libavcodec/ffv1.c

   1 /*
   2  * FFV1 codec for libavcodec
   3  *
   4  * Copyright (c) 2003 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   5  *
   6  * This library is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with this library; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  *
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file ffv1.c
  24  * FF Video Codec 1 (an experimental lossless codec)
  25  */
  26
  27 #include "common.h"
  28 #include "bitstream.h"
  29 #include "avcodec.h"
  30 #include "dsputil.h"
  31 #include "rangecoder.h"
  32 #include "golomb.h"
  33
  34 #define MAX_PLANES 4
  35 #define CONTEXT_SIZE 32
  36
  37 static const int8_t quant3[256]={
  38  0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
  39  1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
  40  1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
  41  1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
  42  1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
  43  1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
  44  1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
  45  1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
  46 -1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,
  47 -1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,
  48 -1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,
  49 -1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,
  50 -1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,
  51 -1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,
  52 -1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,
  53 -1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1, 0,
  54 };
  55 static const int8_t quant5[256]={
  56  0, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2,
  57  2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2,
  58  2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2,
  59  2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2,
  60  2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2,
  61  2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2,
  62  2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2,
  63  2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2,
  64 -2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,
  65 -2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,
  66 -2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,
  67 -2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,
  68 -2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,
  69 -2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,
  70 -2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,
  71 -2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-1,-1,-1,
  72 };
  73 static const int8_t quant7[256]={
  74  0, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2,
  75  2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2,
  76  2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3,
  77  3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3,
  78  3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3,
  79  3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3,
  80  3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3,
  81  3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3,
  82 -3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,
  83 -3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,
  84 -3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,
  85 -3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,
  86 -3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,
  87 -3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,
  88 -2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,
  89 -2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-2,-1,-1,
  90 };
  91 static const int8_t quant9[256]={
  92  0, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3,
  93  3, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4,
  94  4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4,
  95  4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4,
  96  4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4,
  97  4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4,
  98  4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4,
  99  4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4,
 100 -4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,
 101 -4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,
