git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/notchlc.c

   1 /*
   2  * NotchLC decoder
   3  * Copyright (c) 2020 Paul B Mahol
   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 #include <stdio.h>
  23 #include <stdlib.h>
  24 #include <string.h>
  25
  26 #define BITSTREAM_READER_LE
  27 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  28 #include "avcodec.h"
  29 #include "bytestream.h"
  30 #include "get_bits.h"
  31 #include "internal.h"
  32 #include "lzf.h"
  33 #include "thread.h"
  34
  35 typedef struct NotchLCContext {
  36     unsigned compressed_size;
  37     unsigned format;
  38
  39     uint8_t *uncompressed_buffer;
  40     unsigned uncompressed_size;
  41
  42     uint8_t *lzf_buffer;
  43     int64_t lzf_size;
  44
  45     unsigned texture_size_x;
  46     unsigned texture_size_y;
  47     unsigned y_data_row_offsets;
  48     unsigned uv_offset_data_offset;
  49     unsigned y_control_data_offset;
  50     unsigned a_control_word_offset;
  51     unsigned y_data_offset;
  52     unsigned uv_data_offset;
  53     unsigned y_data_size;
  54     unsigned a_data_offset;
  55     unsigned uv_count_offset;
  56     unsigned a_count_size;
  57     unsigned data_end;
  58
  59     GetByteContext gb;
  60     PutByteContext pb;
  61 } NotchLCContext;
  62
  63 static av_cold int decode_init(AVCodecContext *avctx)
  64 {
  65     avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUVA444P12;
  66     avctx->color_range = AVCOL_RANGE_JPEG;
  67     avctx->colorspace = AVCOL_SPC_RGB;
  68     avctx->color_primaries = AVCOL_PRI_BT709;
  69     avctx->color_trc = AVCOL_TRC_IEC61966_2_1;
  70
  71     return 0;
  72 }
  73
  74 #define HISTORY_SIZE (64 * 1024)
  75
  76 static int lz4_decompress(AVCodecContext *avctx,
  77                           GetByteContext *gb,
  78                           PutByteContext *pb)
  79 {
  80     unsigned reference_pos, match_length, delta, pos = 0;
  81     uint8_t history[64 * 1024];
  82
  83     while (bytestream2_get_bytes_left(gb) > 0) {
  84         uint8_t token = bytestream2_get_byte(gb);
  85         unsigned num_literals = token >> 4;
  86
  87         if (num_literals == 15) {
  88             unsigned char current;
  89             do {
  90                 current = bytestream2_get_byte(gb);
  91                 num_literals += current;
  92             } while (current == 255);
  93         }
  94
  95         if (pos + num_literals < HISTORY_SIZE) {
  96             bytestream2_get_buffer(gb, history + pos, num_literals);
  97             pos += num_literals;
  98         } else {
  99             while (num_literals-- > 0) {
 100                 history[pos++] = bytestream2_get_byte(gb);
 101                 if (pos == HISTORY_SIZE) {
 102                     bytestream2_put_buffer(pb, history, HISTORY_SIZE);
 103                     pos = 0;
 104                 }
 105             }
 106         }
 107
 108         if (bytestream2_get_bytes_left(gb) <= 0)
 109             break;
 110
 111         delta = bytestream2_get_le16(gb);
 112         if (delta == 0)
 113             return 0;
 114         match_length = 4 + (token & 0x0F);
 115         if (match_length == 4 + 0x0F) {
 116             uint8_t current;
 117
 118             do {
 119                 current = bytestream2_get_byte(gb);
 120                 match_length += current;
 121             } while (current == 255);
 122         }
 123         reference_pos = (pos >= delta) ? (pos - delta) : (HISTORY_SIZE + pos - delta);
 124         if (pos + match_length < HISTORY_SIZE && reference_pos + match_length < HISTORY_SIZE) {
 125             if (pos >= reference_pos + match_length || reference_pos >= pos + match_length) {
 126                 memcpy(history + pos, history + reference_pos, match_length);
 127                 pos += match_length;
 128             } else {
 129                 while (match_length-- > 0)
 130                     history[pos++] = history[reference_pos++];
 131             }
 132         } else {
 133             while (match_length-- > 0) {
 134                 history[pos++] = history[reference_pos++];
 135                 if (pos == HISTORY_SIZE) {
 136                     bytestream2_put_buffer(pb, history, HISTORY_SIZE);
 137                     pos = 0;
 138                 }
