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

   1 /*
   2  * Range coder
   3  * Copyright (c) 2004 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   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  * Range coder.
  25  * based upon
  26  *    "Range encoding: an algorithm for removing redundancy from a digitised
  27  *                     message.
  28  *     G. N. N. Martin                  Presented in March 1979 to the Video &
  29  *                                      Data Recording Conference,
  30  *     IBM UK Scientific Center         held in Southampton July 24-27 1979."
  31  */
  32
  33 #include <string.h>
  34
  35 #include "libavutil/attributes.h"
  36 #include "libavutil/avassert.h"
  37 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  38
  39 #include "avcodec.h"
  40 #include "rangecoder.h"
  41
  42 av_cold void ff_init_range_encoder(RangeCoder *c, uint8_t *buf, int buf_size)
  43 {
  44     c->bytestream_start  =
  45     c->bytestream        = buf;
  46     c->bytestream_end    = buf + buf_size;
  47     c->low               = 0;
  48     c->range             = 0xFF00;
  49     c->outstanding_count = 0;
  50     c->outstanding_byte  = -1;
  51 }
  52
  53 av_cold void ff_init_range_decoder(RangeCoder *c, const uint8_t *buf,
  54                                    int buf_size)
  55 {
  56     /* cast to avoid compiler warning */
  57     ff_init_range_encoder(c, (uint8_t *)buf, buf_size);
  58
  59     c->low = AV_RB16(c->bytestream);
  60     c->bytestream += 2;
  61 }
  62
  63 void ff_build_rac_states(RangeCoder *c, int factor, int max_p)
  64 {
  65     const int64_t one = 1LL << 32;
  66     int64_t p;
  67     int last_p8, p8, i;
  68
  69     memset(c->zero_state, 0, sizeof(c->zero_state));
  70     memset(c->one_state, 0, sizeof(c->one_state));
  71
  72     last_p8 = 0;
  73     p       = one / 2;
  74     for (i = 0; i < 128; i++) {
  75         p8 = (256 * p + one / 2) >> 32; // FIXME: try without the one
  76         if (p8 <= last_p8)
  77             p8 = last_p8 + 1;
  78         if (last_p8 && last_p8 < 256 && p8 <= max_p)
  79             c->one_state[last_p8] = p8;
  80
  81         p      += ((one - p) * factor + one / 2) >> 32;
  82         last_p8 = p8;
  83     }
  84
  85     for (i = 256 - max_p; i <= max_p; i++) {
  86         if (c->one_state[i])
  87             continue;
  88
  89         p  = (i * one + 128) >> 8;
  90         p += ((one - p) * factor + one / 2) >> 32;
  91         p8 = (256 * p + one / 2) >> 32; // FIXME: try without the one
  92         if (p8 <= i)
  93             p8 = i + 1;
  94         if (p8 > max_p)
  95             p8 = max_p;
  96         c->one_state[i] = p8;
  97     }
  98
  99     for (i = 1; i < 255; i++)
 100         c->zero_state[i] = 256 - c->one_state[256 - i];
 101 }
 102
 103 /* Return the number of bytes written. */
 104 int ff_rac_terminate(RangeCoder *c)
 105 {
 106     c->range = 0xFF;
 107     c->low  += 0xFF;
 108     renorm_encoder(c);
 109     c->range = 0xFF;
 110     renorm_encoder(c);
 111
 112     av_assert1(c->low   == 0);
 113     av_assert1(c->range >= 0x100);
 114
 115     return c->bytestream - c->bytestream_start;
 116 }
 117
 118 #ifdef TEST
 119 #define SIZE 10240
 120
 121 #include "libavutil/lfg.h"
 122 #include "libavutil/log.h"
 123
 124 static uint8_t b[9 * SIZE];
 125 static uint8_t r[9 * SIZE];
 126
 127 int main(void)
 128 {
 129     RangeCoder c;
 130     int i;
 131     uint8_t state[10];
 132     AVLFG prng;
 133
 134     av_lfg_init(&prng, 1);
 135
 136     ff_init_range_encoder(&c, b, SIZE);
 137     ff_build_rac_states(&c, (1LL << 32) / 20, 128 + 64 + 32 + 16);
 138
 139     memset(state, 128, sizeof(state));
 140
 141     for (i = 0; i < SIZE; i++)
 142         r[i] = av_lfg_get(&prng) % 7;
 143
 144     for (i = 0; i < SIZE; i++)
 145         put_rac(&c, state, r[i] & 1);
 146
 147     ff_rac_terminate(&c);
 148
 149     ff_init_range_decoder(&c, b, SIZE);
 150
 151     memset(state, 128, sizeof(state));
 152
 153     for (i = 0; i < SIZE; i++)
 154         if ((r[i] & 1) != get_rac(&c, state)) {
 155             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "rac failure at %d\n", i);
 156             return 1;
 157         }
 158
 159     return 0;
 160 }
 161 #endif /* TEST */