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

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2007 Marco Gerards <marco@gnu.org>
   3  * Copyright (C) 2009 David Conrad
   4  * Copyright (C) 2011 Jordi Ortiz
   5  *
   6  * This file is part of FFmpeg.
   7  *
   8  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  10  * License as published by the Free Software Foundation; either
  11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * Lesser General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 /**
  24  * @file
  25  * Dirac Decoder
  26  * @author Marco Gerards <marco@gnu.org>, David Conrad, Jordi Ortiz <nenjordi@gmail.com>
  27  */
  28
  29 #include "libavutil/imgutils.h"
  30
  31 #include "avcodec.h"
  32 #include "dirac.h"
  33 #include "golomb.h"
  34 #include "internal.h"
  35 #include "mpeg12data.h"
  36
  37 #if CONFIG_DIRAC_PARSE
  38
  39 typedef struct dirac_source_params {
  40     unsigned width;
  41     unsigned height;
  42     uint8_t chroma_format;          ///< 0: 444  1: 422  2: 420
  43
  44     uint8_t interlaced;
  45     uint8_t top_field_first;
  46
  47     uint8_t frame_rate_index;       ///< index into dirac_frame_rate[]
  48     uint8_t aspect_ratio_index;     ///< index into dirac_aspect_ratio[]
  49
  50     uint16_t clean_width;
  51     uint16_t clean_height;
  52     uint16_t clean_left_offset;
  53     uint16_t clean_right_offset;
  54
  55     uint8_t pixel_range_index;      ///< index into dirac_pixel_range_presets[]
  56     uint8_t color_spec_index;       ///< index into dirac_color_spec_presets[]
  57 } dirac_source_params;
  58
  59 /* defaults for source parameters */
  60 static const dirac_source_params dirac_source_parameters_defaults[] = {
  61     {  640,  480, 2, 0, 0,  1, 1,  640,  480, 0, 0, 1, 0 },
  62     {  176,  120, 2, 0, 0,  9, 2,  176,  120, 0, 0, 1, 1 },
  63     {  176,  144, 2, 0, 1, 10, 3,  176,  144, 0, 0, 1, 2 },
  64     {  352,  240, 2, 0, 0,  9, 2,  352,  240, 0, 0, 1, 1 },
  65     {  352,  288, 2, 0, 1, 10, 3,  352,  288, 0, 0, 1, 2 },
  66     {  704,  480, 2, 0, 0,  9, 2,  704,  480, 0, 0, 1, 1 },
  67     {  704,  576, 2, 0, 1, 10, 3,  704,  576, 0, 0, 1, 2 },
  68     {  720,  480, 1, 1, 0,  4, 2,  704,  480, 8, 0, 3, 1 },
  69     {  720,  576, 1, 1, 1,  3, 3,  704,  576, 8, 0, 3, 2 },
  70
  71     { 1280,  720, 1, 0, 1,  7, 1, 1280,  720, 0, 0, 3, 3 },
  72     { 1280,  720, 1, 0, 1,  6, 1, 1280,  720, 0, 0, 3, 3 },
  73     { 1920, 1080, 1, 1, 1,  4, 1, 1920, 1080, 0, 0, 3, 3 },
  74     { 1920, 1080, 1, 1, 1,  3, 1, 1920, 1080, 0, 0, 3, 3 },
  75     { 1920, 1080, 1, 0, 1,  7, 1, 1920, 1080, 0, 0, 3, 3 },
  76     { 1920, 1080, 1, 0, 1,  6, 1, 1920, 1080, 0, 0, 3, 3 },
  77     { 2048, 1080, 0, 0, 1,  2, 1, 2048, 1080, 0, 0, 4, 4 },
  78     { 4096, 2160, 0, 0, 1,  2, 1, 4096, 2160, 0, 0, 4, 4 },
  79
  80     { 3840, 2160, 1, 0, 1,  7, 1, 3840, 2160, 0, 0, 3, 3 },
  81     { 3840, 2160, 1, 0, 1,  6, 1, 3840, 2160, 0, 0, 3, 3 },
  82     { 7680, 4320, 1, 0, 1,  7, 1, 3840, 2160, 0, 0, 3, 3 },
  83     { 7680, 4320, 1, 0, 1,  6, 1, 3840, 2160, 0, 0, 3, 3 },
  84 };
  85
  86 /* [DIRAC_STD] Table 10.4 - Available preset pixel aspect ratio values */
  87 static const AVRational dirac_preset_aspect_ratios[] = {
  88     {  1,  1 },
  89     { 10, 11 },
  90     { 12, 11 },
  91     { 40, 33 },
  92     { 16, 11 },
  93     {  4,  3 },
  94 };
  95
  96 /* [DIRAC_STD] Values 9,10 of 10.3.5 Frame Rate.
