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

   1 /*
   2  * DV decoder
   3  * Copyright (c) 2002 Fabrice Bellard
   4  * Copyright (c) 2004 Roman Shaposhnik
   5  *
   6  * 50 Mbps (DVCPRO50) support
   7  * Copyright (c) 2006 Daniel Maas <dmaas@maasdigital.com>
   8  *
   9  * 100 Mbps (DVCPRO HD) support
  10  * Initial code by Daniel Maas <dmaas@maasdigital.com> (funded by BBC R&D)
  11  * Final code by Roman Shaposhnik
  12  *
  13  * Many thanks to Dan Dennedy <dan@dennedy.org> for providing wealth
  14  * of DV technical info.
  15  *
  16  * This file is part of FFmpeg.
  17  *
  18  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  19  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  20  * License as published by the Free Software Foundation; either
  21  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  22  *
  23  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  24  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  25  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  26  * Lesser General Public License for more details.
  27  *
  28  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  29  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  30  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  31  */
  32
  33 /**
  34  * @file
  35  * DV decoder
  36  */
  37
  38 #include "libavutil/avassert.h"
  39 #include "libavutil/internal.h"
  40 #include "libavutil/pixdesc.h"
  41 #include "avcodec.h"
  42 #include "internal.h"
  43 #include "get_bits.h"
  44 #include "put_bits.h"
  45 #include "simple_idct.h"
  46 #include "dvdata.h"
  47
  48 typedef struct BlockInfo {
  49     const uint32_t *factor_table;
  50     const uint8_t *scan_table;
  51     uint8_t pos; /* position in block */
  52     void (*idct_put)(uint8_t *dest, int line_size, int16_t *block);
  53     uint8_t partial_bit_count;
  54     uint32_t partial_bit_buffer;
  55     int shift_offset;
  56 } BlockInfo;
  57
  58 static const int dv_iweight_bits = 14;
  59
  60 /* decode AC coefficients */
  61 static void dv_decode_ac(GetBitContext *gb, BlockInfo *mb, int16_t *block)
  62 {
  63     int last_index = gb->size_in_bits;
  64     const uint8_t  *scan_table   = mb->scan_table;
  65     const uint32_t *factor_table = mb->factor_table;
  66     int pos               = mb->pos;
  67     int partial_bit_count = mb->partial_bit_count;
  68     int level, run, vlc_len, index;
  69
  70     OPEN_READER(re, gb);
  71     UPDATE_CACHE(re, gb);
  72
  73     /* if we must parse a partial VLC, we do it here */
  74     if (partial_bit_count > 0) {
  75         re_cache = re_cache >> partial_bit_count | mb->partial_bit_buffer;
  76         re_index -= partial_bit_count;
  77         mb->partial_bit_count = 0;
  78     }
  79
  80     /* get the AC coefficients until last_index is reached */
  81     for (;;) {
  82         av_dlog(NULL, "%2d: bits=%04x index=%d\n", pos, SHOW_UBITS(re, gb, 16),
  83                 re_index);
  84         /* our own optimized GET_RL_VLC */
  85         index   = NEG_USR32(re_cache, TEX_VLC_BITS);
  86         vlc_len = ff_dv_rl_vlc[index].len;
  87         if (vlc_len < 0) {
  88             index = NEG_USR32((unsigned)re_cache << TEX_VLC_BITS, -vlc_len) +
  89                     ff_dv_rl_vlc[index].level;
  90             vlc_len = TEX_VLC_BITS - vlc_len;
  91         }
  92         level = ff_dv_rl_vlc[index].level;
  93         run   = ff_dv_rl_vlc[index].run;
  94
  95         /* gotta check if we're still within gb boundaries */
  96         if (re_index + vlc_len > last_index) {
  97             /* should be < 16 bits otherwise a codeword could have been parsed */
  98             mb->partial_bit_count = last_index - re_index;
  99             mb->partial_bit_buffer = re_cache & ~(-1u >> mb->partial_bit_count);
 100             re_index = last_index;
 101             break;
 102         }
 103         re_index += vlc_len;
 104
 105         av_dlog(NULL, "run=%d level=%d\n", run, level);
 106         pos += run;
 107         if (pos >= 64)
 108             break;
 109
 110         level = (level * factor_table[pos] + (1 << (dv_iweight_bits - 1))) >> dv_iweight_bits;
 111         block[scan_table[pos]] = level;
 112
 113         UPDATE_CACHE(re, gb);
