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 #include "dv.h"
  48
  49 typedef struct BlockInfo {
  50     const uint32_t *factor_table;
  51     const uint8_t *scan_table;
  52     uint8_t pos; /* position in block */
  53     void (*idct_put)(uint8_t *dest, int line_size, int16_t *block);
  54     uint8_t partial_bit_count;
  55     uint32_t partial_bit_buffer;
  56     int shift_offset;
  57 } BlockInfo;
  58
  59 static const int dv_iweight_bits = 14;
  60
  61 /* decode AC coefficients */
  62 static void dv_decode_ac(GetBitContext *gb, BlockInfo *mb, int16_t *block)
  63 {
  64     int last_index = gb->size_in_bits;
  65     const uint8_t  *scan_table   = mb->scan_table;
  66     const uint32_t *factor_table = mb->factor_table;
  67     int pos               = mb->pos;
  68     int partial_bit_count = mb->partial_bit_count;
  69     int level, run, vlc_len, index;
  70
  71     OPEN_READER(re, gb);
  72     UPDATE_CACHE(re, gb);
  73
  74     /* if we must parse a partial VLC, we do it here */
  75     if (partial_bit_count > 0) {
  76         re_cache = re_cache >> partial_bit_count | mb->partial_bit_buffer;
  77         re_index -= partial_bit_count;
  78         mb->partial_bit_count = 0;
  79     }
  80
  81     /* get the AC coefficients until last_index is reached */
  82     for (;;) {
  83         av_dlog(NULL, "%2d: bits=%04x index=%d\n", pos, SHOW_UBITS(re, gb, 16),
  84                 re_index);
  85         /* our own optimized GET_RL_VLC */
  86         index   = NEG_USR32(re_cache, TEX_VLC_BITS);
  87         vlc_len = ff_dv_rl_vlc[index].len;
  88         if (vlc_len < 0) {
  89             index = NEG_USR32((unsigned)re_cache << TEX_VLC_BITS, -vlc_len) +
  90                     ff_dv_rl_vlc[index].level;
  91             vlc_len = TEX_VLC_BITS - vlc_len;
  92         }
  93         level = ff_dv_rl_vlc[index].level;
  94         run   = ff_dv_rl_vlc[index].run;
  95
  96         /* gotta check if we're still within gb boundaries */
  97         if (re_index + vlc_len > last_index) {
  98             /* should be < 16 bits otherwise a codeword could have been parsed */
  99             mb->partial_bit_count = last_index - re_index;
 100             mb->partial_bit_buffer = re_cache & ~(-1u >> mb->partial_bit_count);
 101             re_index = last_index;
 102             break;
 103         }
 104         re_index += vlc_len;
 105
 106         av_dlog(NULL, "run=%d level=%d\n", run, level);
 107         pos += run;
 108         if (pos >= 64)
 109             break;
 110
 111         level = (level * factor_table[pos] + (1 << (dv_iweight_bits - 1))) >> dv_iweight_bits;
 112         block[scan_table[pos]] = level;
 113
 114         UPDATE_CACHE(re, gb);
 115     }
 116     CLOSE_READER(re, gb);
 117     mb->pos = pos;
 118 }
 119
 120 static inline void bit_copy(PutBitContext *pb, GetBitContext *gb)
 121 {
 122     int bits_left = get_bits_left(gb);
 123     while (bits_left >= MIN_CACHE_BITS) {
 124         put_bits(pb, MIN_CACHE_BITS, get_bits(gb, MIN_CACHE_BITS));
 125         bits_left -= MIN_CACHE_BITS;
 126     }
 127     if (bits_left > 0) {
 128         put_bits(pb, bits_left, get_bits(gb, bits_left));
 129     }
 130 }
 131
 132 /* mb_x and mb_y are in units of 8 pixels */
 133 static int dv_decode_video_segment(AVCodecContext *avctx, void *arg)
 134 {
 135     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
 136     DVwork_chunk *work_chunk = arg;
 137     int quant, dc, dct_mode, class1, j;
 138     int mb_index, mb_x, mb_y, last_index;
 139     int y_stride, linesize;
 140     int16_t *block, *block1;
 141     int c_offset;
 142     uint8_t *y_ptr;
 143     const uint8_t *buf_ptr;
 144     PutBitContext pb, vs_pb;
 145     GetBitContext gb;
