git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/golomb.h

   1 /*
   2  * exp golomb vlc stuff
   3  * Copyright (c) 2003 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   4  * Copyright (c) 2004 Alex Beregszaszi
   5  *
   6  * This file is part of FFmpeg.
   7  *
   8  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  10  * License as published by the Free Software Foundation; either
  11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * Lesser General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 /**
  24  * @file
  25  * @brief
  26  *     exp golomb vlc stuff
  27  * @author Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at> and Alex Beregszaszi
  28  */
  29
  30 #ifndef AVCODEC_GOLOMB_H
  31 #define AVCODEC_GOLOMB_H
  32
  33 #include <stdint.h>
  34
  35 #include "get_bits.h"
  36 #include "put_bits.h"
  37
  38 #define INVALID_VLC           0x80000000
  39
  40 extern const uint8_t ff_golomb_vlc_len[512];
  41 extern const uint8_t ff_ue_golomb_vlc_code[512];
  42 extern const  int8_t ff_se_golomb_vlc_code[512];
  43 extern const uint8_t ff_ue_golomb_len[256];
  44
  45 extern const uint8_t ff_interleaved_golomb_vlc_len[256];
  46 extern const uint8_t ff_interleaved_ue_golomb_vlc_code[256];
  47 extern const  int8_t ff_interleaved_se_golomb_vlc_code[256];
  48 extern const uint8_t ff_interleaved_dirac_golomb_vlc_code[256];
  49
  50 /**
  51  * read unsigned exp golomb code.
  52  */
  53 static inline int get_ue_golomb(GetBitContext *gb)
  54 {
  55     unsigned int buf;
  56
  57     OPEN_READER(re, gb);
  58     UPDATE_CACHE(re, gb);
  59     buf = GET_CACHE(re, gb);
  60
  61     if (buf >= (1 << 27)) {
  62         buf >>= 32 - 9;
  63         LAST_SKIP_BITS(re, gb, ff_golomb_vlc_len[buf]);
  64         CLOSE_READER(re, gb);
  65
  66         return ff_ue_golomb_vlc_code[buf];
  67     } else {
  68         int log = 2 * av_log2(buf) - 31;
  69         LAST_SKIP_BITS(re, gb, 32 - log);
  70         CLOSE_READER(re, gb);
  71         if (CONFIG_FTRAPV && log < 0) {
  72             av_log(0, AV_LOG_ERROR, "Invalid UE golomb code\n");
  73             return AVERROR_INVALIDDATA;
  74         }
  75         buf >>= log;
  76         buf--;
  77
  78         return buf;
  79     }
  80 }
  81
  82 /**
  83  * Read an unsigned Exp-Golomb code in the range 0 to UINT32_MAX-1.
  84  */
  85 static inline unsigned get_ue_golomb_long(GetBitContext *gb)
  86 {
  87     unsigned buf, log;
  88
  89     buf = show_bits_long(gb, 32);
  90     log = 31 - av_log2(buf);
  91     skip_bits_long(gb, log);
  92
  93     return get_bits_long(gb, log + 1) - 1;
  94 }
  95
  96 /**
  97  * read unsigned exp golomb code, constraint to a max of 31.
  98  * the return value is undefined if the stored value exceeds 31.
