git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/cbs_av1.c

   1 /*
   2  * This file is part of FFmpeg.
   3  *
   4  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   6  * License as published by the Free Software Foundation; either
   7  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
   8  *
   9  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  12  * Lesser General Public License for more details.
  13  *
  14  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  15  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  16  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  17  */
  18
  19 #include "libavutil/avassert.h"
  20 #include "libavutil/pixfmt.h"
  21
  22 #include "cbs.h"
  23 #include "cbs_internal.h"
  24 #include "cbs_av1.h"
  25 #include "internal.h"
  26
  27
  28 static int cbs_av1_read_uvlc(CodedBitstreamContext *ctx, GetBitContext *gbc,
  29                              const char *name, uint32_t *write_to,
  30                              uint32_t range_min, uint32_t range_max)
  31 {
  32     uint32_t zeroes, bits_value, value;
  33     int position;
  34
  35     if (ctx->trace_enable)
  36         position = get_bits_count(gbc);
  37
  38     zeroes = 0;
  39     while (1) {
  40         if (get_bits_left(gbc) < 1) {
  41             av_log(ctx->log_ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid uvlc code at "
  42                    "%s: bitstream ended.\n", name);
  43             return AVERROR_INVALIDDATA;
  44         }
  45
  46         if (get_bits1(gbc))
  47             break;
  48         ++zeroes;
  49     }
  50
  51     if (zeroes >= 32) {
  52         value = MAX_UINT_BITS(32);
  53     } else {
  54         if (get_bits_left(gbc) < zeroes) {
  55             av_log(ctx->log_ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid uvlc code at "
  56                    "%s: bitstream ended.\n", name);
  57             return AVERROR_INVALIDDATA;
  58         }
  59
  60         bits_value = get_bits_long(gbc, zeroes);
  61         value = bits_value + (UINT32_C(1) << zeroes) - 1;
  62     }
  63
  64     if (ctx->trace_enable) {
  65         char bits[65];
  66         int i, j, k;
  67
  68         if (zeroes >= 32) {
  69             while (zeroes > 32) {
  70                 k = FFMIN(zeroes - 32, 32);
  71                 for (i = 0; i < k; i++)
  72                     bits[i] = '0';
  73                 bits[i] = 0;
  74                 ff_cbs_trace_syntax_element(ctx, position, name,
  75                                             NULL, bits, 0);
  76                 zeroes -= k;
  77                 position += k;
  78             }
  79         }
  80
  81         for (i = 0; i < zeroes; i++)
  82             bits[i] = '0';
  83         bits[i++] = '1';
  84
  85         if (zeroes < 32) {
  86             for (j = 0; j < zeroes; j++)
  87                 bits[i++] = (bits_value >> (zeroes - j - 1) & 1) ? '1' : '0';
  88         }
  89
  90         bits[i] = 0;
  91         ff_cbs_trace_syntax_element(ctx, position, name,
  92                                     NULL, bits, value);
  93     }
  94
  95     if (value < range_min || value > range_max) {
  96         av_log(ctx->log_ctx, AV_LOG_ERROR, "%s out of range: "
  97                "%"PRIu32", but must be in [%"PRIu32",%"PRIu32"].\n",
  98                name, value, range_min, range_max);
  99         return AVERROR_INVALIDDATA;
 100     }
 101
 102     *write_to = value;
 103     return 0;
 104 }
 105
 106 static int cbs_av1_write_uvlc(CodedBitstreamContext *ctx, PutBitContext *pbc,
 107                               const char *name, uint32_t value,
 108                               uint32_t range_min, uint32_t range_max)
 109 {
 110     uint32_t v;
 111     int position, zeroes;
 112
 113     if (value < range_min || value > range_max) {
 114         av_log(ctx->log_ctx, AV_LOG_ERROR, "%s out of range: "
 115                "%"PRIu32", but must be in [%"PRIu32",%"PRIu32"].\n",
 116                name, value, range_min, range_max);
 117         return AVERROR_INVALIDDATA;
 118     }
 119
 120     if (ctx->trace_enable)
 121         position = put_bits_count(pbc);
 122
 123     if (value == 0) {
 124         zeroes = 0;
 125         put_bits(pbc, 1, 1);
 126     } else {
 127         zeroes = av_log2(value + 1);
 128         v = value - (1 << zeroes) + 1;
 129         put_bits(pbc, zeroes + 1, 1);
 130         put_bits(pbc, zeroes, v);
 131     }
 132
 133     if (ctx->trace_enable) {
 134         char bits[65];
 135         int i, j;
 136         i = 0;
 137         for (j = 0; j < zeroes; j++)
 138             bits[i++] = '0';
 139         bits[i++] = '1';
 140         for (j = 0; j < zeroes; j++)
 141             bits[i++] = (v >> (zeroes - j - 1) & 1) ? '1' : '0';
 142         bits[i++] = 0;
 143         ff_cbs_trace_syntax_element(ctx, position, name, NULL,
 144                                     bits, value);
 145     }
 146
 147     return 0;
 148 }
 149
 150 static int cbs_av1_read_leb128(CodedBitstreamContext *ctx, GetBitContext *gbc,
 151                                const char *name, uint64_t *write_to)
 152 {
 153     uint64_t value;
 154     int position, err, i;
 155
 156     if (ctx->trace_enable)
 157         position = get_bits_count(gbc);
 158
 159     value = 0;
 160     for (i = 0; i < 8; i++) {
 161         int subscript[2] = { 1, i };
 162         uint32_t byte;
 163         err = ff_cbs_read_unsigned(ctx, gbc, 8, "leb128_byte[i]", subscript,
 164                                    &byte, 0x00, 0xff);
 165         if (err < 0)
 166             return err;
 167
 168         value |= (uint64_t)(byte & 0x7f) << (i * 7);
 169         if (!(byte & 0x80))