 146     BlockInfo mb_data[5 * DV_MAX_BPM], *mb, *mb1;
 147     LOCAL_ALIGNED_16(int16_t, sblock, [5*DV_MAX_BPM], [64]);
 148     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, mb_bit_buffer, [  80 + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE]); /* allow some slack */
 149     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, vs_bit_buffer, [5*80 + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE]); /* allow some slack */
 150     const int log2_blocksize = 3-s->avctx->lowres;
 151     int is_field_mode[5];
 152
 153     av_assert1((((int)mb_bit_buffer) & 7) == 0);
 154     av_assert1((((int)vs_bit_buffer) & 7) == 0);
 155
 156     memset(sblock, 0, 5*DV_MAX_BPM*sizeof(*sblock));
 157
 158     /* pass 1: read DC and AC coefficients in blocks */
 159     buf_ptr = &s->buf[work_chunk->buf_offset*80];
 160     block1  = &sblock[0][0];
 161     mb1     = mb_data;
 162     init_put_bits(&vs_pb, vs_bit_buffer, 5 * 80);
 163     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++, mb1 += s->sys->bpm, block1 += s->sys->bpm * 64) {
 164         /* skip header */
 165         quant = buf_ptr[3] & 0x0f;
 166         buf_ptr += 4;
 167         init_put_bits(&pb, mb_bit_buffer, 80);
 168         mb    = mb1;
 169         block = block1;
 170         is_field_mode[mb_index] = 0;
 171         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++) {
 172             last_index = s->sys->block_sizes[j];
 173             init_get_bits(&gb, buf_ptr, last_index);
 174
 175             /* get the DC */
 176             dc       = get_sbits(&gb, 9);
 177             dct_mode = get_bits1(&gb);
 178             class1   = get_bits(&gb, 2);
 179             if (DV_PROFILE_IS_HD(s->sys)) {
 180                 mb->idct_put     = s->idct_put[0];
 181                 mb->scan_table   = s->dv_zigzag[0];
 182                 mb->factor_table = &s->sys->idct_factor[(j >= 4)*4*16*64 + class1*16*64 + quant*64];
 183                 is_field_mode[mb_index] |= !j && dct_mode;
 184             } else {
 185                 mb->idct_put     = s->idct_put[dct_mode && log2_blocksize == 3];
 186                 mb->scan_table   = s->dv_zigzag[dct_mode];
 187                 mb->factor_table = &s->sys->idct_factor[(class1 == 3)*2*22*64 + dct_mode*22*64 +
 188                                                         (quant + ff_dv_quant_offset[class1])*64];
 189             }
 190             dc = dc << 2;
 191             /* convert to unsigned because 128 is not added in the
 192                standard IDCT */
 193             dc += 1024;
 194             block[0] = dc;
 195             buf_ptr += last_index >> 3;
 196             mb->pos               = 0;
 197             mb->partial_bit_count = 0;
 198
 199             av_dlog(avctx, "MB block: %d, %d ", mb_index, j);
 200             dv_decode_ac(&gb, mb, block);
 201
 202             /* write the remaining bits in a new buffer only if the
 203                block is finished */
 204             if (mb->pos >= 64)
 205                 bit_copy(&pb, &gb);
 206
 207             block += 64;
 208             mb++;
 209         }
 210
 211         /* pass 2: we can do it just after */
 212         av_dlog(avctx, "***pass 2 size=%d MB#=%d\n", put_bits_count(&pb), mb_index);
 213         block = block1;
 214         mb    = mb1;
 215         init_get_bits(&gb, mb_bit_buffer, put_bits_count(&pb));
 216         put_bits32(&pb, 0); // padding must be zeroed
 217         flush_put_bits(&pb);
 218         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++, block += 64, mb++) {
 219             if (mb->pos < 64 && get_bits_left(&gb) > 0) {
 220                 dv_decode_ac(&gb, mb, block);
 221                 /* if still not finished, no need to parse other blocks */
 222                 if (mb->pos < 64)
