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

   1 /*
   2  * NotchLC decoder
   3  * Copyright (c) 2020 Paul B Mahol
   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 #include <stdio.h>
  23 #include <stdlib.h>
  24 #include <string.h>
  25
  26 #define BITSTREAM_READER_LE
  27 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  28 #include "avcodec.h"
  29 #include "bytestream.h"
  30 #include "get_bits.h"
  31 #include "internal.h"
  32 #include "lzf.h"
  33 #include "thread.h"
  34
  35 typedef struct NotchLCContext {
  36     unsigned compressed_size;
  37     unsigned format;
  38
  39     uint8_t *uncompressed_buffer;
  40     unsigned uncompressed_size;
  41
  42     uint8_t *lzf_buffer;
  43     int64_t lzf_size;
  44
  45     unsigned texture_size_x;
  46     unsigned texture_size_y;
  47     unsigned y_data_row_offsets;
  48     unsigned uv_offset_data_offset;
  49     unsigned y_control_data_offset;
  50     unsigned a_control_word_offset;
  51     unsigned y_data_offset;
  52     unsigned uv_data_offset;
  53     unsigned y_data_size;
  54     unsigned a_data_offset;
  55     unsigned uv_count_offset;
  56     unsigned a_count_size;
  57     unsigned data_end;
  58
  59     GetByteContext gb;
  60     PutByteContext pb;
  61 } NotchLCContext;
  62
  63 static av_cold int decode_init(AVCodecContext *avctx)
  64 {
  65     avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUVA444P12;
  66     avctx->color_range = AVCOL_RANGE_JPEG;
  67     avctx->colorspace = AVCOL_SPC_RGB;
  68     avctx->color_primaries = AVCOL_PRI_BT709;
  69     avctx->color_trc = AVCOL_TRC_IEC61966_2_1;
  70
  71     return 0;
  72 }
  73
  74 #define HISTORY_SIZE (64 * 1024)
  75
  76 static int lz4_decompress(AVCodecContext *avctx,
  77                           GetByteContext *gb,
  78                           PutByteContext *pb)
  79 {
  80     unsigned reference_pos, match_length, delta, pos = 0;
  81     uint8_t history[64 * 1024];
  82
  83     while (bytestream2_get_bytes_left(gb) > 0) {
  84         uint8_t token = bytestream2_get_byte(gb);
  85         unsigned num_literals = token >> 4;
  86
  87         if (num_literals == 15) {
  88             unsigned char current;
  89             do {
  90                 current = bytestream2_get_byte(gb);
  91                 num_literals += current;
  92             } while (current == 255);
  93         }
  94
  95         if (pos + num_literals < HISTORY_SIZE) {
  96             bytestream2_get_buffer(gb, history + pos, num_literals);
  97             pos += num_literals;
  98         } else {
  99             while (num_literals-- > 0) {
 100                 history[pos++] = bytestream2_get_byte(gb);
 101                 if (pos == HISTORY_SIZE) {
 102                     bytestream2_put_buffer(pb, history, HISTORY_SIZE);
 103                     pos = 0;
 104                 }
 105             }
 106         }
 107
 108         if (bytestream2_get_bytes_left(gb) <= 0)
 109             break;
 110
 111         delta = bytestream2_get_byte(gb);
 112         delta |= (unsigned)bytestream2_get_byte(gb) << 8;
 113         if (delta == 0)
 114             return 0;
 115         match_length = 4 + (token & 0x0F);
 116         if (match_length == 4 + 0x0F) {
 117             uint8_t current;
 118
 119             do {
 120                 current = bytestream2_get_byte(gb);
 121                 match_length += current;
 122             } while (current == 255);
 123         }
 124         reference_pos = (pos >= delta) ? (pos - delta) : (HISTORY_SIZE + pos - delta);
 125         if (pos + match_length < HISTORY_SIZE && reference_pos + match_length < HISTORY_SIZE) {
 126             if (pos >= reference_pos + match_length || reference_pos >= pos + match_length) {
 127                 memcpy(history + pos, history + reference_pos, match_length);
 128                 pos += match_length;
 129             } else {
 130                 while (match_length-- > 0)
 131                     history[pos++] = history[reference_pos++];
 132             }
 133         } else {
 134             while (match_length-- > 0) {
 135                 history[pos++] = history[reference_pos++];
 136                 if (pos == HISTORY_SIZE) {
 137                     bytestream2_put_buffer(pb, history, HISTORY_SIZE);
