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  *
   5  * This file is part of Libav.
   6  *
   7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * Dirac Decoder
  25  * @author Marco Gerards <marco@gnu.org>
  26  */
  27
  28 #include "libavutil/imgutils.h"
  29
  30 #include "avcodec.h"
  31 #include "bitstream.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 + luma Offset */
 135 static const enum AVPixelFormat dirac_pix_fmt[2][3] = {
 136     { AV_PIX_FMT_YUV444P,  AV_PIX_FMT_YUV422P,  AV_PIX_FMT_YUV420P  },
 137     { AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_YUVJ420P },
 138 };
 139
 140 /* [DIRAC_STD] 10.3 Parse Source Parameters.
 141  * source_parameters(base_video_format) */
 142 static int parse_source_parameters(AVDiracSeqHeader *dsh, BitstreamContext *bc,
 143                                    void *log_ctx)
 144 {
 145     AVRational frame_rate = { 0, 0 };
 146     unsigned luma_depth = 8, luma_offset = 16;
 147     int idx;
 148
 149     /* [DIRAC_STD] 10.3.2 Frame size. frame_size(video_params) */
 150     /* [DIRAC_STD] custom_dimensions_flag */
 151     if (bitstream_read_bit(bc)) {
 152         dsh->width  = get_interleaved_ue_golomb(bc); /* [DIRAC_STD] FRAME_WIDTH  */
 153         dsh->height = get_interleaved_ue_golomb(bc); /* [DIRAC_STD] FRAME_HEIGHT */
 154     }
 155
 156     /* [DIRAC_STD] 10.3.3 Chroma Sampling Format.
 157      *  chroma_sampling_format(video_params) */
 158     /* [DIRAC_STD] custom_chroma_format_flag */
 159     if (bitstream_read_bit(bc))
 160         /* [DIRAC_STD] CHROMA_FORMAT_INDEX */
 161         dsh->chroma_format = get_interleaved_ue_golomb(bc);
 162     if (dsh->chroma_format > 2) {
 163         if (log_ctx)
 164             av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown chroma format %d\n",
 165                    dsh->chroma_format);
 166         return AVERROR_INVALIDDATA;
 167     }
 168
 169     /* [DIRAC_STD] 10.3.4 Scan Format. scan_format(video_params) */
 170     /* [DIRAC_STD] custom_scan_format_flag */
 171     if (bitstream_read_bit(bc))
 172         /* [DIRAC_STD] SOURCE_SAMPLING */
 173         dsh->interlaced = get_interleaved_ue_golomb(bc);
 174     if (dsh->interlaced > 1)
 175         return AVERROR_INVALIDDATA;
 176
 177     /* [DIRAC_STD] 10.3.5 Frame Rate. frame_rate(video_params) */
 178     if (bitstream_read_bit(bc)) { /* [DIRAC_STD] custom_frame_rate_flag */
 179         dsh->frame_rate_index = get_interleaved_ue_golomb(bc);
 180
 181         if (dsh->frame_rate_index > 10)
 182             return AVERROR_INVALIDDATA;
 183
 184         if (!dsh->frame_rate_index) {
 185             /* [DIRAC_STD] FRAME_RATE_NUMER */
 186             frame_rate.num = get_interleaved_ue_golomb(bc);
 187             /* [DIRAC_STD] FRAME_RATE_DENOM */
 188             frame_rate.den = get_interleaved_ue_golomb(bc);
 189         }
 190     }
 191     /* [DIRAC_STD] preset_frame_rate(video_params, index) */
 192     if (dsh->frame_rate_index > 0) {
 193         if (dsh->frame_rate_index <= 8)
 194             frame_rate = ff_mpeg12_frame_rate_tab[dsh->frame_rate_index];
 195         else
 196             /* [DIRAC_STD] Table 10.3 values 9-10 */
 197             frame_rate = dirac_frame_rate[dsh->frame_rate_index - 9];
 198     }
 199     dsh->framerate = frame_rate;
 200
 201     /* [DIRAC_STD] 10.3.6 Pixel Aspect Ratio.
