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/imgutils.h"
  41 #include "libavutil/pixdesc.h"
  42 #include "avcodec.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     DSPContext dsp;
  66     int i;
  67
  68     memset(&dsp,0, sizeof(dsp));
  69     ff_dsputil_init(&dsp, avctx);
  70
  71     for (i = 0; i < 64; i++)
  72        s->dv_zigzag[0][i] = dsp.idct_permutation[ff_zigzag_direct[i]];
  73
  74     if (avctx->lowres){
  75         for (i = 0; i < 64; i++){
  76             int j = ff_dv_zigzag248_direct[i];
  77             s->dv_zigzag[1][i] = dsp.idct_permutation[(j & 7) + (j & 8) * 4 + (j & 48) / 2];
  78         }
  79     }else
  80         memcpy(s->dv_zigzag[1], ff_dv_zigzag248_direct, sizeof(s->dv_zigzag[1]));
  81
  82     s->idct_put[0] = dsp.idct_put;
  83     s->idct_put[1] = ff_simple_idct248_put;
  84
  85     return ff_dvvideo_init(avctx);
  86 }
  87
  88 /* decode AC coefficients */
  89 static void dv_decode_ac(GetBitContext *gb, BlockInfo *mb, int16_t *block)
  90 {
  91     int last_index = gb->size_in_bits;
  92     const uint8_t  *scan_table   = mb->scan_table;
  93     const uint32_t *factor_table = mb->factor_table;
  94     int pos               = mb->pos;
  95     int partial_bit_count = mb->partial_bit_count;
  96     int level, run, vlc_len, index;
  97
  98     OPEN_READER(re, gb);
  99     UPDATE_CACHE(re, gb);
 100
 101     /* if we must parse a partial VLC, we do it here */
 102     if (partial_bit_count > 0) {
 103         re_cache = re_cache >> partial_bit_count | mb->partial_bit_buffer;
 104         re_index -= partial_bit_count;
 105         mb->partial_bit_count = 0;
 106     }
 107
 108     /* get the AC coefficients until last_index is reached */
 109     for (;;) {
 110         av_dlog(NULL, "%2d: bits=%04x index=%d\n", pos, SHOW_UBITS(re, gb, 16),
 111                 re_index);
 112         /* our own optimized GET_RL_VLC */
 113         index   = NEG_USR32(re_cache, TEX_VLC_BITS);
 114         vlc_len = ff_dv_rl_vlc[index].len;
 115         if (vlc_len < 0) {
 116             index = NEG_USR32((unsigned)re_cache << TEX_VLC_BITS, -vlc_len) +
 117                     ff_dv_rl_vlc[index].level;
 118             vlc_len = TEX_VLC_BITS - vlc_len;
 119         }
 120         level = ff_dv_rl_vlc[index].level;
 121         run   = ff_dv_rl_vlc[index].run;
 122
 123         /* gotta check if we're still within gb boundaries */
 124         if (re_index + vlc_len > last_index) {
 125             /* should be < 16 bits otherwise a codeword could have been parsed */
 126             mb->partial_bit_count = last_index - re_index;
 127             mb->partial_bit_buffer = re_cache & ~(-1u >> mb->partial_bit_count);
 128             re_index = last_index;
 129             break;
 130         }
 131         re_index += vlc_len;
 132
 133         av_dlog(NULL, "run=%d level=%d\n", run, level);
 134         pos += run;
 135         if (pos >= 64)
 136             break;
 137
 138         level = (level * factor_table[pos] + (1 << (dv_iweight_bits - 1))) >> dv_iweight_bits;
 139         block[scan_table[pos]] = level;
 140
 141         UPDATE_CACHE(re, gb);
 142     }
 143     CLOSE_READER(re, gb);
 144     mb->pos = pos;
 145 }
 146
 147 static inline void bit_copy(PutBitContext *pb, GetBitContext *gb)
 148 {
 149     int bits_left = get_bits_left(gb);
 150     while (bits_left >= MIN_CACHE_BITS) {
 151         put_bits(pb, MIN_CACHE_BITS, get_bits(gb, MIN_CACHE_BITS));
 152         bits_left -= MIN_CACHE_BITS;
 153     }
 154     if (bits_left > 0) {
 155         put_bits(pb, bits_left, get_bits(gb, bits_left));
 156     }
 157 }
 158
 159 /* mb_x and mb_y are in units of 8 pixels */
 160 static int dv_decode_video_segment(AVCodecContext *avctx, void *arg)
 161 {
 162     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