 138                     pos = 0;
 139                 }
 140                 reference_pos %= HISTORY_SIZE;
 141             }
 142         }
 143     }
 144
 145     bytestream2_put_buffer(pb, history, pos);
 146
 147     return bytestream2_tell_p(pb);
 148 }
 149
 150 static int decode_blocks(AVCodecContext *avctx, AVFrame *p, ThreadFrame *frame,
 151                          unsigned uncompressed_size)
 152 {
 153     NotchLCContext *s = avctx->priv_data;
 154     GetByteContext rgb, dgb, *gb = &s->gb;
 155     GetBitContext bit;
 156     int ylinesize, ulinesize, vlinesize, alinesize;
 157     uint16_t *dsty, *dstu, *dstv, *dsta;
 158     int ret;
 159
 160     s->texture_size_x = bytestream2_get_le32(gb);
 161     s->texture_size_y = bytestream2_get_le32(gb);
 162
 163     ret = ff_set_dimensions(avctx, s->texture_size_x, s->texture_size_y);
 164     if (ret < 0)
 165         return ret;
 166
 167     s->uv_offset_data_offset = bytestream2_get_le32(gb);
 168     if (s->uv_offset_data_offset >= UINT_MAX / 4)
 169         return AVERROR_INVALIDDATA;
 170     s->uv_offset_data_offset *= 4;
 171     if (s->uv_offset_data_offset >= uncompressed_size)
 172         return AVERROR_INVALIDDATA;
 173
 174     s->y_control_data_offset = bytestream2_get_le32(gb);
 175     if (s->y_control_data_offset >= UINT_MAX / 4)
 176         return AVERROR_INVALIDDATA;
 177     s->y_control_data_offset *= 4;
 178     if (s->y_control_data_offset >= uncompressed_size)
 179         return AVERROR_INVALIDDATA;
 180
 181     s->a_control_word_offset = bytestream2_get_le32(gb);
 182     if (s->a_control_word_offset >= UINT_MAX / 4)
 183         return AVERROR_INVALIDDATA;
 184     s->a_control_word_offset *= 4;
 185     if (s->a_control_word_offset >= uncompressed_size)
 186         return AVERROR_INVALIDDATA;
 187
 188     s->uv_data_offset = bytestream2_get_le32(gb);
 189     if (s->uv_data_offset >= UINT_MAX / 4)
 190         return AVERROR_INVALIDDATA;
 191     s->uv_data_offset *= 4;
 192     if (s->uv_data_offset >= uncompressed_size)
 193         return AVERROR_INVALIDDATA;
 194
 195     s->y_data_size = bytestream2_get_le32(gb);
 196     if (s->y_data_size >= UINT_MAX / 4)
 197         return AVERROR_INVALIDDATA;
 198
 199     s->a_data_offset = bytestream2_get_le32(gb);
 200     if (s->a_data_offset >= UINT_MAX / 4)
 201         return AVERROR_INVALIDDATA;
 202     s->a_data_offset *= 4;
 203     if (s->a_data_offset >= uncompressed_size)
 204         return AVERROR_INVALIDDATA;
 205
 206     s->a_count_size = bytestream2_get_le32(gb);
 207     if (s->a_count_size >= UINT_MAX / 4)
 208         return AVERROR_INVALIDDATA;
 209     s->a_count_size *= 4;
 210     if (s->a_count_size >= uncompressed_size)
 211         return AVERROR_INVALIDDATA;
 212
 213     s->data_end = bytestream2_get_le32(gb);
 214     if (s->data_end > uncompressed_size)
 215         return AVERROR_INVALIDDATA;
 216
 217     s->y_data_row_offsets = bytestream2_tell(gb);
 218     if (s->data_end <= s->y_data_size)
 219         return AVERROR_INVALIDDATA;
 220     s->y_data_offset = s->data_end - s->y_data_size;
 221     if (s->y_data_offset <= s->a_data_offset)
 222         return AVERROR_INVALIDDATA;
 223     s->uv_count_offset = s->y_data_offset - s->a_data_offset;
 224
 225     if ((ret = ff_thread_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0)
 226         return ret;
 227
 228     rgb = *gb;
 229     dgb = *gb;
 230     bytestream2_seek(&rgb, s->y_data_row_offsets, SEEK_SET);
 231     bytestream2_seek(gb, s->y_control_data_offset, SEEK_SET);
 232
 233     dsty = (uint16_t *)p->data[0];
 234     dsta = (uint16_t *)p->data[3];
 235     ylinesize = p->linesize[0] / 2;
 236     alinesize = p->linesize[3] / 2;
 237
 238     for (int y = 0; y < avctx->height; y += 4) {
 239         const unsigned row_offset = bytestream2_get_le32(&rgb);
 240
 241         bytestream2_seek(&dgb, s->y_data_offset + row_offset, SEEK_SET);
 242
 243         init_get_bits8(&bit, dgb.buffer, bytestream2_get_bytes_left(&dgb));
 244         for (int x = 0; x < avctx->width; x += 4) {
 245             unsigned item = bytestream2_get_le32(gb);
 246             unsigned y_min = item & 4095;
 247             unsigned y_max = (item >> 12) & 4095;
 248             unsigned y_diff = y_max - y_min;
 249             unsigned control[4];
 250