 139                 reference_pos %= HISTORY_SIZE;
 140             }
 141         }
 142     }
 143
 144     bytestream2_put_buffer(pb, history, pos);
 145
 146     return bytestream2_tell_p(pb);
 147 }
 148
 149 static int decode_blocks(AVCodecContext *avctx, AVFrame *p, ThreadFrame *frame,
 150                          unsigned uncompressed_size)
 151 {
 152     NotchLCContext *s = avctx->priv_data;
 153     GetByteContext rgb, dgb, *gb = &s->gb;
 154     GetBitContext bit;
 155     int ylinesize, ulinesize, vlinesize, alinesize;
 156     uint16_t *dsty, *dstu, *dstv, *dsta;
 157     int ret;
 158
 159     s->texture_size_x = bytestream2_get_le32(gb);
 160     s->texture_size_y = bytestream2_get_le32(gb);
 161
 162     ret = ff_set_dimensions(avctx, s->texture_size_x, s->texture_size_y);
 163     if (ret < 0)
 164         return ret;
 165
 166     s->uv_offset_data_offset = bytestream2_get_le32(gb);
 167     if (s->uv_offset_data_offset >= UINT_MAX / 4)
 168         return AVERROR_INVALIDDATA;
 169     s->uv_offset_data_offset *= 4;
 170     if (s->uv_offset_data_offset >= uncompressed_size)
 171         return AVERROR_INVALIDDATA;
 172
 173     s->y_control_data_offset = bytestream2_get_le32(gb);
 174     if (s->y_control_data_offset >= UINT_MAX / 4)
 175         return AVERROR_INVALIDDATA;
 176     s->y_control_data_offset *= 4;
 177     if (s->y_control_data_offset >= uncompressed_size)
 178         return AVERROR_INVALIDDATA;
 179
 180     s->a_control_word_offset = bytestream2_get_le32(gb);
 181     if (s->a_control_word_offset >= UINT_MAX / 4)
 182         return AVERROR_INVALIDDATA;
 183     s->a_control_word_offset *= 4;
 184     if (s->a_control_word_offset >= uncompressed_size)
 185         return AVERROR_INVALIDDATA;
 186
 187     s->uv_data_offset = bytestream2_get_le32(gb);
 188     if (s->uv_data_offset >= UINT_MAX / 4)
 189         return AVERROR_INVALIDDATA;
 190     s->uv_data_offset *= 4;
 191     if (s->uv_data_offset >= uncompressed_size)
 192         return AVERROR_INVALIDDATA;
 193
 194     s->y_data_size = bytestream2_get_le32(gb);
 195     if (s->y_data_size >= UINT_MAX / 4)
 196         return AVERROR_INVALIDDATA;
 197
 198     s->a_data_offset = bytestream2_get_le32(gb);
 199     if (s->a_data_offset >= UINT_MAX / 4)
 200         return AVERROR_INVALIDDATA;
 201     s->a_data_offset *= 4;
 202     if (s->a_data_offset >= uncompressed_size)
 203         return AVERROR_INVALIDDATA;
 204
 205     s->a_count_size = bytestream2_get_le32(gb);
 206     if (s->a_count_size >= UINT_MAX / 4)
 207         return AVERROR_INVALIDDATA;
 208     s->a_count_size *= 4;
 209     if (s->a_count_size >= uncompressed_size)
 210         return AVERROR_INVALIDDATA;
 211
 212     s->data_end = bytestream2_get_le32(gb);
 213     if (s->data_end > uncompressed_size)
 214         return AVERROR_INVALIDDATA;
 215
 216     s->y_data_row_offsets = bytestream2_tell(gb);
 217     if (s->data_end <= s->y_data_size)
 218         return AVERROR_INVALIDDATA;
 219     s->y_data_offset = s->data_end - s->y_data_size;
 220     if (s->y_data_offset <= s->a_data_offset)
 221         return AVERROR_INVALIDDATA;
 222     s->uv_count_offset = s->y_data_offset - s->a_data_offset;
 223
 224     if ((ret = ff_thread_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0)
 225         return ret;
 226
 227     rgb = *gb;
 228     dgb = *gb;
 229     bytestream2_seek(&rgb, s->y_data_row_offsets, SEEK_SET);
 230     bytestream2_seek(gb, s->y_control_data_offset, SEEK_SET);
 231
 232     dsty = (uint16_t *)p->data[0];
 233     dsta = (uint16_t *)p->data[3];
 234     ylinesize = p->linesize[0] / 2;
 235     alinesize = p->linesize[3] / 2;
 236
 237     for (int y = 0; y < avctx->height; y += 4) {
 238         const unsigned row_offset = bytestream2_get_le32(&rgb);
 239
 240         bytestream2_seek(&dgb, s->y_data_offset + row_offset, SEEK_SET);
 241
 242         init_get_bits8(&bit, dgb.buffer, bytestream2_get_bytes_left(&dgb));
 243         for (int x = 0; x < avctx->width; x += 4) {
 244             unsigned item = bytestream2_get_le32(gb);
 245             unsigned y_min = item & 4095;
 246             unsigned y_max = (item >> 12) & 4095;
 247             unsigned y_diff = y_max - y_min;
 248             unsigned control[4];
 249
 250             control[0] = (item >> 24) & 3;