  99  */
 100 static inline int get_ue_golomb_31(GetBitContext *gb)
 101 {
 102     unsigned int buf;
 103
 104     OPEN_READER(re, gb);
 105     UPDATE_CACHE(re, gb);
 106     buf = GET_CACHE(re, gb);
 107
 108     buf >>= 32 - 9;
 109     LAST_SKIP_BITS(re, gb, ff_golomb_vlc_len[buf]);
 110     CLOSE_READER(re, gb);
 111
 112     return ff_ue_golomb_vlc_code[buf];
 113 }
 114
 115 static inline unsigned svq3_get_ue_golomb(GetBitContext *gb)
 116 {
 117     uint32_t buf;
 118
 119     OPEN_READER(re, gb);
 120     UPDATE_CACHE(re, gb);
 121     buf = GET_CACHE(re, gb);
 122
 123     if (buf & 0xAA800000) {
 124         buf >>= 32 - 8;
 125         LAST_SKIP_BITS(re, gb, ff_interleaved_golomb_vlc_len[buf]);
 126         CLOSE_READER(re, gb);
 127
 128         return ff_interleaved_ue_golomb_vlc_code[buf];
 129     } else {
 130         unsigned ret = 1;
 131
 132         do {
 133             buf >>= 32 - 8;
 134             LAST_SKIP_BITS(re, gb,
 135                            FFMIN(ff_interleaved_golomb_vlc_len[buf], 8));
 136
 137             if (ff_interleaved_golomb_vlc_len[buf] != 9) {
 138                 ret <<= (ff_interleaved_golomb_vlc_len[buf] - 1) >> 1;
 139                 ret  |= ff_interleaved_dirac_golomb_vlc_code[buf];
 140                 break;
 141             }
 142             ret = (ret << 4) | ff_interleaved_dirac_golomb_vlc_code[buf];
 143             UPDATE_CACHE(re, gb);
 144             buf = GET_CACHE(re, gb);
 145         } while (ret<0x8000000U && HAVE_BITS_REMAINING(re, gb));
 146
 147         CLOSE_READER(re, gb);
 148         return ret - 1;
 149     }
 150 }
 151
 152 /**
 153  * read unsigned truncated exp golomb code.
 154  */
 155 static inline int get_te0_golomb(GetBitContext *gb, int range)
 156 {
 157     av_assert2(range >= 1);
 158
 159     if (range == 1)
 160         return 0;
 161     else if (range == 2)
 162         return get_bits1(gb) ^ 1;
 163     else
 164         return get_ue_golomb(gb);
 165 }
 166
 167 /**
 168  * read unsigned truncated exp golomb code.
 169  */
 170 static inline int get_te_golomb(GetBitContext *gb, int range)
 171 {
 172     av_assert2(range >= 1);
 173
 174     if (range == 2)
 175         return get_bits1(gb) ^ 1;
 176     else
 177         return get_ue_golomb(gb);
 178 }
 179
 180 /**
 181  * read signed exp golomb code.
 182  */
 183 static inline int get_se_golomb(GetBitContext *gb)
 184 {
 185     unsigned int buf;
 186
 187     OPEN_READER(re, gb);
 188     UPDATE_CACHE(re, gb);
 189     buf = GET_CACHE(re, gb);
 190
 191     if (buf >= (1 << 27)) {
 192         buf >>= 32 - 9;
 193         LAST_SKIP_BITS(re, gb, ff_golomb_vlc_len[buf]);
 194         CLOSE_READER(re, gb);
 195
 196         return ff_se_golomb_vlc_code[buf];
 197     } else {
 198         int log = av_log2(buf);
 199         LAST_SKIP_BITS(re, gb, 31 - log);
 200         UPDATE_CACHE(re, gb);
 201         buf = GET_CACHE(re, gb);
 202
 203         buf >>= log;
 204
 205         LAST_SKIP_BITS(re, gb, 32 - log);
 206         CLOSE_READER(re, gb);
 207
 208         if (buf & 1)
 209             buf = -(buf >> 1);
 210         else
 211             buf = (buf >> 1);
 212
 213         return buf;
 214     }
 215 }
 216
 217 static inline int svq3_get_se_golomb(GetBitContext *gb)
 218 {
 219     unsigned int buf;
 220
 221     OPEN_READER(re, gb);
 222     UPDATE_CACHE(re, gb);
 223     buf = GET_CACHE(re, gb);
 224
 225     if (buf & 0xAA800000) {
 226         buf >>= 32 - 8;
 227         LAST_SKIP_BITS(re, gb, ff_interleaved_golomb_vlc_len[buf]);
 228         CLOSE_READER(re, gb);
 229
 230         return ff_interleaved_se_golomb_vlc_code[buf];
