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

   1 /*
   2  * H.26L/H.264/AVC/JVT/14496-10/... encoder/decoder
   3  * Copyright (c) 2003 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   4  *
   5  * This library is free software; you can redistribute it and/or
   6  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   7  * License as published by the Free Software Foundation; either
   8  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
   9  *
  10  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13  * Lesser General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  16  * License along with this library; if not, write to the Free Software
  17  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  18  *
  19  */
  20
  21 /**
  22  * @file cabac.c
  23  * Context Adaptive Binary Arithmetic Coder.
  24  */
  25
  26 #include <string.h>
  27
  28 #include "common.h"
  29 #include "bitstream.h"
  30 #include "cabac.h"
  31
  32 const uint8_t ff_h264_lps_range[64][4]= {
  33 {128,176,208,240}, {128,167,197,227}, {128,158,187,216}, {123,150,178,205},
  34 {116,142,169,195}, {111,135,160,185}, {105,128,152,175}, {100,122,144,166},
  35 { 95,116,137,158}, { 90,110,130,150}, { 85,104,123,142}, { 81, 99,117,135},
  36 { 77, 94,111,128}, { 73, 89,105,122}, { 69, 85,100,116}, { 66, 80, 95,110},
  37 { 62, 76, 90,104}, { 59, 72, 86, 99}, { 56, 69, 81, 94}, { 53, 65, 77, 89},
  38 { 51, 62, 73, 85}, { 48, 59, 69, 80}, { 46, 56, 66, 76}, { 43, 53, 63, 72},
  39 { 41, 50, 59, 69}, { 39, 48, 56, 65}, { 37, 45, 54, 62}, { 35, 43, 51, 59},
  40 { 33, 41, 48, 56}, { 32, 39, 46, 53}, { 30, 37, 43, 50}, { 29, 35, 41, 48},
  41 { 27, 33, 39, 45}, { 26, 31, 37, 43}, { 24, 30, 35, 41}, { 23, 28, 33, 39},
  42 { 22, 27, 32, 37}, { 21, 26, 30, 35}, { 20, 24, 29, 33}, { 19, 23, 27, 31},
  43 { 18, 22, 26, 30}, { 17, 21, 25, 28}, { 16, 20, 23, 27}, { 15, 19, 22, 25},
  44 { 14, 18, 21, 24}, { 14, 17, 20, 23}, { 13, 16, 19, 22}, { 12, 15, 18, 21},
  45 { 12, 14, 17, 20}, { 11, 14, 16, 19}, { 11, 13, 15, 18}, { 10, 12, 15, 17},
  46 { 10, 12, 14, 16}, {  9, 11, 13, 15}, {  9, 11, 12, 14}, {  8, 10, 12, 14},
  47 {  8,  9, 11, 13}, {  7,  9, 11, 12}, {  7,  9, 10, 12}, {  7,  8, 10, 11},
  48 {  6,  8,  9, 11}, {  6,  7,  9, 10}, {  6,  7,  8,  9}, {  2,  2,  2,  2},
  49 };
  50
  51 const uint8_t ff_h264_mps_state[64]= {
  52   1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,
  53   9,10,11,12,13,14,15,16,
  54  17,18,19,20,21,22,23,24,
  55  25,26,27,28,29,30,31,32,
  56  33,34,35,36,37,38,39,40,
  57  41,42,43,44,45,46,47,48,
  58  49,50,51,52,53,54,55,56,
  59  57,58,59,60,61,62,62,63,
  60 };
  61
  62 const uint8_t ff_h264_lps_state[64]= {
  63   0, 0, 1, 2, 2, 4, 4, 5,
  64   6, 7, 8, 9, 9,11,11,12,
  65  13,13,15,15,16,16,18,18,
  66  19,19,21,21,22,22,23,24,
  67  24,25,26,26,27,27,28,29,
  68  29,30,30,30,31,32,32,33,
  69  33,33,34,34,35,35,35,36,
  70  36,36,37,37,37,38,38,63,
  71 };
  72
  73 const uint8_t ff_h264_norm_shift[256]= {
  74  8,7,6,6,5,5,5,5,4,4,4,4,4,4,4,4,
  75  3,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3,
  76  2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,
  77  2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,
  78  1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,
  79  1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,
  80  1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,
  81  1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,
  82  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
  83  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
  84  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
  85  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
  86  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
  87  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
  88  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
  89  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
  90 };
  91
  92 /**
  93  *
  94  * @param buf_size size of buf in bits
  95  */
  96 void ff_init_cabac_encoder(CABACContext *c, uint8_t *buf, int buf_size){