 251             control[1] = (item >> 26) & 3;
 252             control[2] = (item >> 28) & 3;
 253             control[3] = (item >> 30) & 3;
 254
 255             for (int i = 0; i < 4; i++) {
 256                 const int nb_bits = control[i] + 1;
 257                 const int div = (1 << nb_bits) - 1;
 258                 const int add = div - 1;
 259
 260                 dsty[x + i * ylinesize + 0] = av_clip_uintp2(y_min + ((y_diff * get_bits(&bit, nb_bits) + add) / div), 12);
 261                 dsty[x + i * ylinesize + 1] = av_clip_uintp2(y_min + ((y_diff * get_bits(&bit, nb_bits) + add) / div), 12);
 262                 dsty[x + i * ylinesize + 2] = av_clip_uintp2(y_min + ((y_diff * get_bits(&bit, nb_bits) + add) / div), 12);
 263                 dsty[x + i * ylinesize + 3] = av_clip_uintp2(y_min + ((y_diff * get_bits(&bit, nb_bits) + add) / div), 12);
 264             }
 265         }
 266
 267         dsty += 4 * ylinesize;
 268     }
 269
 270     rgb = *gb;
 271     dgb = *gb;
 272     bytestream2_seek(gb, s->a_control_word_offset, SEEK_SET);
 273     if (s->uv_count_offset == s->a_control_word_offset) {
 274         for (int y = 0; y < avctx->height; y++) {
 275             for (int x = 0; x < avctx->width; x++)
 276                 dsta[x] = 4095;
 277             dsta += alinesize;
 278         }
 279     } else {
 280         for (int y = 0; y < avctx->height; y += 16) {
 281             for (int x = 0; x < avctx->width; x += 16) {
 282                 unsigned m = bytestream2_get_le32(gb);
 283                 unsigned offset = bytestream2_get_le32(gb);
 284                 unsigned alpha0, alpha1;
 285                 uint64_t control;
 286
 287                 if (offset >= UINT_MAX / 4)
 288                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 289                 offset = offset * 4 + s->uv_data_offset + s->a_data_offset;
 290                 if (offset >= s->data_end)
 291                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 292
 293                 bytestream2_seek(&dgb, offset, SEEK_SET);
 294                 control = bytestream2_get_le64(&dgb);
 295                 alpha0 = control & 0xFF;
 296                 alpha1 = (control >> 8) & 0xFF;
 297                 control = control >> 16;
 298
 299                 for (int by = 0; by < 4; by++) {
 300                     for (int bx = 0; bx < 4; bx++) {
 301                         switch (m & 3) {
 302                         case 0:
 303                             for (int i = 0; i < 4; i++) {
 304                                 for (int j = 0; j < 4; j++) {
 305                                     dsta[x + (i + by * 4) * alinesize + bx * 4 + j] = 0;
 306                                 }
 307                             }
 308                             break;
 309                         case 1:
 310                             for (int i = 0; i < 4; i++) {
 311                                 for (int j = 0; j < 4; j++) {
 312                                     dsta[x + (i + by * 4) * alinesize + bx * 4 + j] = 4095;
 313                                 }
 314                             }
 315                             break;
 316                         case 2:
 317                             for (int i = 0; i < 4; i++) {
 318                                 for (int j = 0; j < 4; j++) {
 319                                     dsta[x + (i + by * 4) * alinesize + bx * 4 + j] = (alpha0 + (alpha1 - alpha0) * (control & 7)) << 4;
 320                                 }
 321                             }
 322                             break;
 323                         default:
 324                             return AVERROR_INVALIDDATA;
 325                         }
 326
 327                         control >>= 3;
 328                         m >>= 2;
 329                     }
 330                 }
 331             }
 332
 333             dsta += 16 * alinesize;
 334         }
 335     }
 336
 337     bytestream2_seek(&rgb, s->uv_offset_data_offset, SEEK_SET);
 338
 339     dstu = (uint16_t *)p->data[1];
 340     dstv = (uint16_t *)p->data[2];
 341     ulinesize = p->linesize[1] / 2;
 342     vlinesize = p->linesize[2] / 2;
 343
 344     for (int y = 0; y < avctx->height; y += 16) {
 345         for (int x = 0; x < avctx->width; x += 16) {