 202      * pixel_aspect_ratio(video_params) */
 203     if (bitstream_read_bit(bc)) { /* [DIRAC_STD] custom_pixel_aspect_ratio_flag */
 204         /* [DIRAC_STD] index */
 205         dsh->aspect_ratio_index = get_interleaved_ue_golomb(bc);
 206
 207         if (dsh->aspect_ratio_index > 6)
 208             return AVERROR_INVALIDDATA;
 209
 210         if (!dsh->aspect_ratio_index) {
 211             dsh->sample_aspect_ratio.num = get_interleaved_ue_golomb(bc);
 212             dsh->sample_aspect_ratio.den = get_interleaved_ue_golomb(bc);
 213         }
 214     }
 215     /* [DIRAC_STD] Take value from Table 10.4 Available preset pixel
 216      *  aspect ratio values */
 217     if (dsh->aspect_ratio_index > 0)
 218         dsh->sample_aspect_ratio =
 219             dirac_preset_aspect_ratios[dsh->aspect_ratio_index - 1];
 220
 221     /* [DIRAC_STD] 10.3.7 Clean area. clean_area(video_params) */
 222     if (bitstream_read_bit(bc)) { /* [DIRAC_STD] custom_clean_area_flag */
 223         /* [DIRAC_STD] CLEAN_WIDTH */
 224         dsh->clean_width = get_interleaved_ue_golomb(bc);
 225         /* [DIRAC_STD] CLEAN_HEIGHT */
 226         dsh->clean_height = get_interleaved_ue_golomb(bc);
 227         /* [DIRAC_STD] CLEAN_LEFT_OFFSET */
 228         dsh->clean_left_offset = get_interleaved_ue_golomb(bc);
 229         /* [DIRAC_STD] CLEAN_RIGHT_OFFSET */
 230         dsh->clean_right_offset = get_interleaved_ue_golomb(bc);
 231     }
 232
 233     /* [DIRAC_STD] 10.3.8 Signal range. signal_range(video_params)
 234      * WARNING: Some adaptation seems to be done using the
 235      * AVCOL_RANGE_MPEG/JPEG values */
 236     if (bitstream_read_bit(bc)) { /* [DIRAC_STD] custom_signal_range_flag */
 237         /* [DIRAC_STD] index */
 238         dsh->pixel_range_index = get_interleaved_ue_golomb(bc);
 239
 240         if (dsh->pixel_range_index > 4)
 241             return AVERROR_INVALIDDATA;
 242
 243         // This assumes either fullrange or MPEG levels only
 244         if (!dsh->pixel_range_index) {
 245             luma_offset = get_interleaved_ue_golomb(bc);
 246             luma_depth  = av_log2(get_interleaved_ue_golomb(bc)) + 1;
 247             get_interleaved_ue_golomb(bc); /* chroma offset    */
 248             get_interleaved_ue_golomb(bc); /* chroma excursion */
 249             dsh->color_range = luma_offset ? AVCOL_RANGE_MPEG
 250                                            : AVCOL_RANGE_JPEG;
 251         }
 252     }
 253     /* [DIRAC_STD] Table 10.5
 254      * Available signal range presets <--> pixel_range_presets */
 255     if (dsh->pixel_range_index > 0) {
 256         idx                = dsh->pixel_range_index - 1;
 257         luma_depth         = pixel_range_presets[idx].bitdepth;
 258         dsh->color_range   = pixel_range_presets[idx].color_range;
 259     }
 260
 261     if (luma_depth > 8 && log_ctx)
 262         av_log(log_ctx, AV_LOG_WARNING, "Bitdepth greater than 8");
 263
 264     dsh->pix_fmt = dirac_pix_fmt[!luma_offset][dsh->chroma_format];
 265
 266     /* [DIRAC_STD] 10.3.9 Colour specification. colour_spec(video_params) */
 267     if (bitstream_read_bit(bc)) { /* [DIRAC_STD] custom_colour_spec_flag */
 268         /* [DIRAC_STD] index */
 269         idx = dsh->color_spec_index = get_interleaved_ue_golomb(bc);
 270
 271         if (dsh->color_spec_index > 4)
 272             return AVERROR_INVALIDDATA;
 273
 274         dsh->color_primaries = dirac_color_presets[idx].color_primaries;
 275         dsh->colorspace      = dirac_color_presets[idx].colorspace;
 276         dsh->color_trc       = dirac_color_presets[idx].color_trc;
 277
 278         if (!dsh->color_spec_index) {
 279             /* [DIRAC_STD] 10.3.9.1 Colour primaries */
 280             if (bitstream_read_bit(bc)) {
 281                 idx = get_interleaved_ue_golomb(bc);
 282                 if (idx < 3)
 283                     dsh->color_primaries = dirac_primaries[idx];
 284             }
 285             /* [DIRAC_STD] 10.3.9.2 Colour matrix */
 286             if (bitstream_read_bit(bc)) {
 287                 idx = get_interleaved_ue_golomb(bc);
 288                 if (!idx)
 289                     dsh->colorspace = AVCOL_SPC_BT709;
 290                 else if (idx == 1)
 291                     dsh->colorspace = AVCOL_SPC_BT470BG;
 292             }
 293             /* [DIRAC_STD] 10.3.9.3 Transfer function */
 294             if (bitstream_read_bit(bc) && !get_interleaved_ue_golomb(bc))
