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 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 cabac.c
  25  * Context Adaptive Binary Arithmetic Coder.
  26  */
  27
  28 #include <string.h>
  29
  30 #include "common.h"
  31 #include "bitstream.h"
  32 #include "cabac.h"
  33
  34 const uint8_t ff_h264_lps_range[64][4]= {
  35 {128,176,208,240}, {128,167,197,227}, {128,158,187,216}, {123,150,178,205},
  36 {116,142,169,195}, {111,135,160,185}, {105,128,152,175}, {100,122,144,166},
  37 { 95,116,137,158}, { 90,110,130,150}, { 85,104,123,142}, { 81, 99,117,135},
  38 { 77, 94,111,128}, { 73, 89,105,122}, { 69, 85,100,116}, { 66, 80, 95,110},
  39 { 62, 76, 90,104}, { 59, 72, 86, 99}, { 56, 69, 81, 94}, { 53, 65, 77, 89},
  40 { 51, 62, 73, 85}, { 48, 59, 69, 80}, { 46, 56, 66, 76}, { 43, 53, 63, 72},
  41 { 41, 50, 59, 69}, { 39, 48, 56, 65}, { 37, 45, 54, 62}, { 35, 43, 51, 59},
  42 { 33, 41, 48, 56}, { 32, 39, 46, 53}, { 30, 37, 43, 50}, { 29, 35, 41, 48},
  43 { 27, 33, 39, 45}, { 26, 31, 37, 43}, { 24, 30, 35, 41}, { 23, 28, 33, 39},
  44 { 22, 27, 32, 37}, { 21, 26, 30, 35}, { 20, 24, 29, 33}, { 19, 23, 27, 31},
  45 { 18, 22, 26, 30}, { 17, 21, 25, 28}, { 16, 20, 23, 27}, { 15, 19, 22, 25},
  46 { 14, 18, 21, 24}, { 14, 17, 20, 23}, { 13, 16, 19, 22}, { 12, 15, 18, 21},
  47 { 12, 14, 17, 20}, { 11, 14, 16, 19}, { 11, 13, 15, 18}, { 10, 12, 15, 17},
  48 { 10, 12, 14, 16}, {  9, 11, 13, 15}, {  9, 11, 12, 14}, {  8, 10, 12, 14},
  49 {  8,  9, 11, 13}, {  7,  9, 11, 12}, {  7,  9, 10, 12}, {  7,  8, 10, 11},
  50 {  6,  8,  9, 11}, {  6,  7,  9, 10}, {  6,  7,  8,  9}, {  2,  2,  2,  2},
  51 };
  52
  53 const uint8_t ff_h264_mps_state[64]= {
  54   1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,
  55   9,10,11,12,13,14,15,16,
  56  17,18,19,20,21,22,23,24,
  57  25,26,27,28,29,30,31,32,
  58  33,34,35,36,37,38,39,40,
  59  41,42,43,44,45,46,47,48,
  60  49,50,51,52,53,54,55,56,
  61  57,58,59,60,61,62,62,63,
  62 };
  63
  64 const uint8_t ff_h264_lps_state[64]= {
  65   0, 0, 1, 2, 2, 4, 4, 5,
  66   6, 7, 8, 9, 9,11,11,12,
  67  13,13,15,15,16,16,18,18,
  68  19,19,21,21,22,22,23,24,
  69  24,25,26,26,27,27,28,29,
  70  29,30,30,30,31,32,32,33,
  71  33,33,34,34,35,35,35,36,
  72  36,36,37,37,37,38,38,63,
  73 };
  74
  75 const uint8_t ff_h264_norm_shift[128]= {
  76  7,6,5,5,4,4,4,4,3,3,3,3,3,3,3,3,
  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  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
  81  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
  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 };
  85
  86 /**
  87  *
  88  * @param buf_size size of buf in bits
  89  */
  90 void ff_init_cabac_encoder(CABACContext *c, uint8_t *buf, int buf_size){
  91     init_put_bits(&c->pb, buf, buf_size);
  92
  93     c->low= 0;
  94     c->range= 0x1FE;
  95     c->outstanding_count= 0;
  96 #ifdef STRICT_LIMITS
  97     c->sym_count =0;
  98 #endif
  99
 100     c->pb.bit_left++; //avoids firstBitFlag
 101 }
 102
 103 /**
 104  *
 105  * @param buf_size size of buf in bits
 106  */
 107 void ff_init_cabac_decoder(CABACContext *c, const uint8_t *buf, int buf_size){
 108     c->bytestream_start=
 109     c->bytestream= buf;
 110     c->bytestream_end= buf + buf_size;
 111
 112 #if CABAC_BITS == 16
 113     c->low =  (*c->bytestream++)<<18;
 114     c->low+=  (*c->bytestream++)<<10;
 115 #else
 116     c->low =  (*c->bytestream++)<<10;
 117 #endif
 118     c->low+= ((*c->bytestream++)<<2) + 2;
 119     c->range= 0x1FE<<(CABAC_BITS + 1);
 120 }
 121