 346             unsigned offset = bytestream2_get_le32(&rgb) * 4;
 347             int u[16][16] = { 0 }, v[16][16] = { 0 };
 348             int u0, v0, u1, v1, udif, vdif;
 349             unsigned escape, is8x8, loc;
 350
 351             bytestream2_seek(&dgb, s->uv_data_offset + offset, SEEK_SET);
 352
 353             is8x8 = bytestream2_get_le16(&dgb);
 354             escape = bytestream2_get_le16(&dgb);
 355
 356             if (escape == 0 && is8x8 == 0) {
 357                 u0 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 358                 v0 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 359                 u1 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 360                 v1 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 361                 loc = bytestream2_get_le32(&dgb);
 362                 u0 = (u0 << 4) | (u0 & 0xF);
 363                 v0 = (v0 << 4) | (v0 & 0xF);
 364                 u1 = (u1 << 4) | (u1 & 0xF);
 365                 v1 = (v1 << 4) | (v1 & 0xF);
 366                 udif = u1 - u0;
 367                 vdif = v1 - v0;
 368
 369                 for (int i = 0; i < 16; i += 4) {
 370                     for (int j = 0; j < 16; j += 4) {
 371                         for (int ii = 0; ii < 4; ii++) {
 372                             for (int jj = 0; jj < 4; jj++) {
 373                                 u[i + ii][j + jj] = u0 + ((udif * (int)(loc & 3) + 2) / 3);
 374                                 v[i + ii][j + jj] = v0 + ((vdif * (int)(loc & 3) + 2) / 3);
 375                             }
 376                         }
 377
 378                         loc >>= 2;
 379                     }
 380                 }
 381             } else {
 382                 for (int i = 0; i < 16; i += 8) {
 383                     for (int j = 0; j < 16; j += 8) {
 384                         if (is8x8 & 1) {
 385                             u0 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 386                             v0 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 387                             u1 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 388                             v1 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 389                             loc = bytestream2_get_le32(&dgb);
 390                             u0 = (u0 << 4) | (u0 & 0xF);
 391                             v0 = (v0 << 4) | (v0 & 0xF);
 392                             u1 = (u1 << 4) | (u1 & 0xF);
 393                             v1 = (v1 << 4) | (v1 & 0xF);
 394                             udif = u1 - u0;
 395                             vdif = v1 - v0;
 396
 397                             for (int ii = 0; ii < 8; ii += 2) {
 398                                 for (int jj = 0; jj < 8; jj += 2) {
 399                                     for (int iii = 0; iii < 2; iii++) {
 400                                         for (int jjj = 0; jjj < 2; jjj++) {
 401                                             u[i + ii + iii][j + jj + jjj] = u0 + ((udif * (int)(loc & 3) + 2) / 3);
 402                                             v[i + ii + iii][j + jj + jjj] = v0 + ((vdif * (int)(loc & 3) + 2) / 3);
 403                                         }
 404                                     }
 405
 406                                     loc >>= 2;
 407                                 }
 408                             }
 409                         } else if (escape) {
 410                             for (int ii = 0; ii < 8; ii += 4) {
 411                                 for (int jj = 0; jj < 8; jj += 4) {
 412                                     u0 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 413                                     v0 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 414                                     u1 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 415                                     v1 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 416                                     loc = bytestream2_get_le32(&dgb);
 417                                     u0 = (u0 << 4) | (u0 & 0xF);
 418                                     v0 = (v0 << 4) | (v0 & 0xF);
 419                                     u1 = (u1 << 4) | (u1 & 0xF);
 420                                     v1 = (v1 << 4) | (v1 & 0xF);