 163     DVwork_chunk *work_chunk = arg;
 164     int quant, dc, dct_mode, class1, j;
 165     int mb_index, mb_x, mb_y, last_index;
 166     int y_stride, linesize;
 167     int16_t *block, *block1;
 168     int c_offset;
 169     uint8_t *y_ptr;
 170     const uint8_t *buf_ptr;
 171     PutBitContext pb, vs_pb;
 172     GetBitContext gb;
 173     BlockInfo mb_data[5 * DV_MAX_BPM], *mb, *mb1;
 174     LOCAL_ALIGNED_16(int16_t, sblock, [5*DV_MAX_BPM], [64]);
 175     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, mb_bit_buffer, [  80 + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE]); /* allow some slack */
 176     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, vs_bit_buffer, [5*80 + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE]); /* allow some slack */
 177     const int log2_blocksize = 3-s->avctx->lowres;
 178     int is_field_mode[5];
 179
 180     av_assert1((((int)mb_bit_buffer) & 7) == 0);
 181     av_assert1((((int)vs_bit_buffer) & 7) == 0);
 182
 183     memset(sblock, 0, 5*DV_MAX_BPM*sizeof(*sblock));
 184
 185     /* pass 1: read DC and AC coefficients in blocks */
 186     buf_ptr = &s->buf[work_chunk->buf_offset*80];
 187     block1  = &sblock[0][0];
 188     mb1     = mb_data;
 189     init_put_bits(&vs_pb, vs_bit_buffer, 5 * 80);
 190     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++, mb1 += s->sys->bpm, block1 += s->sys->bpm * 64) {
 191         /* skip header */
 192         quant = buf_ptr[3] & 0x0f;
 193         buf_ptr += 4;
 194         init_put_bits(&pb, mb_bit_buffer, 80);
 195         mb    = mb1;
 196         block = block1;
 197         is_field_mode[mb_index] = 0;
 198         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++) {
 199             last_index = s->sys->block_sizes[j];
 200             init_get_bits(&gb, buf_ptr, last_index);
 201
 202             /* get the DC */
 203             dc       = get_sbits(&gb, 9);
 204             dct_mode = get_bits1(&gb);
 205             class1   = get_bits(&gb, 2);
 206             if (DV_PROFILE_IS_HD(s->sys)) {
 207                 mb->idct_put     = s->idct_put[0];
 208                 mb->scan_table   = s->dv_zigzag[0];
 209                 mb->factor_table = &s->idct_factor[(j >= 4)*4*16*64 + class1*16*64 + quant*64];
 210                 is_field_mode[mb_index] |= !j && dct_mode;
 211             } else {
 212                 mb->idct_put     = s->idct_put[dct_mode && log2_blocksize == 3];
 213                 mb->scan_table   = s->dv_zigzag[dct_mode];
 214                 mb->factor_table = &s->idct_factor[(class1 == 3)*2*22*64 + dct_mode*22*64 +
 215                                                         (quant + ff_dv_quant_offset[class1])*64];
 216             }
 217             dc = dc << 2;
 218             /* convert to unsigned because 128 is not added in the
 219                standard IDCT */
 220             dc += 1024;
 221             block[0] = dc;
 222             buf_ptr += last_index >> 3;
 223             mb->pos               = 0;
 224             mb->partial_bit_count = 0;
 225
 226             av_dlog(avctx, "MB block: %d, %d ", mb_index, j);
 227             dv_decode_ac(&gb, mb, block);
 228
 229             /* write the remaining bits in a new buffer only if the
 230                block is finished */
 231             if (mb->pos >= 64)
 232                 bit_copy(&pb, &gb);
 233
 234             block += 64;
 235             mb++;
 236         }
 237
 238         /* pass 2: we can do it just after */
 239         av_dlog(avctx, "***pass 2 size=%d MB#=%d\n", put_bits_count(&pb), mb_index);
 240         block = block1;
 241         mb    = mb1;
 242         init_get_bits(&gb, mb_bit_buffer, put_bits_count(&pb));
 243         put_bits32(&pb, 0); // padding must be zeroed