 170             break;
 171     }
 172
 173     if (ctx->trace_enable)
 174         ff_cbs_trace_syntax_element(ctx, position, name, NULL, "", value);
 175
 176     *write_to = value;
 177     return 0;
 178 }
 179
 180 static int cbs_av1_write_leb128(CodedBitstreamContext *ctx, PutBitContext *pbc,
 181                                 const char *name, uint64_t value)
 182 {
 183     int position, err, len, i;
 184     uint8_t byte;
 185
 186     len = (av_log2(value) + 7) / 7;
 187
 188     if (ctx->trace_enable)
 189         position = put_bits_count(pbc);
 190
 191     for (i = 0; i < len; i++) {
 192         int subscript[2] = { 1, i };
 193
 194         byte = value >> (7 * i) & 0x7f;
 195         if (i < len - 1)
 196             byte |= 0x80;
 197
 198         err = ff_cbs_write_unsigned(ctx, pbc, 8, "leb128_byte[i]", subscript,
 199                                     byte, 0x00, 0xff);
 200         if (err < 0)
 201             return err;
 202     }
 203
 204     if (ctx->trace_enable)
 205         ff_cbs_trace_syntax_element(ctx, position, name, NULL, "", value);
 206
 207     return 0;
 208 }
 209
 210 static int cbs_av1_read_su(CodedBitstreamContext *ctx, GetBitContext *gbc,
 211                            int width, const char *name,
 212                            const int *subscripts, int32_t *write_to)
 213 {
 214     int position;
 215     int32_t value;
 216
 217     if (ctx->trace_enable)
 218         position = get_bits_count(gbc);
 219
 220     if (get_bits_left(gbc) < width) {
 221         av_log(ctx->log_ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid signed value at "
 222                "%s: bitstream ended.\n", name);
 223         return AVERROR_INVALIDDATA;
 224     }
 225
 226     value = get_sbits(gbc, width);
 227
 228     if (ctx->trace_enable) {
 229         char bits[33];
 230         int i;
 231         for (i = 0; i < width; i++)
 232             bits[i] = value & (1 << (width - i - 1)) ? '1' : '0';
 233         bits[i] = 0;
 234
 235         ff_cbs_trace_syntax_element(ctx, position,
 236                                     name, subscripts, bits, value);
 237     }
 238
 239     *write_to = value;
 240     return 0;
 241 }
 242
 243 static int cbs_av1_write_su(CodedBitstreamContext *ctx, PutBitContext *pbc,
 244                             int width, const char *name,
 245                             const int *subscripts, int32_t value)
 246 {
 247     if (put_bits_left(pbc) < width)
 248         return AVERROR(ENOSPC);
 249
 250     if (ctx->trace_enable) {
 251         char bits[33];
 252         int i;
 253         for (i = 0; i < width; i++)
 254             bits[i] = value & (1 << (width - i - 1)) ? '1' : '0';
 255         bits[i] = 0;
 256
 257         ff_cbs_trace_syntax_element(ctx, put_bits_count(pbc),
 258                                     name, subscripts, bits, value);
 259     }
 260
 261     put_sbits(pbc, width, value);
 262
 263     return 0;
 264 }
 265
 266 static int cbs_av1_read_ns(CodedBitstreamContext *ctx, GetBitContext *gbc,
 267                            uint32_t n, const char *name,
 268                            const int *subscripts, uint32_t *write_to)
 269 {
 270     uint32_t w, m, v, extra_bit, value;
 271     int position;
 272
 273     av_assert0(n > 0);
 274
 275     if (ctx->trace_enable)
 276         position = get_bits_count(gbc);
 277
 278     w = av_log2(n) + 1;
 279     m = (1 << w) - n;
 280
 281     if (get_bits_left(gbc) < w) {
 282         av_log(ctx->log_ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid non-symmetric value at "
 283                "%s: bitstream ended.\n", name);
 284         return AVERROR_INVALIDDATA;
 285     }
 286
 287     if (w - 1 > 0)
 288         v = get_bits(gbc, w - 1);
 289     else
 290         v = 0;
 291
 292     if (v < m) {
 293         value = v;
 294     } else {
 295         extra_bit = get_bits1(gbc);
 296         value = (v << 1) - m + extra_bit;
 297     }
 298
 299     if (ctx->trace_enable) {
 300         char bits[33];
 301         int i;
 302         for (i = 0; i < w - 1; i++)
 303             bits[i] = (v >> i & 1) ? '1' : '0';
 304         if (v >= m)
 305             bits[i++] = extra_bit ? '1' : '0';
 306         bits[i] = 0;
 307
 308         ff_cbs_trace_syntax_element(ctx, position,
 309                                     name, subscripts, bits, value);
 310     }
 311
 312     *write_to = value;
 313     return 0;
 314 }
 315
 316 static int cbs_av1_write_ns(CodedBitstreamContext *ctx, PutBitContext *pbc,
 317                             uint32_t n, const char *name,
 318                             const int *subscripts, uint32_t value)
 319 {
 320     uint32_t w, m, v, extra_bit;
 321     int position;
 322
 323     if (value > n) {
 324         av_log(ctx->log_ctx, AV_LOG_ERROR, "%s out of range: "
 325                "%"PRIu32", but must be in [0,%"PRIu32"].\n",
 326                name, value, n);
 327         return AVERROR_INVALIDDATA;
 328     }
 329
 330     if (ctx->trace_enable)
 331         position = put_bits_count(pbc);
 332
 333     w = av_log2(n) + 1;
 334     m = (1 << w) - n;
 335
 336     if (put_bits_left(pbc) < w)
 337         return AVERROR(ENOSPC);
 338
 339     if (value < m) {
 340         v = value;
 341         put_bits(pbc, w - 1, v);
 342     } else {
 343         v = m + ((value - m) >> 1);
 344         extra_bit = (value - m) & 1;
 345         put_bits(pbc, w - 1, v);
 346         put_bits(pbc, 1, extra_bit);
 347     }
 348
 349     if (ctx->trace_enable) {
 350         char bits[33];
 351         int i;
 352         for (i = 0; i < w - 1; i++)
 353             bits[i] = (v >> i & 1) ? '1' : '0';
 354         if (value >= m)
 355             bits[i++] = extra_bit ? '1' : '0';
