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 uv_count_size;
  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_YUV444P12;
  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_byte(gb);
 112         delta |= (unsigned)bytestream2_get_byte(gb) << 8;
 113         if (delta == 0)
 114             return 0;
 115         match_length = 4 + (token & 0x0F);
 116         if (match_length == 4 + 0x0F) {
 117             uint8_t current;
 118
 119             do {
 120                 current = bytestream2_get_byte(gb);
 121                 match_length += current;
 122             } while (current == 255);
 123         }
 124         reference_pos = (pos >= delta) ? (pos - delta) : (HISTORY_SIZE + pos - delta);
 125         if (pos + match_length < HISTORY_SIZE && reference_pos + match_length < HISTORY_SIZE) {
 126             if (pos >= reference_pos + match_length || reference_pos >= pos + match_length) {
 127                 memcpy(history + pos, history + reference_pos, match_length);
 128                 pos += match_length;
 129             } else {
 130                 while (match_length-- > 0)
 131                     history[pos++] = history[reference_pos++];
 132             }
 133         } else {
 134             while (match_length-- > 0) {
 135                 history[pos++] = history[reference_pos++];
 136                 if (pos == HISTORY_SIZE) {
 137                     bytestream2_put_buffer(pb, history, HISTORY_SIZE);
 138                     pos = 0;
 139                 }
 140                 reference_pos %= HISTORY_SIZE;
 141             }
 142         }
 143     }
 144
 145     bytestream2_put_buffer(pb, history, pos);
 146
 147     return bytestream2_tell_p(pb);
 148 }
 149
 150 static int decode_blocks(AVCodecContext *avctx, AVFrame *p, ThreadFrame *frame,
 151                          unsigned uncompressed_size)
 152 {
 153     NotchLCContext *s = avctx->priv_data;
 154     GetByteContext rgb, dgb, *gb = &s->gb;
 155     GetBitContext bit;
 156     int ylinesize, ulinesize, vlinesize, alinesize;
 157     uint16_t *dsty, *dstu, *dstv, *dsta;
 158     int ret;
 159
 160     s->texture_size_x = bytestream2_get_le32(gb);
 161     s->texture_size_y = bytestream2_get_le32(gb);
 162
 163     ret = ff_set_dimensions(avctx, s->texture_size_x, s->texture_size_y);
 164     if (ret < 0)
 165         return ret;
 166
 167     s->uv_offset_data_offset = bytestream2_get_le32(gb);
 168     if (s->uv_offset_data_offset >= UINT_MAX / 4)
 169         return AVERROR_INVALIDDATA;
 170     s->uv_offset_data_offset *= 4;
 171     if (s->uv_offset_data_offset >= uncompressed_size)
 172         return AVERROR_INVALIDDATA;
 173
 174     s->y_control_data_offset = bytestream2_get_le32(gb);
 175     if (s->y_control_data_offset >= UINT_MAX / 4)
 176         return AVERROR_INVALIDDATA;
 177     s->y_control_data_offset *= 4;
 178     if (s->y_control_data_offset >= uncompressed_size)
 179         return AVERROR_INVALIDDATA;
 180
 181     s->a_control_word_offset = bytestream2_get_le32(gb);
 182     if (s->a_control_word_offset >= UINT_MAX / 4)
 183         return AVERROR_INVALIDDATA;
 184     s->a_control_word_offset *= 4;
 185     if (s->a_control_word_offset >= uncompressed_size)
 186         return AVERROR_INVALIDDATA;
 187
 188     s->uv_data_offset = bytestream2_get_le32(gb);
 189     if (s->uv_data_offset >= UINT_MAX / 4)
 190         return AVERROR_INVALIDDATA;
 191     s->uv_data_offset *= 4;
 192     if (s->uv_data_offset >= uncompressed_size)
 193         return AVERROR_INVALIDDATA;
 194
 195     s->y_data_size = bytestream2_get_le32(gb);
 196     if (s->y_data_size >= UINT_MAX / 4)
 197         return AVERROR_INVALIDDATA;
 198
 199     s->uv_count_size = bytestream2_get_le32(gb);
 200     if (s->uv_count_size >= UINT_MAX / 4)
 201         return AVERROR_INVALIDDATA;
 202     s->uv_count_size *= 4;
 203     if (s->uv_count_size >= uncompressed_size)
 204         return AVERROR_INVALIDDATA;
 205
