xan_unpack(unsigned char *dest, unsigned char *src, int dest_len)
134 {
135     unsigned char opcode;
136     int size;
137     int offset;
138     int byte1, byte2, byte3;
139     unsigned char *dest_end = dest + dest_len;
140
141     for (;;) {
142         opcode = *src++;
143
144         if ( (opcode & 0x80) == 0 ) {
145
146             offset = *src++;
147
148             size = opcode & 3;
149             if (dest + size > dest_end)
150                 return;
151             bytecopy(dest, src, size);  dest += size;  src += size;
152
153             size = ((opcode & 0x1c) >> 2) + 3;
154             if (dest + size > dest_end)
155                 return;
156             bytecopy (dest, dest - (((opcode & 0x60) << 3) + offset + 1), size);
157             dest += size;
158
159         } else if ( (opcode & 0x40) == 0 ) {
160
161             byte1 = *src++;
162             byte2 = *src++;
163
164             size = byte1 >> 6;
165             if (dest + size > dest_end)
166                 return;
167             bytecopy (dest, src, size);  dest += size;  src += size;
168
169             size = (opcode & 0x3f) + 4;
170             if (dest + size > dest_end)
171                 return;
172             bytecopy (dest, dest - (((byte1 & 0x3f) << 8) + byte2 + 1), size);
173             dest += size;
174
175         } else if ( (opcode & 0x20) == 0 ) {
176
177             byte1 = *src++;
178             byte2 = *src++;
179             byte3 = *src++;
180
181             size = opcode & 3;
182             if (dest + size > dest_end)
183                 return;
184             bytecopy (dest, src, size);  dest += size;  src += size;
185
186             size = byte3 + 5 + ((opcode & 0xc) << 6);
187             if (dest + size > dest_end)
188                 return;
189             bytecopy (dest,
190                 dest - ((((opcode & 0x10) >> 4) << 0x10) + 1 + (byte1 << 8) + byte2),
191                 size);
192             dest += size;
193         } else {
194             size = ((opcode & 0x1f) << 2) + 4;
195
196             if (size > 0x70)
197                 break;
198
199             if (dest + size > dest_end)
200                 return;
201             bytecopy (dest, src, size);  dest += size;  src += size;
202         }
203     }
204
205     size = opcode & 3;
206     bytecopy(dest, src, size);  dest += size;  src += size;
207 }
208
209 static inline void xan_wc3_output_pixel_run(XanContext *s,
210     unsigned char *pixel_buffer, int x, int y, int pixel_count)
211 {
212     int stride;
213     int line_inc;
214     int index;
215     int current_x;
216     int width = s->avctx->width;
217     unsigned char *palette_plane;
218
219     palette_plane = s->current_frame.data[0];
220     stride = s->current_frame.linesize[0];
221     line_inc = stride - width;
222     index = y * stride + x;
223     current_x = x;
224     while((pixel_count--) && (index < s->frame_size)) {
225
226         /* don't do a memcpy() here; keyframes generally copy an entire
227          * frame of data and the stride needs to be accounted for */
228         palette_plane[index++] = *pixel_buffer++;
229
230         current_x++;
231         if (current_x >= width) {
232             index += line_inc;
233             current_x = 0;
234         }
235     }
236 }
237
238 static inline void xan_wc3_copy_pixel_run(XanContext *s,
239     int x, int y, int pixel_count, int motion_x, int motion_y)
240 {
241     int stride;
242     int line_inc;
243     int curframe_index, prevframe_index;
244     int curframe_x, prevframe_x;
245     int width = s->avctx->width;
246     unsigned char *palette_plane, *prev_palette_plane;
247
248     palette_plane = s->current_frame.data[0];
249     prev_palette_plane = s->last_frame.data[0];
250     stride = s->current_frame.linesize[0];
251     line_inc = stride - width;
252     curframe_index = y * stride + x;
253     curframe_x = x;
254     prevframe_index = (y + motion_y) * stride + x + motion_x;
255     prevframe_x = x + motion_x;
256     while((pixel_count--) && (curframe_index < s->frame_size)) {
257
258         palette_plane[curframe_index++] =
259             prev_palette_plane[prevframe_index++];
260
261         curframe_x++;
262         if (curframe_x >= width) {
263             curframe_index += line_inc;
264             curframe_x = 0;
265         }
266
267         prevframe_x++;
268         if (prevframe_x >= width) {
269             prevframe_index += line_inc;
270             prevframe_x = 0;
271         }
272     }
273 }
274
275 static void xan_wc3_decode_frame(XanContext *s) {
276
277     int width = s->avctx->width;
278     int height = s->avctx->height;
279     int total_pixels = width * height;
280     unsigned char opcode;
281     unsigned char flag = 0;
282     int size = 0;
283     int motion_x, motion_y;
284     int x, y;
285
286     unsigned char *opcode_buffer = s->buffer1;
287     int opcode_buffer_size = s->buffer1_size;
288     unsigned char *imagedata_buffer = s->buffer2;
289     int imagedata_buffer_size = s->buffer2_size;
290
291     /* pointers to segments inside the compressed chunk */
292     unsigned char *huffman_segment;
293     unsigned char *size_segment;
294     unsigned char *vector_segment;
295     unsigned char *imagedata_segment;
296
297     huffman_segment =   s->buf + AV_RL16(&s->buf[0]);
298     size_segment =      s->buf + AV_RL16(&s->buf[2]);
299     vector_segment =    s->buf + AV_RL16(&s->buf[4]);
