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 "bitstream.h"
  44 #include "dv.h"
  45 #include "dvdata.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, ptrdiff_t stride, 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(BitstreamContext *bc, BlockInfo *mb, int16_t *block)
  84 {
  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;
  90
  91     /* if we must parse a partial VLC, we do it here */
  92     if (partial_bit_count > 0) {
  93         bitstream_unget(bc, mb->partial_bit_buffer, partial_bit_count);
  94         mb->partial_bit_count = 0;
  95     }
  96
  97     /* get the AC coefficients until last_index is reached */
  98     for (;;) {
  99         BitstreamContext tmp = *bc;
 100
 101         ff_dlog(NULL, "%2d: bits=%04x index=%d\n",
 102                 pos, bitstream_peek(bc, 16), bitstream_tell(bc));
 103
 104         BITSTREAM_RL_VLC(level, run, bc, ff_dv_rl_vlc, TEX_VLC_BITS, 2);
 105
 106         if (bitstream_bits_left(bc) < 0) {
 107             mb->partial_bit_count  = bitstream_bits_left(&tmp);
 108             mb->partial_bit_buffer = bitstream_peek(&tmp, mb->partial_bit_count);
 109             break;
 110         }
 111         ff_dlog(NULL, "run=%d level=%d\n", run, level);
 112         pos += run;
 113         if (pos >= 64)
 114             break;
 115
 116         level = (level * factor_table[pos] + (1 << (dv_iweight_bits - 1))) >>
 117                 dv_iweight_bits;
 118         block[scan_table[pos]] = level;
 119     }
 120     mb->pos = pos;
 121 }
 122
 123 static inline void bit_copy(PutBitContext *pb, BitstreamContext *bc)
 124 {
 125     int bits_left = bitstream_bits_left(bc);
 126
 127     while (bits_left >= 32) {
 128         int read = bitstream_read(bc, 32);
 129         put_bits32(pb, read);
 130         bits_left -= 32;
 131     }
 132
 133     if (bits_left > 0)
 134         put_bits(pb, bits_left, bitstream_read(bc, bits_left));
 135 }
 136
 137 /* mb_x and mb_y are in units of 8 pixels */
 138 static int dv_decode_video_segment(AVCodecContext *avctx, void *arg)
 139 {
 140     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
 141     DVwork_chunk *work_chunk = arg;
 142     int quant, dc, dct_mode, class1, j;
 143     int mb_index, mb_x, mb_y, last_index;
 144     int y_stride, linesize;
 145     int16_t *block, *block1;
 146     int c_offset;
 147     uint8_t *y_ptr;
 148     const uint8_t *buf_ptr;
 149     PutBitContext pb, vs_pb;
 150     BitstreamContext bc;
 151     BlockInfo mb_data[5 * DV_MAX_BPM], *mb, *mb1;
 152     LOCAL_ALIGNED_16(int16_t, sblock, [5 * DV_MAX_BPM], [64]);
 153     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, mb_bit_buffer, [80     + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE]); /* allow some slack */
 154     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, vs_bit_buffer, [80 * 5 + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE]); /* allow some slack */
 155     const int log2_blocksize = 3;
 156     int is_field_mode[5];
 157     int mb_bits;
 158
 159     assert((((int) mb_bit_buffer) & 7) == 0);
 160     assert((((int) vs_bit_buffer) & 7) == 0);
 161
 162     memset(sblock, 0, 5 * DV_MAX_BPM * sizeof(*sblock));
 163
 164     /* pass 1: read DC and AC coefficients in blocks */
 165     buf_ptr = &s->buf[work_chunk->buf_offset * 80];
 166     block1  = &sblock[0][0];
 167     mb1     = mb_data;
 168     init_put_bits(&vs_pb, vs_bit_buffer, 5 * 80);
 169     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++, mb1 += s->sys->bpm, block1 += s->sys->bpm * 64) {
 170         /* skip header */
 171         quant    = buf_ptr[3] & 0x0f;
 172         buf_ptr += 4;
 173         init_put_bits(&pb, mb_bit_buffer, 80);
 174         mb    = mb1;
 175         block = block1;
 176         is_field_mode[mb_index] = 0;
 177         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++) {
 178             last_index = s->sys->block_sizes[j];
 179             bitstream_init(&bc, buf_ptr, last_index);
 180
 181             /* get the DC */
 182             dc       = bitstream_read_signed(&bc, 9);
 183             dct_mode = bitstream_read_bit(&bc);
 184             class1   = bitstream_read(&bc, 2);
 185             if (DV_PROFILE_IS_HD(s->sys)) {
 186                 mb->idct_put     = s->idct_put[0];
 187                 mb->scan_table   = s->dv_zigzag[0];
 188                 mb->factor_table = &s->idct_factor[(j >= 4) * 4 * 16 * 64 +
