git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/huffman.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2006 Konstantin Shishkov
   3  * Copyright (c) 2007 Loren Merritt
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * huffman tree builder and VLC generator
  25  */
  26
  27 #include <stdint.h>
  28
  29 #include "avcodec.h"
  30 #include "get_bits.h"
  31 #include "huffman.h"
  32
  33 /* symbol for Huffman tree node */
  34 #define HNODE -1
  35
  36 typedef struct HeapElem {
  37     uint64_t val;
  38     int name;
  39 } HeapElem;
  40
  41 static void heap_sift(HeapElem *h, int root, int size)
  42 {
  43     while (root * 2 + 1 < size) {
  44         int child = root * 2 + 1;
  45         if (child < size - 1 && h[child].val > h[child+1].val)
  46             child++;
  47         if (h[root].val > h[child].val) {
  48             FFSWAP(HeapElem, h[root], h[child]);
  49             root = child;
  50         } else
  51             break;
  52     }
  53 }
  54
  55 int ff_huff_gen_len_table(uint8_t *dst, const uint64_t *stats, int stats_size, int skip0)
  56 {
  57     HeapElem *h  = av_malloc_array(sizeof(*h), stats_size);
  58     int *up      = av_malloc_array(sizeof(*up) * 2, stats_size);
  59     uint8_t *len = av_malloc_array(sizeof(*len) * 2, stats_size);
  60     uint16_t *map= av_malloc_array(sizeof(*map), stats_size);
  61     int offset, i, next;
  62     int size = 0;
  63     int ret = 0;
  64
  65     if (!h || !up || !len || !map) {
  66         ret = AVERROR(ENOMEM);
  67         goto end;
  68     }
  69
  70     for (i = 0; i<stats_size; i++) {
  71         dst[i] = 255;
  72         if (stats[i] || !skip0)
  73             map[size++] = i;
  74     }
  75
  76     for (offset = 1; ; offset <<= 1) {
  77         for (i=0; i < size; i++) {
  78             h[i].name = i;
  79             h[i].val = (stats[map[i]] << 14) + offset;
  80         }
  81         for (i = size / 2 - 1; i >= 0; i--)
  82             heap_sift(h, i, size);
  83
  84         for (next = size; next < size * 2 - 1; next++) {
  85             // merge the two smallest entries, and put it back in the heap
  86             uint64_t min1v = h[0].val;
  87             up[h[0].name] = next;
  88             h[0].val = INT64_MAX;
  89             heap_sift(h, 0, size);
  90             up[h[0].name] = next;
  91             h[0].name = next;
  92             h[0].val += min1v;
  93             heap_sift(h, 0, size);
  94         }
  95
  96         len[2 * size - 2] = 0;
  97         for (i = 2 * size - 3; i >= size; i--)
  98             len[i] = len[up[i]] + 1;
  99         for (i = 0; i < size; i++) {
 100             dst[map[i]] = len[up[i]] + 1;
 101             if (dst[map[i]] >= 32) break;
 102         }
 103         if (i==size) break;
 104     }
 105 end:
 106     av_free(h);
 107     av_free(up);
 108     av_free(len);
 109     av_free(map);
 110     return ret;
 111 }
 112
 113 static void get_tree_codes(uint32_t *bits, int16_t *lens, uint8_t *xlat,
 114                            Node *nodes, int node,
 115                            uint32_t pfx, int pl, int *pos, int no_zero_count)
 116 {
 117     int s;
 118
 119     s = nodes[node].sym;
 120     if (s != HNODE || (no_zero_count && !nodes[node].count)) {
 121         bits[*pos] = pfx;
 122         lens[*pos] = pl;
 123         xlat[*pos] = s;
 124         (*pos)++;
 125     } else {
 126         pfx <<= 1;
 127         pl++;
 128         get_tree_codes(bits, lens, xlat, nodes, nodes[node].n0, pfx, pl,
 129                        pos, no_zero_count);
 130         pfx |= 1;
 131         get_tree_codes(bits, lens, xlat, nodes, nodes[node].n0 + 1, pfx, pl,
 132                        pos, no_zero_count);
 133     }
 134 }
 135
 136 static int build_huff_tree(VLC *vlc, Node *nodes, int head, int flags, int nb_bits)
 137 {
 138     int no_zero_count = !(flags & FF_HUFFMAN_FLAG_ZERO_COUNT);
 139     uint32_t bits[256];
 140     int16_t lens[256];
 141     uint8_t xlat[256];
 142     int pos = 0;
 143
 144     get_tree_codes(bits, lens, xlat, nodes, head, 0, 0,
 145                    &pos, no_zero_count);
 146     return ff_init_vlc_sparse(vlc, nb_bits, pos, lens, 2, 2, bits, 4, 4, xlat, 1, 1, 0);
 147 }
 148
 149
 150 /**
 151  * nodes size must be 2*nb_codes
 152  * first nb_codes nodes.count must be set
 153  */
 154 int ff_huff_build_tree(AVCodecContext *avctx, VLC *vlc, int nb_codes, int nb_bits,
 155                        Node *nodes, HuffCmp cmp, int flags)
 156 {
 157     int i, j;
 158     int cur_node;
 159     int64_t sum = 0;
 160
 161     for (i = 0; i < nb_codes; i++) {
 162         nodes[i].sym = i;
 163         nodes[i].n0 = -2;
 164         sum += nodes[i].count;
 165     }
 166
 167     if (sum >> 31) {
 168         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 169                "Too high symbol frequencies. "
 170                "Tree construction is not possible\n");
 171         return -1;
 172     }
 173     qsort(nodes, nb_codes, sizeof(Node), cmp);
 174     cur_node = nb_codes;
 175     nodes[nb_codes*2-1].count = 0;
 176     for (i = 0; i < nb_codes * 2 - 1; i += 2) {
 177         uint32_t cur_count = nodes[i].count + nodes[i+1].count;
 178         // find correct place to insert new node, and
 179         // make space for the new node while at it
 180         for(j = cur_node; j > i + 2; j--){
 181             if(cur_count > nodes[j-1].count ||
 182                (cur_count == nodes[j-1].count &&
 183                 !(flags & FF_HUFFMAN_FLAG_HNODE_FIRST)))
 184                 break;
 185             nodes[j] = nodes[j - 1];
 186         }
 187         nodes[j].sym = HNODE;
 188         nodes[j].count = cur_count;
 189         nodes[j].n0 = i;
 190         cur_node++;
 191     }
 192     if (build_huff_tree(vlc, nodes, nb_codes * 2 - 2, flags, nb_bits) < 0) {
 193         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error building tree\n");
 194         return -1;
 195     }
 196     return 0;
 197 }