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

   1 /*
   2  * Common bit i/o utils
   3  * Copyright (c) 2000, 2001 Fabrice Bellard
   4  * Copyright (c) 2002-2004 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   5  * Copyright (c) 2010 Loren Merritt
   6  *
   7  * alternative bitstream reader & writer by Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   8  *
   9  * This file is part of FFmpeg.
  10  *
  11  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  13  * License as published by the Free Software Foundation; either
  14  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  23  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  24  */
  25
  26 /**
  27  * @file
  28  * bitstream api.
  29  */
  30
  31 #include "libavutil/atomic.h"
  32 #include "libavutil/avassert.h"
  33 #include "libavutil/qsort.h"
  34 #include "avcodec.h"
  35 #include "internal.h"
  36 #include "mathops.h"
  37 #include "put_bits.h"
  38 #include "vlc.h"
  39
  40 const uint8_t ff_log2_run[41]={
  41  0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1,
  42  2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3,
  43  4, 4, 5, 5, 6, 6, 7, 7,
  44  8, 9,10,11,12,13,14,15,
  45 16,17,18,19,20,21,22,23,
  46 24,
  47 };
  48
  49 void avpriv_align_put_bits(PutBitContext *s)
  50 {
  51     put_bits(s, s->bit_left & 7, 0);
  52 }
  53
  54 void avpriv_put_string(PutBitContext *pb, const char *string,
  55                        int terminate_string)
  56 {
  57     while (*string) {
  58         put_bits(pb, 8, *string);
  59         string++;
  60     }
  61     if (terminate_string)
  62         put_bits(pb, 8, 0);
  63 }
  64
  65 void avpriv_copy_bits(PutBitContext *pb, const uint8_t *src, int length)
  66 {
  67     int words = length >> 4;
  68     int bits  = length & 15;
  69     int i;
  70
  71     if (length == 0)
  72         return;
  73
  74     av_assert0(length <= put_bits_left(pb));
  75
  76     if (CONFIG_SMALL || words < 16 || put_bits_count(pb) & 7) {
  77         for (i = 0; i < words; i++)
  78             put_bits(pb, 16, AV_RB16(src + 2 * i));
  79     } else {
  80         for (i = 0; put_bits_count(pb) & 31; i++)
  81             put_bits(pb, 8, src[i]);
  82         flush_put_bits(pb);
  83         memcpy(put_bits_ptr(pb), src + i, 2 * words - i);
  84         skip_put_bytes(pb, 2 * words - i);
  85     }
  86
  87     put_bits(pb, bits, AV_RB16(src + 2 * words) >> (16 - bits));
  88 }
  89
  90 /* VLC decoding */
  91
  92 #define GET_DATA(v, table, i, wrap, size)                   \
  93 {                                                           \
  94     const uint8_t *ptr = (const uint8_t *)table + i * wrap; \
  95     switch(size) {                                          \
  96     case 1:                                                 \
  97         v = *(const uint8_t *)ptr;                          \
  98         break;                                              \
  99     case 2:                                                 \
 100         v = *(const uint16_t *)ptr;                         \
 101         break;                                              \
 102     case 4:                                                 \
 103         v = *(const uint32_t *)ptr;                         \
 104         break;                                              \
 105     default:                                                \
 106         av_assert1(0);                                      \
 107     }                                                       \
 108 }
 109
 110
 111 static int alloc_table(VLC *vlc, int size, int use_static)
 112 {
 113     int index = vlc->table_size;
 114
 115     vlc->table_size += size;
 116     if (vlc->table_size > vlc->table_allocated) {
 117         if (use_static)
 118             abort(); // cannot do anything, init_vlc() is used with too little memory
 119         vlc->table_allocated += (1 << vlc->bits);
 120         vlc->table = av_realloc_f(vlc->table, vlc->table_allocated, sizeof(VLC_TYPE) * 2);
 121         if (!vlc->table) {
 122             vlc->table_allocated = 0;
 123             vlc->table_size = 0;
 124             return AVERROR(ENOMEM);
 125         }
 126         memset(vlc->table + vlc->table_allocated - (1 << vlc->bits), 0, sizeof(VLC_TYPE) * 2 << vlc->bits);
 127     }
 128     return index;
 129 }
 130
 131 typedef struct VLCcode {
 132     uint8_t bits;
 133     uint16_t symbol;
 134     /** codeword, with the first bit-to-be-read in the msb
 135      * (even if intended for a little-endian bitstream reader) */
 136     uint32_t code;
 137 } VLCcode;
 138
 139 static int compare_vlcspec(const void *a, const void *b)
 140 {
 141     const VLCcode *sa = a, *sb = b;
 142     return (sa->code >> 1) - (sb->code >> 1);
 143 }
 144 /**
 145  * Build VLC decoding tables suitable for use with get_vlc().
