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  1. /*
  2.  * IBM Ultimotion Video Decoder
  3.  * Copyright (C) 2004 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.  * IBM Ultimotion Video Decoder.
  25.  */
  26.  
  27. #include <stdio.h>
  28. #include <stdlib.h>
  29. #include <string.h>
  30.  
  31. #include "avcodec.h"
  32. #include "bytestream.h"
  33. #include "internal.h"
  34.  
  35. #include "ulti_cb.h"
  36.  
  37. typedef struct UltimotionDecodeContext {
  38.     AVCodecContext *avctx;
  39.     int width, height, blocks;
  40.     AVFrame frame;
  41.     const uint8_t *ulti_codebook;
  42.     GetByteContext gb;
  43. } UltimotionDecodeContext;
  44.  
  45. static av_cold int ulti_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  46. {
  47.     UltimotionDecodeContext *s = avctx->priv_data;
  48.  
  49.     s->avctx = avctx;
  50.     s->width = avctx->width;
  51.     s->height = avctx->height;
  52.     s->blocks = (s->width / 8) * (s->height / 8);
  53.     avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV410P;
  54.     avctx->coded_frame = &s->frame;
  55.     avctx->coded_frame = (AVFrame*) &s->frame;
  56.     s->ulti_codebook = ulti_codebook;
  57.     avcodec_get_frame_defaults(&s->frame);
  58.  
  59.     return 0;
  60. }
  61.  
  62. static av_cold int ulti_decode_end(AVCodecContext *avctx){
  63.     UltimotionDecodeContext *s = avctx->priv_data;
  64.     AVFrame *pic = &s->frame;
  65.  
  66.     av_frame_unref(pic);
  67.  
  68.     return 0;
  69. }
  70.  
  71. static const int block_coords[8] = // 4x4 block coords in 8x8 superblock
  72.     { 0, 0, 0, 4, 4, 4, 4, 0};
  73.  
  74. static const int angle_by_index[4] = { 0, 2, 6, 12};
  75.  
  76. /* Lookup tables for luma and chroma - used by ulti_convert_yuv() */
  77. static const uint8_t ulti_lumas[64] =
  78.     { 0x10, 0x13, 0x17, 0x1A, 0x1E, 0x21, 0x25, 0x28,
  79.       0x2C, 0x2F, 0x33, 0x36, 0x3A, 0x3D, 0x41, 0x44,
  80.       0x48, 0x4B, 0x4F, 0x52, 0x56, 0x59, 0x5C, 0x60,
  81.       0x63, 0x67, 0x6A, 0x6E, 0x71, 0x75, 0x78, 0x7C,
  82.       0x7F, 0x83, 0x86, 0x8A, 0x8D, 0x91, 0x94, 0x98,
  83.       0x9B, 0x9F, 0xA2, 0xA5, 0xA9, 0xAC, 0xB0, 0xB3,
  84.       0xB7, 0xBA, 0xBE, 0xC1, 0xC5, 0xC8, 0xCC, 0xCF,
  85.       0xD3, 0xD6, 0xDA, 0xDD, 0xE1, 0xE4, 0xE8, 0xEB};
  86.  
  87. static const uint8_t ulti_chromas[16] =
  88.     { 0x60, 0x67, 0x6D, 0x73, 0x7A, 0x80, 0x86, 0x8D,
  89.       0x93, 0x99, 0xA0, 0xA6, 0xAC, 0xB3, 0xB9, 0xC0};
  90.  
  91. /* convert Ultimotion YUV block (sixteen 6-bit Y samples and
  92.  two 4-bit chroma samples) into standard YUV and put it into frame */
  93. static void ulti_convert_yuv(AVFrame *frame, int x, int y,
  94.                              uint8_t *luma,int chroma)
  95. {
  96.     uint8_t *y_plane, *cr_plane, *cb_plane;
  97.     int i;
  98.  
  99.     y_plane = frame->data[0] + x + y * frame->linesize[0];
  100.     cr_plane = frame->data[1] + (x / 4) + (y / 4) * frame->linesize[1];
  101.     cb_plane = frame->data[2] + (x / 4) + (y / 4) * frame->linesize[2];
  102.  