 114     }
 115     CLOSE_READER(re, gb);
 116     mb->pos = pos;
 117 }
 118
 119 static inline void bit_copy(PutBitContext *pb, GetBitContext *gb)
 120 {
 121     int bits_left = get_bits_left(gb);
 122     while (bits_left >= MIN_CACHE_BITS) {
 123         put_bits(pb, MIN_CACHE_BITS, get_bits(gb, MIN_CACHE_BITS));
 124         bits_left -= MIN_CACHE_BITS;
 125     }
 126     if (bits_left > 0) {
 127         put_bits(pb, bits_left, get_bits(gb, bits_left));
 128     }
 129 }
 130
 131 /* mb_x and mb_y are in units of 8 pixels */
 132 static int dv_decode_video_segment(AVCodecContext *avctx, void *arg)
 133 {
 134     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
 135     DVwork_chunk *work_chunk = arg;
 136     int quant, dc, dct_mode, class1, j;
 137     int mb_index, mb_x, mb_y, last_index;
 138     int y_stride, linesize;
 139     int16_t *block, *block1;
 140     int c_offset;
 141     uint8_t *y_ptr;
 142     const uint8_t *buf_ptr;
 143     PutBitContext pb, vs_pb;
 144     GetBitContext gb;
 145     BlockInfo mb_data[5 * DV_MAX_BPM], *mb, *mb1;
 146     LOCAL_ALIGNED_16(int16_t, sblock, [5*DV_MAX_BPM], [64]);
 147     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, mb_bit_buffer, [  80 + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE]); /* allow some slack */
 148     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, vs_bit_buffer, [5*80 + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE]); /* allow some slack */
 149     const int log2_blocksize = 3-s->avctx->lowres;
 150     int is_field_mode[5];
 151
 152     av_assert1((((int)mb_bit_buffer) & 7) == 0);
 153     av_assert1((((int)vs_bit_buffer) & 7) == 0);
 154
 155     memset(sblock, 0, 5*DV_MAX_BPM*sizeof(*sblock));
 156
 157     /* pass 1: read DC and AC coefficients in blocks */
 158     buf_ptr = &s->buf[work_chunk->buf_offset*80];
 159     block1  = &sblock[0][0];
 160     mb1     = mb_data;
 161     init_put_bits(&vs_pb, vs_bit_buffer, 5 * 80);
 162     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++, mb1 += s->sys->bpm, block1 += s->sys->bpm * 64) {
 163         /* skip header */
 164         quant = buf_ptr[3] & 0x0f;
 165         buf_ptr += 4;
 166         init_put_bits(&pb, mb_bit_buffer, 80);
 167         mb    = mb1;
 168         block = block1;
 169         is_field_mode[mb_index] = 0;
 170         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++) {
 171             last_index = s->sys->block_sizes[j];
 172             init_get_bits(&gb, buf_ptr, last_index);
 173
 174             /* get the DC */
 175             dc       = get_sbits(&gb, 9);
 176             dct_mode = get_bits1(&gb);
 177             class1   = get_bits(&gb, 2);
 178             if (DV_PROFILE_IS_HD(s->sys)) {
 179                 mb->idct_put     = s->idct_put[0];
 180                 mb->scan_table   = s->dv_zigzag[0];
 181                 mb->factor_table = &s->sys->idct_factor[(j >= 4)*4*16*64 + class1*16*64 + quant*64];
 182                 is_field_mode[mb_index] |= !j && dct_mode;
 183             } else {
 184                 mb->idct_put     = s->idct_put[dct_mode && log2_blocksize == 3];
 185                 mb->scan_table   = s->dv_zigzag[dct_mode];
 186                 mb->factor_table = &s->sys->idct_factor[(class1 == 3)*2*22*64 + dct_mode*22*64 +
 187                                                         (quant + ff_dv_quant_offset[class1])*64];
 188             }
 189             dc = dc << 2;
 190             /* convert to unsigned because 128 is not added in the
 191                standard IDCT */
 192             dc += 1024;
 193             block[0] = dc;
 194             buf_ptr += last_index >> 3;
 195             mb->pos               = 0;
 196             mb->partial_bit_count = 0;
 197
 198             av_dlog(avctx, "MB block: %d, %d ", mb_index, j);
 199             dv_decode_ac(&gb, mb, block);
 200
 201             /* write the remaining bits in a new buffer only if the
 202                block is finished */
 203             if (mb->pos >= 64)
 204                 bit_copy(&pb, &gb);
 205
 206             block += 64;
 207             mb++;
 208         }
 209
 210         /* pass 2: we can do it just after */
 211         av_dlog(avctx, "***pass 2 size=%d MB#=%d\n", put_bits_count(&pb), mb_index);