  97  * Table 10.3 Available preset frame rate values
  98  */
  99 static const AVRational dirac_frame_rate[] = {
 100     { 15000, 1001 },
 101     {    25,    2 },
 102 };
 103
 104 /* [DIRAC_STD] This should be equivalent to Table 10.5 Available signal
 105  * range presets */
 106 static const struct {
 107     uint8_t             bitdepth;
 108     enum AVColorRange   color_range;
 109 } pixel_range_presets[] = {
 110     {  8, AVCOL_RANGE_JPEG },
 111     {  8, AVCOL_RANGE_MPEG },
 112     { 10, AVCOL_RANGE_MPEG },
 113     { 12, AVCOL_RANGE_MPEG },
 114 };
 115
 116 static const enum AVColorPrimaries dirac_primaries[] = {
 117     AVCOL_PRI_BT709,
 118     AVCOL_PRI_SMPTE170M,
 119     AVCOL_PRI_BT470BG,
 120 };
 121
 122 static const struct {
 123     enum AVColorPrimaries color_primaries;
 124     enum AVColorSpace colorspace;
 125     enum AVColorTransferCharacteristic color_trc;
 126 } dirac_color_presets[] = {
 127     { AVCOL_PRI_BT709,     AVCOL_SPC_BT709,   AVCOL_TRC_BT709 },
 128     { AVCOL_PRI_SMPTE170M, AVCOL_SPC_BT470BG, AVCOL_TRC_BT709 },
 129     { AVCOL_PRI_BT470BG,   AVCOL_SPC_BT470BG, AVCOL_TRC_BT709 },
 130     { AVCOL_PRI_BT709,     AVCOL_SPC_BT709,   AVCOL_TRC_BT709 },
 131     { AVCOL_PRI_BT709,     AVCOL_SPC_BT709,   AVCOL_TRC_UNSPECIFIED /* DCinema */ },
 132 };
 133
 134 /* [DIRAC_STD] Table 10.2 Supported chroma sampling formats */
 135 static const enum AVPixelFormat dirac_pix_fmt[][3] = {
 136     {AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUV444P10, AV_PIX_FMT_YUV444P12},
 137     {AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV422P12},
 138     {AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV420P12},
 139 };
 140
 141 /* [DIRAC_STD] 10.3 Parse Source Parameters.
 142  * source_parameters(base_video_format) */
 143 static int parse_source_parameters(AVDiracSeqHeader *dsh, GetBitContext *gb,
 144                                    void *log_ctx)
 145 {
 146     AVRational frame_rate = { 0, 0 };
 147     unsigned luma_depth = 8, luma_offset = 16;
 148     int idx;
 149     int chroma_x_shift, chroma_y_shift;
 150
 151     /* [DIRAC_STD] 10.3.2 Frame size. frame_size(video_params) */
 152     /* [DIRAC_STD] custom_dimensions_flag */
 153     if (get_bits1(gb)) {
 154         dsh->width  = get_interleaved_ue_golomb(gb); /* [DIRAC_STD] FRAME_WIDTH  */
 155         dsh->height = get_interleaved_ue_golomb(gb); /* [DIRAC_STD] FRAME_HEIGHT */
 156     }
 157
 158     /* [DIRAC_STD] 10.3.3 Chroma Sampling Format.