  103.     cr_plane[0] = ulti_chromas[chroma >> 4];
  104.  
  105.     cb_plane[0] = ulti_chromas[chroma & 0xF];
  106.  
  107.  
  108.     for(i = 0; i < 16; i++){
  109.         y_plane[i & 3] = ulti_lumas[luma[i]];
  110.         if((i & 3) == 3) { //next row
  111.             y_plane += frame->linesize[0];
  112.         }
  113.     }
  114. }
  115.  
  116. /* generate block like in MS Video1 */
  117. static void ulti_pattern(AVFrame *frame, int x, int y,
  118.                          int f0, int f1, int Y0, int Y1, int chroma)
  119. {
  120.     uint8_t Luma[16];
  121.     int mask, i;
  122.     for(mask = 0x80, i = 0; mask; mask >>= 1, i++) {
  123.         if(f0 & mask)
  124.             Luma[i] = Y1;
  125.         else
  126.             Luma[i] = Y0;
  127.     }
  128.  
  129.     for(mask = 0x80, i = 8; mask; mask >>= 1, i++) {
  130.         if(f1 & mask)
  131.             Luma[i] = Y1;
  132.         else
  133.             Luma[i] = Y0;
  134.     }
  135.  
  136.     ulti_convert_yuv(frame, x, y, Luma, chroma);
  137. }
  138.  
  139. /* fill block with some gradient */
  140. static void ulti_grad(AVFrame *frame, int x, int y, uint8_t *Y, int chroma, int angle)
  141. {
  142.     uint8_t Luma[16];
  143.     if(angle & 8) { //reverse order
  144.         int t;
  145.         angle &= 0x7;
  146.         t = Y[0];
  147.         Y[0] = Y[3];
  148.         Y[3] = t;
  149.         t = Y[1];
  150.         Y[1] = Y[2];
  151.         Y[2] = t;
  152.     }
  153.     switch(angle){
  154.     case 0:
  155.         Luma[0]  = Y[0]; Luma[1]  = Y[1]; Luma[2]  = Y[2]; Luma[3]  = Y[3];
  156.         Luma[4]  = Y[0]; Luma[5]  = Y[1]; Luma[6]  = Y[2]; Luma[7]  = Y[3];
  157.         Luma[8]  = Y[0]; Luma[9]  = Y[1]; Luma[10] = Y[2]; Luma[11] = Y[3];
  158.         Luma[12] = Y[0]; Luma[13] = Y[1]; Luma[14] = Y[2]; Luma[15] = Y[3];
  159.         break;
  160.     case 1:
  161.         Luma[0]  = Y[1]; Luma[1]  = Y[2]; Luma[2]  = Y[3]; Luma[3]  = Y[3];
  162.         Luma[4]  = Y[0]; Luma[5]  = Y[1]; Luma[6]  = Y[2]; Luma[7]  = Y[3];
  163.         Luma[8]  = Y[0]; Luma[9]  = Y[1]; Luma[10] = Y[2]; Luma[11] = Y[3];
  164.         Luma[12] = Y[0]; Luma[13] = Y[0]; Luma[14] = Y[1]; Luma[15] = Y[2];
  165.         break;
  166.     case 2:
  167.         Luma[0]  = Y[1]; Luma[1]  = Y[2]; Luma[2]  = Y[3]; Luma[3]  = Y[3];
  168.         Luma[4]  = Y[1]; Luma[5]  = Y[2]; Luma[6]  = Y[2]; Luma[7]  = Y[3];