 189                                                    class1       * 16 * 64 +
 190                                                    quant             * 64];
 191                 is_field_mode[mb_index] |= !j && dct_mode;
 192             } else {
 193                 mb->idct_put     = s->idct_put[dct_mode && log2_blocksize == 3];
 194                 mb->scan_table   = s->dv_zigzag[dct_mode];
 195                 mb->factor_table =
 196                     &s->idct_factor[(class1 == 3)               * 2 * 22 * 64 +
 197                                     dct_mode                        * 22 * 64 +
 198                                     (quant + ff_dv_quant_offset[class1]) * 64];
 199             }
 200             dc = dc << 2;
 201             /* convert to unsigned because 128 is not added in the
 202              * standard IDCT */
 203             dc                   += 1024;
 204             block[0]              = dc;
 205             buf_ptr              += last_index >> 3;
 206             mb->pos               = 0;
 207             mb->partial_bit_count = 0;
 208
 209             ff_dlog(avctx, "MB block: %d, %d ", mb_index, j);
 210             dv_decode_ac(&bc, mb, block);
 211
 212             /* write the remaining bits in a new buffer only if the
 213              * block is finished */
 214             if (mb->pos >= 64)
 215                 bit_copy(&pb, &bc);
 216
 217             block += 64;
 218             mb++;
 219         }
 220
 221         /* pass 2: we can do it just after */
 222         ff_dlog(avctx, "***pass 2 size=%d MB#=%d\n", put_bits_count(&pb), mb_index);
 223         block = block1;
 224         mb    = mb1;
 225
 226         mb_bits = put_bits_count(&pb);
 227         put_bits32(&pb, 0); // padding must be zeroed
 228         flush_put_bits(&pb);
 229         bitstream_init(&bc, mb_bit_buffer, mb_bits);
 230
 231         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++, block += 64, mb++) {
 232             if (mb->pos < 64 && bitstream_bits_left(&bc) > 0) {
 233                 dv_decode_ac(&bc, mb, block);
 234                 /* if still not finished, no need to parse other blocks */
 235                 if (mb->pos < 64)
 236                     break;
 237             }
 238         }
 239         /* all blocks are finished, so the extra bytes can be used at
 240          * the video segment level */
 241         if (j >= s->sys->bpm)
 242             bit_copy(&vs_pb, &bc);
 243     }
 244
 245     /* we need a pass over the whole video segment */
 246     ff_dlog(avctx, "***pass 3 size=%d\n", put_bits_count(&vs_pb));
 247     block = &sblock[0][0];
 248     mb    = mb_data;
 249     mb_bits = put_bits_count(&vs_pb);
 250     put_bits32(&vs_pb, 0); // padding must be zeroed
 251     flush_put_bits(&vs_pb);
 252     bitstream_init(&bc, vs_bit_buffer, mb_bits);
 253     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++) {
 254         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++) {
 255             if (mb->pos < 64) {
 256                 ff_dlog(avctx, "start %d:%d\n", mb_index, j);
 257                 dv_decode_ac(&bc, mb, block);
 258             }
 259             if (mb->pos >= 64 && mb->pos < 127)
 260                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 261                        "AC EOB marker is absent pos=%"PRIu8"\n", mb->pos);
 262             block += 64;
 263             mb++;
 264         }
 265     }
 266
 267     /* compute idct and place blocks */
 268     block = &sblock[0][0];
 269     mb    = mb_data;
 270     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++) {
 271         dv_calculate_mb_xy(s, work_chunk, mb_index, &mb_x, &mb_y);
 272
 273         /* idct_put'ting luminance */
 274         if ((s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P)                      ||
 275             (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P && mb_x >= (704 / 8)) ||
 276             (s->sys->height >= 720 && mb_y != 134)) {
 277             y_stride = (s->frame->linesize[0] <<
 278                         ((!is_field_mode[mb_index]) * log2_blocksize));
 279         } else {
 280             y_stride = (2 << log2_blocksize);
 281         }
 282         y_ptr    = s->frame->data[0] +
 283                    ((mb_y * s->frame->linesize[0] + mb_x) << log2_blocksize);
 284         linesize = s->frame->linesize[0] << is_field_mode[mb_index];