 421                                     udif = u1 - u0;
 422                                     vdif = v1 - v0;
 423
 424                                     for (int iii = 0; iii < 4; iii++) {
 425                                         for (int jjj = 0; jjj < 4; jjj++) {
 426                                             u[i + ii + iii][j + jj + jjj] = u0 + ((udif * (int)(loc & 3) + 2) / 3);
 427                                             v[i + ii + iii][j + jj + jjj] = v0 + ((vdif * (int)(loc & 3) + 2) / 3);
 428
 429                                             loc >>= 2;
 430                                         }
 431                                     }
 432                                 }
 433                             }
 434                         }
 435
 436                         is8x8 >>= 1;
 437                     }
 438                 }
 439             }
 440
 441             for (int i = 0; i < 16; i++) {
 442                 for (int j = 0; j < 16; j++) {
 443                     dstu[x + i * ulinesize + j] = u[i][j];
 444                     dstv[x + i * vlinesize + j] = v[i][j];
 445                 }
 446             }
 447         }
 448
 449         dstu += 16 * ulinesize;
 450         dstv += 16 * vlinesize;
 451     }
 452
 453     return 0;
 454 }
 455
 456 static int decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 457                         void *data, int *got_frame,
 458                         AVPacket *avpkt)
 459 {
 460     NotchLCContext *s = avctx->priv_data;
 461     ThreadFrame frame = { .f = data };
 462     GetByteContext *gb = &s->gb;
 463     PutByteContext *pb = &s->pb;
 464     unsigned uncompressed_size;
 465     AVFrame *p = data;
 466     int ret;
 467
 468     if (avpkt->size <= 40)
 469         return AVERROR_INVALIDDATA;
 470
 471     bytestream2_init(gb, avpkt->data, avpkt->size);
 472
 473     if (bytestream2_get_le32(gb) != MKBETAG('N','L','C','1'))
 474         return AVERROR_INVALIDDATA;
 475
 476     uncompressed_size = bytestream2_get_le32(gb);
 477     s->compressed_size = bytestream2_get_le32(gb);
 478     s->format = bytestream2_get_le32(gb);
 479
 480     if (s->format > 2)
 481         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 482
 483     if (s->format == 0) {
 484         ret = ff_lzf_uncompress(gb, &s->lzf_buffer, &s->lzf_size);
 485         if (ret < 0)
 486             return ret;
 487
 488         if (uncompressed_size > s->lzf_size)
 489             return AVERROR_INVALIDDATA;
 490
 491         bytestream2_init(gb, s->lzf_buffer, uncompressed_size);
 492     } else if (s->format == 1) {
 493         av_fast_padded_malloc(&s->uncompressed_buffer, &s->uncompressed_size,
 494                               uncompressed_size);
 495         if (!s->uncompressed_buffer)
 496             return AVERROR(ENOMEM);
 497
 498         bytestream2_init_writer(pb, s->uncompressed_buffer, s->uncompressed_size);
 499
 500         ret = lz4_decompress(avctx, gb, pb);
 501         if (ret != uncompressed_size)
 502             return AVERROR_INVALIDDATA;
 503
 504         bytestream2_init(gb, s->uncompressed_buffer, uncompressed_size);
 505     }
 506
 507     ret = decode_blocks(avctx, p, &frame, uncompressed_size);
 508     if (ret < 0)
 509         return ret;
 510
 511     p->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 512     p->key_frame = 1;
 513
 514     *got_frame = 1;
 515
 516     return avpkt->size;
 517 }
 518
 519 static av_cold int decode_end(AVCodecContext *avctx)
 520 {
 521     NotchLCContext *s = avctx->priv_data;
 522
 523     av_freep(&s->uncompressed_buffer);
 524     s->uncompressed_size = 0;
 525     av_freep(&s->lzf_buffer);
 526     s->lzf_size = 0;
 527
 528     return 0;
 529 }
 530
 531 AVCodec ff_notchlc_decoder = {
 532     .name             = "notchlc",
 533     .long_name        = NULL_IF_CONFIG_SMALL("NotchLC"),
 534     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 535     .id               = AV_CODEC_ID_NOTCHLC,
 536     .priv_data_size   = sizeof(NotchLCContext),
 537     .init             = decode_init,
 538     .close            = decode_end,
 539     .decode           = decode_frame,
 540     .capabilities     = AV_CODEC_CAP_DR1 | AV_CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
 541 };