libavcodec/rangecoder.c

   1 /*
   2  * Range coder
   3  * Copyright (c) 2004 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   4  *
   5  * This library is free software; you can redistribute it and/or
   6  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   7  * License as published by the Free Software Foundation; either
   8  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
   9  *
  10  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13  * Lesser General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  16  * License along with this library; if not, write to the Free Software
  17  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  18  *
  19  */
  20
  21 /**
  22  * @file rangecoder.c
  23  * Range coder.
  24  * based upon
  25  *    "Range encoding: an algorithm for removing redundancy from a digitised
  26  *                     message.
  27  *     G. N. N. Martin                  Presented in March 1979 to the Video &
  28  *                                      Data Recording Conference,
  29  *     IBM UK Scientific Center         held in Southampton July 24-27 1979."
  30  *
  31  */
  32
  33 #include <string.h>
  34
  35 #include "avcodec.h"
  36 #include "common.h"
  37 #include "rangecoder.h"
  38
  39
  40 void ff_init_range_encoder(RangeCoder *c, uint8_t *buf, int buf_size){
  41     c->bytestream_start=
  42     c->bytestream= buf;
  43     c->bytestream_end= buf + buf_size;
  44
  45     c->low= 0;
  46     c->range= 0xFF00;
  47     c->outstanding_count= 0;
  48     c->outstanding_byte= -1;
  49 }
  50
  51 void ff_init_range_decoder(RangeCoder *c, const uint8_t *buf, int buf_size){
  52     /* cast to avoid compiler warning */
  53     ff_init_range_encoder(c, (uint8_t *) buf, buf_size);
  54
  55     c->low =(*c->bytestream++)<<8;
  56     c->low+= *c->bytestream++;
  57 }
  58
  59 void ff_build_rac_states(RangeCoder *c, int factor, int max_p){
  60     const int64_t one= 1LL<<32;
  61     int64_t p;
  62     int last_p8, p8, i;
  63
  64     memset(c->zero_state, 0, sizeof(c->zero_state));
  65     memset(c-> one_state, 0, sizeof(c-> one_state));
  66
  67 #if 0
  68     for(i=1; i<256; i++){
  69         if(c->one_state[i])
  70             continue;
  71
  72         p= (i*one + 128) >> 8;
  73         last_p8= i;
  74         for(;;){
  75             p+= ((one-p)*factor + one/2) >> 32;
  76             p8= (256*p + one/2) >> 32; //FIXME try without the one
  77             if(p8 <= last_p8) p8= last_p8+1;
  78             if(p8 > max_p) p8= max_p;
  79             if(p8 < last_p8)
  80                 break;
  81             c->one_state[last_p8]=     p8;
  82             if(p8 == last_p8)
  83                 break;
  84             last_p8= p8;
  85         }
  86     }
  87 #endif
  88 #if 1
  89     last_p8= 0;
  90     p= one/2;
  91     for(i=0; i<128; i++){
  92         p8= (256*p + one/2) >> 32; //FIXME try without the one
  93         if(p8 <= last_p8) p8= last_p8+1;
  94         if(last_p8 && last_p8<256 && p8<=max_p)
  95             c->one_state[last_p8]= p8;
  96
  97         p+= ((one-p)*factor + one/2) >> 32;
  98         last_p8= p8;
  99     }
 100 #endif
 101     for(i=256-max_p; i<=max_p; i++){
 102         if(c->one_state[i])
 103             continue;
 104
 105         p= (i*one + 128) >> 8;
 106         p+= ((one-p)*factor + one/2) >> 32;
 107         p8= (256*p + one/2) >> 32; //FIXME try without the one
 108         if(p8 <= i) p8= i+1;
 109         if(p8 > max_p) p8= max_p;
 110         c->one_state[    i]=     p8;
 111     }
 112
 113     for(i=0; i<256; i++)
 114         c->zero_state[i]= 256-c->one_state[256-i];
 115 #if 0
 116     for(i=0; i<256; i++)
 117         av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "%3d %3d\n", i, c->one_state[i]);
 118 #endif
 119 }
 120
 121 /**
 122  *
 123  * @return the number of bytes written
 124  */
 125 int ff_rac_terminate(RangeCoder *c){
 126     c->range=0xFF;
 127     c->low +=0xFF;
 128     renorm_encoder(c);
 129     c->range=0xFF;
 130     renorm_encoder(c);
 131
 132     assert(c->low   == 0);
 133     assert(c->range >= 0x100);
 134
 135     return c->bytestream - c->bytestream_start;
 136 }
 137
 138 #if 0 //selftest
 139 #define SIZE 10240
 140 int main(){
 141     RangeCoder c;
 142     uint8_t b[9*SIZE];
 143     uint8_t r[9*SIZE];
 144     int i;
 145     uint8_t state[10]= {0};
 146
 147     ff_init_range_encoder(&c, b, SIZE);
 148     ff_build_rac_states(&c, 0.05*(1LL<<32), 128+64+32+16);
 149
 150     memset(state, 128, sizeof(state));
 151
 152     for(i=0; i<SIZE; i++){
 153         r[i]= random()%7;
 154     }
 155
 156
 157     for(i=0; i<SIZE; i++){
 158 START_TIMER
 159         put_rac(&c, state, r[i]&1);
 160 STOP_TIMER("put_rac")
 161     }
 162
 163     ff_put_rac_terminate(&c);
 164
 165     ff_init_range_decoder(&c, b, SIZE);
 166
 167     memset(state, 128, sizeof(state));
 168
 169     for(i=0; i<SIZE; i++){
 170 START_TIMER
 171         if( (r[i]&1) != get_rac(&c, state) )
 172             av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "rac failure at %d\n", i);
 173 STOP_TIMER("get_rac")
 174     }
 175
 176     return 0;
 177 }
 178
 179 #endif