 244         flush_put_bits(&pb);
 245         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++, block += 64, mb++) {
 246             if (mb->pos < 64 && get_bits_left(&gb) > 0) {
 247                 dv_decode_ac(&gb, mb, block);
 248                 /* if still not finished, no need to parse other blocks */
 249                 if (mb->pos < 64)
 250                     break;
 251             }
 252         }
 253         /* all blocks are finished, so the extra bytes can be used at
 254            the video segment level */
 255         if (j >= s->sys->bpm)
 256             bit_copy(&vs_pb, &gb);
 257     }
 258
 259     /* we need a pass over the whole video segment */
 260     av_dlog(avctx, "***pass 3 size=%d\n", put_bits_count(&vs_pb));
 261     block = &sblock[0][0];
 262     mb    = mb_data;
 263     init_get_bits(&gb, vs_bit_buffer, put_bits_count(&vs_pb));
 264     put_bits32(&vs_pb, 0); // padding must be zeroed
 265     flush_put_bits(&vs_pb);
 266     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++) {
 267         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++) {
 268             if (mb->pos < 64 && get_bits_left(&gb) > 0) {
 269                 av_dlog(avctx, "start %d:%d\n", mb_index, j);
 270                 dv_decode_ac(&gb, mb, block);
 271             }
 272             if (mb->pos >= 64 && mb->pos < 127)
 273                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "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] << ((!is_field_mode[mb_index]) * log2_blocksize));
 290         } else {
 291             y_stride = (2 << log2_blocksize);
 292         }
 293         y_ptr = s->frame->data[0] + ((mb_y * s->frame->linesize[0] + mb_x) << log2_blocksize);
 294         linesize = s->frame->linesize[0] << is_field_mode[mb_index];
 295         mb[0]    .idct_put(y_ptr                                   , linesize, block + 0*64);
 296         if (s->sys->video_stype == 4) { /* SD 422 */
 297             mb[2].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize)           , linesize, block + 2*64);
 298         } else {
 299             mb[1].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize)           , linesize, block + 1*64);
 300             mb[2].idct_put(y_ptr                         + y_stride, linesize, block + 2*64);
 301             mb[3].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize) + y_stride, linesize, block + 3*64);
 302         }
 303         mb += 4;
 304         block += 4*64;
 305
 306         /* idct_put'ting chrominance */
 307         c_offset = (((mb_y >>  (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P)) * s->frame->linesize[1] +
 308                      (mb_x >> ((s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P) ? 2 : 1))) << log2_blocksize);
 309         for (j = 2; j; j--) {
 310             uint8_t *c_ptr = s->frame->data[j] + c_offset;
 311             if (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P && mb_x >= (704 / 8)) {
 312                   uint64_t aligned_pixels[64/8];
 313                   uint8_t *pixels = (uint8_t*)aligned_pixels;
 314                   uint8_t *c_ptr1, *ptr1;
 315                   int x, y;
 316                   mb->idct_put(pixels, 8, block);
 317                   for (y = 0; y < (1 << log2_blocksize); y++, c_ptr += s->frame->linesize[j], pixels += 8) {
 318                       ptr1   = pixels + ((1 << (log2_blocksize))>>1);
 319                       c_ptr1 = c_ptr + (s->frame->linesize[j] << log2_blocksize);
 320                       for (x = 0; x < (1 << FFMAX(log2_blocksize - 1, 0)); x++) {
 321                           c_ptr[x]  = pixels[x];
 322                           c_ptr1[x] = ptr1[x];
 323                       }
 324                   }
 325                   block += 64; mb++;
