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

   1 /*
   2  * Ut Video decoder
   3  * Copyright (c) 2011 Konstantin Shishkov
   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  * Ut Video decoder
  25  */
  26
  27 #include <inttypes.h>
  28 #include <stdlib.h>
  29
  30 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  31 #include "avcodec.h"
  32 #include "bswapdsp.h"
  33 #include "bytestream.h"
  34 #include "get_bits.h"
  35 #include "thread.h"
  36 #include "utvideo.h"
  37
  38 static int build_huff(const uint8_t *src, VLC *vlc, int *fsym)
  39 {
  40     int i;
  41     HuffEntry he[256];
  42     int last;
  43     uint32_t codes[256];
  44     uint8_t bits[256];
  45     uint8_t syms[256];
  46     uint32_t code;
  47
  48     *fsym = -1;
  49     for (i = 0; i < 256; i++) {
  50         he[i].sym = i;
  51         he[i].len = *src++;
  52     }
  53     qsort(he, 256, sizeof(*he), ff_ut_huff_cmp_len);
  54
  55     if (!he[0].len) {
  56         *fsym = he[0].sym;
  57         return 0;
  58     }
  59
  60     last = 255;
  61     while (he[last].len == 255 && last)
  62         last--;
  63
  64     if (he[last].len > 32)
  65         return -1;
  66
  67     code = 1;
  68     for (i = last; i >= 0; i--) {
  69         codes[i] = code >> (32 - he[i].len);
  70         bits[i]  = he[i].len;
  71         syms[i]  = he[i].sym;
  72         code += 0x80000000u >> (he[i].len - 1);
  73     }
  74
  75     return ff_init_vlc_sparse(vlc, FFMIN(he[last].len, 11), last + 1,
  76                               bits,  sizeof(*bits),  sizeof(*bits),
  77                               codes, sizeof(*codes), sizeof(*codes),
  78                               syms,  sizeof(*syms),  sizeof(*syms), 0);
  79 }
  80
  81 static int decode_plane(UtvideoContext *c, int plane_no,
  82                         uint8_t *dst, int step, int stride,
  83                         int width, int height,
  84                         const uint8_t *src, int use_pred)
  85 {
  86     int i, j, slice, pix;
  87     int sstart, send;
  88     VLC vlc;
  89     GetBitContext gb;
  90     int prev, fsym;
  91     const int cmask = ~(!plane_no && c->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P);
  92
  93     if (build_huff(src, &vlc, &fsym)) {
  94         av_log(c->avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot build Huffman codes\n");
  95         return AVERROR_INVALIDDATA;
  96     }
  97     if (fsym >= 0) { // build_huff reported a symbol to fill slices with
  98         send = 0;
  99         for (slice = 0; slice < c->slices; slice++) {
 100             uint8_t *dest;
 101
 102             sstart = send;
 103             send   = (height * (slice + 1) / c->slices) & cmask;
 104             dest   = dst + sstart * stride;
 105
 106             prev = 0x80;
 107             for (j = sstart; j < send; j++) {
 108                 for (i = 0; i < width * step; i += step) {
 109                     pix = fsym;
 110                     if (use_pred) {
 111                         prev += pix;
 112                         pix   = prev;
 113                     }
 114                     dest[i] = pix;
 115                 }
 116                 dest += stride;
 117             }
 118         }
 119         return 0;
 120     }
 121
 122     src      += 256;
 123
 124     send = 0;
 125     for (slice = 0; slice < c->slices; slice++) {
 126         uint8_t *dest;
 127         int slice_data_start, slice_data_end, slice_size;
 128
 129         sstart = send;
 130         send   = (height * (slice + 1) / c->slices) & cmask;
 131         dest   = dst + sstart * stride;
 132
 133         // slice offset and size validation was done earlier
 134         slice_data_start = slice ? AV_RL32(src + slice * 4 - 4) : 0;
 135         slice_data_end   = AV_RL32(src + slice * 4);
 136         slice_size       = slice_data_end - slice_data_start;
 137
 138         if (!slice_size) {
 139             av_log(c->avctx, AV_LOG_ERROR, "Plane has more than one symbol "
 140                    "yet a slice has a length of zero.\n");
 141             goto fail;
 142         }
 143
 144         memcpy(c->slice_bits, src + slice_data_start + c->slices * 4,