 231     } else {
 232         int log;
 233         LAST_SKIP_BITS(re, gb, 8);
 234         UPDATE_CACHE(re, gb);
 235         buf |= 1 | (GET_CACHE(re, gb) >> 8);
 236
 237         if ((buf & 0xAAAAAAAA) == 0)
 238             return INVALID_VLC;
 239
 240         for (log = 31; (buf & 0x80000000) == 0; log--)
 241             buf = (buf << 2) - ((buf << log) >> (log - 1)) + (buf >> 30);
 242
 243         LAST_SKIP_BITS(re, gb, 63 - 2 * log - 8);
 244         CLOSE_READER(re, gb);
 245
 246         return (signed) (((((buf << log) >> log) - 1) ^ -(buf & 0x1)) + 1) >> 1;
 247     }
 248 }
 249
 250 static inline int dirac_get_se_golomb(GetBitContext *gb)
 251 {
 252     uint32_t ret = svq3_get_ue_golomb(gb);
 253
 254     if (ret) {
 255         uint32_t buf;
 256         OPEN_READER(re, gb);
 257         UPDATE_CACHE(re, gb);
 258         buf = SHOW_SBITS(re, gb, 1);
 259         LAST_SKIP_BITS(re, gb, 1);
 260         ret = (ret ^ buf) - buf;
 261         CLOSE_READER(re, gb);
 262     }
 263
 264     return ret;
 265 }
 266
 267 /**
 268  * read unsigned golomb rice code (ffv1).
 269  */
 270 static inline int get_ur_golomb(GetBitContext *gb, int k, int limit,
 271                                 int esc_len)
 272 {
 273     unsigned int buf;
 274     int log;
 275
 276     OPEN_READER(re, gb);
 277     UPDATE_CACHE(re, gb);
 278     buf = GET_CACHE(re, gb);
 279
 280     log = av_log2(buf);
 281
 282     if (log > 31 - limit) {
 283         buf >>= log - k;
 284         buf  += (30 - log) << k;
 285         LAST_SKIP_BITS(re, gb, 32 + k - log);
 286         CLOSE_READER(re, gb);
 287
 288         return buf;
 289     } else {
 290         LAST_SKIP_BITS(re, gb, limit);
 291         UPDATE_CACHE(re, gb);
 292
 293         buf = SHOW_UBITS(re, gb, esc_len);
 294
 295         LAST_SKIP_BITS(re, gb, esc_len);
 296         CLOSE_READER(re, gb);
 297
 298         return buf + limit - 1;
 299     }
 300 }
 301
 302 /**
 303  * read unsigned golomb rice code (jpegls).
 304  */
 305 static inline int get_ur_golomb_jpegls(GetBitContext *gb, int k, int limit,
 306                                        int esc_len)
 307 {
 308     unsigned int buf;
 309     int log;
 310
 311     OPEN_READER(re, gb);
 312     UPDATE_CACHE(re, gb);
 313     buf = GET_CACHE(re, gb);
 314
 315     log = av_log2(buf);
 316
 317     if (log - k >= 32 - MIN_CACHE_BITS + (MIN_CACHE_BITS == 32) &&
 318         32 - log < limit) {
 319         buf >>= log - k;
 320         buf  += (30 - log) << k;
 321         LAST_SKIP_BITS(re, gb, 32 + k - log);
 322         CLOSE_READER(re, gb);
 323
 324         return buf;
 325     } else {
 326         int i;
 327         for (i = 0; i < limit && SHOW_UBITS(re, gb, 1) == 0; i++) {
 328             if (gb->size_in_bits <= re_index)
 329                 return -1;
 330             LAST_SKIP_BITS(re, gb, 1);
 331             UPDATE_CACHE(re, gb);
 332         }
 333         SKIP_BITS(re, gb, 1);
 334
 335         if (i < limit - 1) {
 336             if (k) {
 337                 buf = SHOW_UBITS(re, gb, k);
 338                 LAST_SKIP_BITS(re, gb, k);
 339             } else {
 340                 buf = 0;
 341             }
 342
 343             CLOSE_READER(re, gb);
 344             return buf + (i << k);
 345         } else if (i == limit - 1) {
 346             buf = SHOW_UBITS(re, gb, esc_len);
 347             LAST_SKIP_BITS(re, gb, esc_len);
 348             CLOSE_READER(re, gb);
 349
 350             return buf + 1;
 351         } else
 352             return -1;
 353     }
 354 }
 355
 356 /**
 357  * read signed golomb rice code (ffv1).