 223                     break;
 224             }
 225         }
 226         /* all blocks are finished, so the extra bytes can be used at
 227            the video segment level */
 228         if (j >= s->sys->bpm)
 229             bit_copy(&vs_pb, &gb);
 230     }
 231
 232     /* we need a pass over the whole video segment */
 233     av_dlog(avctx, "***pass 3 size=%d\n", put_bits_count(&vs_pb));
 234     block = &sblock[0][0];
 235     mb    = mb_data;
 236     init_get_bits(&gb, vs_bit_buffer, put_bits_count(&vs_pb));
 237     put_bits32(&vs_pb, 0); // padding must be zeroed
 238     flush_put_bits(&vs_pb);
 239     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++) {
 240         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++) {
 241             if (mb->pos < 64 && get_bits_left(&gb) > 0) {
 242                 av_dlog(avctx, "start %d:%d\n", mb_index, j);
 243                 dv_decode_ac(&gb, mb, block);
 244             }
 245             if (mb->pos >= 64 && mb->pos < 127)
 246                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "AC EOB marker is absent pos=%d\n", mb->pos);
 247             block += 64;
 248             mb++;
 249         }
 250     }
 251
 252     /* compute idct and place blocks */
 253     block = &sblock[0][0];
 254     mb    = mb_data;
 255     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++) {
 256         dv_calculate_mb_xy(s, work_chunk, mb_index, &mb_x, &mb_y);
 257
 258         /* idct_put'ting luminance */
 259         if ((s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P) ||
 260             (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P && mb_x >= (704 / 8)) ||
 261             (s->sys->height >= 720 && mb_y != 134)) {
 262             y_stride = (s->frame->linesize[0] << ((!is_field_mode[mb_index]) * log2_blocksize));
 263         } else {
 264             y_stride = (2 << log2_blocksize);
 265         }
 266         y_ptr = s->frame->data[0] + ((mb_y * s->frame->linesize[0] + mb_x) << log2_blocksize);
 267         linesize = s->frame->linesize[0] << is_field_mode[mb_index];
 268         mb[0]    .idct_put(y_ptr                                   , linesize, block + 0*64);
 269         if (s->sys->video_stype == 4) { /* SD 422 */
 270             mb[2].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize)           , linesize, block + 2*64);
 271         } else {
 272             mb[1].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize)           , linesize, block + 1*64);
 273             mb[2].idct_put(y_ptr                         + y_stride, linesize, block + 2*64);
 274             mb[3].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize) + y_stride, linesize, block + 3*64);
 275         }
 276         mb += 4;
 277         block += 4*64;
 278
 279         /* idct_put'ting chrominance */
 280         c_offset = (((mb_y >>  (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P)) * s->frame->linesize[1] +
 281                      (mb_x >> ((s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P) ? 2 : 1))) << log2_blocksize);
 282         for (j = 2; j; j--) {
 283             uint8_t *c_ptr = s->frame->data[j] + c_offset;
 284             if (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P && mb_x >= (704 / 8)) {
 285                   uint64_t aligned_pixels[64/8];
 286                   uint8_t *pixels = (uint8_t*)aligned_pixels;
 287                   uint8_t *c_ptr1, *ptr1;
 288                   int x, y;
 289                   mb->idct_put(pixels, 8, block);
 290                   for (y = 0; y < (1 << log2_blocksize); y++, c_ptr += s->frame->linesize[j], pixels += 8) {
 291                       ptr1   = pixels + ((1 << (log2_blocksize))>>1);