 145                slice_size);
 146         memset(c->slice_bits + slice_size, 0, AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 147         c->bdsp.bswap_buf((uint32_t *) c->slice_bits,
 148                           (uint32_t *) c->slice_bits,
 149                           (slice_data_end - slice_data_start + 3) >> 2);
 150         init_get_bits(&gb, c->slice_bits, slice_size * 8);
 151
 152         prev = 0x80;
 153         for (j = sstart; j < send; j++) {
 154             for (i = 0; i < width * step; i += step) {
 155                 if (get_bits_left(&gb) <= 0) {
 156                     av_log(c->avctx, AV_LOG_ERROR,
 157                            "Slice decoding ran out of bits\n");
 158                     goto fail;
 159                 }
 160                 pix = get_vlc2(&gb, vlc.table, vlc.bits, 3);
 161                 if (pix < 0) {
 162                     av_log(c->avctx, AV_LOG_ERROR, "Decoding error\n");
 163                     goto fail;
 164                 }
 165                 if (use_pred) {
 166                     prev += pix;
 167                     pix   = prev;
 168                 }
 169                 dest[i] = pix;
 170             }
 171             dest += stride;
 172         }
 173         if (get_bits_left(&gb) > 32)
 174             av_log(c->avctx, AV_LOG_WARNING,
 175                    "%d bits left after decoding slice\n", get_bits_left(&gb));
 176     }
 177
 178     ff_free_vlc(&vlc);
 179
 180     return 0;
 181 fail:
 182     ff_free_vlc(&vlc);
 183     return AVERROR_INVALIDDATA;
 184 }
 185
 186 static void restore_rgb_planes(uint8_t *src, int step, int stride, int width,
 187                                int height)
 188 {
 189     int i, j;
 190     uint8_t r, g, b;
 191
 192     for (j = 0; j < height; j++) {
 193         for (i = 0; i < width * step; i += step) {
 194             r = src[i];
 195             g = src[i + 1];
 196             b = src[i + 2];
 197             src[i]     = r + g - 0x80;
 198             src[i + 2] = b + g - 0x80;
 199         }
 200         src += stride;
 201     }
 202 }
 203
 204 static void restore_median(uint8_t *src, int step, int stride,
 205                            int width, int height, int slices, int rmode)
 206 {
 207     int i, j, slice;
 208     int A, B, C;
 209     uint8_t *bsrc;
 210     int slice_start, slice_height;
 211     const int cmask = ~rmode;
 212
 213     for (slice = 0; slice < slices; slice++) {
 214         slice_start  = ((slice * height) / slices) & cmask;
 215         slice_height = ((((slice + 1) * height) / slices) & cmask) -
 216                        slice_start;
 217
 218         if (!slice_height)
 219             continue;
 220         bsrc = src + slice_start * stride;
 221
 222         // first line - left neighbour prediction
 223         bsrc[0] += 0x80;
 224         A = bsrc[0];
 225         for (i = step; i < width * step; i += step) {
 226             bsrc[i] += A;
 227             A        = bsrc[i];
 228         }
 229         bsrc += stride;
 230         if (slice_height <= 1)
 231             continue;
 232         // second line - first element has top prediction, the rest uses median
 233         C        = bsrc[-stride];
 234         bsrc[0] += C;
 235         A        = bsrc[0];
 236         for (i = step; i < width * step; i += step) {
 237             B        = bsrc[i - stride];
 238             bsrc[i] += mid_pred(A, B, (uint8_t)(A + B - C));
 239             C        = B;
 240             A        = bsrc[i];
 241         }
 242         bsrc += stride;
 243         // the rest of lines use continuous median prediction
 244         for (j = 2; j < slice_height; j++) {
 245             for (i = 0; i < width * step; i += step) {
 246                 B        = bsrc[i - stride];
 247                 bsrc[i] += mid_pred(A, B, (uint8_t)(A + B - C));
 248                 C        = B;
 249                 A        = bsrc[i];
 250             }
 251             bsrc += stride;
 252         }
 253     }
 254 }
 255
 256 /* UtVideo interlaced mode treats every two lines as a single one,
 257  * so restoring function should take care of possible padding between
 258  * two parts of the same "line".
