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