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 Libav.
  17  *
  18  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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/imgutils.h"
  39 #include "libavutil/internal.h"
  40 #include "libavutil/pixdesc.h"
  41
  42 #include "avcodec.h"
  43 #include "dv.h"
  44 #include "dvdata.h"
  45 #include "get_bits.h"
  46 #include "idctdsp.h"
  47 #include "internal.h"
  48 #include "put_bits.h"
  49 #include "simple_idct.h"
  50
  51 typedef struct BlockInfo {
  52     const uint32_t *factor_table;
  53     const uint8_t *scan_table;
  54     uint8_t pos; /* position in block */
  55     void (*idct_put)(uint8_t *dest, int line_size, int16_t *block);
  56     uint8_t partial_bit_count;
  57     uint32_t partial_bit_buffer;
  58     int shift_offset;
  59 } BlockInfo;
  60
  61 static const int dv_iweight_bits = 14;
  62
  63 static av_cold int dvvideo_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  64 {
  65     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
  66     IDCTDSPContext idsp;
  67     int i;
  68
  69     ff_idctdsp_init(&idsp, avctx);
  70
  71     for (i = 0; i < 64; i++)
  72         s->dv_zigzag[0][i] = idsp.idct_permutation[ff_zigzag_direct[i]];
  73
  74     memcpy(s->dv_zigzag[1], ff_dv_zigzag248_direct, sizeof(s->dv_zigzag[1]));
  75
  76     s->idct_put[0] = idsp.idct_put;
  77     s->idct_put[1] = ff_simple_idct248_put;
  78
  79     return ff_dvvideo_init(avctx);
  80 }
  81
  82 /* decode AC coefficients */
  83 static void dv_decode_ac(GetBitContext *gb, BlockInfo *mb, int16_t *block)
  84 {
  85     int last_index = gb->size_in_bits;
  86     const uint8_t  *scan_table   = mb->scan_table;
  87     const uint32_t *factor_table = mb->factor_table;
  88     int pos                      = mb->pos;
  89     int partial_bit_count        = mb->partial_bit_count;
  90     int level, run, vlc_len, index;
  91
  92     OPEN_READER_NOSIZE(re, gb);
  93     UPDATE_CACHE(re, gb);
  94
  95     /* if we must parse a partial VLC, we do it here */
  96     if (partial_bit_count > 0) {
  97         re_cache              = re_cache >> partial_bit_count |
  98                                 mb->partial_bit_buffer;
  99         re_index             -= partial_bit_count;
 100         mb->partial_bit_count = 0;
 101     }
 102
 103     /* get the AC coefficients until last_index is reached */
 104     for (;;) {
 105         ff_dlog(NULL, "%2d: bits=%04x index=%d\n", pos, SHOW_UBITS(re, gb, 16),
 106                 re_index);
 107         /* our own optimized GET_RL_VLC */
 108         index   = NEG_USR32(re_cache, TEX_VLC_BITS);
 109         vlc_len = ff_dv_rl_vlc[index].len;
 110         if (vlc_len < 0) {
 111             index = NEG_USR32((unsigned) re_cache << TEX_VLC_BITS, -vlc_len) +
 112                     ff_dv_rl_vlc[index].level;
 113             vlc_len = TEX_VLC_BITS - vlc_len;
 114         }
 115         level = ff_dv_rl_vlc[index].level;
 116         run   = ff_dv_rl_vlc[index].run;
 117
 118         /* gotta check if we're still within gb boundaries */
 119         if (re_index + vlc_len > last_index) {
 120             /* should be < 16 bits otherwise a codeword could have been parsed */
 121             mb->partial_bit_count  = last_index - re_index;
 122             mb->partial_bit_buffer = re_cache & ~(-1u >> mb->partial_bit_count);
 123             re_index               = last_index;
 124             break;
 125         }
 126         re_index += vlc_len;
 127
 128         ff_dlog(NULL, "run=%d level=%d\n", run, level);
 129         pos += run;
 130         if (pos >= 64)
 131             break;
 132
 133         level = (level * factor_table[pos] + (1 << (dv_iweight_bits - 1))) >>
 134                 dv_iweight_bits;
 135         block[scan_table[pos]] = level;
 136
 137         UPDATE_CACHE(re, gb);
 138     }
 139     CLOSE_READER(re, gb);
 140     mb->pos = pos;
 141 }
 142
 143 static inline void bit_copy(PutBitContext *pb, GetBitContext *gb)
 144 {
 145     int bits_left = get_bits_left(gb);
 146     while (bits_left >= MIN_CACHE_BITS) {
 147         put_bits(pb, MIN_CACHE_BITS, get_bits(gb, MIN_CACHE_BITS));