 212         block = block1;
 213         mb    = mb1;
 214         init_get_bits(&gb, mb_bit_buffer, put_bits_count(&pb));
 215         put_bits32(&pb, 0); // padding must be zeroed
 216         flush_put_bits(&pb);
 217         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++, block += 64, mb++) {
 218             if (mb->pos < 64 && get_bits_left(&gb) > 0) {
 219                 dv_decode_ac(&gb, mb, block);
 220                 /* if still not finished, no need to parse other blocks */
 221                 if (mb->pos < 64)
 222                     break;
 223             }
 224         }
 225         /* all blocks are finished, so the extra bytes can be used at
 226            the video segment level */
 227         if (j >= s->sys->bpm)
 228             bit_copy(&vs_pb, &gb);
 229     }
 230
 231     /* we need a pass over the whole video segment */
 232     av_dlog(avctx, "***pass 3 size=%d\n", put_bits_count(&vs_pb));
 233     block = &sblock[0][0];
 234     mb    = mb_data;
 235     init_get_bits(&gb, vs_bit_buffer, put_bits_count(&vs_pb));
 236     put_bits32(&vs_pb, 0); // padding must be zeroed
 237     flush_put_bits(&vs_pb);
 238     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++) {
 239         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++) {
 240             if (mb->pos < 64) {
 241                 av_dlog(avctx, "start %d:%d\n", mb_index, j);
 242                 dv_decode_ac(&gb, mb, block);
 243             }
 244             if (mb->pos >= 64 && mb->pos < 127)
 245                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "AC EOB marker is absent pos=%d\n", mb->pos);
 246             block += 64;
 247             mb++;
 248         }
 249     }
 250
 251     /* compute idct and place blocks */
 252     block = &sblock[0][0];
 253     mb    = mb_data;
 254     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++) {
 255         dv_calculate_mb_xy(s, work_chunk, mb_index, &mb_x, &mb_y);
 256
 257         /* idct_put'ting luminance */
 258         if ((s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P) ||
 259             (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P && mb_x >= (704 / 8)) ||
 260             (s->sys->height >= 720 && mb_y != 134)) {
 261             y_stride = (s->picture.linesize[0] << ((!is_field_mode[mb_index]) * log2_blocksize));
 262         } else {
 263             y_stride = (2 << log2_blocksize);
 264         }
 265         y_ptr = s->picture.data[0] + ((mb_y * s->picture.linesize[0] + mb_x) << log2_blocksize);
 266         linesize = s->picture.linesize[0] << is_field_mode[mb_index];
 267         mb[0]    .idct_put(y_ptr                                   , linesize, block + 0*64);
 268         if (s->sys->video_stype == 4) { /* SD 422 */
 269             mb[2].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize)           , linesize, block + 2*64);
 270         } else {
 271             mb[1].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize)           , linesize, block + 1*64);
 272             mb[2].idct_put(y_ptr                         + y_stride, linesize, block + 2*64);
 273             mb[3].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize) + y_stride, linesize, block + 3*64);
 274         }
 275         mb += 4;
 276         block += 4*64;
 277
 278         /* idct_put'ting chrominance */
 279         c_offset = (((mb_y >>  (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P)) * s->picture.linesize[1] +
 280                      (mb_x >> ((s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P) ? 2 : 1))) << log2_blocksize);
 281         for (j = 2; j; j--) {
 282             uint8_t *c_ptr = s->picture.data[j] + c_offset;
 283             if (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P && mb_x >= (704 / 8)) {
 284                   uint64_t aligned_pixels[64/8];
 285                   uint8_t *pixels = (uint8_t*)aligned_pixels;
 286                   uint8_t *c_ptr1, *ptr1;
 287                   int x, y;
 288                   mb->idct_put(pixels, 8, block);
 289                   for (y = 0; y < (1 << log2_blocksize); y++, c_ptr += s->picture.linesize[j], pixels += 8) {
 290                       ptr1   = pixels + (1 << (log2_blocksize - 1));