  169.         Luma[8]  = Y[0]; Luma[9]  = Y[1]; Luma[10] = Y[1]; Luma[11] = Y[2];
  170.         Luma[12] = Y[0]; Luma[13] = Y[0]; Luma[14] = Y[1]; Luma[15] = Y[2];
  171.         break;
  172.     case 3:
  173.         Luma[0]  = Y[2]; Luma[1]  = Y[3]; Luma[2]  = Y[3]; Luma[3]  = Y[3];
  174.         Luma[4]  = Y[1]; Luma[5]  = Y[2]; Luma[6]  = Y[2]; Luma[7]  = Y[3];
  175.         Luma[8]  = Y[0]; Luma[9]  = Y[1]; Luma[10] = Y[1]; Luma[11] = Y[2];
  176.         Luma[12] = Y[0]; Luma[13] = Y[0]; Luma[14] = Y[0]; Luma[15] = Y[1];
  177.         break;
  178.     case 4:
  179.         Luma[0]  = Y[3]; Luma[1]  = Y[3]; Luma[2]  = Y[3]; Luma[3]  = Y[3];
  180.         Luma[4]  = Y[2]; Luma[5]  = Y[2]; Luma[6]  = Y[2]; Luma[7]  = Y[2];
  181.         Luma[8]  = Y[1]; Luma[9]  = Y[1]; Luma[10] = Y[1]; Luma[11] = Y[1];
  182.         Luma[12] = Y[0]; Luma[13] = Y[0]; Luma[14] = Y[0]; Luma[15] = Y[0];
  183.         break;
  184.     case 5:
  185.         Luma[0]  = Y[3]; Luma[1]  = Y[3]; Luma[2]  = Y[3]; Luma[3]  = Y[2];
  186.         Luma[4]  = Y[3]; Luma[5]  = Y[2]; Luma[6]  = Y[2]; Luma[7]  = Y[1];
  187.         Luma[8]  = Y[2]; Luma[9]  = Y[1]; Luma[10] = Y[1]; Luma[11] = Y[0];
  188.         Luma[12] = Y[1]; Luma[13] = Y[0]; Luma[14] = Y[0]; Luma[15] = Y[0];
  189.         break;
  190.     case 6:
  191.         Luma[0]  = Y[3]; Luma[1]  = Y[3]; Luma[2]  = Y[2]; Luma[3]  = Y[2];
  192.         Luma[4]  = Y[3]; Luma[5]  = Y[2]; Luma[6]  = Y[1]; Luma[7]  = Y[1];
  193.         Luma[8]  = Y[2]; Luma[9]  = Y[2]; Luma[10] = Y[1]; Luma[11] = Y[0];
  194.         Luma[12] = Y[1]; Luma[13] = Y[1]; Luma[14] = Y[0]; Luma[15] = Y[0];
  195.         break;
  196.     case 7:
  197.         Luma[0]  = Y[3]; Luma[1]  = Y[3]; Luma[2]  = Y[2]; Luma[3]  = Y[1];
  198.         Luma[4]  = Y[3]; Luma[5]  = Y[2]; Luma[6]  = Y[1]; Luma[7]  = Y[0];
  199.         Luma[8]  = Y[3]; Luma[9]  = Y[2]; Luma[10] = Y[1]; Luma[11] = Y[0];
  200.         Luma[12] = Y[2]; Luma[13] = Y[1]; Luma[14] = Y[0]; Luma[15] = Y[0];
  201.         break;
  202.     default:
  203.         Luma[0]  = Y[0]; Luma[1]  = Y[0]; Luma[2]  = Y[1]; Luma[3]  = Y[1];
  204.         Luma[4]  = Y[0]; Luma[5]  = Y[0]; Luma[6]  = Y[1]; Luma[7]  = Y[1];
  205.         Luma[8]  = Y[2]; Luma[9]  = Y[2]; Luma[10] = Y[3]; Luma[11] = Y[3];
  206.         Luma[12] = Y[2]; Luma[13] = Y[2]; Luma[14] = Y[3]; Luma[15] = Y[3];
  207.         break;
  208.     }
  209.  
  210.     ulti_convert_yuv(frame, x, y, Luma, chroma);
  211. }
  212.  