 358  */
 359 static inline int get_sr_golomb(GetBitContext *gb, int k, int limit,
 360                                 int esc_len)
 361 {
 362     int v = get_ur_golomb(gb, k, limit, esc_len);
 363
 364     v++;
 365     if (v & 1)
 366         return v >> 1;
 367     else
 368         return -(v >> 1);
 369
 370 //    return (v>>1) ^ -(v&1);
 371 }
 372
 373 /**
 374  * read signed golomb rice code (flac).
 375  */
 376 static inline int get_sr_golomb_flac(GetBitContext *gb, int k, int limit,
 377                                      int esc_len)
 378 {
 379     int v = get_ur_golomb_jpegls(gb, k, limit, esc_len);
 380     return (v >> 1) ^ -(v & 1);
 381 }
 382
 383 /**
 384  * read unsigned golomb rice code (shorten).
 385  */
 386 static inline unsigned int get_ur_golomb_shorten(GetBitContext *gb, int k)
 387 {
 388     return get_ur_golomb_jpegls(gb, k, INT_MAX, 0);
 389 }
 390
 391 /**
 392  * read signed golomb rice code (shorten).
 393  */
 394 static inline int get_sr_golomb_shorten(GetBitContext *gb, int k)
 395 {
 396     int uvar = get_ur_golomb_jpegls(gb, k + 1, INT_MAX, 0);
 397     if (uvar & 1)
 398         return ~(uvar >> 1);
 399     else
 400         return uvar >> 1;
 401 }
 402
 403 #ifdef TRACE
 404
 405 static inline int get_ue(GetBitContext *s, const char *file, const char *func,
 406                          int line)
 407 {
 408     int show = show_bits(s, 24);
 409     int pos  = get_bits_count(s);
 410     int i    = get_ue_golomb(s);
 411     int len  = get_bits_count(s) - pos;
 412     int bits = show >> (24 - len);
 413
 414     print_bin(bits, len);
 415
 416     av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "%5d %2d %3d ue  @%5d in %s %s:%d\n",
 417            bits, len, i, pos, file, func, line);
 418
 419     return i;
 420 }
 421
 422 static inline int get_se(GetBitContext *s, const char *file, const char *func,
 423                          int line)
 424 {
 425     int show = show_bits(s, 24);
 426     int pos  = get_bits_count(s);
 427     int i    = get_se_golomb(s);
 428     int len  = get_bits_count(s) - pos;
 429     int bits = show >> (24 - len);
 430
 431     print_bin(bits, len);
 432
 433     av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "%5d %2d %3d se  @%5d in %s %s:%d\n",
 434            bits, len, i, pos, file, func, line);
 435
 436     return i;
 437 }
 438
 439 static inline int get_te(GetBitContext *s, int r, char *file, const char *func,
 440                          int line)
 441 {
 442     int show = show_bits(s, 24);
 443     int pos  = get_bits_count(s);
 444     int i    = get_te0_golomb(s, r);
 445     int len  = get_bits_count(s) - pos;
 446     int bits = show >> (24 - len);
 447
 448     print_bin(bits, len);
 449
 450     av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "%5d %2d %3d te  @%5d in %s %s:%d\n",
 451            bits, len, i, pos, file, func, line);
 452
 453     return i;
 454 }
 455
 456 #define get_ue_golomb(a) get_ue(a, __FILE__, __PRETTY_FUNCTION__, __LINE__)
 457 #define get_se_golomb(a) get_se(a, __FILE__, __PRETTY_FUNCTION__, __LINE__)
 458 #define get_te_golomb(a, r)  get_te(a, r, __FILE__, __PRETTY_FUNCTION__, __LINE__)
 459 #define get_te0_golomb(a, r) get_te(a, r, __FILE__, __PRETTY_FUNCTION__, __LINE__)
 460
 461 #endif /* TRACE */
 462
 463 /**
 464  * write unsigned exp golomb code.