 356         bits[i] = 0;
 357
 358         ff_cbs_trace_syntax_element(ctx, position,
 359                                     name, subscripts, bits, value);
 360     }
 361
 362     return 0;
 363 }
 364
 365 static int cbs_av1_read_increment(CodedBitstreamContext *ctx, GetBitContext *gbc,
 366                                   uint32_t range_min, uint32_t range_max,
 367                                   const char *name, uint32_t *write_to)
 368 {
 369     uint32_t value;
 370     int position, i;
 371     char bits[33];
 372
 373     av_assert0(range_min <= range_max && range_max - range_min < sizeof(bits) - 1);
 374     if (ctx->trace_enable)
 375         position = get_bits_count(gbc);
 376
 377     for (i = 0, value = range_min; value < range_max;) {
 378         if (get_bits_left(gbc) < 1) {
 379             av_log(ctx->log_ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid increment value at "
 380                    "%s: bitstream ended.\n", name);
 381             return AVERROR_INVALIDDATA;
 382         }
 383         if (get_bits1(gbc)) {
 384             bits[i++] = '1';
 385             ++value;
 386         } else {
 387             bits[i++] = '0';
 388             break;
 389         }
 390     }
 391
 392     if (ctx->trace_enable) {
 393         bits[i] = 0;
 394         ff_cbs_trace_syntax_element(ctx, position,
 395                                     name, NULL, bits, value);
 396     }
 397
 398     *write_to = value;
 399     return 0;
 400 }
 401
 402 static int cbs_av1_write_increment(CodedBitstreamContext *ctx, PutBitContext *pbc,
 403                                    uint32_t range_min, uint32_t range_max,
 404                                    const char *name, uint32_t value)
 405 {
 406     int len;
 407
 408     av_assert0(range_min <= range_max && range_max - range_min < 32);
 409     if (value < range_min || value > range_max) {
 410         av_log(ctx->log_ctx, AV_LOG_ERROR, "%s out of range: "
 411                "%"PRIu32", but must be in [%"PRIu32",%"PRIu32"].\n",
 412                name, value, range_min, range_max);
 413         return AVERROR_INVALIDDATA;
 414     }
 415
 416     if (value == range_max)
 417         len = range_max - range_min;
 418     else
 419         len = value - range_min + 1;
 420     if (put_bits_left(pbc) < len)
 421         return AVERROR(ENOSPC);
 422
 423     if (ctx->trace_enable) {
 424         char bits[33];
 425         int i;
 426         for (i = 0; i < len; i++) {
 427             if (range_min + i == value)
 428                 bits[i] = '0';
 429             else
 430                 bits[i] = '1';
 431         }
 432         bits[i] = 0;
 433         ff_cbs_trace_syntax_element(ctx, put_bits_count(pbc),
 434                                     name, NULL, bits, value);
 435     }
 436
 437     if (len > 0)
 438         put_bits(pbc, len, (1 << len) - 1 - (value != range_max));
 439
 440     return 0;
 441 }
 442
 443 static int cbs_av1_read_subexp(CodedBitstreamContext *ctx, GetBitContext *gbc,
 444                                uint32_t range_max, const char *name,
 445                                const int *subscripts, uint32_t *write_to)
 446 {
 447     uint32_t value;
 448     int position, err;
 449     uint32_t max_len, len, range_offset, range_bits;
 450
 451     if (ctx->trace_enable)
 452         position = get_bits_count(gbc);
 453
 454     av_assert0(range_max > 0);
 455     max_len = av_log2(range_max - 1) - 3;
 456
 457     err = cbs_av1_read_increment(ctx, gbc, 0, max_len,
 458                                  "subexp_more_bits", &len);
 459     if (err < 0)
 460         return err;
 461
 462     if (len) {
 463         range_bits   = 2 + len;
 464         range_offset = 1 << range_bits;
 465     } else {
 466         range_bits   = 3;
 467         range_offset = 0;
 468     }
 469
 470     if (len < max_len) {
 471         err = ff_cbs_read_unsigned(ctx, gbc, range_bits,
 472                                    "subexp_bits", NULL, &value,
 473                                    0, MAX_UINT_BITS(range_bits));
 474         if (err < 0)
 475             return err;
 476
 477     } else {
 478         err = cbs_av1_read_ns(ctx, gbc, range_max - range_offset,
 479                               "subexp_final_bits", NULL, &value);
 480         if (err < 0)
 481             return err;
 482     }
 483     value += range_offset;
 484
 485     if (ctx->trace_enable)
 486         ff_cbs_trace_syntax_element(ctx, position,
 487                                     name, subscripts, "", value);
 488
 489     *write_to = value;
 490     return err;
 491 }
 492
 493 static int cbs_av1_write_subexp(CodedBitstreamContext *ctx, PutBitContext *pbc,
 494                                 uint32_t range_max, const char *name,
 495                                 const int *subscripts, uint32_t value)
 496 {
 497     int position, err;
 498     uint32_t max_len, len, range_offset, range_bits;
 499
 500     if (value > range_max) {
 501         av_log(ctx->log_ctx, AV_LOG_ERROR, "%s out of range: "
 502                "%"PRIu32", but must be in [0,%"PRIu32"].\n",
 503                name, value, range_max);
 504         return AVERROR_INVALIDDATA;
 505     }
 506
 507     if (ctx->trace_enable)
 508         position = put_bits_count(pbc);
 509
 510     av_assert0(range_max > 0);
 511     max_len = av_log2(range_max - 1) - 3;
 512
 513     if (value < 8) {
 514         range_bits   = 3;
 515         range_offset = 0;
 516         len = 0;
 517     } else {
 518         range_bits = av_log2(value);
 519         len = range_bits - 2;
 520         if (len > max_len) {
 521             // The top bin is combined with the one below it.