 148         bits_left -= MIN_CACHE_BITS;
 149     }
 150     if (bits_left > 0)
 151         put_bits(pb, bits_left, get_bits(gb, bits_left));
 152 }
 153
 154 /* mb_x and mb_y are in units of 8 pixels */
 155 static int dv_decode_video_segment(AVCodecContext *avctx, void *arg)
 156 {
 157     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
 158     DVwork_chunk *work_chunk = arg;
 159     int quant, dc, dct_mode, class1, j;
 160     int mb_index, mb_x, mb_y, last_index;
 161     int y_stride, linesize;
 162     int16_t *block, *block1;
 163     int c_offset;
 164     uint8_t *y_ptr;
 165     const uint8_t *buf_ptr;
 166     PutBitContext pb, vs_pb;
 167     GetBitContext gb;
 168     BlockInfo mb_data[5 * DV_MAX_BPM], *mb, *mb1;
 169     LOCAL_ALIGNED_16(int16_t, sblock, [5 * DV_MAX_BPM], [64]);
 170     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, mb_bit_buffer, [80     + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE]); /* allow some slack */
 171     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, vs_bit_buffer, [80 * 5 + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE]); /* allow some slack */
 172     const int log2_blocksize = 3;
 173     int is_field_mode[5];
 174
 175     assert((((int) mb_bit_buffer) & 7) == 0);
 176     assert((((int) vs_bit_buffer) & 7) == 0);
 177
 178     memset(sblock, 0, 5 * DV_MAX_BPM * sizeof(*sblock));
 179
 180     /* pass 1: read DC and AC coefficients in blocks */
 181     buf_ptr = &s->buf[work_chunk->buf_offset * 80];
 182     block1  = &sblock[0][0];
 183     mb1     = mb_data;
 184     init_put_bits(&vs_pb, vs_bit_buffer, 5 * 80);
 185     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++, mb1 += s->sys->bpm, block1 += s->sys->bpm * 64) {
 186         /* skip header */
 187         quant    = buf_ptr[3] & 0x0f;
 188         buf_ptr += 4;
 189         init_put_bits(&pb, mb_bit_buffer, 80);
 190         mb    = mb1;
 191         block = block1;
 192         is_field_mode[mb_index] = 0;
 193         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++) {
 194             last_index = s->sys->block_sizes[j];
 195             init_get_bits(&gb, buf_ptr, last_index);
 196
 197             /* get the DC */
 198             dc       = get_sbits(&gb, 9);
 199             dct_mode = get_bits1(&gb);
 200             class1   = get_bits(&gb, 2);
 201             if (DV_PROFILE_IS_HD(s->sys)) {
 202                 mb->idct_put     = s->idct_put[0];
 203                 mb->scan_table   = s->dv_zigzag[0];
 204                 mb->factor_table = &s->idct_factor[(j >= 4) * 4 * 16 * 64 +
 205                                                    class1       * 16 * 64 +
 206                                                    quant             * 64];
 207                 is_field_mode[mb_index] |= !j && dct_mode;
 208             } else {
 209                 mb->idct_put     = s->idct_put[dct_mode && log2_blocksize == 3];
 210                 mb->scan_table   = s->dv_zigzag[dct_mode];
 211                 mb->factor_table =
 212                     &s->idct_factor[(class1 == 3)               * 2 * 22 * 64 +
 213                                     dct_mode                        * 22 * 64 +
 214                                     (quant + ff_dv_quant_offset[class1]) * 64];
 215             }
 216             dc = dc << 2;
 217             /* convert to unsigned because 128 is not added in the
 218              * standard IDCT */
 219             dc                   += 1024;
 220             block[0]              = dc;
 221             buf_ptr              += last_index >> 3;
 222             mb->pos               = 0;
 223             mb->partial_bit_count = 0;
 224
 225             ff_dlog(avctx, "MB block: %d, %d ", mb_index, j);
 226             dv_decode_ac(&gb, mb, block);
 227
 228             /* write the remaining bits in a new buffer only if the
 229              * block is finished */
 230             if (mb->pos >= 64)
 231                 bit_copy(&pb, &gb);
 232
 233             block += 64;
 234             mb++;
 235         }
 236
 237         /* pass 2: we can do it just after */
 238         ff_dlog(avctx, "***pass 2 size=%d MB#=%d\n", put_bits_count(&pb), mb_index);