  97     init_put_bits(&c->pb, buf, buf_size);
  98
  99     c->low= 0;
 100     c->range= 0x1FE;
 101     c->outstanding_count= 0;
 102 #ifdef STRICT_LIMITS
 103     c->sym_count =0;
 104 #endif
 105
 106     c->pb.bit_left++; //avoids firstBitFlag
 107 }
 108
 109 /**
 110  *
 111  * @param buf_size size of buf in bits
 112  */
 113 void ff_init_cabac_decoder(CABACContext *c, const uint8_t *buf, int buf_size){
 114     c->bytestream_start=
 115     c->bytestream= buf;
 116     c->bytestream_end= buf + buf_size;
 117
 118 #if CABAC_BITS == 16
 119     c->low =  (*c->bytestream++)<<18;
 120     c->low+=  (*c->bytestream++)<<10;
 121 #else
 122     c->low =  (*c->bytestream++)<<10;
 123 #endif
 124     c->low+= ((*c->bytestream++)<<2) + 2;
 125     c->range= 0x1FE<<(CABAC_BITS + 1);
 126 }
 127
 128 void ff_init_cabac_states(CABACContext *c, uint8_t const (*lps_range)[4],
 129                           uint8_t const *mps_state, uint8_t const *lps_state, int state_count){
 130     int i, j;
 131
 132     for(i=0; i<state_count; i++){
 133         for(j=0; j<4; j++){ //FIXME check if this is worth the 1 shift we save
 134             c->lps_range[2*i+0][j+4]=
 135             c->lps_range[2*i+1][j+4]= lps_range[i][j];
 136         }
 137
 138         c->mps_state[2*i+0]= 2*mps_state[i];
 139         c->mps_state[2*i+1]= 2*mps_state[i]+1;
 140
 141         if( i ){
 142             c->lps_state[2*i+0]= 2*lps_state[i];
 143             c->lps_state[2*i+1]= 2*lps_state[i]+1;
 144         }else{
 145             c->lps_state[2*i+0]= 1;
 146             c->lps_state[2*i+1]= 0;
 147         }
 148     }
 149 }
 150
 151 #if 0 //selftest
 152 #define SIZE 10240
 153
 154 #include "avcodec.h"
 155
 156 int main(){
 157     CABACContext c;
 158     uint8_t b[9*SIZE];
 159     uint8_t r[9*SIZE];
 160     int i;
 161     uint8_t state[10]= {0};
 162
 163     ff_init_cabac_encoder(&c, b, SIZE);
 164     ff_init_cabac_states(&c, ff_h264_lps_range, ff_h264_mps_state, ff_h264_lps_state, 64);
 165
 166     for(i=0; i<SIZE; i++){
 167         r[i]= random()%7;
 168     }
 169
 170     for(i=0; i<SIZE; i++){
 171 START_TIMER
 172         put_cabac_bypass(&c, r[i]&1);
 173 STOP_TIMER("put_cabac_bypass")
 174     }
 175
 176     for(i=0; i<SIZE; i++){
 177 START_TIMER
 178         put_cabac(&c, state, r[i]&1);
 179 STOP_TIMER("put_cabac")
 180     }
 181
 182     for(i=0; i<SIZE; i++){
 183 START_TIMER
 184         put_cabac_u(&c, state, r[i], 6, 3, i&1);
 185 STOP_TIMER("put_cabac_u")
 186     }
 187
 188     for(i=0; i<SIZE; i++){
 189 START_TIMER
 190         put_cabac_ueg(&c, state, r[i], 3, 0, 1, 2);
 191 STOP_TIMER("put_cabac_ueg")
 192     }
 193
 194     put_cabac_terminate(&c, 1);
 195
 196     ff_init_cabac_decoder(&c, b, SIZE);
 197
 198     memset(state, 0, sizeof(state));
 199
 200     for(i=0; i<SIZE; i++){
 201 START_TIMER
 202         if( (r[i]&1) != get_cabac_bypass(&c) )
 203             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "CABAC bypass failure at %d\n", i);
 204 STOP_TIMER("get_cabac_bypass")
 205     }
 206
 207     for(i=0; i<SIZE; i++){
 208 START_TIMER
 209         if( (r[i]&1) != get_cabac(&c, state) )
 210             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "CABAC failure at %d\n", i);
 211 STOP_TIMER("get_cabac")
 212     }
 213 #if 0
 214     for(i=0; i<SIZE; i++){
 215 START_TIMER
 216         if( r[i] != get_cabac_u(&c, state, (i&1) ? 6 : 7, 3, i&1) )
 217             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "CABAC unary (truncated) binarization failure at %d\n", i);
 218 STOP_TIMER("get_cabac_u")
 219     }
 220
 221     for(i=0; i<SIZE; i++){
 222 START_TIMER
 223         if( r[i] != get_cabac_ueg(&c, state, 3, 0, 1, 2))
 224             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "CABAC unary (truncated) binarization failure at %d\n", i);
 225 STOP_TIMER("get_cabac_ueg")
 226     }
 227 #endif
 228     if(!get_cabac_terminate(&c))
 229         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "where's the Terminator?\n");
 230
 231     return 0;
 232 }
 233
 234 #endif