 206     s->a_count_size = bytestream2_get_le32(gb);
 207     if (s->a_count_size >= UINT_MAX / 4)
 208         return AVERROR_INVALIDDATA;
 209     s->a_count_size *= 4;
 210     if (s->a_count_size >= uncompressed_size)
 211         return AVERROR_INVALIDDATA;
 212
 213     s->data_end = bytestream2_get_le32(gb);
 214     if (s->data_end > uncompressed_size)
 215         return AVERROR_INVALIDDATA;
 216
 217     s->y_data_row_offsets = bytestream2_tell(gb);
 218     if (s->data_end <= s->y_data_size)
 219         return AVERROR_INVALIDDATA;
 220     s->y_data_offset = s->data_end - s->y_data_size;
 221     if (s->y_data_offset <= s->uv_count_size)
 222         return AVERROR_INVALIDDATA;
 223     s->uv_count_offset = s->y_data_offset - s->uv_count_size;
 224
 225     if ((ret = ff_thread_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0)
 226         return ret;
 227
 228     rgb = *gb;
 229     dgb = *gb;
 230     bytestream2_seek(&rgb, s->y_data_row_offsets, SEEK_SET);
 231     bytestream2_seek(gb, s->y_control_data_offset, SEEK_SET);
 232
 233     dsty = (uint16_t *)p->data[0];
 234     dsta = (uint16_t *)p->data[3];
 235     ylinesize = p->linesize[0] / 2;
 236     alinesize = p->linesize[3] / 2;
 237
 238     for (int y = 0; y < avctx->height; y += 4) {
 239         const unsigned row_offset = bytestream2_get_le32(&rgb);
 240
 241         bytestream2_seek(&dgb, s->y_data_offset + row_offset, SEEK_SET);
 242
 243         init_get_bits8(&bit, dgb.buffer, bytestream2_get_bytes_left(&dgb));
 244         for (int x = 0; x < avctx->width; x += 4) {
 245             unsigned item = bytestream2_get_le32(gb);
 246             unsigned y_min = item & 4095;
 247             unsigned y_max = (item >> 12) & 4095;
 248             unsigned y_diff = y_max - y_min;
 249             unsigned control[4];
 250
 251             control[0] = (item >> 24) & 3;
 252             control[1] = (item >> 26) & 3;
 253             control[2] = (item >> 28) & 3;
 254             control[3] = (item >> 30) & 3;
 255
 256             for (int i = 0; i < 4; i++) {
 257                 const int nb_bits = control[i] + 1;
 258                 const int div = (1 << nb_bits) - 1;
 259                 const int add = div - 1;
 260
 261                 dsty[x + i * ylinesize + 0] = av_clip_uintp2(y_min + ((y_diff * get_bits(&bit, nb_bits) + add) / div), 12);
 262                 dsty[x + i * ylinesize + 1] = av_clip_uintp2(y_min + ((y_diff * get_bits(&bit, nb_bits) + add) / div), 12);
 263                 dsty[x + i * ylinesize + 2] = av_clip_uintp2(y_min + ((y_diff * get_bits(&bit, nb_bits) + add) / div), 12);
 264                 dsty[x + i * ylinesize + 3] = av_clip_uintp2(y_min + ((y_diff * get_bits(&bit, nb_bits) + add) / div), 12);
 265             }
 266         }
 267
 268         dsty += 4 * ylinesize;
 269         dsta += 4 * alinesize;
 270     }
 271
 272     rgb = *gb;
 273     dgb = *gb;
 274     bytestream2_seek(&rgb, s->uv_offset_data_offset, SEEK_SET);
 275     bytestream2_seek(gb, s->a_control_word_offset, SEEK_SET);
 276
 277     dstu = (uint16_t *)p->data[1];
 278     dstv = (uint16_t *)p->data[2];
 279     ulinesize = p->linesize[1] / 2;
 280     vlinesize = p->linesize[2] / 2;
 281
 282     for (int y = 0; y < avctx->height; y += 16) {
 283         for (int x = 0; x < avctx->width; x += 16) {
 284             unsigned offset = bytestream2_get_le32(&rgb) * 4;
 285             int u[16][16] = { 0 }, v[16][16] = { 0 };
 286             int u0, v0, u1, v1, udif, vdif;
 287             unsigned escape, is8x8, loc;
 288
 289             bytestream2_seek(&dgb, s->uv_data_offset + offset, SEEK_SET);
 290
 291             is8x8 = bytestream2_get_le16(&dgb);
 292             escape = bytestream2_get_le16(&dgb);
 293
 294             if (escape == 0 && is8x8 == 0) {
 295                 u0 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 296                 v0 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 297                 u1 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 298                 v1 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 299                 loc = bytestream2_get_le32(&dgb);