 251             control[0] = (item >> 24) & 3;
 252             control[1] = (item >> 26) & 3;
 253             control[2] = (item >> 28) & 3;
 254             control[3] = (item >> 30) & 3;
 255
 256             for (int i = 0; i < 4; i++) {
 257                 const int nb_bits = control[i] + 1;
 258                 const int div = (1 << nb_bits) - 1;
 259                 const int add = div - 1;
 260
 261                 dsty[x + i * ylinesize + 0] = av_clip_uintp2(y_min + ((y_diff * get_bits(&bit, nb_bits) + add) / div), 12);
 262                 dsty[x + i * ylinesize + 1] = av_clip_uintp2(y_min + ((y_diff * get_bits(&bit, nb_bits) + add) / div), 12);
 263                 dsty[x + i * ylinesize + 2] = av_clip_uintp2(y_min + ((y_diff * get_bits(&bit, nb_bits) + add) / div), 12);
 264                 dsty[x + i * ylinesize + 3] = av_clip_uintp2(y_min + ((y_diff * get_bits(&bit, nb_bits) + add) / div), 12);
 265             }
 266         }
 267
 268         dsty += 4 * ylinesize;
 269     }
 270
 271     rgb = *gb;
 272     dgb = *gb;
 273     bytestream2_seek(gb, s->a_control_word_offset, SEEK_SET);
 274     if (s->uv_count_offset == s->a_control_word_offset) {
 275         for (int y = 0; y < avctx->height; y++) {
 276             for (int x = 0; x < avctx->width; x++)
 277                 dsta[x] = 4095;
 278             dsta += alinesize;
 279         }
 280     } else {
 281         for (int y = 0; y < avctx->height; y += 16) {
 282             for (int x = 0; x < avctx->width; x += 16) {
 283                 unsigned m = bytestream2_get_le32(gb);
 284                 unsigned offset = bytestream2_get_le32(gb);
 285                 unsigned alpha0, alpha1;
 286                 uint64_t control;
 287
 288                 if (offset >= UINT_MAX / 4)
 289                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 290                 offset = offset * 4 + s->uv_data_offset + s->a_data_offset;
 291                 if (offset >= s->data_end)
 292                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 293
 294                 bytestream2_seek(&dgb, offset, SEEK_SET);
 295                 control = bytestream2_get_le64(&dgb);
 296                 alpha0 = control & 0xFF;
 297                 alpha1 = (control >> 8) & 0xFF;
 298                 control = control >> 16;
 299
 300                 for (int by = 0; by < 4; by++) {
 301                     for (int bx = 0; bx < 4; bx++) {
 302                         switch (m & 3) {
 303                         case 0:
 304                             for (int i = 0; i < 4; i++) {
 305                                 for (int j = 0; j < 4; j++) {
 306                                     dsta[x + (i + by * 4) * alinesize + bx * 4 + j] = 0;
 307                                 }
 308                             }
 309                             break;
 310                         case 1:
 311                             for (int i = 0; i < 4; i++) {
 312                                 for (int j = 0; j < 4; j++) {
 313                                     dsta[x + (i + by * 4) * alinesize + bx * 4 + j] = 4095;
 314                                 }
 315                             }
 316                             break;
 317                         case 2:
 318                             for (int i = 0; i < 4; i++) {
 319                                 for (int j = 0; j < 4; j++) {
 320                                     dsta[x + (i + by * 4) * alinesize + bx * 4 + j] = (alpha0 + (alpha1 - alpha0) * (control & 7)) << 4;
 321                                 }
 322                             }
 323                             break;
 324                         default:
 325                             return AVERROR_INVALIDDATA;
 326                         }
 327
 328                         control >>= 3;
 329                         m >>= 2;
 330                     }
 331                 }
 332             }
 333
 334             dsta += 16 * alinesize;
 335         }
 336     }
 337
 338     bytestream2_seek(&rgb, s->uv_offset_data_offset, SEEK_SET);
 339
 340     dstu = (uint16_t *)p->data[1];
 341     dstv = (uint16_t *)p->data[2];
 342     ulinesize = p->linesize[1] / 2;
 343     vlinesize = p->linesize[2] / 2;
 344
 345     for (int y = 0; y < avctx->height; y += 16) {