 522             av_assert0(len == max_len + 1);
 523             --range_bits;
 524             len = max_len;
 525         }
 526         range_offset = 1 << range_bits;
 527     }
 528
 529     err = cbs_av1_write_increment(ctx, pbc, 0, max_len,
 530                                   "subexp_more_bits", len);
 531     if (err < 0)
 532         return err;
 533
 534     if (len < max_len) {
 535         err = ff_cbs_write_unsigned(ctx, pbc, range_bits,
 536                                     "subexp_bits", NULL,
 537                                     value - range_offset,
 538                                     0, MAX_UINT_BITS(range_bits));
 539         if (err < 0)
 540             return err;
 541
 542     } else {
 543         err = cbs_av1_write_ns(ctx, pbc, range_max - range_offset,
 544                                "subexp_final_bits", NULL,
 545                                value - range_offset);
 546         if (err < 0)
 547             return err;
 548     }
 549
 550     if (ctx->trace_enable)
 551         ff_cbs_trace_syntax_element(ctx, position,
 552                                     name, subscripts, "", value);
 553
 554     return err;
 555 }
 556
 557
 558 static int cbs_av1_tile_log2(int blksize, int target)
 559 {
 560     int k;
 561     for (k = 0; (blksize << k) < target; k++);
 562     return k;
 563 }
 564
 565 static int cbs_av1_get_relative_dist(const AV1RawSequenceHeader *seq,
 566                                      unsigned int a, unsigned int b)
 567 {
 568     unsigned int diff, m;
 569     if (!seq->enable_order_hint)
 570         return 0;
 571     diff = a - b;
 572     m = 1 << seq->order_hint_bits_minus_1;
 573     diff = (diff & (m - 1)) - (diff & m);
 574     return diff;
 575 }
 576
 577
 578 #define HEADER(name) do { \
 579         ff_cbs_trace_header(ctx, name); \
 580     } while (0)
 581
 582 #define CHECK(call) do { \
 583         err = (call); \
 584         if (err < 0) \
 585             return err; \
 586     } while (0)
 587
 588 #define FUNC_NAME(rw, codec, name) cbs_ ## codec ## _ ## rw ## _ ## name
 589 #define FUNC_AV1(rw, name) FUNC_NAME(rw, av1, name)
 590 #define FUNC(name) FUNC_AV1(READWRITE, name)
 591
 592 #define SUBSCRIPTS(subs, ...) (subs > 0 ? ((int[subs + 1]){ subs, __VA_ARGS__ }) : NULL)
 593
 594 #define fb(width, name) \
 595         xf(width, name, current->name, 0, MAX_UINT_BITS(width), 0)
 596 #define fc(width, name, range_min, range_max) \
 597         xf(width, name, current->name, range_min, range_max, 0)
 598 #define flag(name) fb(1, name)
 599 #define su(width, name) \
 600         xsu(width, name, current->name, 0)
 601
 602 #define fbs(width, name, subs, ...) \
 603         xf(width, name, current->name, 0, MAX_UINT_BITS(width), subs, __VA_ARGS__)
 604 #define fcs(width, name, range_min, range_max, subs, ...) \
 605         xf(width, name, current->name, range_min, range_max, subs, __VA_ARGS__)
 606 #define flags(name, subs, ...) \
 607         xf(1, name, current->name, 0, 1, subs, __VA_ARGS__)
 608 #define sus(width, name, subs, ...) \
 609         xsu(width, name, current->name, subs, __VA_ARGS__)
 610
 611 #define fixed(width, name, value) do { \
 612         av_unused uint32_t fixed_value = value; \
 613         xf(width, name, fixed_value, value, value, 0); \
 614     } while (0)
 615
 616
 617 #define READ
 618 #define READWRITE read
 619 #define RWContext GetBitContext
 620
 621 #define xf(width, name, var, range_min, range_max, subs, ...) do { \
 622         uint32_t value = range_min; \
 623         CHECK(ff_cbs_read_unsigned(ctx, rw, width, #name, \
 624                                    SUBSCRIPTS(subs, __VA_ARGS__), \
 625                                    &value, range_min, range_max)); \
 626         var = value; \
 627     } while (0)
 628
 629 #define xsu(width, name, var, subs, ...) do { \
 630         int32_t value = 0; \
 631         CHECK(cbs_av1_read_su(ctx, rw, width, #name, \
 632                               SUBSCRIPTS(subs, __VA_ARGS__), &value)); \
 633         var = value; \
 634     } while (0)
 635
 636 #define uvlc(name, range_min, range_max) do { \
 637         uint32_t value = range_min; \
 638         CHECK(cbs_av1_read_uvlc(ctx, rw, #name, \
 639                                 &value, range_min, range_max)); \
 640         current->name = value; \
 641     } while (0)
 642
 643 #define ns(max_value, name, subs, ...) do { \
 644         uint32_t value = 0; \
 645         CHECK(cbs_av1_read_ns(ctx, rw, max_value, #name, \
 646                               SUBSCRIPTS(subs, __VA_ARGS__), &value)); \
 647         current->name = value; \
 648     } while (0)
 649
 650 #define increment(name, min, max) do { \
 651         uint32_t value = 0; \
 652         CHECK(cbs_av1_read_increment(ctx, rw, min, max, #name, &value)); \
 653         current->name = value; \
 654     } while (0)
 655
 656 #define subexp(name, max, subs, ...) do { \
 657         uint32_t value = 0; \
 658         CHECK(cbs_av1_read_subexp(ctx, rw, max, #name, \
 659                                   SUBSCRIPTS(subs, __VA_ARGS__), &value)); \
 660         current->name = value; \
 661     } while (0)
 662
 663 #define delta_q(name) do { \
 664         uint8_t delta_coded; \