 300                 u0 = (u0 << 4) | (u0 & 0xF);
 301                 v0 = (v0 << 4) | (v0 & 0xF);
 302                 u1 = (u1 << 4) | (u1 & 0xF);
 303                 v1 = (v1 << 4) | (v1 & 0xF);
 304                 udif = u1 - u0;
 305                 vdif = v1 - v0;
 306
 307                 for (int i = 0; i < 16; i += 4) {
 308                     for (int j = 0; j < 16; j += 4) {
 309                         for (int ii = 0; ii < 4; ii++) {
 310                             for (int jj = 0; jj < 4; jj++) {
 311                                 u[i + ii][j + jj] = u0 + ((udif * (int)(loc & 3) + 2) / 3);
 312                                 v[i + ii][j + jj] = v0 + ((vdif * (int)(loc & 3) + 2) / 3);
 313                             }
 314                         }
 315
 316                         loc >>= 2;
 317                     }
 318                 }
 319             } else {
 320                 for (int i = 0; i < 16; i += 8) {
 321                     for (int j = 0; j < 16; j += 8) {
 322                         if (is8x8 & 1) {
 323                             u0 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 324                             v0 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 325                             u1 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 326                             v1 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 327                             loc = bytestream2_get_le32(&dgb);
 328                             u0 = (u0 << 4) | (u0 & 0xF);
 329                             v0 = (v0 << 4) | (v0 & 0xF);
 330                             u1 = (u1 << 4) | (u1 & 0xF);
 331                             v1 = (v1 << 4) | (v1 & 0xF);
 332                             udif = u1 - u0;
 333                             vdif = v1 - v0;
 334
 335                             for (int ii = 0; ii < 8; ii += 2) {
 336                                 for (int jj = 0; jj < 8; jj += 2) {
 337                                     for (int iii = 0; iii < 2; iii++) {
 338                                         for (int jjj = 0; jjj < 2; jjj++) {
 339                                             u[i + ii + iii][j + jj + jjj] = u0 + ((udif * (int)(loc & 3) + 2) / 3);
 340                                             v[i + ii + iii][j + jj + jjj] = v0 + ((vdif * (int)(loc & 3) + 2) / 3);
 341                                         }
 342                                     }
 343
 344                                     loc >>= 2;
 345                                 }
 346                             }
 347                         } else if (escape) {
 348                             for (int ii = 0; ii < 8; ii += 4) {
 349                                 for (int jj = 0; jj < 8; jj += 4) {
 350                                     u0 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 351                                     v0 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 352                                     u1 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 353                                     v1 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 354                                     loc = bytestream2_get_le32(&dgb);
 355                                     u0 = (u0 << 4) | (u0 & 0xF);
 356                                     v0 = (v0 << 4) | (v0 & 0xF);
 357                                     u1 = (u1 << 4) | (u1 & 0xF);
 358                                     v1 = (v1 << 4) | (v1 & 0xF);
 359                                     udif = u1 - u0;
 360                                     vdif = v1 - v0;
 361
 362                                     for (int iii = 0; iii < 4; iii++) {
 363                                         for (int jjj = 0; jjj < 4; jjj++) {