 295                 dsh->color_trc = AVCOL_TRC_BT709;
 296         }
 297     } else {
 298         idx                    = dsh->color_spec_index;
 299         dsh->color_primaries = dirac_color_presets[idx].color_primaries;
 300         dsh->colorspace      = dirac_color_presets[idx].colorspace;
 301         dsh->color_trc       = dirac_color_presets[idx].color_trc;
 302     }
 303
 304     return 0;
 305 }
 306
 307 /* [DIRAC_STD] 10. Sequence Header. sequence_header() */
 308 int av_dirac_parse_sequence_header(AVDiracSeqHeader **pdsh,
 309                                    const uint8_t *buf, size_t buf_size,
 310                                    void *log_ctx)
 311 {
 312     AVDiracSeqHeader *dsh;
 313     BitstreamContext bc;
 314     unsigned version_major;
 315     unsigned video_format, picture_coding_mode;
 316     int ret;
 317
 318     dsh = av_mallocz(sizeof(*dsh));
 319     if (!dsh)
 320         return AVERROR(ENOMEM);
 321
 322     ret = bitstream_init8(&bc, buf, buf_size);
 323     if (ret < 0)
 324         goto fail;
 325
 326     /* [DIRAC_SPEC] 10.1 Parse Parameters. parse_parameters() */
 327     version_major = get_interleaved_ue_golomb(&bc);
 328     get_interleaved_ue_golomb(&bc); /* version_minor */
 329     dsh->profile = get_interleaved_ue_golomb(&bc);
 330     dsh->level   = get_interleaved_ue_golomb(&bc);
 331     /* [DIRAC_SPEC] sequence_header() -> base_video_format as defined in
 332      * 10.2 Base Video Format, table 10.1 Dirac predefined video formats */
 333     video_format = get_interleaved_ue_golomb(&bc);
 334
 335     if (log_ctx) {
 336         if (version_major < 2)
 337             av_log(log_ctx, AV_LOG_WARNING, "Stream is old and may not work\n");
 338         else if (version_major > 2)
 339             av_log(log_ctx, AV_LOG_WARNING, "Stream may have unhandled features\n");
 340     }
 341
 342     if (video_format > 20) {
 343         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 344         goto fail;
 345     }
 346
 347     // Fill in defaults for the source parameters.
 348     dsh->width              = dirac_source_parameters_defaults[video_format].width;
 349     dsh->height             = dirac_source_parameters_defaults[video_format].height;
 350     dsh->chroma_format      = dirac_source_parameters_defaults[video_format].chroma_format;
 351     dsh->interlaced         = dirac_source_parameters_defaults[video_format].interlaced;
 352     dsh->top_field_first    = dirac_source_parameters_defaults[video_format].top_field_first;
 353     dsh->frame_rate_index   = dirac_source_parameters_defaults[video_format].frame_rate_index;
 354     dsh->aspect_ratio_index = dirac_source_parameters_defaults[video_format].aspect_ratio_index;
 355     dsh->clean_width        = dirac_source_parameters_defaults[video_format].clean_width;
 356     dsh->clean_height       = dirac_source_parameters_defaults[video_format].clean_height;
 357     dsh->clean_left_offset  = dirac_source_parameters_defaults[video_format].clean_left_offset;
 358     dsh->clean_right_offset = dirac_source_parameters_defaults[video_format].clean_right_offset;
 359     dsh->pixel_range_index  = dirac_source_parameters_defaults[video_format].pixel_range_index;
 360     dsh->color_spec_index   = dirac_source_parameters_defaults[video_format].color_spec_index;
 361
 362     /* [DIRAC_STD] 10.3 Source Parameters
 363      * Override the defaults. */
 364     ret = parse_source_parameters(dsh, &bc, log_ctx);
 365     if (ret < 0)
 366         goto fail;
 367
 368     /* [DIRAC_STD] picture_coding_mode shall be 0 for fields and 1 for frames
 369      * currently only used to signal field coding */
 370     picture_coding_mode = get_interleaved_ue_golomb(&bc);
 371     if (picture_coding_mode != 0) {
 372         if (log_ctx) {
 373             av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported picture coding mode %d",
 374                    picture_coding_mode);
 375         }
 376         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 377         goto fail;
 378     }
 379
 380     *pdsh = dsh;
 381     return 0;
 382 fail:
 383     av_freep(&dsh);
 384     *pdsh = NULL;
 385     return ret;
 386 }
 387 #else
 388 int av_dirac_parse_sequence_header(AVDiracSeqHeader **pdsh,
 389                                    const uint8_t *buf, size_t buf_size,
 390                                    void *log_ctx)
 391 {
 392     return AVERROR(ENOSYS);
 393 }
 394 #endif