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 /* decode AC coefficients */
  63 static void dv_decode_ac(GetBitContext *gb, BlockInfo *mb, int16_t *block)
  64 {
  65     int last_index = gb->size_in_bits;
  66     const uint8_t  *scan_table   = mb->scan_table;
  67     const uint32_t *factor_table = mb->factor_table;
  68     int pos               = mb->pos;
  69     int partial_bit_count = mb->partial_bit_count;
  70     int level, run, vlc_len, index;
  71
  72     OPEN_READER(re, gb);
  73     UPDATE_CACHE(re, gb);
  74
  75     /* if we must parse a partial VLC, we do it here */
  76     if (partial_bit_count > 0) {
  77         re_cache = re_cache >> partial_bit_count | mb->partial_bit_buffer;
  78         re_index -= partial_bit_count;
  79         mb->partial_bit_count = 0;
  80     }
  81
  82     /* get the AC coefficients until last_index is reached */
  83     for (;;) {
  84         av_dlog(NULL, "%2d: bits=%04x index=%d\n", pos, SHOW_UBITS(re, gb, 16),
  85                 re_index);
  86         /* our own optimized GET_RL_VLC */
  87         index   = NEG_USR32(re_cache, TEX_VLC_BITS);
  88         vlc_len = ff_dv_rl_vlc[index].len;
  89         if (vlc_len < 0) {
  90             index = NEG_USR32((unsigned)re_cache << TEX_VLC_BITS, -vlc_len) +
  91                     ff_dv_rl_vlc[index].level;
  92             vlc_len = TEX_VLC_BITS - vlc_len;
  93         }
  94         level = ff_dv_rl_vlc[index].level;
  95         run   = ff_dv_rl_vlc[index].run;
  96
  97         /* gotta check if we're still within gb boundaries */
  98         if (re_index + vlc_len > last_index) {
  99             /* should be < 16 bits otherwise a codeword could have been parsed */
 100             mb->partial_bit_count = last_index - re_index;
 101             mb->partial_bit_buffer = re_cache & ~(-1u >> mb->partial_bit_count);
 102             re_index = last_index;
 103             break;
 104         }
 105         re_index += vlc_len;
 106
 107         av_dlog(NULL, "run=%d level=%d\n", run, level);
 108         pos += run;
 109         if (pos >= 64)
 110             break;
 111
 112         level = (level * factor_table[pos] + (1 << (dv_iweight_bits - 1))) >> dv_iweight_bits;
 113         block[scan_table[pos]] = level;
 114
 115         UPDATE_CACHE(re, gb);
 116     }
 117     CLOSE_READER(re, gb);
 118     mb->pos = pos;
 119 }
 120
 121 static inline void bit_copy(PutBitContext *pb, GetBitContext *gb)
 122 {
 123     int bits_left = get_bits_left(gb);
 124     while (bits_left >= MIN_CACHE_BITS) {
 125         put_bits(pb, MIN_CACHE_BITS, get_bits(gb, MIN_CACHE_BITS));
 126         bits_left -= MIN_CACHE_BITS;
 127     }
 128     if (bits_left > 0) {
 129         put_bits(pb, bits_left, get_bits(gb, bits_left));
 130     }
 131 }
 132
 133 /* mb_x and mb_y are in units of 8 pixels */
 134 static int dv_decode_video_segment(AVCodecContext *avctx, void *arg)
 135 {
 136     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
 137     DVwork_chunk *work_chunk = arg;
 138     int quant, dc, dct_mode, class1, j;
 139     int mb_index, mb_x, mb_y, last_index;
 140     int y_stride, linesize;
 141     int16_t *block, *block1;
 142     int c_offset;
 143     uint8_t *y_ptr;
 144     const uint8_t *buf_ptr;
 145     PutBitContext pb, vs_pb;
 146     GetBitContext gb;
 147     BlockInfo mb_data[5 * DV_MAX_BPM], *mb, *mb1;
 148     LOCAL_ALIGNED_16(int16_t, sblock, [5*DV_MAX_BPM], [64]);
 149     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, mb_bit_buffer, [  80 + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE]); /* allow some slack */
 150     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, vs_bit_buffer, [5*80 + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE]); /* allow some slack */