 146  *
 147  * @param vlc            the context to be initialized
 148  *
 149  * @param table_nb_bits  max length of vlc codes to store directly in this table
 150  *                       (Longer codes are delegated to subtables.)
 151  *
 152  * @param nb_codes       number of elements in codes[]
 153  *
 154  * @param codes          descriptions of the vlc codes
 155  *                       These must be ordered such that codes going into the same subtable are contiguous.
 156  *                       Sorting by VLCcode.code is sufficient, though not necessary.
 157  */
 158 static int build_table(VLC *vlc, int table_nb_bits, int nb_codes,
 159                        VLCcode *codes, int flags)
 160 {
 161     int table_size, table_index, index, code_prefix, symbol, subtable_bits;
 162     int i, j, k, n, nb, inc;
 163     uint32_t code;
 164     volatile VLC_TYPE (* volatile table)[2]; // the double volatile is needed to prevent an internal compiler error in gcc 4.2
 165
 166     table_size = 1 << table_nb_bits;
 167     if (table_nb_bits > 30)
 168        return -1;
 169     table_index = alloc_table(vlc, table_size, flags & INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
 170     ff_dlog(NULL, "new table index=%d size=%d\n", table_index, table_size);
 171     if (table_index < 0)
 172         return table_index;
 173     table = (volatile VLC_TYPE (*)[2])&vlc->table[table_index];
 174
 175     /* first pass: map codes and compute auxiliary table sizes */
 176     for (i = 0; i < nb_codes; i++) {
 177         n      = codes[i].bits;
 178         code   = codes[i].code;
 179         symbol = codes[i].symbol;
 180         ff_dlog(NULL, "i=%d n=%d code=0x%x\n", i, n, code);
 181         if (n <= table_nb_bits) {
 182             /* no need to add another table */
 183             j = code >> (32 - table_nb_bits);
 184             nb = 1 << (table_nb_bits - n);
 185             inc = 1;
 186             if (flags & INIT_VLC_LE) {
 187                 j = bitswap_32(code);
 188                 inc = 1 << n;
 189             }
 190             for (k = 0; k < nb; k++) {
 191                 int bits = table[j][1];
 192                 ff_dlog(NULL, "%4x: code=%d n=%d\n", j, i, n);
 193                 if (bits != 0 && bits != n) {
 194                     av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "incorrect codes\n");
 195                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 196                 }
 197                 table[j][1] = n; //bits
 198                 table[j][0] = symbol;
 199                 j += inc;
 200             }
 201         } else {
 202             /* fill auxiliary table recursively */
 203             n -= table_nb_bits;
 204             code_prefix = code >> (32 - table_nb_bits);
 205             subtable_bits = n;
 206             codes[i].bits = n;
 207             codes[i].code = code << table_nb_bits;
 208             for (k = i+1; k < nb_codes; k++) {
 209                 n = codes[k].bits - table_nb_bits;
 210                 if (n <= 0)
 211                     break;
 212                 code = codes[k].code;
 213                 if (code >> (32 - table_nb_bits) != code_prefix)
 214                     break;
 215                 codes[k].bits = n;
 216                 codes[k].code = code << table_nb_bits;
 217                 subtable_bits = FFMAX(subtable_bits, n);
 218             }
 219             subtable_bits = FFMIN(subtable_bits, table_nb_bits);
 220             j = (flags & INIT_VLC_LE) ? bitswap_32(code_prefix) >> (32 - table_nb_bits) : code_prefix;
 221             table[j][1] = -subtable_bits;
 222             ff_dlog(NULL, "%4x: n=%d (subtable)\n",
 223                     j, codes[i].bits + table_nb_bits);
 224             index = build_table(vlc, subtable_bits, k-i, codes+i, flags);
 225             if (index < 0)
 226                 return index;
 227             /* note: realloc has been done, so reload tables */
 228             table = (volatile VLC_TYPE (*)[2])&vlc->table[table_index];
 229             table[j][0] = index; //code
 230             i = k-1;
 231         }
 232     }
 233
 234     for (i = 0; i < table_size; i++) {
 235         if (table[i][1] == 0) //bits
 236             table[i][0] = -1; //codes
 237     }
 238
 239     return table_index;
 240 }
 241
 242
 243 /* Build VLC decoding tables suitable for use with get_vlc().
 244
 245    'nb_bits' sets the decoding table size (2^nb_bits) entries. The
 246    bigger it is, the faster is the decoding. But it should not be too
 247    big to save memory and L1 cache. '9' is a good compromise.
 248
 249    'nb_codes' : number of vlcs codes
 250
 251    'bits' : table which gives the size (in bits) of each vlc code.