 102 -4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,
 103 -4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,
 104 -4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,
 105 -4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,
 106 -4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-3,-3,-3,-3,
 107 -3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-2,-2,-2,-2,-1,-1,
 108 };
 109 static const int8_t quant11[256]={
 110  0, 1, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4,
 111  4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4,
 112  4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5,
 113  5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5,
 114  5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5,
 115  5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5,
 116  5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5,
 117  5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5,
 118 -5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,
 119 -5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,
 120 -5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,
 121 -5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,
 122 -5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,
 123 -5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-4,-4,
 124 -4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,
 125 -4,-4,-4,-4,-4,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-3,-2,-2,-2,-1,
 126 };
 127 static const int8_t quant13[256]={
 128  0, 1, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4,
 129  4, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5,
 130  5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5,
 131  5, 5, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6,
 132  6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6,
 133  6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6,
 134  6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6,
 135  6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6,
 136 -6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,
 137 -6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,
 138 -6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,
 139 -6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,
 140 -6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-6,-5,
 141 -5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,
 142 -5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,-5,
 143 -4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-4,-3,-3,-3,-3,-2,-2,-1,
 144 };
 145
 146 static const uint8_t log2_run[32]={
 147  0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3,
 148  4, 4, 5, 5, 6, 6, 7, 7,
 149  8, 9,10,11,12,13,14,15,
 150 };
 151
 152 typedef struct VlcState{
 153     int16_t drift;
 154     uint16_t error_sum;
 155     int8_t bias;
 156     uint8_t count;
 157 } VlcState;
 158
 159 typedef struct PlaneContext{
 160     int context_count;
 161     uint8_t (*state)[CONTEXT_SIZE];
 162     VlcState *vlc_state;
 163     uint8_t interlace_bit_state[2];
 164 } PlaneContext;
 165
 166 typedef struct FFV1Context{
 167     AVCodecContext *avctx;
 168     RangeCoder c;
 169     GetBitContext gb;
 170     PutBitContext pb;
 171     int version;
 172     int width, height;
 173     int chroma_h_shift, chroma_v_shift;
 174     int flags;
 175     int picture_number;
 176     AVFrame picture;
 177     int plane_count;
 178     int ac;                              ///< 1-> CABAC 0-> golomb rice
 179     PlaneContext plane[MAX_PLANES];
 180     int16_t quant_table[5][256];
 181     int run_index;
 182     int colorspace;
 183
 184     DSPContext dsp;
 185 }FFV1Context;
 186
 187 static always_inline int fold(int diff, int bits){
 188     if(bits==8)
 189         diff= (int8_t)diff;
 190     else{
 191         diff+= 1<<(bits-1);
 192         diff&=(1<<bits)-1;
 193         diff-= 1<<(bits-1);
 194     }
 195
 196     return diff;
 197 }
 198
 199 static inline int predict(int_fast16_t *src, int_fast16_t *last){
 200     const int LT= last[-1];
 201     const int  T= last[ 0];
 202     const int L =  src[-1];
 203
 204     return mid_pred(L, L + T - LT, T);
 205 }
 206
 207 static inline int get_context(FFV1Context *f, int_fast16_t *src, int_fast16_t *last, int_fast16_t *last2){
 208     const int LT= last[-1];
 209     const int  T= last[ 0];
 210     const int RT= last[ 1];
 211     const int L =  src[-1];
 212