 151     const int log2_blocksize = 3-s->avctx->lowres;
 152     int is_field_mode[5];
 153
 154     av_assert1((((int)mb_bit_buffer) & 7) == 0);
 155     av_assert1((((int)vs_bit_buffer) & 7) == 0);
 156
 157     memset(sblock, 0, 5*DV_MAX_BPM*sizeof(*sblock));
 158
 159     /* pass 1: read DC and AC coefficients in blocks */
 160     buf_ptr = &s->buf[work_chunk->buf_offset*80];
 161     block1  = &sblock[0][0];
 162     mb1     = mb_data;
 163     init_put_bits(&vs_pb, vs_bit_buffer, 5 * 80);
 164     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++, mb1 += s->sys->bpm, block1 += s->sys->bpm * 64) {
 165         /* skip header */
 166         quant = buf_ptr[3] & 0x0f;
 167         buf_ptr += 4;
 168         init_put_bits(&pb, mb_bit_buffer, 80);
 169         mb    = mb1;
 170         block = block1;
 171         is_field_mode[mb_index] = 0;
 172         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++) {
 173             last_index = s->sys->block_sizes[j];
 174             init_get_bits(&gb, buf_ptr, last_index);
 175
 176             /* get the DC */
 177             dc       = get_sbits(&gb, 9);
 178             dct_mode = get_bits1(&gb);
 179             class1   = get_bits(&gb, 2);
 180             if (DV_PROFILE_IS_HD(s->sys)) {
 181                 mb->idct_put     = s->idct_put[0];
 182                 mb->scan_table   = s->dv_zigzag[0];
 183                 mb->factor_table = &s->idct_factor[(j >= 4)*4*16*64 + class1*16*64 + quant*64];
 184                 is_field_mode[mb_index] |= !j && dct_mode;
 185             } else {
 186                 mb->idct_put     = s->idct_put[dct_mode && log2_blocksize == 3];
 187                 mb->scan_table   = s->dv_zigzag[dct_mode];
 188                 mb->factor_table = &s->idct_factor[(class1 == 3)*2*22*64 + dct_mode*22*64 +
 189                                                         (quant + ff_dv_quant_offset[class1])*64];
 190             }
 191             dc = dc << 2;
 192             /* convert to unsigned because 128 is not added in the
 193                standard IDCT */
 194             dc += 1024;
 195             block[0] = dc;
 196             buf_ptr += last_index >> 3;
 197             mb->pos               = 0;
 198             mb->partial_bit_count = 0;
 199
 200             av_dlog(avctx, "MB block: %d, %d ", mb_index, j);
 201             dv_decode_ac(&gb, mb, block);
 202
 203             /* write the remaining bits in a new buffer only if the
 204                block is finished */
 205             if (mb->pos >= 64)
 206                 bit_copy(&pb, &gb);
 207
 208             block += 64;
 209             mb++;
 210         }
 211
 212         /* pass 2: we can do it just after */
 213         av_dlog(avctx, "***pass 2 size=%d MB#=%d\n", put_bits_count(&pb), mb_index);
 214         block = block1;
 215         mb    = mb1;
 216         init_get_bits(&gb, mb_bit_buffer, put_bits_count(&pb));
 217         put_bits32(&pb, 0); // padding must be zeroed
 218         flush_put_bits(&pb);
 219         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++, block += 64, mb++) {
 220             if (mb->pos < 64 && get_bits_left(&gb) > 0) {
 221                 dv_decode_ac(&gb, mb, block);
 222                 /* if still not finished, no need to parse other blocks */
 223                 if (mb->pos < 64)
 224                     break;
 225             }
 226         }
 227         /* all blocks are finished, so the extra bytes can be used at
 228            the video segment level */
 229         if (j >= s->sys->bpm)
 230             bit_copy(&vs_pb, &gb);
 231     }
 232
 233     /* we need a pass over the whole video segment */