 292                       c_ptr1 = c_ptr + (s->frame->linesize[j] << log2_blocksize);
 293                       for (x = 0; x < (1 << FFMAX(log2_blocksize - 1, 0)); x++) {
 294                           c_ptr[x]  = pixels[x];
 295                           c_ptr1[x] = ptr1[x];
 296                       }
 297                   }
 298                   block += 64; mb++;
 299             } else {
 300                   y_stride = (mb_y == 134) ? (1 << log2_blocksize) :
 301                                              s->frame->linesize[j] << ((!is_field_mode[mb_index]) * log2_blocksize);
 302                   linesize = s->frame->linesize[j] << is_field_mode[mb_index];
 303                   (mb++)->    idct_put(c_ptr           , linesize, block); block += 64;
 304                   if (s->sys->bpm == 8) {
 305                       (mb++)->idct_put(c_ptr + y_stride, linesize, block); block += 64;
 306                   }
 307             }
 308         }
 309     }
 310     return 0;
 311 }
 312
 313 /* NOTE: exactly one frame must be given (120000 bytes for NTSC,
 314    144000 bytes for PAL - or twice those for 50Mbps) */
 315 static int dvvideo_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 316                                  void *data, int *got_frame,
 317                                  AVPacket *avpkt)
 318 {
 319     uint8_t *buf = avpkt->data;
 320     int buf_size = avpkt->size;
 321     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
 322     const uint8_t* vsc_pack;
 323     int apt, is16_9, ret;
 324
 325     s->sys = avpriv_dv_frame_profile2(avctx, s->sys, buf, buf_size);
 326     if (!s->sys || buf_size < s->sys->frame_size || ff_dv_init_dynamic_tables(s->sys)) {
 327         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "could not find dv frame profile\n");
 328         return -1; /* NOTE: we only accept several full frames */
 329     }
 330
 331     s->frame            = data;
 332     s->frame->key_frame = 1;
 333     s->frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 334     avctx->pix_fmt   = s->sys->pix_fmt;
 335     avctx->time_base = s->sys->time_base;
 336
 337     ret = ff_set_dimensions(avctx, s->sys->width, s->sys->height);
 338     if (ret < 0)
 339         return ret;
 340
 341     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, s->frame, 0)) < 0)
 342         return ret;
 343     s->frame->interlaced_frame = 1;
 344     s->frame->top_field_first  = 0;
 345
 346     /* Determine the codec's sample_aspect ratio and field order from the packet */
 347     vsc_pack = buf + 80*5 + 48 + 5;
 348     if ( *vsc_pack == dv_video_control ) {
 349         apt = buf[4] & 0x07;
 350         is16_9 = (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x02 || (!apt && (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x07);
 351         avctx->sample_aspect_ratio = s->sys->sar[is16_9];
 352         s->frame->top_field_first = !(vsc_pack[3] & 0x40);
 353     }
 354
 355     s->buf = buf;
 356     avctx->execute(avctx, dv_decode_video_segment, s->sys->work_chunks, NULL,
 357                    dv_work_pool_size(s->sys), sizeof(DVwork_chunk));
 358
 359     emms_c();
 360
 361     /* return image */
 362     *got_frame = 1;
 363
 364     return s->sys->frame_size;
 365 }
 366
 367 AVCodec ff_dvvideo_decoder = {
 368     .name           = "dvvideo",
 369     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV (Digital Video)"),
 370     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 371     .id             = AV_CODEC_ID_DVVIDEO,
 372     .priv_data_size = sizeof(DVVideoContext),
 373     .init           = ff_dvvideo_init,
 374     .decode         = dvvideo_decode_frame,
 375     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_SLICE_THREADS,
 376     .max_lowres     = 3,
 377 };