 465  */
 466 static inline void set_ue_golomb(PutBitContext *pb, int i)
 467 {
 468     av_assert2(i >= 0);
 469
 470 #if 0
 471     if (i = 0) {
 472         put_bits(pb, 1, 1);
 473         return;
 474     }
 475 #endif
 476     if (i < 256)
 477         put_bits(pb, ff_ue_golomb_len[i], i + 1);
 478     else {
 479         int e = av_log2(i + 1);
 480         put_bits(pb, 2 * e + 1, i + 1);
 481     }
 482 }
 483
 484 /**
 485  * write truncated unsigned exp golomb code.
 486  */
 487 static inline void set_te_golomb(PutBitContext *pb, int i, int range)
 488 {
 489     av_assert2(range >= 1);
 490     av_assert2(i <= range);
 491
 492     if (range == 2)
 493         put_bits(pb, 1, i ^ 1);
 494     else
 495         set_ue_golomb(pb, i);
 496 }
 497
 498 /**
 499  * write signed exp golomb code. 16 bits at most.
 500  */
 501 static inline void set_se_golomb(PutBitContext *pb, int i)
 502 {
 503 #if 0
 504     if (i <= 0)
 505         i = -2 * i;
 506     else
 507         i = 2 * i - 1;
 508 #elif 1
 509     i = 2 * i - 1;
 510     if (i < 0)
 511         i ^= -1;    //FIXME check if gcc does the right thing
 512 #else
 513     i  = 2 * i - 1;
 514     i ^= (i >> 31);
 515 #endif
 516     set_ue_golomb(pb, i);
 517 }
 518
 519 /**
 520  * write unsigned golomb rice code (ffv1).
 521  */
 522 static inline void set_ur_golomb(PutBitContext *pb, int i, int k, int limit,
 523                                  int esc_len)
 524 {
 525     int e;
 526
 527     av_assert2(i >= 0);
 528
 529     e = i >> k;
 530     if (e < limit)
 531         put_bits(pb, e + k + 1, (1 << k) + (i & ((1 << k) - 1)));
 532     else
 533         put_bits(pb, limit + esc_len, i - limit + 1);
 534 }
 535
 536 /**
 537  * write unsigned golomb rice code (jpegls).
 538  */
 539 static inline void set_ur_golomb_jpegls(PutBitContext *pb, int i, int k,
 540                                         int limit, int esc_len)
 541 {
 542     int e;
 543
 544     av_assert2(i >= 0);
 545
 546     e = (i >> k) + 1;
 547     if (e < limit) {
 548         while (e > 31) {
 549             put_bits(pb, 31, 0);
 550             e -= 31;
 551         }
 552         put_bits(pb, e, 1);
 553         if (k)
 554             put_sbits(pb, k, i);
 555     } else {
 556         while (limit > 31) {
 557             put_bits(pb, 31, 0);
 558             limit -= 31;
 559         }
 560         put_bits(pb, limit, 1);
 561         put_bits(pb, esc_len, i - 1);
 562     }
 563 }
 564
 565 /**
 566  * write signed golomb rice code (ffv1).
 567  */
 568 static inline void set_sr_golomb(PutBitContext *pb, int i, int k, int limit,
 569                                  int esc_len)
 570 {
 571     int v;
 572
 573     v  = -2 * i - 1;
 574     v ^= (v >> 31);
 575
 576     set_ur_golomb(pb, v, k, limit, esc_len);
 577 }
 578
 579 /**
 580  * write signed golomb rice code (flac).
 581  */
 582 static inline void set_sr_golomb_flac(PutBitContext *pb, int i, int k,
 583                                       int limit, int esc_len)
 584 {
 585     int v;
 586
 587     v  = -2 * i - 1;
 588     v ^= (v >> 31);
 589
 590     set_ur_golomb_jpegls(pb, v, k, limit, esc_len);
 591 }
 592
 593 #endif /* AVCODEC_GOLOMB_H */