 665         int8_t delta_q; \
 666         xf(1, name.delta_coded, delta_coded, 0, 1, 0); \
 667         if (delta_coded) \
 668             xsu(1 + 6, name.delta_q, delta_q, 0); \
 669         else \
 670             delta_q = 0; \
 671         current->name = delta_q; \
 672     } while (0)
 673
 674 #define leb128(name) do { \
 675         uint64_t value = 0; \
 676         CHECK(cbs_av1_read_leb128(ctx, rw, #name, &value)); \
 677         current->name = value; \
 678     } while (0)
 679
 680 #define infer(name, value) do { \
 681         current->name = value; \
 682     } while (0)
 683
 684 #define byte_alignment(rw) (get_bits_count(rw) % 8)
 685
 686 #include "cbs_av1_syntax_template.c"
 687
 688 #undef READ
 689 #undef READWRITE
 690 #undef RWContext
 691 #undef xf
 692 #undef xsu
 693 #undef uvlc
 694 #undef leb128
 695 #undef ns
 696 #undef increment
 697 #undef subexp
 698 #undef delta_q
 699 #undef leb128
 700 #undef infer
 701 #undef byte_alignment
 702
 703
 704 #define WRITE
 705 #define READWRITE write
 706 #define RWContext PutBitContext
 707
 708 #define xf(width, name, var, range_min, range_max, subs, ...) do { \
 709         CHECK(ff_cbs_write_unsigned(ctx, rw, width, #name, \
 710                                     SUBSCRIPTS(subs, __VA_ARGS__), \
 711                                     var, range_min, range_max)); \
 712     } while (0)
 713
 714 #define xsu(width, name, var, subs, ...) do { \
 715         CHECK(cbs_av1_write_su(ctx, rw, width, #name, \
 716                                SUBSCRIPTS(subs, __VA_ARGS__), var)); \
 717     } while (0)
 718
 719 #define uvlc(name, range_min, range_max) do { \
 720         CHECK(cbs_av1_write_uvlc(ctx, rw, #name, current->name, \
 721                                  range_min, range_max)); \
 722     } while (0)
 723
 724 #define ns(max_value, name, subs, ...) do { \
 725         CHECK(cbs_av1_write_ns(ctx, rw, max_value, #name, \
 726                                SUBSCRIPTS(subs, __VA_ARGS__), \
 727                                current->name)); \
 728     } while (0)
 729
 730 #define increment(name, min, max) do { \
 731         CHECK(cbs_av1_write_increment(ctx, rw, min, max, #name, \
 732                                       current->name)); \
 733     } while (0)
 734
 735 #define subexp(name, max, subs, ...) do { \
 736         CHECK(cbs_av1_write_subexp(ctx, rw, max, #name, \
 737                                    SUBSCRIPTS(subs, __VA_ARGS__), \
 738                                    current->name)); \
 739     } while (0)
 740
 741 #define delta_q(name) do { \
 742         xf(1, name.delta_coded, current->name != 0, 0, 1, 0); \
 743         if (current->name) \
 744             xsu(1 + 6, name.delta_q, current->name, 0); \
 745     } while (0)
 746
 747 #define leb128(name) do { \
 748         CHECK(cbs_av1_write_leb128(ctx, rw, #name, current->name)); \
 749     } while (0)
 750
 751 #define infer(name, value) do { \
 752         if (current->name != (value)) { \
 753             av_log(ctx->log_ctx, AV_LOG_WARNING, "Warning: " \
 754                    "%s does not match inferred value: " \
 755                    "%"PRId64", but should be %"PRId64".\n", \
 756                    #name, (int64_t)current->name, (int64_t)(value)); \
 757         } \
 758     } while (0)
 759
 760 #define byte_alignment(rw) (put_bits_count(rw) % 8)
 761
 762 #include "cbs_av1_syntax_template.c"
 763
 764 #undef READ
 765 #undef READWRITE
 766 #undef RWContext
 767 #undef xf
 768 #undef xsu
 769 #undef uvlc
 770 #undef leb128
 771 #undef ns
 772 #undef increment
 773 #undef subexp
 774 #undef delta_q
 775 #undef infer
 776 #undef byte_alignment
 777
 778
 779 static int cbs_av1_split_fragment(CodedBitstreamContext *ctx,
 780                                   CodedBitstreamFragment *frag,
 781                                   int header)
 782 {
 783     GetBitContext gbc;
 784     uint8_t *data;
 785     size_t size;
 786     uint64_t obu_length;
 787     int pos, err, trace;
 788
 789     // Don't include this parsing in trace output.
 790     trace = ctx->trace_enable;
 791     ctx->trace_enable = 0;
 792
 793     data = frag->data;
 794     size = frag->data_size;
 795
 796     if (INT_MAX / 8 < size) {
 797         av_log(ctx->log_ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid fragment: "
 798                "too large (%"SIZE_SPECIFIER" bytes).\n", size);
 799         err = AVERROR_INVALIDDATA;
 800         goto fail;
 801     }
 802
 803     while (size > 0) {
 804         AV1RawOBUHeader header;
 805         uint64_t obu_size;
 806
 807         init_get_bits(&gbc, data, 8 * size);
 808
 809         err = cbs_av1_read_obu_header(ctx, &gbc, &header);
 810         if (err < 0)
 811             goto fail;
 812
 813         if (get_bits_left(&gbc) < 8) {
 814             av_log(ctx->log_ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid OBU: fragment "
 815                    "too short (%"SIZE_SPECIFIER" bytes).\n", size);
 816             err = AVERROR_INVALIDDATA;
 817             goto fail;
 818         }
 819
 820         if (header.obu_has_size_field) {
 821             err = cbs_av1_read_leb128(ctx, &gbc, "obu_size", &obu_size);
 822             if (err < 0)