 213     if(f->quant_table[3][127]){
 214         const int TT= last2[0];
 215         const int LL=  src[-2];
 216         return f->quant_table[0][(L-LT) & 0xFF] + f->quant_table[1][(LT-T) & 0xFF] + f->quant_table[2][(T-RT) & 0xFF]
 217               +f->quant_table[3][(LL-L) & 0xFF] + f->quant_table[4][(TT-T) & 0xFF];
 218     }else
 219         return f->quant_table[0][(L-LT) & 0xFF] + f->quant_table[1][(LT-T) & 0xFF] + f->quant_table[2][(T-RT) & 0xFF];
 220 }
 221
 222 static inline void put_symbol(RangeCoder *c, uint8_t *state, int v, int is_signed){
 223     int i;
 224
 225     if(v){
 226         const int a= ABS(v);
 227         const int e= av_log2(a);
 228         put_rac(c, state+0, 0);
 229
 230         assert(e<=9);
 231
 232         for(i=0; i<e; i++){
 233             put_rac(c, state+1+i, 1);  //1..10
 234         }
 235         put_rac(c, state+1+i, 0);
 236
 237         for(i=e-1; i>=0; i--){
 238             put_rac(c, state+22+i, (a>>i)&1); //22..31
 239         }
 240
 241         if(is_signed)
 242             put_rac(c, state+11 + e, v < 0); //11..21
 243     }else{
 244         put_rac(c, state+0, 1);
 245     }
 246 }
 247
 248 static inline int get_symbol(RangeCoder *c, uint8_t *state, int is_signed){
 249     if(get_rac(c, state+0))
 250         return 0;
 251     else{
 252         int i, e, a;
 253         e= 0;
 254         while(get_rac(c, state+1 + e)){ //1..10
 255             e++;
 256         }
 257         assert(e<=9);
 258
 259         a= 1;
 260         for(i=e-1; i>=0; i--){
 261             a += a + get_rac(c, state+22 + i); //22..31
 262         }
 263
 264         if(is_signed && get_rac(c, state+11 + e)) //11..21
 265             return -a;
 266         else
 267             return a;
 268     }
 269 }
 270
 271 static inline void update_vlc_state(VlcState * const state, const int v){
 272     int drift= state->drift;
 273     int count= state->count;
 274     state->error_sum += ABS(v);
 275     drift += v;
 276
 277     if(count == 128){ //FIXME variable
 278         count >>= 1;
 279         drift >>= 1;
 280         state->error_sum >>= 1;
 281     }
 282     count++;
 283
 284     if(drift <= -count){
 285         if(state->bias > -128) state->bias--;
 286
 287         drift += count;
 288         if(drift <= -count)
 289             drift= -count + 1;
 290     }else if(drift > 0){
 291         if(state->bias <  127) state->bias++;
 292
 293         drift -= count;
 294         if(drift > 0)
 295             drift= 0;
 296     }
 297
 298     state->drift= drift;
 299     state->count= count;
 300 }
 301
 302 static inline void put_vlc_symbol(PutBitContext *pb, VlcState * const state, int v, int bits){
 303     int i, k, code;
 304 //printf("final: %d ", v);
 305     v = fold(v - state->bias, bits);
 306
 307     i= state->count;
 308     k=0;
 309     while(i < state->error_sum){ //FIXME optimize
 310         k++;
 311         i += i;
 312     }
 313
 314     assert(k<=8);
 315
 316 #if 0 // JPEG LS
 317     if(k==0 && 2*state->drift <= - state->count) code= v ^ (-1);
 318     else                                         code= v;
 319 #else
 320      code= v ^ ((2*state->drift + state->count)>>31);
 321 #endif
 322
 323 //printf("v:%d/%d bias:%d error:%d drift:%d count:%d k:%d\n", v, code, state->bias, state->error_sum, state->drift, state->count, k);
 324     set_sr_golomb(pb, code, k, 12, bits);
 325
 326     update_vlc_state(state, v);
 327 }
 328
 329 static inline int get_vlc_symbol(GetBitContext *gb, VlcState * const state, int bits){
 330     int k, i, v, ret;
 331
 332     i= state->count;
 333     k=0;
 334     while(i < state->error_sum){ //FIXME optimize
 335         k++;
 336         i += i;
 337     }
 338
 339     assert(k<=8);
 340
 341     v= get_sr_golomb(gb, k, 12, bits);
 342 //printf("v:%d bias:%d error:%d drift:%d count:%d k:%d", v, state->bias, state->error_sum, state->drift, state->count, k);
 343
 344 #if 0 // JPEG LS
 345     if(k==0 && 2*state->drift <= - state->count) v ^= (-1);
 346 #else
 347      v ^= ((2*state->drift + state->count)>>31);
 348 #endif
 349
 350     ret= fold(v + state->bias, bits);
 351
 352     update_vlc_state(state, v);
 353 //printf("final: %d\n", ret);
 354     return ret;
 355 }
 356
 357 static inline int encode_line(FFV1Context *s, int w, int_fast16_t *sample[2], int plane_index, int bits){
 358     PlaneContext * const p= &s->plane[plane_index];
 359     RangeCoder * const c= &s->c;
 360     int x;