 259  */
 260 static void restore_median_il(uint8_t *src, int step, int stride,
 261                               int width, int height, int slices, int rmode)
 262 {
 263     int i, j, slice;
 264     int A, B, C;
 265     uint8_t *bsrc;
 266     int slice_start, slice_height;
 267     const int cmask   = ~(rmode ? 3 : 1);
 268     const int stride2 = stride << 1;
 269
 270     for (slice = 0; slice < slices; slice++) {
 271         slice_start    = ((slice * height) / slices) & cmask;
 272         slice_height   = ((((slice + 1) * height) / slices) & cmask) -
 273                          slice_start;
 274         slice_height >>= 1;
 275         if (!slice_height)
 276             continue;
 277
 278         bsrc = src + slice_start * stride;
 279
 280         // first line - left neighbour prediction
 281         bsrc[0] += 0x80;
 282         A        = bsrc[0];
 283         for (i = step; i < width * step; i += step) {
 284             bsrc[i] += A;
 285             A        = bsrc[i];
 286         }
 287         for (i = 0; i < width * step; i += step) {
 288             bsrc[stride + i] += A;
 289             A                 = bsrc[stride + i];
 290         }
 291         bsrc += stride2;
 292         if (slice_height <= 1)
 293             continue;
 294         // second line - first element has top prediction, the rest uses median
 295         C        = bsrc[-stride2];
 296         bsrc[0] += C;
 297         A        = bsrc[0];
 298         for (i = step; i < width * step; i += step) {
 299             B        = bsrc[i - stride2];
 300             bsrc[i] += mid_pred(A, B, (uint8_t)(A + B - C));
 301             C        = B;
 302             A        = bsrc[i];
 303         }
 304         for (i = 0; i < width * step; i += step) {
 305             B                 = bsrc[i - stride];
 306             bsrc[stride + i] += mid_pred(A, B, (uint8_t)(A + B - C));
 307             C                 = B;
 308             A                 = bsrc[stride + i];
 309         }
 310         bsrc += stride2;
 311         // the rest of lines use continuous median prediction
 312         for (j = 2; j < slice_height; j++) {
 313             for (i = 0; i < width * step; i += step) {
 314                 B        = bsrc[i - stride2];
 315                 bsrc[i] += mid_pred(A, B, (uint8_t)(A + B - C));
 316                 C        = B;
 317                 A        = bsrc[i];
 318             }
 319             for (i = 0; i < width * step; i += step) {
 320                 B                 = bsrc[i - stride];
 321                 bsrc[i + stride] += mid_pred(A, B, (uint8_t)(A + B - C));
 322                 C                 = B;
 323                 A                 = bsrc[i + stride];
 324             }
 325             bsrc += stride2;
 326         }
 327     }
 328 }
 329
 330 static int decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *got_frame,
 331                         AVPacket *avpkt)
 332 {
 333     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 334     int buf_size = avpkt->size;
 335     UtvideoContext *c = avctx->priv_data;
 336     int i, j;
 337     const uint8_t *plane_start[5];
 338     int plane_size, max_slice_size = 0, slice_start, slice_end, slice_size;
 339     int ret;
 340     GetByteContext gb;
 341     ThreadFrame frame = { .f = data };
 342
 343     if ((ret = ff_thread_get_buffer(avctx, &frame, 0)) < 0)
 344         return ret;
 345
 346     /* parse plane structure to get frame flags and validate slice offsets */
 347     bytestream2_init(&gb, buf, buf_size);
 348     for (i = 0; i < c->planes; i++) {
 349         plane_start[i] = gb.buffer;
 350         if (bytestream2_get_bytes_left(&gb) < 256 + 4 * c->slices) {
 351             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Insufficient data for a plane\n");
 352             return AVERROR_INVALIDDATA;
 353         }
 354         bytestream2_skipu(&gb, 256);
 355         slice_start = 0;
 356         slice_end   = 0;
 357         for (j = 0; j < c->slices; j++) {
 358             slice_end   = bytestream2_get_le32u(&gb);
 359             slice_size  = slice_end - slice_start;
 360             if (slice_end < 0 || slice_size < 0 ||
 361                 bytestream2_get_bytes_left(&gb) < slice_end) {
 362                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect slice size\n");