 291                       c_ptr1 = c_ptr + (s->picture.linesize[j] << log2_blocksize);
 292                       for (x = 0; x < (1 << (log2_blocksize - 1)); x++) {
 293                           c_ptr[x]  = pixels[x];
 294                           c_ptr1[x] = ptr1[x];
 295                       }
 296                   }
 297                   block += 64; mb++;
 298             } else {
 299                   y_stride = (mb_y == 134) ? (1 << log2_blocksize) :
 300                                              s->picture.linesize[j] << ((!is_field_mode[mb_index]) * log2_blocksize);
 301                   linesize = s->picture.linesize[j] << is_field_mode[mb_index];
 302                   (mb++)->    idct_put(c_ptr           , linesize, block); block += 64;
 303                   if (s->sys->bpm == 8) {
 304                       (mb++)->idct_put(c_ptr + y_stride, linesize, block); block += 64;
 305                   }
 306             }
 307         }
 308     }
 309     return 0;
 310 }
 311
 312 /* NOTE: exactly one frame must be given (120000 bytes for NTSC,
 313    144000 bytes for PAL - or twice those for 50Mbps) */
 314 static int dvvideo_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 315                                  void *data, int *got_frame,
 316                                  AVPacket *avpkt)
 317 {
 318     uint8_t *buf = avpkt->data;
 319     int buf_size = avpkt->size;
 320     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
 321     const uint8_t* vsc_pack;
 322     int apt, is16_9;
 323
 324     s->sys = avpriv_dv_frame_profile2(avctx, s->sys, buf, buf_size);
 325     if (!s->sys || buf_size < s->sys->frame_size || ff_dv_init_dynamic_tables(s->sys)) {
 326         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "could not find dv frame profile\n");
 327         return -1; /* NOTE: we only accept several full frames */
 328     }
 329
 330     if (s->picture.data[0])
 331         avctx->release_buffer(avctx, &s->picture);
 332
 333     avcodec_get_frame_defaults(&s->picture);
 334     s->picture.reference = 0;
 335     s->picture.key_frame = 1;
 336     s->picture.pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 337     avctx->pix_fmt   = s->sys->pix_fmt;
 338     avctx->time_base = s->sys->time_base;
 339     avcodec_set_dimensions(avctx, s->sys->width, s->sys->height);
 340     if (ff_get_buffer(avctx, &s->picture) < 0) {
 341         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 342         return -1;
 343     }
 344     s->picture.interlaced_frame = 1;
 345     s->picture.top_field_first  = 0;
 346
 347     /* Determine the codec's sample_aspect ratio and field order from the packet */
 348     vsc_pack = buf + 80*5 + 48 + 5;
 349     if ( *vsc_pack == dv_video_control ) {
 350         apt = buf[4] & 0x07;
 351         is16_9 = (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x02 || (!apt && (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x07);
 352         avctx->sample_aspect_ratio = s->sys->sar[is16_9];
 353         s->picture.top_field_first = !(vsc_pack[3] & 0x40);
 354     }
 355
 356     s->buf = buf;
 357     avctx->execute(avctx, dv_decode_video_segment, s->sys->work_chunks, NULL,
 358                    dv_work_pool_size(s->sys), sizeof(DVwork_chunk));
 359
 360     emms_c();
 361
 362     /* return image */
 363     *got_frame = 1;
 364     *(AVFrame*)data = s->picture;
 365
 366     return s->sys->frame_size;
 367 }
 368
 369 static int dvvideo_close(AVCodecContext *c)
 370 {
 371     DVVideoContext *s = c->priv_data;
 372
 373     if (s->picture.data[0])
 374         c->release_buffer(c, &s->picture);
 375
 376     return 0;
 377 }
 378
 379 AVCodec ff_dvvideo_decoder = {
 380     .name           = "dvvideo",
 381     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 382     .id             = AV_CODEC_ID_DVVIDEO,
 383     .priv_data_size = sizeof(DVVideoContext),
 384     .init           = ff_dvvideo_init,
 385     .close          = dvvideo_close,
 386     .decode         = dvvideo_decode_frame,
 387     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_SLICE_THREADS,
 388     .max_lowres     = 3,
 389     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV (Digital Video)"),
 390 };