 361     int run_index= s->run_index;
 362     int run_count=0;
 363     int run_mode=0;
 364
 365     if(s->ac){
 366         if(c->bytestream_end - c->bytestream < w*20){
 367             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "encoded frame too large\n");
 368             return -1;
 369         }
 370     }else{
 371         if(s->pb.buf_end - s->pb.buf - (put_bits_count(&s->pb)>>3) < w*4){
 372             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "encoded frame too large\n");
 373             return -1;
 374         }
 375     }
 376
 377     for(x=0; x<w; x++){
 378         int diff, context;
 379
 380         context= get_context(s, sample[0]+x, sample[1]+x, sample[2]+x);
 381         diff= sample[0][x] - predict(sample[0]+x, sample[1]+x);
 382
 383         if(context < 0){
 384             context = -context;
 385             diff= -diff;
 386         }
 387
 388         diff= fold(diff, bits);
 389
 390         if(s->ac){
 391             put_symbol(c, p->state[context], diff, 1);
 392         }else{
 393             if(context == 0) run_mode=1;
 394
 395             if(run_mode){
 396
 397                 if(diff){
 398                     while(run_count >= 1<<log2_run[run_index]){
 399                         run_count -= 1<<log2_run[run_index];
 400                         run_index++;
 401                         put_bits(&s->pb, 1, 1);
 402                     }
 403
 404                     put_bits(&s->pb, 1 + log2_run[run_index], run_count);
 405                     if(run_index) run_index--;
 406                     run_count=0;
 407                     run_mode=0;
 408                     if(diff>0) diff--;
 409                 }else{
 410                     run_count++;
 411                 }
 412             }
 413
 414 //            printf("count:%d index:%d, mode:%d, x:%d y:%d pos:%d\n", run_count, run_index, run_mode, x, y, (int)put_bits_count(&s->pb));
 415
 416             if(run_mode == 0)
 417                 put_vlc_symbol(&s->pb, &p->vlc_state[context], diff, bits);
 418         }
 419     }
 420     if(run_mode){
 421         while(run_count >= 1<<log2_run[run_index]){
 422             run_count -= 1<<log2_run[run_index];
 423             run_index++;
 424             put_bits(&s->pb, 1, 1);
 425         }
 426
 427         if(run_count)
 428             put_bits(&s->pb, 1, 1);
 429     }
 430     s->run_index= run_index;
 431
 432     return 0;
 433 }
 434
 435 static void encode_plane(FFV1Context *s, uint8_t *src, int w, int h, int stride, int plane_index){
 436     int x,y,i;
 437     const int ring_size= s->avctx->context_model ? 3 : 2;
 438     int_fast16_t sample_buffer[ring_size][w+6], *sample[ring_size];
 439     s->run_index=0;
 440
 441     memset(sample_buffer, 0, sizeof(sample_buffer));
 442
 443     for(y=0; y<h; y++){
 444         for(i=0; i<ring_size; i++)
 445             sample[i]= sample_buffer[(h+i-y)%ring_size]+3;
 446
 447         sample[0][-1]= sample[1][0  ];
 448         sample[1][ w]= sample[1][w-1];
 449 //{START_TIMER
 450         for(x=0; x<w; x++){
 451             sample[0][x]= src[x + stride*y];
 452         }
 453         encode_line(s, w, sample, plane_index, 8);
 454 //STOP_TIMER("encode line")}
 455     }
 456 }
 457
 458 static void encode_rgb_frame(FFV1Context *s, uint32_t *src, int w, int h, int stride){
 459     int x, y, p, i;
 460     const int ring_size= s->avctx->context_model ? 3 : 2;
 461     int_fast16_t sample_buffer[3][ring_size][w+6], *sample[3][ring_size];
 462     s->run_index=0;
 463
 464     memset(sample_buffer, 0, sizeof(sample_buffer));
 465
 466     for(y=0; y<h; y++){
 467         for(i=0; i<ring_size; i++)
 468             for(p=0; p<3; p++)
 469                 sample[p][i]= sample_buffer[p][(h+i-y)%ring_size]+3;
 470
 471         for(x=0; x<w; x++){
 472             int v= src[x + stride*y];
 473             int b= v&0xFF;
 474             int g= (v>>8)&0xFF;
 475             int r= (v>>16)&0xFF;
 476
 477             b -= g;
 478             r -= g;
 479             g += (b + r)>>2;
 480             b += 0x100;
 481             r += 0x100;
 482
 483 //            assert(g>=0 && b>=0 && r>=0);
 484 //            assert(g<256 && b<512 && r<512);
 485             sample[0][0][x]= g;
 486             sample[1][0][x]= b;
 487             sample[2][0][x]= r;
 488         }
 489         for(p=0; p<3; p++){
 490             sample[p][0][-1]= sample[p][1][0  ];