 823                 goto fail;
 824         } else
 825             obu_size = size - 1 - header.obu_extension_flag;
 826
 827         pos = get_bits_count(&gbc);
 828         av_assert0(pos % 8 == 0 && pos / 8 <= size);
 829
 830         obu_length = pos / 8 + obu_size;
 831
 832         if (size < obu_length) {
 833             av_log(ctx->log_ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid OBU length: "
 834                    "%"PRIu64", but only %"SIZE_SPECIFIER" bytes remaining in fragment.\n",
 835                    obu_length, size);
 836             err = AVERROR_INVALIDDATA;
 837             goto fail;
 838         }
 839
 840         err = ff_cbs_insert_unit_data(ctx, frag, -1, header.obu_type,
 841                                       data, obu_length, frag->data_ref);
 842         if (err < 0)
 843             goto fail;
 844
 845         data += obu_length;
 846         size -= obu_length;
 847     }
 848
 849     err = 0;
 850 fail:
 851     ctx->trace_enable = trace;
 852     return err;
 853 }
 854
 855 static void cbs_av1_free_tile_data(AV1RawTileData *td)
 856 {
 857     av_buffer_unref(&td->data_ref);
 858 }
 859
 860 static void cbs_av1_free_metadata(AV1RawMetadata *md)
 861 {
 862     switch (md->metadata_type) {
 863     case AV1_METADATA_TYPE_ITUT_T35:
 864         av_buffer_unref(&md->metadata.itut_t35.payload_ref);
 865         break;
 866     }
 867 }
 868
 869 static void cbs_av1_free_obu(void *unit, uint8_t *content)
 870 {
 871     AV1RawOBU *obu = (AV1RawOBU*)content;
 872
 873     switch (obu->header.obu_type) {
 874     case AV1_OBU_TILE_GROUP:
 875         cbs_av1_free_tile_data(&obu->obu.tile_group.tile_data);
 876         break;
 877     case AV1_OBU_FRAME:
 878         cbs_av1_free_tile_data(&obu->obu.frame.tile_group.tile_data);
 879         break;
 880     case AV1_OBU_TILE_LIST:
 881         cbs_av1_free_tile_data(&obu->obu.tile_list.tile_data);
 882         break;
 883     case AV1_OBU_METADATA:
 884         cbs_av1_free_metadata(&obu->obu.metadata);
 885         break;
 886     }
 887
 888     av_freep(&obu);
 889 }
 890
 891 static int cbs_av1_ref_tile_data(CodedBitstreamContext *ctx,
 892                                  CodedBitstreamUnit *unit,
 893                                  GetBitContext *gbc,
 894                                  AV1RawTileData *td)
 895 {
 896     int pos;
 897
 898     pos = get_bits_count(gbc);
 899     if (pos >= 8 * unit->data_size) {
 900         av_log(ctx->log_ctx, AV_LOG_ERROR, "Bitstream ended before "
 901                "any data in tile group (%d bits read).\n", pos);
 902         return AVERROR_INVALIDDATA;
 903     }
 904     // Must be byte-aligned at this point.
 905     av_assert0(pos % 8 == 0);
 906
 907     td->data_ref = av_buffer_ref(unit->data_ref);
 908     if (!td->data_ref)
 909         return AVERROR(ENOMEM);
 910
 911     td->data      = unit->data      + pos / 8;
 912     td->data_size = unit->data_size - pos / 8;
 913
 914     return 0;
 915 }
 916
 917 static int cbs_av1_read_unit(CodedBitstreamContext *ctx,
 918                              CodedBitstreamUnit *unit)
 919 {
 920     CodedBitstreamAV1Context *priv = ctx->priv_data;
 921     AV1RawOBU *obu;
 922     GetBitContext gbc;
 923     int err, start_pos, end_pos;
 924
 925     err = ff_cbs_alloc_unit_content(ctx, unit, sizeof(*obu),
 926                                     &cbs_av1_free_obu);
 927     if (err < 0)
 928         return err;
 929     obu = unit->content;
 930
 931     err = init_get_bits(&gbc, unit->data, 8 * unit->data_size);
 932     if (err < 0)
 933         return err;
 934
 935     err = cbs_av1_read_obu_header(ctx, &gbc, &obu->header);
 936     if (err < 0)
 937         return err;
 938     av_assert0(obu->header.obu_type == unit->type);
 939
 940     if (obu->header.obu_has_size_field) {
 941         uint64_t obu_size;
 942         err = cbs_av1_read_leb128(ctx, &gbc, "obu_size", &obu_size);
 943         if (err < 0)
 944             return err;
 945         obu->obu_size = obu_size;
 946     } else {
 947         if (unit->data_size < 1 + obu->header.obu_extension_flag) {
 948             av_log(ctx->log_ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid OBU length: "
 949                    "unit too short (%"SIZE_SPECIFIER").\n", unit->data_size);
 950             return AVERROR_INVALIDDATA;
 951         }
 952         obu->obu_size = unit->data_size - 1 - obu->header.obu_extension_flag;
 953     }
 954
 955     start_pos = get_bits_count(&gbc);
 956
 957     if (obu->header.obu_extension_flag) {
 958         priv->temporal_id = obu->header.temporal_id;
 959         priv->spatial_id  = obu->header.temporal_id;
 960
 961         if (obu->header.obu_type != AV1_OBU_SEQUENCE_HEADER &&
 962             obu->header.obu_type != AV1_OBU_TEMPORAL_DELIMITER &&
 963             priv->operating_point_idc) {
 964             int in_temporal_layer =
 965                 (priv->operating_point_idc >>  priv->temporal_id    ) & 1;
 966             int in_spatial_layer  =
 967                 (priv->operating_point_idc >> (priv->spatial_id + 8)) & 1;
 968             if (!in_temporal_layer || !in_spatial_layer) {
 969                 // Decoding will drop this OBU at this operating point.