 239         block = block1;
 240         mb    = mb1;
 241         init_get_bits(&gb, mb_bit_buffer, put_bits_count(&pb));
 242         put_bits32(&pb, 0); // padding must be zeroed
 243         flush_put_bits(&pb);
 244         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++, block += 64, mb++) {
 245             if (mb->pos < 64 && get_bits_left(&gb) > 0) {
 246                 dv_decode_ac(&gb, mb, block);
 247                 /* if still not finished, no need to parse other blocks */
 248                 if (mb->pos < 64)
 249                     break;
 250             }
 251         }
 252         /* all blocks are finished, so the extra bytes can be used at
 253          * the video segment level */
 254         if (j >= s->sys->bpm)
 255             bit_copy(&vs_pb, &gb);
 256     }
 257
 258     /* we need a pass over the whole video segment */
 259     ff_dlog(avctx, "***pass 3 size=%d\n", put_bits_count(&vs_pb));
 260     block = &sblock[0][0];
 261     mb    = mb_data;
 262     init_get_bits(&gb, vs_bit_buffer, put_bits_count(&vs_pb));
 263     put_bits32(&vs_pb, 0); // padding must be zeroed
 264     flush_put_bits(&vs_pb);
 265     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++) {
 266         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++) {
 267             if (mb->pos < 64) {
 268                 ff_dlog(avctx, "start %d:%d\n", mb_index, j);
 269                 dv_decode_ac(&gb, mb, block);
 270             }
 271             if (mb->pos >= 64 && mb->pos < 127)
 272                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 273                        "AC EOB marker is absent pos=%d\n", mb->pos);
 274             block += 64;
 275             mb++;
 276         }
 277     }
 278
 279     /* compute idct and place blocks */
 280     block = &sblock[0][0];
 281     mb    = mb_data;
 282     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++) {
 283         dv_calculate_mb_xy(s, work_chunk, mb_index, &mb_x, &mb_y);
 284
 285         /* idct_put'ting luminance */
 286         if ((s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P)                      ||
 287             (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P && mb_x >= (704 / 8)) ||
 288             (s->sys->height >= 720 && mb_y != 134)) {
 289             y_stride = (s->frame->linesize[0] <<
 290                         ((!is_field_mode[mb_index]) * log2_blocksize));
 291         } else {
 292             y_stride = (2 << log2_blocksize);
 293         }
 294         y_ptr    = s->frame->data[0] +
 295                    ((mb_y * s->frame->linesize[0] + mb_x) << log2_blocksize);
 296         linesize = s->frame->linesize[0] << is_field_mode[mb_index];
 297         mb[0].idct_put(y_ptr, linesize, block + 0 * 64);
 298         if (s->sys->video_stype == 4) { /* SD 422 */
 299             mb[2].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize),            linesize, block + 2 * 64);
 300         } else {
 301             mb[1].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize),            linesize, block + 1 * 64);
 302             mb[2].idct_put(y_ptr                         + y_stride, linesize, block + 2 * 64);
 303             mb[3].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize) + y_stride, linesize, block + 3 * 64);
 304         }
 305         mb    += 4;
 306         block += 4 * 64;
 307
 308         /* idct_put'ting chrominance */
 309         c_offset = (((mb_y >>  (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P)) * s->frame->linesize[1] +
 310                      (mb_x >> ((s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P) ? 2 : 1))) << log2_blocksize);
 311         for (j = 2; j; j--) {
 312             uint8_t *c_ptr = s->frame->data[j] + c_offset;
 313             if (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P && mb_x >= (704 / 8)) {
 314                 uint64_t aligned_pixels[64 / 8];
 315                 uint8_t *pixels = (uint8_t *) aligned_pixels;
 316                 uint8_t *c_ptr1, *ptr1;
 317                 int x, y;
 318                 mb->idct_put(pixels, 8, block);