 234     av_dlog(avctx, "***pass 3 size=%d\n", put_bits_count(&vs_pb));
 235     block = &sblock[0][0];
 236     mb    = mb_data;
 237     init_get_bits(&gb, vs_bit_buffer, put_bits_count(&vs_pb));
 238     put_bits32(&vs_pb, 0); // padding must be zeroed
 239     flush_put_bits(&vs_pb);
 240     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++) {
 241         for (j = 0; j < s->sys->bpm; j++) {
 242             if (mb->pos < 64 && get_bits_left(&gb) > 0) {
 243                 av_dlog(avctx, "start %d:%d\n", mb_index, j);
 244                 dv_decode_ac(&gb, mb, block);
 245             }
 246             if (mb->pos >= 64 && mb->pos < 127)
 247                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "AC EOB marker is absent pos=%d\n", mb->pos);
 248             block += 64;
 249             mb++;
 250         }
 251     }
 252
 253     /* compute idct and place blocks */
 254     block = &sblock[0][0];
 255     mb    = mb_data;
 256     for (mb_index = 0; mb_index < 5; mb_index++) {
 257         dv_calculate_mb_xy(s, work_chunk, mb_index, &mb_x, &mb_y);
 258
 259         /* idct_put'ting luminance */
 260         if ((s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P) ||
 261             (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P && mb_x >= (704 / 8)) ||
 262             (s->sys->height >= 720 && mb_y != 134)) {
 263             y_stride = (s->frame->linesize[0] << ((!is_field_mode[mb_index]) * log2_blocksize));
 264         } else {
 265             y_stride = (2 << log2_blocksize);
 266         }
 267         y_ptr = s->frame->data[0] + ((mb_y * s->frame->linesize[0] + mb_x) << log2_blocksize);
 268         linesize = s->frame->linesize[0] << is_field_mode[mb_index];
 269         mb[0]    .idct_put(y_ptr                                   , linesize, block + 0*64);
 270         if (s->sys->video_stype == 4) { /* SD 422 */
 271             mb[2].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize)           , linesize, block + 2*64);
 272         } else {
 273             mb[1].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize)           , linesize, block + 1*64);
 274             mb[2].idct_put(y_ptr                         + y_stride, linesize, block + 2*64);
 275             mb[3].idct_put(y_ptr + (1 << log2_blocksize) + y_stride, linesize, block + 3*64);
 276         }
 277         mb += 4;
 278         block += 4*64;
 279
 280         /* idct_put'ting chrominance */
 281         c_offset = (((mb_y >>  (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P)) * s->frame->linesize[1] +
 282                      (mb_x >> ((s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P) ? 2 : 1))) << log2_blocksize);
 283         for (j = 2; j; j--) {
 284             uint8_t *c_ptr = s->frame->data[j] + c_offset;
 285             if (s->sys->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV411P && mb_x >= (704 / 8)) {
 286                   uint64_t aligned_pixels[64/8];
 287                   uint8_t *pixels = (uint8_t*)aligned_pixels;
 288                   uint8_t *c_ptr1, *ptr1;
 289                   int x, y;
 290                   mb->idct_put(pixels, 8, block);
 291                   for (y = 0; y < (1 << log2_blocksize); y++, c_ptr += s->frame->linesize[j], pixels += 8) {
 292                       ptr1   = pixels + ((1 << (log2_blocksize))>>1);
 293                       c_ptr1 = c_ptr + (s->frame->linesize[j] << log2_blocksize);
 294                       for (x = 0; x < (1 << FFMAX(log2_blocksize - 1, 0)); x++) {
 295                           c_ptr[x]  = pixels[x];
 296                           c_ptr1[x] = ptr1[x];
 297                       }
 298                   }
 299                   block += 64; mb++;
 300             } else {