 970             }
 971         }
 972     } else {
 973         priv->temporal_id = 0;
 974         priv->spatial_id  = 0;
 975     }
 976
 977     switch (obu->header.obu_type) {
 978     case AV1_OBU_SEQUENCE_HEADER:
 979         {
 980             err = cbs_av1_read_sequence_header_obu(ctx, &gbc,
 981                                                    &obu->obu.sequence_header);
 982             if (err < 0)
 983                 return err;
 984
 985             av_buffer_unref(&priv->sequence_header_ref);
 986             priv->sequence_header = NULL;
 987
 988             priv->sequence_header_ref = av_buffer_ref(unit->content_ref);
 989             if (!priv->sequence_header_ref)
 990                 return AVERROR(ENOMEM);
 991             priv->sequence_header = &obu->obu.sequence_header;
 992         }
 993         break;
 994     case AV1_OBU_TEMPORAL_DELIMITER:
 995         {
 996             err = cbs_av1_read_temporal_delimiter_obu(ctx, &gbc);
 997             if (err < 0)
 998                 return err;
 999         }
1000         break;
1001     case AV1_OBU_FRAME_HEADER:
1002     case AV1_OBU_REDUNDANT_FRAME_HEADER:
1003         {
1004             err = cbs_av1_read_frame_header_obu(ctx, &gbc,
1005                                                 &obu->obu.frame_header,
1006                                                 obu->header.obu_type ==
1007                                                 AV1_OBU_REDUNDANT_FRAME_HEADER,
1008                                                 unit->data_ref);
1009             if (err < 0)
1010                 return err;
1011         }
1012         break;
1013     case AV1_OBU_TILE_GROUP:
1014         {
1015             err = cbs_av1_read_tile_group_obu(ctx, &gbc,
1016                                               &obu->obu.tile_group);
1017             if (err < 0)
1018                 return err;
1019
1020             err = cbs_av1_ref_tile_data(ctx, unit, &gbc,
1021                                         &obu->obu.tile_group.tile_data);
1022             if (err < 0)
1023                 return err;
1024         }
1025         break;
1026     case AV1_OBU_FRAME:
1027         {
1028             err = cbs_av1_read_frame_obu(ctx, &gbc, &obu->obu.frame,
1029                                          unit->data_ref);
1030             if (err < 0)
1031                 return err;
1032
1033             err = cbs_av1_ref_tile_data(ctx, unit, &gbc,
1034                                         &obu->obu.frame.tile_group.tile_data);
1035             if (err < 0)
1036                 return err;
1037         }
1038         break;
1039     case AV1_OBU_TILE_LIST:
1040         {
1041             err = cbs_av1_read_tile_list_obu(ctx, &gbc,
1042                                              &obu->obu.tile_list);
1043             if (err < 0)
1044                 return err;
1045
1046             err = cbs_av1_ref_tile_data(ctx, unit, &gbc,
1047                                         &obu->obu.tile_list.tile_data);
1048             if (err < 0)
1049                 return err;
1050         }
1051         break;
1052     case AV1_OBU_METADATA:
1053         {
1054             err = cbs_av1_read_metadata_obu(ctx, &gbc, &obu->obu.metadata);
1055             if (err < 0)
1056                 return err;
1057         }
1058         break;
1059     case AV1_OBU_PADDING:
1060     default:
1061         return AVERROR(ENOSYS);
1062     }
1063
1064     end_pos = get_bits_count(&gbc);
1065     av_assert0(end_pos <= unit->data_size * 8);
1066
1067     if (obu->obu_size > 0 &&
1068         obu->header.obu_type != AV1_OBU_TILE_GROUP &&
1069         obu->header.obu_type != AV1_OBU_FRAME) {
1070         int nb_bits = obu->obu_size * 8 + start_pos - end_pos;
1071
1072         if (nb_bits <= 0)
1073             return AVERROR_INVALIDDATA;
1074
1075         err = cbs_av1_read_trailing_bits(ctx, &gbc, nb_bits);
1076         if (err < 0)
1077             return err;
1078     }
1079
1080     return 0;
1081 }
1082
1083 static int cbs_av1_write_obu(CodedBitstreamContext *ctx,
1084                              CodedBitstreamUnit *unit,
1085                              PutBitContext *pbc)
1086 {
1087     CodedBitstreamAV1Context *priv = ctx->priv_data;
1088     AV1RawOBU *obu = unit->content;
1089     PutBitContext pbc_tmp;
1090     AV1RawTileData *td;
1091     size_t header_size;
1092     int err, start_pos, end_pos, data_pos;
1093
1094     // OBUs in the normal bitstream format must contain a size field
1095     // in every OBU (in annex B it is optional, but we don't support
1096     // writing that).
1097     obu->header.obu_has_size_field = 1;
1098
1099     err = cbs_av1_write_obu_header(ctx, pbc, &obu->header);
1100     if (err < 0)
1101         return err;
1102
1103     if (obu->header.obu_has_size_field) {
1104         pbc_tmp = *pbc;
1105         // Add space for the size field to fill later.
1106         put_bits32(pbc, 0);
1107         put_bits32(pbc, 0);
1108     }
1109
1110     td = NULL;
1111     start_pos = put_bits_count(pbc);
1112
1113     switch (obu->header.obu_type) {
1114     case AV1_OBU_SEQUENCE_HEADER:
1115         {
1116             err = cbs_av1_write_sequence_header_obu(ctx, pbc,
1117                                                     &obu->obu.sequence_header);
1118             if (err < 0)
1119                 return err;
1120
1121             av_buffer_unref(&priv->sequence_header_ref);
1122             priv->sequence_header = NULL;
1123
1124             priv->sequence_header_ref = av_buffer_ref(unit->content_ref);
1125             if (!priv->sequence_header_ref)
1126                 return AVERROR(ENOMEM);
1127             priv->sequence_header = &obu->obu.sequence_header;
1128         }
1129         break;
1130     case AV1_OBU_TEMPORAL_DELIMITER:
1131         {
1132             err = cbs_av1_write_temporal_delimiter_obu(ctx, pbc);
1133             if (err < 0)
1134                 return err;
1135         }
1136         break;
1137     case AV1_OBU_FRAME_HEADER:
1138     case AV1_OBU_REDUNDANT_FRAME_HEADER:
1139         {
1140             err = cbs_av1_write_frame_header_obu(ctx, pbc,
1141                                                  &obu->obu.frame_header,
1142                                                  obu->header.obu_type ==
1143                                                  AV1_OBU_REDUNDANT_FRAME_HEADER,
1144                                                  NULL);
1145             if (err < 0)
1146                 return err;
1147         }
1148         break;
1149     case AV1_OBU_TILE_GROUP:
1150         {
1151             err = cbs_av1_write_tile_group_obu(ctx, pbc,
1152                                                &obu->obu.tile_group);
1153             if (err < 0)
1154                 return err;
1155
1156             td = &obu->obu.tile_group.tile_data;
1157         }
1158         break;
1159     case AV1_OBU_FRAME:
1160         {
1161             err = cbs_av1_write_frame_obu(ctx, pbc, &obu->obu.frame, NULL);
1162             if (err < 0)
1163                 return err;
1164
1165             td = &obu->obu.frame.tile_group.tile_data;
1166         }
1167         break;
1168     case AV1_OBU_TILE_LIST:
1169         {
1170             err = cbs_av1_write_tile_list_obu(ctx, pbc, &obu->obu.tile_list);
1171             if (err < 0)
1172                 return err;
1173
1174             td = &obu->obu.tile_list.tile_data;
1175         }
1176         break;
1177     case AV1_OBU_METADATA:
1178         {
1179             err = cbs_av1_write_metadata_obu(ctx, pbc, &obu->obu.metadata);
1180             if (err < 0)
1181                 return err;
1182         }
1183         break;
1184     case AV1_OBU_PADDING:
1185     default:
1186         return AVERROR(ENOSYS);
1187     }
1188
1189     end_pos = put_bits_count(pbc);
1190     header_size = (end_pos - start_pos + 7) / 8;
1191     if (td) {
1192         obu->obu_size = header_size + td->data_size;
1193     } else if (header_size > 0) {
1194         // Add trailing bits and recalculate.