 326             } else {
 327                   y_stride = (mb_y == 134) ? (1 << log2_blocksize) :
 328                                              s->frame->linesize[j] << ((!is_field_mode[mb_index]) * log2_blocksize);
 329                   linesize = s->frame->linesize[j] << is_field_mode[mb_index];
 330                   (mb++)->    idct_put(c_ptr           , linesize, block); block += 64;
 331                   if (s->sys->bpm == 8) {
 332                       (mb++)->idct_put(c_ptr + y_stride, linesize, block); block += 64;
 333                   }
 334             }
 335         }
 336     }
 337     return 0;
 338 }
 339
 340 /* NOTE: exactly one frame must be given (120000 bytes for NTSC,
 341    144000 bytes for PAL - or twice those for 50Mbps) */
 342 static int dvvideo_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 343                                  void *data, int *got_frame,
 344                                  AVPacket *avpkt)
 345 {
 346     uint8_t *buf = avpkt->data;
 347     int buf_size = avpkt->size;
 348     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
 349     const uint8_t* vsc_pack;
 350     int apt, is16_9, ret;
 351     const DVprofile *sys;
 352
 353     sys = avpriv_dv_frame_profile2(avctx, s->sys, buf, buf_size);
 354     if (!sys || buf_size < sys->frame_size) {
 355         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "could not find dv frame profile\n");
 356         return -1; /* NOTE: we only accept several full frames */
 357     }
 358
 359     if (sys != s->sys) {
 360         ret = ff_dv_init_dynamic_tables(s, sys);
 361         if (ret < 0) {
 362             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing the work tables.\n");
 363             return ret;
 364         }
 365         s->sys = sys;
 366     }
 367
 368     s->frame            = data;
 369     s->frame->key_frame = 1;
 370     s->frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 371     avctx->pix_fmt   = s->sys->pix_fmt;
 372     avctx->time_base = s->sys->time_base;
 373
 374     ret = ff_set_dimensions(avctx, s->sys->width, s->sys->height);
 375     if (ret < 0)
 376         return ret;
 377
 378     /* Determine the codec's sample_aspect ratio from the packet */
 379     vsc_pack = buf + 80*5 + 48 + 5;
 380     if ( *vsc_pack == dv_video_control ) {
 381         apt = buf[4] & 0x07;
 382         is16_9 = (vsc_pack && ((vsc_pack[2] & 0x07) == 0x02 || (!apt && (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x07)));
 383         ff_set_sar(avctx, s->sys->sar[is16_9]);
 384     }
 385
 386     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, s->frame, 0)) < 0)
 387         return ret;
 388     s->frame->interlaced_frame = 1;
 389     s->frame->top_field_first  = 0;
 390
 391     /* Determine the codec's field order from the packet */
 392     if ( *vsc_pack == dv_video_control ) {
 393         s->frame->top_field_first = !(vsc_pack[3] & 0x40);
 394     }
 395
 396     s->buf = buf;
 397     avctx->execute(avctx, dv_decode_video_segment, s->work_chunks, NULL,
 398                    dv_work_pool_size(s->sys), sizeof(DVwork_chunk));
 399
 400     emms_c();
 401
 402     /* return image */
 403     *got_frame = 1;
 404
 405     return s->sys->frame_size;
 406 }
 407
 408 AVCodec ff_dvvideo_decoder = {
 409     .name           = "dvvideo",
 410     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV (Digital Video)"),
 411     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 412     .id             = AV_CODEC_ID_DVVIDEO,
 413     .priv_data_size = sizeof(DVVideoContext),
 414     .init           = dvvideo_decode_init,
 415     .decode         = dvvideo_decode_frame,
 416     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_SLICE_THREADS,
 417     .max_lowres     = 3,
 418 };