 491             sample[p][1][ w]= sample[p][1][w-1];
 492             encode_line(s, w, sample[p], FFMIN(p, 1), 9);
 493         }
 494     }
 495 }
 496
 497 static void write_quant_table(RangeCoder *c, int16_t *quant_table){
 498     int last=0;
 499     int i;
 500     uint8_t state[CONTEXT_SIZE];
 501     memset(state, 128, sizeof(state));
 502
 503     for(i=1; i<128 ; i++){
 504         if(quant_table[i] != quant_table[i-1]){
 505             put_symbol(c, state, i-last-1, 0);
 506             last= i;
 507         }
 508     }
 509     put_symbol(c, state, i-last-1, 0);
 510 }
 511
 512 static void write_header(FFV1Context *f){
 513     uint8_t state[CONTEXT_SIZE];
 514     int i;
 515     RangeCoder * const c= &f->c;
 516
 517     memset(state, 128, sizeof(state));
 518
 519     put_symbol(c, state, f->version, 0);
 520     put_symbol(c, state, f->avctx->coder_type, 0);
 521     put_symbol(c, state, f->colorspace, 0); //YUV cs type
 522     put_rac(c, state, 1); //chroma planes
 523         put_symbol(c, state, f->chroma_h_shift, 0);
 524         put_symbol(c, state, f->chroma_v_shift, 0);
 525     put_rac(c, state, 0); //no transparency plane
 526
 527     for(i=0; i<5; i++)
 528         write_quant_table(c, f->quant_table[i]);
 529 }
 530
 531 static int common_init(AVCodecContext *avctx){
 532     FFV1Context *s = avctx->priv_data;
 533     int width, height;
 534
 535     s->avctx= avctx;
 536     s->flags= avctx->flags;
 537
 538     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
 539
 540     width= s->width= avctx->width;
 541     height= s->height= avctx->height;
 542
 543     assert(width && height);
 544
 545     return 0;
 546 }
 547
 548 static int encode_init(AVCodecContext *avctx)
 549 {
 550     FFV1Context *s = avctx->priv_data;
 551     int i;
 552
 553     common_init(avctx);
 554
 555     s->version=0;
 556     s->ac= avctx->coder_type;
 557
 558     s->plane_count=2;
 559     for(i=0; i<256; i++){
 560         s->quant_table[0][i]=           quant11[i];
 561         s->quant_table[1][i]=        11*quant11[i];
 562         if(avctx->context_model==0){
 563             s->quant_table[2][i]=     11*11*quant11[i];
 564             s->quant_table[3][i]=
 565             s->quant_table[4][i]=0;
 566         }else{
 567             s->quant_table[2][i]=     11*11*quant5 [i];
 568             s->quant_table[3][i]=   5*11*11*quant5 [i];
 569             s->quant_table[4][i]= 5*5*11*11*quant5 [i];
 570         }
 571     }
 572
 573     for(i=0; i<s->plane_count; i++){
 574         PlaneContext * const p= &s->plane[i];
 575
 576         if(avctx->context_model==0){
 577             p->context_count= (11*11*11+1)/2;
 578         }else{
 579             p->context_count= (11*11*5*5*5+1)/2;
 580         }
 581
 582         if(s->ac){
 583             if(!p->state) p->state= av_malloc(CONTEXT_SIZE*p->context_count*sizeof(uint8_t));
 584         }else{
 585             if(!p->vlc_state) p->vlc_state= av_malloc(p->context_count*sizeof(VlcState));
 586         }
 587     }
 588
 589     avctx->coded_frame= &s->picture;
 590     switch(avctx->pix_fmt){
 591     case PIX_FMT_YUV444P:
 592     case PIX_FMT_YUV422P:
 593     case PIX_FMT_YUV420P:
 594     case PIX_FMT_YUV411P:
 595     case PIX_FMT_YUV410P:
 596         s->colorspace= 0;
 597         break;
 598     case PIX_FMT_RGBA32:
 599         s->colorspace= 1;
 600         break;
 601     default:
 602         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "format not supported\n");
 603         return -1;
 604     }
 605     avcodec_get_chroma_sub_sample(avctx->pix_fmt, &s->chroma_h_shift, &s->chroma_v_shift);
 606
 607     s->picture_number=0;
 608
 609     return 0;
 610 }
 611
 612
 613 static void clear_state(FFV1Context *f){
 614     int i, j;
 615
 616     for(i=0; i<f->plane_count; i++){
 617         PlaneContext *p= &f->plane[i];
 618
 619         p->interlace_bit_state[0]= 128;
 620         p->interlace_bit_state[1]= 128;
 621
 622         for(j=0; j<p->context_count; j++){
 623             if(f->ac){
 624                 memset(p->state[j], 128, sizeof(uint8_t)*CONTEXT_SIZE);
 625             }else{
 626                 p->vlc_state[j].drift= 0;
 627                 p->vlc_state[j].error_sum= 4; //FFMAX((RANGE + 32)/64, 2);
 628                 p->vlc_state[j].bias= 0;
 629                 p->vlc_state[j].count= 1;
 630             }
 631         }
 632     }
 633 }
 634
 635 static int encode_frame(AVCodecContext *avctx, unsigned char *buf, int buf_size, void *data){