1195         err = cbs_av1_write_trailing_bits(ctx, pbc, 8 - end_pos % 8);
1196         if (err < 0)
1197             return err;
1198         end_pos = put_bits_count(pbc);
1199         obu->obu_size = header_size = (end_pos - start_pos + 7) / 8;
1200     } else {
1201         // Empty OBU.
1202         obu->obu_size = 0;
1203     }
1204
1205     end_pos = put_bits_count(pbc);
1206     // Must now be byte-aligned.
1207     av_assert0(end_pos % 8 == 0);
1208     flush_put_bits(pbc);
1209     start_pos /= 8;
1210     end_pos   /= 8;
1211
1212     *pbc = pbc_tmp;
1213     err = cbs_av1_write_leb128(ctx, pbc, "obu_size", obu->obu_size);
1214     if (err < 0)
1215         return err;
1216
1217     data_pos = put_bits_count(pbc) / 8;
1218     flush_put_bits(pbc);
1219     av_assert0(data_pos <= start_pos);
1220
1221     if (8 * obu->obu_size > put_bits_left(pbc))
1222         return AVERROR(ENOSPC);
1223
1224     if (obu->obu_size > 0) {
1225         memmove(priv->write_buffer + data_pos,
1226                 priv->write_buffer + start_pos, header_size);
1227         skip_put_bytes(pbc, header_size);
1228
1229         if (td) {
1230             memcpy(priv->write_buffer + data_pos + header_size,
1231                    td->data, td->data_size);
1232             skip_put_bytes(pbc, td->data_size);
1233         }
1234     }
1235
1236     return 0;
1237 }
1238
1239 static int cbs_av1_write_unit(CodedBitstreamContext *ctx,
1240                               CodedBitstreamUnit *unit)
1241 {
1242     CodedBitstreamAV1Context *priv = ctx->priv_data;
1243     PutBitContext pbc;
1244     int err;
1245
1246     if (!priv->write_buffer) {
1247         // Initial write buffer size is 1MB.
1248         priv->write_buffer_size = 1024 * 1024;
1249
1250     reallocate_and_try_again:
1251         err = av_reallocp(&priv->write_buffer, priv->write_buffer_size);
1252         if (err < 0) {
1253             av_log(ctx->log_ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to allocate a "
1254                    "sufficiently large write buffer (last attempt "
1255                    "%"SIZE_SPECIFIER" bytes).\n", priv->write_buffer_size);
1256             return err;
1257         }
1258     }
1259
1260     init_put_bits(&pbc, priv->write_buffer, priv->write_buffer_size);
1261
1262     err = cbs_av1_write_obu(ctx, unit, &pbc);
1263     if (err == AVERROR(ENOSPC)) {
1264         // Overflow.
1265         priv->write_buffer_size *= 2;
1266         goto reallocate_and_try_again;
1267     }
1268     if (err < 0)
1269         return err;
1270
1271     // Overflow but we didn't notice.
1272     av_assert0(put_bits_count(&pbc) <= 8 * priv->write_buffer_size);
1273
1274     // OBU data must be byte-aligned.
1275     av_assert0(put_bits_count(&pbc) % 8 == 0);
1276
1277     unit->data_size = put_bits_count(&pbc) / 8;
1278     flush_put_bits(&pbc);
1279
1280     err = ff_cbs_alloc_unit_data(ctx, unit, unit->data_size);
1281     if (err < 0)
1282         return err;
1283
1284     memcpy(unit->data, priv->write_buffer, unit->data_size);
1285
1286     return 0;
1287 }
1288
1289 static int cbs_av1_assemble_fragment(CodedBitstreamContext *ctx,
1290                                      CodedBitstreamFragment *frag)
1291 {
1292     size_t size, pos;
1293     int i;
1294
1295     size = 0;
1296     for (i = 0; i < frag->nb_units; i++)
1297         size += frag->units[i].data_size;
1298
1299     frag->data_ref = av_buffer_alloc(size + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1300     if (!frag->data_ref)
1301         return AVERROR(ENOMEM);
1302     frag->data = frag->data_ref->data;
1303     memset(frag->data + size, 0, AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1304
1305     pos = 0;
1306     for (i = 0; i < frag->nb_units; i++) {
1307         memcpy(frag->data + pos, frag->units[i].data,
1308                frag->units[i].data_size);
1309         pos += frag->units[i].data_size;
1310     }
1311     av_assert0(pos == size);
1312     frag->data_size = size;
1313
1314     return 0;
1315 }
1316
1317 static void cbs_av1_close(CodedBitstreamContext *ctx)
1318 {
1319     CodedBitstreamAV1Context *priv = ctx->priv_data;
1320
1321     av_buffer_unref(&priv->sequence_header_ref);
1322     av_buffer_unref(&priv->frame_header_ref);
1323
1324     av_freep(&priv->write_buffer);
1325 }
1326
1327 const CodedBitstreamType ff_cbs_type_av1 = {
1328     .codec_id          = AV_CODEC_ID_AV1,
1329
1330     .priv_data_size    = sizeof(CodedBitstreamAV1Context),
1331
1332     .split_fragment    = &cbs_av1_split_fragment,
1333     .read_unit         = &cbs_av1_read_unit,
1334     .write_unit        = &cbs_av1_write_unit,
1335     .assemble_fragment = &cbs_av1_assemble_fragment,
1336
1337     .close             = &cbs_av1_close,
1338 };