 159      *  chroma_sampling_format(video_params) */
 160     /* [DIRAC_STD] custom_chroma_format_flag */
 161     if (get_bits1(gb))
 162         /* [DIRAC_STD] CHROMA_FORMAT_INDEX */
 163         dsh->chroma_format = get_interleaved_ue_golomb(gb);
 164     if (dsh->chroma_format > 2U) {
 165         if (log_ctx)
 166             av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown chroma format %d\n",
 167                    dsh->chroma_format);
 168         return AVERROR_INVALIDDATA;
 169     }
 170
 171     /* [DIRAC_STD] 10.3.4 Scan Format. scan_format(video_params) */
 172     /* [DIRAC_STD] custom_scan_format_flag */
 173     if (get_bits1(gb))
 174         /* [DIRAC_STD] SOURCE_SAMPLING */
 175         dsh->interlaced = get_interleaved_ue_golomb(gb);
 176     if (dsh->interlaced > 1U)
 177         return AVERROR_INVALIDDATA;
 178
 179     /* [DIRAC_STD] 10.3.5 Frame Rate. frame_rate(video_params) */
 180     if (get_bits1(gb)) { /* [DIRAC_STD] custom_frame_rate_flag */
 181         dsh->frame_rate_index = get_interleaved_ue_golomb(gb);
 182
 183         if (dsh->frame_rate_index > 10U)
 184             return AVERROR_INVALIDDATA;
 185
 186         if (!dsh->frame_rate_index) {
 187             /* [DIRAC_STD] FRAME_RATE_NUMER */
 188             frame_rate.num = get_interleaved_ue_golomb(gb);
 189             /* [DIRAC_STD] FRAME_RATE_DENOM */
 190             frame_rate.den = get_interleaved_ue_golomb(gb);
 191         }
 192     }
 193     /* [DIRAC_STD] preset_frame_rate(video_params, index) */
 194     if (dsh->frame_rate_index > 0) {
 195         if (dsh->frame_rate_index <= 8)
 196             frame_rate = ff_mpeg12_frame_rate_tab[dsh->frame_rate_index];
 197         else
 198             /* [DIRAC_STD] Table 10.3 values 9-10 */
 199             frame_rate = dirac_frame_rate[dsh->frame_rate_index - 9];
 200     }
 201     dsh->framerate = frame_rate;
 202
 203     /* [DIRAC_STD] 10.3.6 Pixel Aspect Ratio.
 204      * pixel_aspect_ratio(video_params) */
 205     if (get_bits1(gb)) { /* [DIRAC_STD] custom_pixel_aspect_ratio_flag */
 206         /* [DIRAC_STD] index */
 207         dsh->aspect_ratio_index = get_interleaved_ue_golomb(gb);
 208
 209         if (dsh->aspect_ratio_index > 6U)
 210             return AVERROR_INVALIDDATA;
 211
 212         if (!dsh->aspect_ratio_index) {
 213             dsh->sample_aspect_ratio.num = get_interleaved_ue_golomb(gb);
 214             dsh->sample_aspect_ratio.den = get_interleaved_ue_golomb(gb);
 215         }
 216     }
 217     /* [DIRAC_STD] Take value from Table 10.4 Available preset pixel
 218      *  aspect ratio values */
 219     if (dsh->aspect_ratio_index > 0)
 220         dsh->sample_aspect_ratio =
 221             dirac_preset_aspect_ratios[dsh->aspect_ratio_index - 1];
 222
 223     /* [DIRAC_STD] 10.3.7 Clean area. clean_area(video_params) */
 224     if (get_bits1(gb)) { /* [DIRAC_STD] custom_clean_area_flag */
 225         /* [DIRAC_STD] CLEAN_WIDTH */
 226         dsh->clean_width = get_interleaved_ue_golomb(gb);
 227         /* [DIRAC_STD] CLEAN_HEIGHT */
 228         dsh->clean_height = get_interleaved_ue_golomb(gb);
 229         /* [DIRAC_STD] CLEAN_LEFT_OFFSET */
 230         dsh->clean_left_offset = get_interleaved_ue_golomb(gb);
 231         /* [DIRAC_STD] CLEAN_RIGHT_OFFSET */
 232         dsh->clean_right_offset = get_interleaved_ue_golomb(gb);
 233     }
 234
 235     /* [DIRAC_STD] 10.3.8 Signal range. signal_range(video_params)
 236      * WARNING: Some adaptation seems to be done using the
 237      * AVCOL_RANGE_MPEG/JPEG values */
 238     if (get_bits1(gb)) { /* [DIRAC_STD] custom_signal_range_flag */
 239         /* [DIRAC_STD] index */
 240         dsh->pixel_range_index = get_interleaved_ue_golomb(gb);
 241
 242         if (dsh->pixel_range_index > 4U)