 363                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 364             }
 365             slice_start = slice_end;
 366             max_slice_size = FFMAX(max_slice_size, slice_size);
 367         }
 368         plane_size = slice_end;
 369         bytestream2_skipu(&gb, plane_size);
 370     }
 371     plane_start[c->planes] = gb.buffer;
 372     if (bytestream2_get_bytes_left(&gb) < c->frame_info_size) {
 373         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Not enough data for frame information\n");
 374         return AVERROR_INVALIDDATA;
 375     }
 376     c->frame_info = bytestream2_get_le32u(&gb);
 377     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "frame information flags %"PRIX32"\n",
 378            c->frame_info);
 379
 380     c->frame_pred = (c->frame_info >> 8) & 3;
 381
 382     if (c->frame_pred == PRED_GRADIENT) {
 383         avpriv_request_sample(avctx, "Frame with gradient prediction");
 384         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 385     }
 386
 387     av_fast_malloc(&c->slice_bits, &c->slice_bits_size,
 388                    max_slice_size + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 389
 390     if (!c->slice_bits) {
 391         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate temporary buffer\n");
 392         return AVERROR(ENOMEM);
 393     }
 394
 395     switch (c->avctx->pix_fmt) {
 396     case AV_PIX_FMT_RGB24:
 397     case AV_PIX_FMT_RGBA:
 398         for (i = 0; i < c->planes; i++) {
 399             ret = decode_plane(c, i, frame.f->data[0] + ff_ut_rgb_order[i],
 400                                c->planes, frame.f->linesize[0], avctx->width,
 401                                avctx->height, plane_start[i],
 402                                c->frame_pred == PRED_LEFT);
 403             if (ret)
 404                 return ret;
 405             if (c->frame_pred == PRED_MEDIAN) {
 406                 if (!c->interlaced) {
 407                     restore_median(frame.f->data[0] + ff_ut_rgb_order[i],
 408                                    c->planes, frame.f->linesize[0], avctx->width,
 409                                    avctx->height, c->slices, 0);
 410                 } else {
 411                     restore_median_il(frame.f->data[0] + ff_ut_rgb_order[i],
 412                                       c->planes, frame.f->linesize[0],
 413                                       avctx->width, avctx->height, c->slices,
 414                                       0);
 415                 }
 416             }
 417         }
 418         restore_rgb_planes(frame.f->data[0], c->planes, frame.f->linesize[0],
 419                            avctx->width, avctx->height);
 420         break;
 421     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
 422         for (i = 0; i < 3; i++) {
 423             ret = decode_plane(c, i, frame.f->data[i], 1, frame.f->linesize[i],
 424                                avctx->width >> !!i, avctx->height >> !!i,
 425                                plane_start[i], c->frame_pred == PRED_LEFT);
 426             if (ret)
 427                 return ret;
 428             if (c->frame_pred == PRED_MEDIAN) {
 429                 if (!c->interlaced) {
 430                     restore_median(frame.f->data[i], 1, frame.f->linesize[i],
 431                                    avctx->width >> !!i, avctx->height >> !!i,
 432                                    c->slices, !i);
 433                 } else {
 434                     restore_median_il(frame.f->data[i], 1, frame.f->linesize[i],
 435                                       avctx->width  >> !!i,
 436                                       avctx->height >> !!i,
 437                                       c->slices, !i);
 438                 }
 439             }
 440         }
 441         break;
 442     case AV_PIX_FMT_YUV422P:
 443         for (i = 0; i < 3; i++) {
 444             ret = decode_plane(c, i, frame.f->data[i], 1, frame.f->linesize[i],
 445                                avctx->width >> !!i, avctx->height,
 446                                plane_start[i], c->frame_pred == PRED_LEFT);
 447             if (ret)
 448                 return ret;
 449             if (c->frame_pred == PRED_MEDIAN) {
 450                 if (!c->interlaced) {
 451                     restore_median(frame.f->data[i], 1, frame.f->linesize[i],