 636     FFV1Context *f = avctx->priv_data;
 637     RangeCoder * const c= &f->c;
 638     AVFrame *pict = data;
 639     const int width= f->width;
 640     const int height= f->height;
 641     AVFrame * const p= &f->picture;
 642     int used_count= 0;
 643     uint8_t keystate=128;
 644
 645     ff_init_range_encoder(c, buf, buf_size);
 646 //    ff_init_cabac_states(c, ff_h264_lps_range, ff_h264_mps_state, ff_h264_lps_state, 64);
 647     ff_build_rac_states(c, 0.05*(1LL<<32), 256-8);
 648
 649     *p = *pict;
 650     p->pict_type= FF_I_TYPE;
 651
 652     if(avctx->gop_size==0 || f->picture_number % avctx->gop_size == 0){
 653         put_rac(c, &keystate, 1);
 654         p->key_frame= 1;
 655         write_header(f);
 656         clear_state(f);
 657     }else{
 658         put_rac(c, &keystate, 0);
 659         p->key_frame= 0;
 660     }
 661
 662     if(!f->ac){
 663         used_count += ff_rac_terminate(c);
 664 //printf("pos=%d\n", used_count);
 665         init_put_bits(&f->pb, buf + used_count, buf_size - used_count);
 666     }
 667
 668     if(f->colorspace==0){
 669         const int chroma_width = -((-width )>>f->chroma_h_shift);
 670         const int chroma_height= -((-height)>>f->chroma_v_shift);
 671
 672         encode_plane(f, p->data[0], width, height, p->linesize[0], 0);
 673
 674         encode_plane(f, p->data[1], chroma_width, chroma_height, p->linesize[1], 1);
 675         encode_plane(f, p->data[2], chroma_width, chroma_height, p->linesize[2], 1);
 676     }else{
 677         encode_rgb_frame(f, (uint32_t*)(p->data[0]), width, height, p->linesize[0]/4);
 678     }
 679     emms_c();
 680
 681     f->picture_number++;
 682
 683     if(f->ac){
 684         return ff_rac_terminate(c);
 685     }else{
 686         flush_put_bits(&f->pb); //nicer padding FIXME
 687         return used_count + (put_bits_count(&f->pb)+7)/8;
 688     }
 689 }
 690
 691 static int common_end(AVCodecContext *avctx){
 692     FFV1Context *s = avctx->priv_data;
 693     int i;
 694
 695     for(i=0; i<s->plane_count; i++){
 696         PlaneContext *p= &s->plane[i];
 697
 698         av_freep(&p->state);
 699     }
 700
 701     return 0;
 702 }
 703
 704 static inline void decode_line(FFV1Context *s, int w, int_fast16_t *sample[2], int plane_index, int bits){
 705     PlaneContext * const p= &s->plane[plane_index];
 706     RangeCoder * const c= &s->c;
 707     int x;
 708     int run_count=0;
 709     int run_mode=0;
 710     int run_index= s->run_index;
 711
 712     for(x=0; x<w; x++){
 713         int diff, context, sign;
 714
 715         context= get_context(s, sample[1] + x, sample[0] + x, sample[1] + x);
 716         if(context < 0){
 717             context= -context;
 718             sign=1;
 719         }else
 720             sign=0;
 721
 722
 723         if(s->ac){
 724             diff= get_symbol(c, p->state[context], 1);
 725         }else{
 726             if(context == 0 && run_mode==0) run_mode=1;
 727
 728             if(run_mode){
 729                 if(run_count==0 && run_mode==1){
 730                     if(get_bits1(&s->gb)){
 731                         run_count = 1<<log2_run[run_index];
 732                         if(x + run_count <= w) run_index++;
 733                     }else{
 734                         if(log2_run[run_index]) run_count = get_bits(&s->gb, log2_run[run_index]);
 735                         else run_count=0;
 736                         if(run_index) run_index--;
 737                         run_mode=2;
 738                     }
 739                 }
 740                 run_count--;
 741                 if(run_count < 0){
 742                     run_mode=0;
 743                     run_count=0;
 744                     diff= get_vlc_symbol(&s->gb, &p->vlc_state[context], bits);
 745                     if(diff>=0) diff++;
 746                 }else
 747                     diff=0;
 748             }else
 749                 diff= get_vlc_symbol(&s->gb, &p->vlc_state[context], bits);
 750
 751 //            printf("count:%d index:%d, mode:%d, x:%d y:%d pos:%d\n", run_count, run_index, run_mode, x, y, get_bits_count(&s->gb));
 752         }
 753
 754         if(sign) diff= -diff;
 755
 756         sample[1][x]= (predict(sample[1] + x, sample[0] + x) + diff) & ((1<<bits)-1);
 757     }
 758     s->run_index= run_index;
 759 }
 760
 761 static void decode_plane(FFV1Context *s, uint8_t *src, int w, int h, int stride, int plane_index){