 243             return AVERROR_INVALIDDATA;
 244
 245         /* This assumes either fullrange or MPEG levels only */
 246         if (!dsh->pixel_range_index) {
 247             luma_offset = get_interleaved_ue_golomb(gb);
 248             luma_depth  = av_log2(get_interleaved_ue_golomb(gb)) + 1;
 249             get_interleaved_ue_golomb(gb); /* chroma offset    */
 250             get_interleaved_ue_golomb(gb); /* chroma excursion */
 251             dsh->color_range = luma_offset ? AVCOL_RANGE_MPEG
 252                                            : AVCOL_RANGE_JPEG;
 253         }
 254     }
 255     /* [DIRAC_STD] Table 10.5
 256      * Available signal range presets <--> pixel_range_presets */
 257     if (dsh->pixel_range_index > 0) {
 258         idx                = dsh->pixel_range_index - 1;
 259         luma_depth         = pixel_range_presets[idx].bitdepth;
 260         dsh->color_range   = pixel_range_presets[idx].color_range;
 261     }
 262
 263     dsh->bit_depth = luma_depth;
 264
 265     /* Full range 8 bts uses the same pix_fmts as limited range 8 bits */
 266     dsh->pixel_range_index += dsh->pixel_range_index == 1;
 267
 268     if (dsh->pixel_range_index < 2U)
 269         return AVERROR_INVALIDDATA;
 270
 271     dsh->pix_fmt = dirac_pix_fmt[dsh->chroma_format][dsh->pixel_range_index-2];
 272     avcodec_get_chroma_sub_sample(dsh->pix_fmt, &chroma_x_shift, &chroma_y_shift);
 273     if ((dsh->width % (1<<chroma_x_shift)) || (dsh->height % (1<<chroma_y_shift))) {
 274         if (log_ctx)
 275             av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "Dimensions must be an integer multiple of the chroma subsampling\n");
 276         return AVERROR_INVALIDDATA;
 277     }
 278
 279     /* [DIRAC_STD] 10.3.9 Colour specification. colour_spec(video_params) */
 280     if (get_bits1(gb)) { /* [DIRAC_STD] custom_colour_spec_flag */
 281         /* [DIRAC_STD] index */
 282         idx = dsh->color_spec_index = get_interleaved_ue_golomb(gb);
 283
 284         if (dsh->color_spec_index > 4U)
 285             return AVERROR_INVALIDDATA;
 286
 287         dsh->color_primaries = dirac_color_presets[idx].color_primaries;
 288         dsh->colorspace      = dirac_color_presets[idx].colorspace;
 289         dsh->color_trc       = dirac_color_presets[idx].color_trc;
 290
 291         if (!dsh->color_spec_index) {
 292             /* [DIRAC_STD] 10.3.9.1 Colour primaries */
 293             if (get_bits1(gb)) {
 294                 idx = get_interleaved_ue_golomb(gb);
 295                 if (idx < 3U)
 296                     dsh->color_primaries = dirac_primaries[idx];
 297             }
 298             /* [DIRAC_STD] 10.3.9.2 Colour matrix */
 299             if (get_bits1(gb)) {
 300                 idx = get_interleaved_ue_golomb(gb);
 301                 if (!idx)
 302                     dsh->colorspace = AVCOL_SPC_BT709;
 303                 else if (idx == 1)
 304                     dsh->colorspace = AVCOL_SPC_BT470BG;
 305             }
 306             /* [DIRAC_STD] 10.3.9.3 Transfer function */
 307             if (get_bits1(gb) && !get_interleaved_ue_golomb(gb))
 308                 dsh->color_trc = AVCOL_TRC_BT709;
 309         }
 310     } else {
 311         idx                    = dsh->color_spec_index;
 312         dsh->color_primaries = dirac_color_presets[idx].color_primaries;
 313         dsh->colorspace      = dirac_color_presets[idx].colorspace;
 314         dsh->color_trc       = dirac_color_presets[idx].color_trc;
 315     }
 316
 317     return 0;
 318 }
 319
 320 /* [DIRAC_STD] 10. Sequence Header. sequence_header() */
 321 int av_dirac_parse_sequence_header(AVDiracSeqHeader **pdsh,
 322                                    const uint8_t *buf, size_t buf_size,