 364                                             u[i + ii + iii][j + jj + jjj] = u0 + ((udif * (int)(loc & 3) + 2) / 3);
 365                                             v[i + ii + iii][j + jj + jjj] = v0 + ((vdif * (int)(loc & 3) + 2) / 3);
 366
 367                                             loc >>= 2;
 368                                         }
 369                                     }
 370                                 }
 371                             }
 372                         }
 373
 374                         is8x8 >>= 1;
 375                     }
 376                 }
 377             }
 378
 379             for (int i = 0; i < 16; i++) {
 380                 for (int j = 0; j < 16; j++) {
 381                     dstu[x + i * ulinesize + j] = u[i][j];
 382                     dstv[x + i * vlinesize + j] = v[i][j];
 383                 }
 384             }
 385         }
 386
 387         dstu += 16 * ulinesize;
 388         dstv += 16 * vlinesize;
 389     }
 390
 391     return 0;
 392 }
 393
 394 static int decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 395                         void *data, int *got_frame,
 396                         AVPacket *avpkt)
 397 {
 398     NotchLCContext *s = avctx->priv_data;
 399     ThreadFrame frame = { .f = data };
 400     GetByteContext *gb = &s->gb;
 401     PutByteContext *pb = &s->pb;
 402     unsigned uncompressed_size;
 403     AVFrame *p = data;
 404     int ret;
 405
 406     if (avpkt->size <= 40)
 407         return AVERROR_INVALIDDATA;
 408
 409     bytestream2_init(gb, avpkt->data, avpkt->size);
 410
 411     if (bytestream2_get_le32(gb) != MKBETAG('N','L','C','1'))
 412         return AVERROR_INVALIDDATA;
 413
 414     uncompressed_size = bytestream2_get_le32(gb);
 415     s->compressed_size = bytestream2_get_le32(gb);
 416     s->format = bytestream2_get_le32(gb);
 417
 418     if (s->format > 2)
 419         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 420
 421     if (s->format == 0) {
 422         ret = ff_lzf_uncompress(gb, &s->lzf_buffer, &s->lzf_size);
 423         if (ret < 0)
 424             return ret;
 425
 426         if (uncompressed_size > s->lzf_size)
 427             return AVERROR_INVALIDDATA;
 428
 429         bytestream2_init(gb, s->lzf_buffer, uncompressed_size);
 430     } else if (s->format == 1) {
 431         av_fast_padded_malloc(&s->uncompressed_buffer, &s->uncompressed_size,
 432                               uncompressed_size);
 433         if (!s->uncompressed_buffer)
 434             return AVERROR(ENOMEM);
 435
 436         bytestream2_init_writer(pb, s->uncompressed_buffer, s->uncompressed_size);
 437
 438         ret = lz4_decompress(avctx, gb, pb);
 439         if (ret != uncompressed_size)
 440             return AVERROR_INVALIDDATA;
 441
 442         bytestream2_init(gb, s->uncompressed_buffer, uncompressed_size);
 443     }
 444
 445     ret = decode_blocks(avctx, p, &frame, uncompressed_size);
 446     if (ret < 0)
 447         return ret;
 448
 449     p->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 450     p->key_frame = 1;
 451
 452     *got_frame = 1;
 453
 454     return avpkt->size;
 455 }
 456
 457 static av_cold int decode_end(AVCodecContext *avctx)
 458 {
 459     NotchLCContext *s = avctx->priv_data;
 460
 461     av_freep(&s->uncompressed_buffer);
 462     s->uncompressed_size = 0;
 463     av_freep(&s->lzf_buffer);
 464     s->lzf_size = 0;
 465
 466     return 0;
 467 }
 468
 469 AVCodec ff_notchlc_decoder = {
 470     .name             = "notchlc",
 471     .long_name        = NULL_IF_CONFIG_SMALL("NotchLC"),
 472     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 473     .id               = AV_CODEC_ID_NOTCHLC,
 474     .priv_data_size   = sizeof(NotchLCContext),
 475     .init             = decode_init,
 476     .close            = decode_end,
 477     .decode           = decode_frame,
 478     .capabilities     = AV_CODEC_CAP_DR1 | AV_CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
 479 };