 319                 for (y = 0; y < (1 << log2_blocksize); y++, c_ptr += s->frame->linesize[j], pixels += 8) {
 320                     ptr1   = pixels + (1 << (log2_blocksize - 1));
 321                     c_ptr1 = c_ptr + (s->frame->linesize[j] << log2_blocksize);
 322                     for (x = 0; x < (1 << (log2_blocksize - 1)); x++) {
 323                         c_ptr[x]  = pixels[x];
 324                         c_ptr1[x] = ptr1[x];
 325                     }
 326                 }
 327                 block += 64;
 328                 mb++;
 329             } else {
 330                 y_stride = (mb_y == 134) ? (1 << log2_blocksize) :
 331                            s->frame->linesize[j] << ((!is_field_mode[mb_index]) * log2_blocksize);
 332                 linesize = s->frame->linesize[j] << is_field_mode[mb_index];
 333                 (mb++)->idct_put(c_ptr, linesize, block);
 334                 block += 64;
 335                 if (s->sys->bpm == 8) {
 336                     (mb++)->idct_put(c_ptr + y_stride, linesize, block);
 337                     block += 64;
 338                 }
 339             }
 340         }
 341     }
 342     return 0;
 343 }
 344
 345 /* NOTE: exactly one frame must be given (120000 bytes for NTSC,
 346  * 144000 bytes for PAL - or twice those for 50Mbps) */
 347 static int dvvideo_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 348                                 int *got_frame, AVPacket *avpkt)
 349 {
 350     uint8_t *buf = avpkt->data;
 351     int buf_size = avpkt->size;
 352     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
 353     const uint8_t *vsc_pack;
 354     int apt, is16_9, ret;
 355     const AVDVProfile *sys;
 356
 357     sys = av_dv_frame_profile(s->sys, buf, buf_size);
 358     if (!sys || buf_size < sys->frame_size) {
 359         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "could not find dv frame profile\n");
 360         return -1; /* NOTE: we only accept several full frames */
 361     }
 362
 363     if (sys != s->sys) {
 364         ret = ff_dv_init_dynamic_tables(s, sys);
 365         if (ret < 0) {
 366             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing the work tables.\n");
 367             return ret;
 368         }
 369         s->sys = sys;
 370     }
 371
 372     s->frame            = data;
 373     s->frame->key_frame = 1;
 374     s->frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 375     avctx->pix_fmt      = s->sys->pix_fmt;
 376     avctx->framerate    = av_inv_q(s->sys->time_base);
 377
 378     ret = ff_set_dimensions(avctx, s->sys->width, s->sys->height);
 379     if (ret < 0)
 380         return ret;
 381
 382     /* Determine the codec's sample_aspect ratio from the packet */
 383     vsc_pack = buf + 80 * 5 + 48 + 5;
 384     if (*vsc_pack == dv_video_control) {
 385         apt    = buf[4] & 0x07;
 386         is16_9 = (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x02 ||
 387                  (!apt && (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x07);
 388         ff_set_sar(avctx, s->sys->sar[is16_9]);
 389     }
 390
 391     if (ff_get_buffer(avctx, s->frame, 0) < 0) {
 392         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 393         return -1;
 394     }
 395     s->frame->interlaced_frame = 1;
 396     s->frame->top_field_first  = 0;
 397
 398     s->buf = buf;
 399     avctx->execute(avctx, dv_decode_video_segment, s->work_chunks, NULL,
 400                    dv_work_pool_size(s->sys), sizeof(DVwork_chunk));
 401
 402     emms_c();
 403
 404     /* return image */
 405     *got_frame = 1;
 406
 407     return s->sys->frame_size;
 408 }
 409
 410 AVCodec ff_dvvideo_decoder = {
 411     .name           = "dvvideo",
 412     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV (Digital Video)"),
 413     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 414     .id             = AV_CODEC_ID_DVVIDEO,
 415     .priv_data_size = sizeof(DVVideoContext),
 416     .init           = dvvideo_decode_init,
 417     .decode         = dvvideo_decode_frame,
 418     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_SLICE_THREADS,
 419 };