 252
 253    'codes' : table which gives the bit pattern of of each vlc code.
 254
 255    'symbols' : table which gives the values to be returned from get_vlc().
 256
 257    'xxx_wrap' : give the number of bytes between each entry of the
 258    'bits' or 'codes' tables.
 259
 260    'xxx_size' : gives the number of bytes of each entry of the 'bits'
 261    or 'codes' tables. Currently 1,2 and 4 are supported.
 262
 263    'wrap' and 'size' make it possible to use any memory configuration and types
 264    (byte/word/long) to store the 'bits', 'codes', and 'symbols' tables.
 265
 266    'use_static' should be set to 1 for tables, which should be freed
 267    with av_free_static(), 0 if ff_free_vlc() will be used.
 268 */
 269 int ff_init_vlc_sparse(VLC *vlc_arg, int nb_bits, int nb_codes,
 270                        const void *bits, int bits_wrap, int bits_size,
 271                        const void *codes, int codes_wrap, int codes_size,
 272                        const void *symbols, int symbols_wrap, int symbols_size,
 273                        int flags)
 274 {
 275     VLCcode *buf;
 276     int i, j, ret;
 277     VLCcode localbuf[1500]; // the maximum currently needed is 1296 by rv34
 278     VLC localvlc, *vlc;
 279
 280     vlc = vlc_arg;
 281     vlc->bits = nb_bits;
 282     if (flags & INIT_VLC_USE_NEW_STATIC) {
 283         av_assert0(nb_codes + 1 <= FF_ARRAY_ELEMS(localbuf));
 284         buf = localbuf;
 285         localvlc = *vlc_arg;
 286         vlc = &localvlc;
 287         vlc->table_size = 0;
 288     } else {
 289         vlc->table           = NULL;
 290         vlc->table_allocated = 0;
 291         vlc->table_size      = 0;
 292
 293         buf = av_malloc_array((nb_codes + 1), sizeof(VLCcode));
 294         if (!buf)
 295             return AVERROR(ENOMEM);
 296     }
 297
 298
 299     av_assert0(symbols_size <= 2 || !symbols);
 300     j = 0;
 301 #define COPY(condition)\
 302     for (i = 0; i < nb_codes; i++) {                                        \
 303         GET_DATA(buf[j].bits, bits, i, bits_wrap, bits_size);               \
 304         if (!(condition))                                                   \
 305             continue;                                                       \
 306         if (buf[j].bits > 3*nb_bits || buf[j].bits>32) {                    \
 307             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Too long VLC (%d) in init_vlc\n", buf[j].bits);\
 308             if (!(flags & INIT_VLC_USE_NEW_STATIC))                         \
 309                 av_free(buf);                                               \
 310             return -1;                                                      \
 311         }                                                                   \
 312         GET_DATA(buf[j].code, codes, i, codes_wrap, codes_size);            \
 313         if (buf[j].code >= (1LL<<buf[j].bits)) {                            \
 314             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Invalid code %x for %d in init_vlc\n", buf[j].code, i);\
 315             if (!(flags & INIT_VLC_USE_NEW_STATIC))                         \
 316                 av_free(buf);                                               \
 317             return -1;                                                      \
 318         }                                                                   \
 319         if (flags & INIT_VLC_LE)                                            \
 320             buf[j].code = bitswap_32(buf[j].code);                          \
 321         else                                                                \
 322             buf[j].code <<= 32 - buf[j].bits;                               \
 323         if (symbols)                                                        \
 324             GET_DATA(buf[j].symbol, symbols, i, symbols_wrap, symbols_size) \
 325         else                                                                \
 326             buf[j].symbol = i;                                              \
 327         j++;                                                                \
 328     }
 329     COPY(buf[j].bits > nb_bits);
 330     // qsort is the slowest part of init_vlc, and could probably be improved or avoided
 331     AV_QSORT(buf, j, struct VLCcode, compare_vlcspec);
 332     COPY(buf[j].bits && buf[j].bits <= nb_bits);
 333     nb_codes = j;
 334
 335     ret = build_table(vlc, nb_bits, nb_codes, buf, flags);
 336
 337     if (flags & INIT_VLC_USE_NEW_STATIC) {
 338         if(vlc->table_size != vlc->table_allocated)
 339             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "needed %d had %d\n", vlc->table_size, vlc->table_allocated);
 340
 341         av_assert0(ret >= 0);
 342         *vlc_arg = *vlc;
 343     } else {
 344         av_free(buf);
 345         if (ret < 0) {
 346             av_freep(&vlc->table);
 347             return ret;
 348         }
 349     }
 350     return 0;
 351 }
 352
 353
 354 void ff_free_vlc(VLC *vlc)
 355 {
 356     av_freep(&vlc->table);
 357 }