 346         for (int x = 0; x < avctx->width; x += 16) {
 347             unsigned offset = bytestream2_get_le32(&rgb) * 4;
 348             int u[16][16] = { 0 }, v[16][16] = { 0 };
 349             int u0, v0, u1, v1, udif, vdif;
 350             unsigned escape, is8x8, loc;
 351
 352             bytestream2_seek(&dgb, s->uv_data_offset + offset, SEEK_SET);
 353
 354             is8x8 = bytestream2_get_le16(&dgb);
 355             escape = bytestream2_get_le16(&dgb);
 356
 357             if (escape == 0 && is8x8 == 0) {
 358                 u0 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 359                 v0 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 360                 u1 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 361                 v1 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 362                 loc = bytestream2_get_le32(&dgb);
 363                 u0 = (u0 << 4) | (u0 & 0xF);
 364                 v0 = (v0 << 4) | (v0 & 0xF);
 365                 u1 = (u1 << 4) | (u1 & 0xF);
 366                 v1 = (v1 << 4) | (v1 & 0xF);
 367                 udif = u1 - u0;
 368                 vdif = v1 - v0;
 369
 370                 for (int i = 0; i < 16; i += 4) {
 371                     for (int j = 0; j < 16; j += 4) {
 372                         for (int ii = 0; ii < 4; ii++) {
 373                             for (int jj = 0; jj < 4; jj++) {
 374                                 u[i + ii][j + jj] = u0 + ((udif * (int)(loc & 3) + 2) / 3);
 375                                 v[i + ii][j + jj] = v0 + ((vdif * (int)(loc & 3) + 2) / 3);
 376                             }
 377                         }
 378
 379                         loc >>= 2;
 380                     }
 381                 }
 382             } else {
 383                 for (int i = 0; i < 16; i += 8) {
 384                     for (int j = 0; j < 16; j += 8) {
 385                         if (is8x8 & 1) {
 386                             u0 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 387                             v0 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 388                             u1 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 389                             v1 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 390                             loc = bytestream2_get_le32(&dgb);
 391                             u0 = (u0 << 4) | (u0 & 0xF);
 392                             v0 = (v0 << 4) | (v0 & 0xF);
 393                             u1 = (u1 << 4) | (u1 & 0xF);
 394                             v1 = (v1 << 4) | (v1 & 0xF);
 395                             udif = u1 - u0;
 396                             vdif = v1 - v0;
 397
 398                             for (int ii = 0; ii < 8; ii += 2) {
 399                                 for (int jj = 0; jj < 8; jj += 2) {
 400                                     for (int iii = 0; iii < 2; iii++) {
 401                                         for (int jjj = 0; jjj < 2; jjj++) {
 402                                             u[i + ii + iii][j + jj + jjj] = u0 + ((udif * (int)(loc & 3) + 2) / 3);
 403                                             v[i + ii + iii][j + jj + jjj] = v0 + ((vdif * (int)(loc & 3) + 2) / 3);
 404                                         }
 405                                     }
 406
 407                                     loc >>= 2;
 408                                 }
 409                             }
 410                         } else if (escape) {
 411                             for (int ii = 0; ii < 8; ii += 4) {
 412                                 for (int jj = 0; jj < 8; jj += 4) {
 413                                     u0 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 414                                     v0 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 415                                     u1 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 416                                     v1 = bytestream2_get_byte(&dgb);
 417                                     loc = bytestream2_get_le32(&dgb);
 418                                     u0 = (u0 << 4) | (u0 & 0xF);
 419                                     v0 = (v0 << 4) | (v0 & 0xF);
 420                                     u1 = (u1 << 4) | (u1 & 0xF);
 421                                     v1 = (v1 << 4) | (v1 & 0xF);