 285         mb[0].idct_put(y_ptr, linesize, block + 0 * 64);
 286         if (s->sys->video_stype == 4) { /* SD 422 */
 287             mb[2].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize),            linesize, block + 2 * 64);
 288         } else {
 289             mb[1].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize),            linesize, block + 1 * 64);
 290             mb[2].idct_put(y_ptr                         + y_stride, linesize, block + 2 * 64);
 291             mb[3].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize) + y_stride, linesize, block + 3 * 64);
 292         }
 293         mb    += 4;
 294         block += 4 * 64;
 295
 296         /* idct_put'ting chrominance */
 297         c_offset = (((mb_y >>  (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P)) * s->frame->linesize[1] +
 298                      (mb_x >> ((s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P) ? 2 : 1))) << log2_blocksize);
 299         for (j = 2; j; j--) {
 300             uint8_t *c_ptr = s->frame->data[j] + c_offset;
 301             if (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P && mb_x >= (704 / 8)) {
 302                 uint64_t aligned_pixels[64 / 8];
 303                 uint8_t *pixels = (uint8_t *) aligned_pixels;
 304                 uint8_t *c_ptr1, *ptr1;
 305                 int x, y;
 306                 mb->idct_put(pixels, 8, block);
 307                 for (y = 0; y < (1 << log2_blocksize); y++, c_ptr += s->frame->linesize[j], pixels += 8) {
 308                     ptr1   = pixels + (1 << (log2_blocksize - 1));
 309                     c_ptr1 = c_ptr + (s->frame->linesize[j] << log2_blocksize);
 310                     for (x = 0; x < (1 << (log2_blocksize - 1)); x++) {
 311                         c_ptr[x]  = pixels[x];
 312                         c_ptr1[x] = ptr1[x];
 313                     }
 314                 }
 315                 block += 64;
 316                 mb++;
 317             } else {
 318                 y_stride = (mb_y == 134) ? (1 << log2_blocksize) :
 319                            s->frame->linesize[j] << ((!is_field_mode[mb_index]) * log2_blocksize);
 320                 linesize = s->frame->linesize[j] << is_field_mode[mb_index];
 321                 (mb++)->idct_put(c_ptr, linesize, block);
 322                 block += 64;
 323                 if (s->sys->bpm == 8) {
 324                     (mb++)->idct_put(c_ptr + y_stride, linesize, block);
 325                     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, void *data,
 336                                 int *got_frame, AVPacket *avpkt)
 337 {
 338     uint8_t *buf = avpkt->data;
 339     int buf_size = avpkt->size;
 340     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
 341     AVFrame *frame = data;
 342     const uint8_t *vsc_pack;
 343     int apt, is16_9, ret;
 344     const AVDVProfile *sys;
 345
 346     sys = av_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            = frame;
 362     frame->key_frame    = 1;
 363     frame->pict_type    = AV_PICTURE_TYPE_I;
 364     avctx->pix_fmt      = s->sys->pix_fmt;
 365     avctx->framerate    = av_inv_q(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[2] & 0x07) == 0x02 ||
 376                  (!apt && (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x07);
 377         ff_set_sar(avctx, s->sys->sar[is16_9]);
 378     }
 379
 380     if (ff_get_buffer(avctx, frame, 0) < 0) {
 381         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 382         return -1;
 383     }
 384     frame->interlaced_frame = 1;
 385     frame->top_field_first  = 0;
 386
 387     s->buf = buf;
 388     avctx->execute(avctx, dv_decode_video_segment, s->work_chunks, NULL,
 389                    dv_work_pool_size(s->sys), sizeof(DVwork_chunk));
 390
 391     emms_c();
 392
 393     /* return image */
 394     *got_frame = 1;
 395
 396     return s->sys->frame_size;
 397 }
 398
 399 AVCodec ff_dvvideo_decoder = {
 400     .name           = "dvvideo",
 401     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV (Digital Video)"),
 402     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 403     .id             = AV_CODEC_ID_DVVIDEO,
 404     .priv_data_size = sizeof(DVVideoContext),
 405     .init           = dvvideo_decode_init,
 406     .decode         = dvvideo_decode_frame,
 407     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DR1 | AV_CODEC_CAP_SLICE_THREADS,
 408 };