300     imagedata_segment = s->buf + AV_RL16(&s->buf[6]);
301
302     xan_huffman_decode(opcode_buffer, huffman_segment, opcode_buffer_size);
303
304     if (imagedata_segment[0] == 2)
305         xan_unpack(imagedata_buffer, &imagedata_segment[1],
306             imagedata_buffer_size);
307     else
308         imagedata_buffer = &imagedata_segment[1];
309
310     /* use the decoded data segments to build the frame */
311     x = y = 0;
312     while (total_pixels) {
313
314         opcode = *opcode_buffer++;
315         size = 0;
316
317         switch (opcode) {
318
319         case 0:
320             flag ^= 1;
321             continue;
322
323         case 1:
324         case 2:
325         case 3:
326         case 4:
327         case 5:
328         case 6:
329         case 7:
330         case 8:
331             size = opcode;
332             break;
333
334         case 12:
335         case 13:
336         case 14:
337         case 15:
338         case 16:
339         case 17:
340         case 18:
341             size += (opcode - 10);
342             break;
343
344         case 9:
345         case 19:
346             size = *size_segment++;
347             break;
348
349         case 10:
350         case 20:
351             size = AV_RB16(&size_segment[0]);
352             size_segment += 2;
353             break;
354
355         case 11:
356         case 21:
357             size = (size_segment[0] << 16) | (size_segment[1] << 8) |
358                 size_segment[2];
359             size_segment += 3;
360             break;
361         }
362
363         if (opcode < 12) {
364             flag ^= 1;
365             if (flag) {
366                 /* run of (size) pixels is unchanged from last frame */
367                 xan_wc3_copy_pixel_run(s, x, y, size, 0, 0);
368             } else {
369                 /* output a run of pixels from imagedata_buffer */
370                 xan_wc3_output_pixel_run(s, imagedata_buffer, x, y, size);
371                 imagedata_buffer += size;
372             }
373         } else {
374             /* run-based motion compensation from last frame */
375             motion_x = (*vector_segment >> 4) & 0xF;
376             motion_y = *vector_segment & 0xF;
377             vector_segment++;
378
379             /* sign extension */
380             if (motion_x & 0x8)
381                 motion_x |= 0xFFFFFFF0;
382             if (motion_y & 0x8)
383                 motion_y |= 0xFFFFFFF0;
384
385             /* copy a run of pixels from the previous frame */
386             xan_wc3_copy_pixel_run(s, x, y, size, motion_x, motion_y);
387
388             flag = 0;
389         }
390
391         /* coordinate accounting */
392         total_pixels -= size;
393         while (size) {
394             if (x + size >= width) {
395                 y++;
396                 size -= (width - x);
397                 x = 0;
398             } else {
399                 x += size;
400                 size = 0;
401             }
402         }
403     }
404 }
405
406 static void xan_wc4_decode_frame(XanContext *s) {
407 }
408
409 static int xan_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
410                             void *data, int *data_size,
411                             uint8_t *buf, int buf_size)
412 {
413     XanContext *s = avctx->priv_data;
414     AVPaletteControl *palette_control = avctx->palctrl;
415
416     if (avctx->get_buffer(avctx, &s->current_frame)) {
417         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "  Xan Video: get_buffer() failed\n");
418         return -1;
419     }
420     s->current_frame.reference = 3;
421
422     if (!s->frame_size)
423         s->frame_size = s->current_frame.linesize[0] * s->avctx->height;
424
425     palette_control->palette_changed = 0;
426     memcpy(s->current_frame.data[1], palette_control->palette,
427         AVPALETTE_SIZE);
428     s->current_frame.palette_has_changed = 1;
429
430     s->buf = buf;
431     s->size = buf_size;
432
433     if (avctx->codec->id == CODEC_ID_XAN_WC3)
434         xan_wc3_decode_frame(s);
435     else if (avctx->codec->id == CODEC_ID_XAN_WC4)
436         xan_wc4_decode_frame(s);
437
438     /* release the last frame if it is allocated */
439     if (s->last_frame.data[0])
440         avctx->release_buffer(avctx, &s->last_frame);
441
442     /* shuffle frames */
443     s->last_frame = s->current_frame;
444
445     *data_size = sizeof(AVFrame);
446     *(AVFrame*)data = s->current_frame;
447
448     /* always report that the buffer was completely consumed */
449     return buf_size;
450 }
451
452 static int xan_decode_end(AVCodecContext *avctx)
453 {
454     XanContext *s = avctx->priv_data;
455
456     /* release the last frame */
457     if (s->last_frame.data[0])
458         avctx->release_buffer(avctx, &s->last_frame);
459
460     av_free(s->buffer1);
461     av_free(s->buffer2);
462
463     return 0;
464 }
465
466 AVCodec xan_wc3_decoder = {
467     "xan_wc3",
468     CODEC_TYPE_VIDEO,
469     CODEC_ID_XAN_WC3,
470     sizeof(XanContext),
471     xan_decode_init,
472     NULL,
473     xan_decode_end,
474     xan_decode_frame,
475     CODEC_CAP_DR1,
476 };
477
478 /*
479 AVCodec xan_wc4_decoder = {
480     "xan_wc4",
481     CODEC_TYPE_VIDEO,
482     CODEC_ID_XAN_WC4,
483     sizeof(XanContext),
484     xan_decode_init,
485     NULL,
486     xan_decode_end,
487     xan_decode_frame,
488     CODEC_CAP_DR1,
489 };
490 */