 301                   y_stride = (mb_y == 134) ? (1 << log2_blocksize) :
 302                                              s->frame->linesize[j] << ((!is_field_mode[mb_index]) * log2_blocksize);
 303                   linesize = s->frame->linesize[j] << is_field_mode[mb_index];
 304                   (mb++)->    idct_put(c_ptr           , linesize, block); block += 64;
 305                   if (s->sys->bpm == 8) {
 306                       (mb++)->idct_put(c_ptr + y_stride, linesize, block); block += 64;
 307                   }
 308             }
 309         }
 310     }
 311     return 0;
 312 }
 313
 314 /* NOTE: exactly one frame must be given (120000 bytes for NTSC,
 315    144000 bytes for PAL - or twice those for 50Mbps) */
 316 static int dvvideo_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 317                                  void *data, int *got_frame,
 318                                  AVPacket *avpkt)
 319 {
 320     uint8_t *buf = avpkt->data;
 321     int buf_size = avpkt->size;
 322     DVVideoContext *s = avctx->priv_data;
 323     const uint8_t* vsc_pack;
 324     int apt, is16_9, ret;
 325     const DVprofile *sys;
 326
 327     sys = avpriv_dv_frame_profile2(avctx, s->sys, buf, buf_size);
 328     if (!sys || buf_size < sys->frame_size) {
 329         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "could not find dv frame profile\n");
 330         return -1; /* NOTE: we only accept several full frames */
 331     }
 332
 333     if (sys != s->sys) {
 334         ret = ff_dv_init_dynamic_tables(s, sys);
 335         if (ret < 0) {
 336             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing the work tables.\n");
 337             return ret;
 338         }
 339         s->sys = sys;
 340     }
 341
 342     s->frame            = data;
 343     s->frame->key_frame = 1;
 344     s->frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 345     avctx->pix_fmt   = s->sys->pix_fmt;
 346     avctx->time_base = s->sys->time_base;
 347
 348     ret = ff_set_dimensions(avctx, s->sys->width, s->sys->height);
 349     if (ret < 0)
 350         return ret;
 351
 352     /* Determine the codec's sample_aspect ratio from the packet */
 353     vsc_pack = buf + 80*5 + 48 + 5;
 354     if ( *vsc_pack == dv_video_control ) {
 355         apt = buf[4] & 0x07;
 356         is16_9 = (vsc_pack && ((vsc_pack[2] & 0x07) == 0x02 || (!apt && (vsc_pack[2] & 0x07) == 0x07)));
 357         ff_set_sar(avctx, s->sys->sar[is16_9]);
 358     }
 359
 360     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, s->frame, 0)) < 0)
 361         return ret;
 362     s->frame->interlaced_frame = 1;
 363     s->frame->top_field_first  = 0;
 364
 365     /* Determine the codec's field order from the packet */
 366     if ( *vsc_pack == dv_video_control ) {
 367         s->frame->top_field_first = !(vsc_pack[3] & 0x40);
 368     }
 369
 370     s->buf = buf;
 371     avctx->execute(avctx, dv_decode_video_segment, s->work_chunks, NULL,
 372                    dv_work_pool_size(s->sys), sizeof(DVwork_chunk));
 373
 374     emms_c();
 375
 376     /* return image */
 377     *got_frame = 1;
 378
 379     return s->sys->frame_size;
 380 }
 381
 382 AVCodec ff_dvvideo_decoder = {
 383     .name           = "dvvideo",
 384     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DV (Digital Video)"),
 385     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 386     .id             = AV_CODEC_ID_DVVIDEO,
 387     .priv_data_size = sizeof(DVVideoContext),
 388     .init           = ff_dvvideo_init,
 389     .decode         = dvvideo_decode_frame,
 390     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_SLICE_THREADS,
 391     .max_lowres     = 3,
 392 };