 762     int x, y;
 763     int_fast16_t sample_buffer[2][w+6];
 764     int_fast16_t *sample[2]= {sample_buffer[0]+3, sample_buffer[1]+3};
 765
 766     s->run_index=0;
 767
 768     memset(sample_buffer, 0, sizeof(sample_buffer));
 769
 770     for(y=0; y<h; y++){
 771         int_fast16_t *temp= sample[0]; //FIXME try a normal buffer
 772
 773         sample[0]= sample[1];
 774         sample[1]= temp;
 775
 776         sample[1][-1]= sample[0][0  ];
 777         sample[0][ w]= sample[0][w-1];
 778
 779 //{START_TIMER
 780         decode_line(s, w, sample, plane_index, 8);
 781         for(x=0; x<w; x++){
 782             src[x + stride*y]= sample[1][x];
 783         }
 784 //STOP_TIMER("decode-line")}
 785     }
 786 }
 787
 788 static void decode_rgb_frame(FFV1Context *s, uint32_t *src, int w, int h, int stride){
 789     int x, y, p;
 790     int_fast16_t sample_buffer[3][2][w+6];
 791     int_fast16_t *sample[3][2]= {
 792         {sample_buffer[0][0]+3, sample_buffer[0][1]+3},
 793         {sample_buffer[1][0]+3, sample_buffer[1][1]+3},
 794         {sample_buffer[2][0]+3, sample_buffer[2][1]+3}};
 795
 796     s->run_index=0;
 797
 798     memset(sample_buffer, 0, sizeof(sample_buffer));
 799
 800     for(y=0; y<h; y++){
 801         for(p=0; p<3; p++){
 802             int_fast16_t *temp= sample[p][0]; //FIXME try a normal buffer
 803
 804             sample[p][0]= sample[p][1];
 805             sample[p][1]= temp;
 806
 807             sample[p][1][-1]= sample[p][0][0  ];
 808             sample[p][0][ w]= sample[p][0][w-1];
 809             decode_line(s, w, sample[p], FFMIN(p, 1), 9);
 810         }
 811         for(x=0; x<w; x++){
 812             int g= sample[0][1][x];
 813             int b= sample[1][1][x];
 814             int r= sample[2][1][x];
 815
 816 //            assert(g>=0 && b>=0 && r>=0);
 817 //            assert(g<256 && b<512 && r<512);
 818
 819             b -= 0x100;
 820             r -= 0x100;
 821             g -= (b + r)>>2;
 822             b += g;
 823             r += g;
 824
 825             src[x + stride*y]= b + (g<<8) + (r<<16);
 826         }
 827     }
 828 }
 829
 830 static int read_quant_table(RangeCoder *c, int16_t *quant_table, int scale){
 831     int v;
 832     int i=0;
 833     uint8_t state[CONTEXT_SIZE];
 834
 835     memset(state, 128, sizeof(state));
 836
 837     for(v=0; i<128 ; v++){
 838         int len= get_symbol(c, state, 0) + 1;
 839
 840         if(len + i > 128) return -1;
 841
 842         while(len--){
 843             quant_table[i] = scale*v;
 844             i++;
 845 //printf("%2d ",v);
 846 //if(i%16==0) printf("\n");
 847         }
 848     }
 849
 850     for(i=1; i<128; i++){
 851         quant_table[256-i]= -quant_table[i];
 852     }
 853     quant_table[128]= -quant_table[127];
 854
 855     return 2*v - 1;
 856 }
 857
 858 static int read_header(FFV1Context *f){
 859     uint8_t state[CONTEXT_SIZE];
 860     int i, context_count;
 861     RangeCoder * const c= &f->c;
 862
 863     memset(state, 128, sizeof(state));
 864
 865     f->version= get_symbol(c, state, 0);
 866     f->ac= f->avctx->coder_type= get_symbol(c, state, 0);
 867     f->colorspace= get_symbol(c, state, 0); //YUV cs type
 868     get_rac(c, state); //no chroma = false
 869     f->chroma_h_shift= get_symbol(c, state, 0);
 870     f->chroma_v_shift= get_symbol(c, state, 0);
 871     get_rac(c, state); //transparency plane
 872     f->plane_count= 2;
 873
 874     if(f->colorspace==0){
 875         switch(16*f->chroma_h_shift + f->chroma_v_shift){
 876         case 0x00: f->avctx->pix_fmt= PIX_FMT_YUV444P; break;
 877         case 0x10: f->avctx->pix_fmt= PIX_FMT_YUV422P; break;
 878         case 0x11: f->avctx->pix_fmt= PIX_FMT_YUV420P; break;
 879         case 0x20: f->avctx->pix_fmt= PIX_FMT_YUV411P; break;
 880         case 0x22: f->avctx->pix_fmt= PIX_FMT_YUV410P; break;
 881         default:
 882             av_log(f->avctx, AV_LOG_ERROR, "format not supported\n");
 883             return -1;
 884         }
 885     }else if(f->colorspace==1){
 886         if(f->chroma_h_shift || f->chroma_v_shift){
 887             av_log(f->avctx, AV_LOG_ERROR, "chroma subsampling not supported in this colorspace\n");
 888             return -1;
 889         }
 890         f->avctx->pix_fmt= PIX_FMT_RGBA32;
 891     }else{
 892         av_log(f->avctx, AV_LOG_ERROR, "colorspace not supported\n");
 893         return -1;