 422                                     udif = u1 - u0;
 423                                     vdif = v1 - v0;
 424
 425                                     for (int iii = 0; iii < 4; iii++) {
 426                                         for (int jjj = 0; jjj < 4; jjj++) {
 427                                             u[i + ii + iii][j + jj + jjj] = u0 + ((udif * (int)(loc & 3) + 2) / 3);
 428                                             v[i + ii + iii][j + jj + jjj] = v0 + ((vdif * (int)(loc & 3) + 2) / 3);
 429
 430                                             loc >>= 2;
 431                                         }
 432                                     }
 433                                 }
 434                             }
 435                         }
 436
 437                         is8x8 >>= 1;
 438                     }
 439                 }
 440             }
 441
 442             for (int i = 0; i < 16; i++) {
 443                 for (int j = 0; j < 16; j++) {
 444                     dstu[x + i * ulinesize + j] = u[i][j];
 445                     dstv[x + i * vlinesize + j] = v[i][j];
 446                 }
 447             }
 448         }
 449
 450         dstu += 16 * ulinesize;
 451         dstv += 16 * vlinesize;
 452     }
 453
 454     return 0;
 455 }
 456
 457 static int decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 458                         void *data, int *got_frame,
 459                         AVPacket *avpkt)
 460 {
 461     NotchLCContext *s = avctx->priv_data;
 462     ThreadFrame frame = { .f = data };
 463     GetByteContext *gb = &s->gb;
 464     PutByteContext *pb = &s->pb;
 465     unsigned uncompressed_size;
 466     AVFrame *p = data;
 467     int ret;
 468
 469     if (avpkt->size <= 40)
 470         return AVERROR_INVALIDDATA;
 471
 472     bytestream2_init(gb, avpkt->data, avpkt->size);
 473
 474     if (bytestream2_get_le32(gb) != MKBETAG('N','L','C','1'))
 475         return AVERROR_INVALIDDATA;
 476
 477     uncompressed_size = bytestream2_get_le32(gb);
 478     s->compressed_size = bytestream2_get_le32(gb);
 479     s->format = bytestream2_get_le32(gb);
 480
 481     if (s->format > 2)
 482         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 483
 484     if (s->format == 0) {
 485         ret = ff_lzf_uncompress(gb, &s->lzf_buffer, &s->lzf_size);
 486         if (ret < 0)
 487             return ret;
 488
 489         if (uncompressed_size > s->lzf_size)
 490             return AVERROR_INVALIDDATA;
 491
 492         bytestream2_init(gb, s->lzf_buffer, uncompressed_size);
 493     } else if (s->format == 1) {
 494         av_fast_padded_malloc(&s->uncompressed_buffer, &s->uncompressed_size,
 495                               uncompressed_size);
 496         if (!s->uncompressed_buffer)
 497             return AVERROR(ENOMEM);
 498
 499         bytestream2_init_writer(pb, s->uncompressed_buffer, s->uncompressed_size);
 500
 501         ret = lz4_decompress(avctx, gb, pb);
 502         if (ret != uncompressed_size)
 503             return AVERROR_INVALIDDATA;
 504
 505         bytestream2_init(gb, s->uncompressed_buffer, uncompressed_size);
 506     }
 507
 508     ret = decode_blocks(avctx, p, &frame, uncompressed_size);
 509     if (ret < 0)
 510         return ret;
 511
 512     p->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 513     p->key_frame = 1;
 514
 515     *got_frame = 1;
 516
 517     return avpkt->size;
 518 }
 519
 520 static av_cold int decode_end(AVCodecContext *avctx)
 521 {
 522     NotchLCContext *s = avctx->priv_data;
 523
 524     av_freep(&s->uncompressed_buffer);
 525     s->uncompressed_size = 0;
 526     av_freep(&s->lzf_buffer);
 527     s->lzf_size = 0;
 528
 529     return 0;
 530 }
 531
 532 AVCodec ff_notchlc_decoder = {
 533     .name             = "notchlc",
 534     .long_name        = NULL_IF_CONFIG_SMALL("NotchLC"),
 535     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 536     .id               = AV_CODEC_ID_NOTCHLC,
 537     .priv_data_size   = sizeof(NotchLCContext),
 538     .init             = decode_init,
 539     .close            = decode_end,
 540     .decode           = decode_frame,
 541     .capabilities     = AV_CODEC_CAP_DR1 | AV_CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
 542 };