 452                                    avctx->width >> !!i, avctx->height,
 453                                    c->slices, 0);
 454                 } else {
 455                     restore_median_il(frame.f->data[i], 1, frame.f->linesize[i],
 456                                       avctx->width >> !!i, avctx->height,
 457                                       c->slices, 0);
 458                 }
 459             }
 460         }
 461         break;
 462     }
 463
 464     frame.f->key_frame = 1;
 465     frame.f->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 466     frame.f->interlaced_frame = !!c->interlaced;
 467
 468     *got_frame = 1;
 469
 470     /* always report that the buffer was completely consumed */
 471     return buf_size;
 472 }
 473
 474 static av_cold int decode_init(AVCodecContext *avctx)
 475 {
 476     UtvideoContext * const c = avctx->priv_data;
 477
 478     c->avctx = avctx;
 479
 480     ff_bswapdsp_init(&c->bdsp);
 481
 482     if (avctx->extradata_size < 16) {
 483         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 484                "Insufficient extradata size %d, should be at least 16\n",
 485                avctx->extradata_size);
 486         return AVERROR_INVALIDDATA;
 487     }
 488
 489     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Encoder version %d.%d.%d.%d\n",
 490            avctx->extradata[3], avctx->extradata[2],
 491            avctx->extradata[1], avctx->extradata[0]);
 492     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Original format %"PRIX32"\n",
 493            AV_RB32(avctx->extradata + 4));
 494     c->frame_info_size = AV_RL32(avctx->extradata + 8);
 495     c->flags           = AV_RL32(avctx->extradata + 12);
 496
 497     if (c->frame_info_size != 4)
 498         avpriv_request_sample(avctx, "Frame info not 4 bytes");
 499     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Encoding parameters %08"PRIX32"\n", c->flags);
 500     c->slices      = (c->flags >> 24) + 1;
 501     c->compression = c->flags & 1;
 502     c->interlaced  = c->flags & 0x800;
 503
 504     c->slice_bits_size = 0;
 505
 506     switch (avctx->codec_tag) {
 507     case MKTAG('U', 'L', 'R', 'G'):
 508         c->planes      = 3;
 509         avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_RGB24;
 510         break;
 511     case MKTAG('U', 'L', 'R', 'A'):
 512         c->planes      = 4;
 513         avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_RGBA;
 514         break;
 515     case MKTAG('U', 'L', 'Y', '0'):
 516         c->planes      = 3;
 517         avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;
 518         avctx->colorspace = AVCOL_SPC_BT470BG;
 519         break;
 520     case MKTAG('U', 'L', 'Y', '2'):
 521         c->planes      = 3;
 522         avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P;
 523         avctx->colorspace = AVCOL_SPC_BT470BG;
 524         break;
 525     case MKTAG('U', 'L', 'H', '0'):
 526         c->planes      = 3;
 527         avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;
 528         avctx->colorspace = AVCOL_SPC_BT709;
 529         break;
 530     case MKTAG('U', 'L', 'H', '2'):
 531         c->planes      = 3;
 532         avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P;
 533         avctx->colorspace = AVCOL_SPC_BT709;
 534         break;
 535     default:
 536         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown Ut Video FOURCC provided (%08X)\n",
 537                avctx->codec_tag);
 538         return AVERROR_INVALIDDATA;
 539     }
 540
 541     return 0;
 542 }
 543
 544 static av_cold int decode_end(AVCodecContext *avctx)
 545 {
 546     UtvideoContext * const c = avctx->priv_data;
 547
 548     av_freep(&c->slice_bits);
 549
 550     return 0;
 551 }
 552
 553 AVCodec ff_utvideo_decoder = {
 554     .name           = "utvideo",
 555     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Ut Video"),
 556     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 557     .id             = AV_CODEC_ID_UTVIDEO,
 558     .priv_data_size = sizeof(UtvideoContext),
 559     .init           = decode_init,
 560     .close          = decode_end,
 561     .decode         = decode_frame,
 562     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DR1 | AV_CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
 563 };