 894     }
 895
 896 //printf("%d %d %d\n", f->chroma_h_shift, f->chroma_v_shift,f->avctx->pix_fmt);
 897
 898     context_count=1;
 899     for(i=0; i<5; i++){
 900         context_count*= read_quant_table(c, f->quant_table[i], context_count);
 901         if(context_count < 0 || context_count > 32768){
 902             av_log(f->avctx, AV_LOG_ERROR, "read_quant_table error\n");
 903             return -1;
 904         }
 905     }
 906     context_count= (context_count+1)/2;
 907
 908     for(i=0; i<f->plane_count; i++){
 909         PlaneContext * const p= &f->plane[i];
 910
 911         p->context_count= context_count;
 912
 913         if(f->ac){
 914             if(!p->state) p->state= av_malloc(CONTEXT_SIZE*p->context_count*sizeof(uint8_t));
 915         }else{
 916             if(!p->vlc_state) p->vlc_state= av_malloc(p->context_count*sizeof(VlcState));
 917         }
 918     }
 919
 920     return 0;
 921 }
 922
 923 static int decode_init(AVCodecContext *avctx)
 924 {
 925 //    FFV1Context *s = avctx->priv_data;
 926
 927     common_init(avctx);
 928
 929     return 0;
 930 }
 931
 932 static int decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *data_size, uint8_t *buf, int buf_size){
 933     FFV1Context *f = avctx->priv_data;
 934     RangeCoder * const c= &f->c;
 935     const int width= f->width;
 936     const int height= f->height;
 937     AVFrame * const p= &f->picture;
 938     int bytes_read;
 939     uint8_t keystate= 128;
 940
 941     AVFrame *picture = data;
 942
 943     ff_init_range_decoder(c, buf, buf_size);
 944     ff_build_rac_states(c, 0.05*(1LL<<32), 256-8);
 945
 946
 947     p->pict_type= FF_I_TYPE; //FIXME I vs. P
 948     if(get_rac(c, &keystate)){
 949         p->key_frame= 1;
 950         if(read_header(f) < 0)
 951             return -1;
 952         clear_state(f);
 953     }else{
 954         p->key_frame= 0;
 955     }
 956     if(!f->plane[0].state && !f->plane[0].vlc_state)
 957         return -1;
 958
 959     p->reference= 0;
 960     if(avctx->get_buffer(avctx, p) < 0){
 961         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 962         return -1;
 963     }
 964
 965     if(avctx->debug&FF_DEBUG_PICT_INFO)
 966         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "keyframe:%d coder:%d\n", p->key_frame, f->ac);
 967
 968     if(!f->ac){
 969         bytes_read = c->bytestream - c->bytestream_start - 1;
 970         if(bytes_read ==0) av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "error at end of AC stream\n"); //FIXME
 971 //printf("pos=%d\n", bytes_read);
 972         init_get_bits(&f->gb, buf + bytes_read, buf_size - bytes_read);
 973     } else {
 974         bytes_read = 0; /* avoid warning */
 975     }
 976
 977     if(f->colorspace==0){
 978         const int chroma_width = -((-width )>>f->chroma_h_shift);
 979         const int chroma_height= -((-height)>>f->chroma_v_shift);
 980         decode_plane(f, p->data[0], width, height, p->linesize[0], 0);
 981
 982         decode_plane(f, p->data[1], chroma_width, chroma_height, p->linesize[1], 1);
 983         decode_plane(f, p->data[2], chroma_width, chroma_height, p->linesize[2], 1);
 984     }else{
 985         decode_rgb_frame(f, (uint32_t*)p->data[0], width, height, p->linesize[0]/4);
 986     }
 987
 988     emms_c();
 989
 990     f->picture_number++;
 991
 992     *picture= *p;
 993
 994     avctx->release_buffer(avctx, p); //FIXME
 995
 996     *data_size = sizeof(AVFrame);
 997
 998     if(f->ac){
 999         bytes_read= c->bytestream - c->bytestream_start - 1;
1000         if(bytes_read ==0) av_log(f->avctx, AV_LOG_ERROR, "error at end of frame\n");
1001     }else{
1002         bytes_read+= (get_bits_count(&f->gb)+7)/8;
1003     }
1004
1005     return bytes_read;
1006 }
1007
1008 AVCodec ffv1_decoder = {
1009     "ffv1",
1010     CODEC_TYPE_VIDEO,
1011     CODEC_ID_FFV1,
1012     sizeof(FFV1Context),
1013     decode_init,
1014     NULL,
1015     common_end,
1016     decode_frame,
1017     CODEC_CAP_DR1 /*| CODEC_CAP_DRAW_HORIZ_BAND*/,
1018     NULL
1019 };
1020
1021 #ifdef CONFIG_ENCODERS
1022 AVCodec ffv1_encoder = {
1023     "ffv1",
1024     CODEC_TYPE_VIDEO,
1025     CODEC_ID_FFV1,
1026     sizeof(FFV1Context),
1027     encode_init,
1028     encode_frame,
1029     common_end,
1030     .pix_fmts= (enum PixelFormat[]){PIX_FMT_YUV420P, PIX_FMT_YUV444P, PIX_FMT_YUV422P, PIX_FMT_YUV411P, PIX_FMT_YUV410P, PIX_FMT_RGBA32, -1},
1031 };
1032 #endif