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