 323                                    void *log_ctx)
 324 {
 325     AVDiracSeqHeader *dsh;
 326     GetBitContext gb;
 327     unsigned video_format, picture_coding_mode;
 328     int ret;
 329
 330     dsh = av_mallocz(sizeof(*dsh));
 331     if (!dsh)
 332         return AVERROR(ENOMEM);
 333
 334     ret = init_get_bits8(&gb, buf, buf_size);
 335     if (ret < 0)
 336         goto fail;
 337
 338     /* [DIRAC_SPEC] 10.1 Parse Parameters. parse_parameters() */
 339     dsh->version.major = get_interleaved_ue_golomb(&gb);
 340     dsh->version.minor = get_interleaved_ue_golomb(&gb);
 341     dsh->profile   = get_interleaved_ue_golomb(&gb);
 342     dsh->level     = get_interleaved_ue_golomb(&gb);
 343     /* [DIRAC_SPEC] sequence_header() -> base_video_format as defined in
 344      * 10.2 Base Video Format, table 10.1 Dirac predefined video formats */
 345     video_format = get_interleaved_ue_golomb(&gb);
 346
 347     if (dsh->version.major < 2 && log_ctx)
 348         av_log(log_ctx, AV_LOG_WARNING, "Stream is old and may not work\n");
 349     else if (dsh->version.major > 2 && log_ctx)
 350         av_log(log_ctx, AV_LOG_WARNING, "Stream may have unhandled features\n");
 351
 352     if (video_format > 20U) {
 353         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 354         goto fail;
 355     }
 356
 357     /* Fill in defaults for the source parameters. */
 358     dsh->width              = dirac_source_parameters_defaults[video_format].width;
 359     dsh->height             = dirac_source_parameters_defaults[video_format].height;
 360     dsh->chroma_format      = dirac_source_parameters_defaults[video_format].chroma_format;
 361     dsh->interlaced         = dirac_source_parameters_defaults[video_format].interlaced;
 362     dsh->top_field_first    = dirac_source_parameters_defaults[video_format].top_field_first;
 363     dsh->frame_rate_index   = dirac_source_parameters_defaults[video_format].frame_rate_index;
 364     dsh->aspect_ratio_index = dirac_source_parameters_defaults[video_format].aspect_ratio_index;
 365     dsh->clean_width        = dirac_source_parameters_defaults[video_format].clean_width;
 366     dsh->clean_height       = dirac_source_parameters_defaults[video_format].clean_height;
 367     dsh->clean_left_offset  = dirac_source_parameters_defaults[video_format].clean_left_offset;
 368     dsh->clean_right_offset = dirac_source_parameters_defaults[video_format].clean_right_offset;
 369     dsh->pixel_range_index  = dirac_source_parameters_defaults[video_format].pixel_range_index;
 370     dsh->color_spec_index   = dirac_source_parameters_defaults[video_format].color_spec_index;
 371
 372     /* [DIRAC_STD] 10.3 Source Parameters
 373      * Override the defaults. */
 374     ret = parse_source_parameters(dsh, &gb, log_ctx);
 375     if (ret < 0)
 376         goto fail;
 377
 378     /* [DIRAC_STD] picture_coding_mode shall be 0 for fields and 1 for frames
 379      * currently only used to signal field coding */
 380     picture_coding_mode = get_interleaved_ue_golomb(&gb);
 381     if (picture_coding_mode != 0) {
 382         if (log_ctx) {
 383             av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported picture coding mode %d",
 384                    picture_coding_mode);
 385         }
 386         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 387         goto fail;
 388     }
 389
 390     *pdsh = dsh;
 391     return 0;
 392 fail:
 393     av_freep(&dsh);
 394     *pdsh = NULL;
 395     return ret;
 396 }
 397 #else
 398 int av_dirac_parse_sequence_header(AVDiracSeqHeader **pdsh,
 399                                    const uint8_t *buf, size_t buf_size,
 400                                    void *log_ctx)
 401 {
 402     return AVERROR(ENOSYS);
 403 }
 404 #endif