 122 void ff_init_cabac_states(CABACContext *c, uint8_t const (*lps_range)[4],
 123                           uint8_t const *mps_state, uint8_t const *lps_state, int state_count){
 124     int i, j;
 125
 126     for(i=0; i<state_count; i++){
 127         for(j=0; j<4; j++){ //FIXME check if this is worth the 1 shift we save
 128             c->lps_range[2*i+2][j+4]=
 129             c->lps_range[2*i+3][j+4]= lps_range[i][j];
 130         }
 131
 132         c->mps_state[2*i+2]= 2*mps_state[i]+2;
 133         c->mps_state[2*i+3]= 2*mps_state[i]+3;
 134
 135         if( i ){
 136 #ifdef BRANCHLESS_CABAD
 137             c->mps_state[-2*i-3]= 2*lps_state[i]+2; //FIXME yes this is not valid C but iam lazy, cleanup welcome
 138             c->mps_state[-2*i-4]= 2*lps_state[i]+3;
 139         }else{
 140             c->mps_state[-2*i-3]= 3;
 141             c->mps_state[-2*i-4]= 2;
 142 #else
 143             c->lps_state[2*i+2]= 2*lps_state[i]+2;
 144             c->lps_state[2*i+3]= 2*lps_state[i]+3;
 145         }else{
 146             c->lps_state[2*i+2]= 3;
 147             c->lps_state[2*i+3]= 2;
 148 #endif
 149         }
 150     }
 151 }
 152
 153 #if 0 //selftest
 154 #define SIZE 10240
 155
 156 #include "avcodec.h"
 157
 158 int main(){
 159     CABACContext c;
 160     uint8_t b[9*SIZE];
 161     uint8_t r[9*SIZE];
 162     int i;
 163     uint8_t state[10]= {0};
 164
 165     ff_init_cabac_encoder(&c, b, SIZE);
 166     ff_init_cabac_states(&c, ff_h264_lps_range, ff_h264_mps_state, ff_h264_lps_state, 64);
 167
 168     for(i=0; i<SIZE; i++){
 169         r[i]= random()%7;
 170     }
 171
 172     for(i=0; i<SIZE; i++){
 173 START_TIMER
 174         put_cabac_bypass(&c, r[i]&1);
 175 STOP_TIMER("put_cabac_bypass")
 176     }
 177
 178     for(i=0; i<SIZE; i++){
 179 START_TIMER
 180         put_cabac(&c, state, r[i]&1);
 181 STOP_TIMER("put_cabac")
 182     }
 183
 184     for(i=0; i<SIZE; i++){
 185 START_TIMER
 186         put_cabac_u(&c, state, r[i], 6, 3, i&1);
 187 STOP_TIMER("put_cabac_u")
 188     }
 189
 190     for(i=0; i<SIZE; i++){
 191 START_TIMER
 192         put_cabac_ueg(&c, state, r[i], 3, 0, 1, 2);
 193 STOP_TIMER("put_cabac_ueg")
 194     }
 195
 196     put_cabac_terminate(&c, 1);
 197
 198     ff_init_cabac_decoder(&c, b, SIZE);
 199
 200     memset(state, 0, sizeof(state));
 201
 202     for(i=0; i<SIZE; i++){
 203 START_TIMER
 204         if( (r[i]&1) != get_cabac_bypass(&c) )
 205             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "CABAC bypass failure at %d\n", i);
 206 STOP_TIMER("get_cabac_bypass")
 207     }
 208
 209     for(i=0; i<SIZE; i++){
 210 START_TIMER
 211         if( (r[i]&1) != get_cabac(&c, state) )
 212             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "CABAC failure at %d\n", i);
 213 STOP_TIMER("get_cabac")
 214     }
 215 #if 0
 216     for(i=0; i<SIZE; i++){
 217 START_TIMER
 218         if( r[i] != get_cabac_u(&c, state, (i&1) ? 6 : 7, 3, i&1) )
 219             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "CABAC unary (truncated) binarization failure at %d\n", i);
 220 STOP_TIMER("get_cabac_u")
 221     }
 222
 223     for(i=0; i<SIZE; i++){
 224 START_TIMER
 225         if( r[i] != get_cabac_ueg(&c, state, 3, 0, 1, 2))
 226             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "CABAC unary (truncated) binarization failure at %d\n", i);
 227 STOP_TIMER("get_cabac_ueg")
 228     }
 229 #endif
 230     if(!get_cabac_terminate(&c))
 231         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "where's the Terminator?\n");
 232
 233     return 0;
 234 }
 235
 236 #endif