  213. static int ulti_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
  214.                              void *data, int *got_frame,
  215.                              AVPacket *avpkt)
  216. {
  217.     const uint8_t *buf = avpkt->data;
  218.     int buf_size = avpkt->size;
  219.     UltimotionDecodeContext *s=avctx->priv_data;
  220.     int modifier = 0;
  221.     int uniq = 0;
  222.     int mode = 0;
  223.     int blocks = 0;
  224.     int done = 0;
  225.     int x = 0, y = 0;
  226.     int i, ret;
  227.     int skip;
  228.     int tmp;
  229.  
  230.     if ((ret = ff_reget_buffer(avctx, &s->frame)) < 0)
  231.         return ret;
  232.  
  233.     bytestream2_init(&s->gb, buf, buf_size);
  234.  
  235.     while(!done) {
  236.         int idx;
  237.         if(blocks >= s->blocks || y >= s->height)
  238.             break;//all blocks decoded
  239.  
  240.         if (bytestream2_get_bytes_left(&s->gb) < 1)
  241.             goto err;
  242.         idx = bytestream2_get_byteu(&s->gb);
  243.         if((idx & 0xF8) == 0x70) {
  244.             switch(idx) {
  245.             case 0x70: //change modifier
  246.                 modifier = bytestream2_get_byte(&s->gb);
  247.                 if(modifier>1)
  248.                     av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "warning: modifier must be 0 or 1, got %i\n", modifier);
  249.                 break;
  250.             case 0x71: // set uniq flag
  251.                 uniq = 1;
  252.                 break;
  253.             case 0x72: //toggle mode
  254.                 mode = !mode;
  255.                 break;
  256.             case 0x73: //end-of-frame
  257.                 done = 1;
  258.                 break;
  259.             case 0x74: //skip some blocks
  260.                 skip = bytestream2_get_byte(&s->gb);
  261.                 if ((blocks + skip) >= s->blocks)
  262.                     break;
  263.                 blocks += skip;
  264.                 x += skip * 8;
  265.                 while(x >= s->width) {
  266.                     x -= s->width;
  267.                     y += 8;
  268.                 }
  269.                 break;
  270.             default:
  271.                 av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "warning: unknown escape 0x%02X\n", idx);
  272.             }
  273.         } else { //handle one block
  274.             int code;
  275.             int cf;
  276.             int angle = 0;
  277.             uint8_t Y[4]; // luma samples of block
  278.             int tx = 0, ty = 0; //coords of subblock
  279.             int chroma = 0;
  280.             if (mode || uniq) {
  281.                 uniq = 0;
  282.                 cf = 1;
  283.                 chroma = 0;
  284.             } else {
  285.                 cf = 0;
  286.                 if (idx) {
  287.                     chroma = bytestream2_get_byte(&s->gb);
  288.                 }
  289.             }
  290.             for (i = 0; i < 4; i++) { // for every subblock
  291.                 code = (idx >> (6 - i*2)) & 3; //extract 2 bits
  292.                 if(!code) //skip subblock
  293.                     continue;
  294.                 if(cf) {
  295.                     chroma = bytestream2_get_byte(&s->gb);
  296.                 }
  297.                 tx = x + block_coords[i * 2];
  298.                 ty = y + block_coords[(i * 2) + 1];
  299.                 switch(code) {
  300.                 case 1:
  301.                     tmp = bytestream2_get_byte(&s->gb);
  302.  
  303.                     angle = angle_by_index[(tmp >> 6) & 0x3];
  304.  
  305.                     Y[0] = tmp & 0x3F;
  306.                     Y[1] = Y[0];
  307.  
  308.                     if (angle) {
  309.                         Y[2] = Y[0]+1;
  310.                         if (Y[2] > 0x3F)
  311.                             Y[2] = 0x3F;
  312.                         Y[3] = Y[2];
  313.                     } else {
  314.                         Y[2] = Y[0];
  315.                         Y[3] = Y[0];
  316.                     }
  317.                     break;
  318.  
  319.                 case 2:
  320.                     if (modifier) { // unpack four luma samples
  321.                         tmp = bytestream2_get_be24(&s->gb);
  322.  
  323.                         Y[0] = (tmp >> 18) & 0x3F;
  324.                         Y[1] = (tmp >> 12) & 0x3F;
  325.                         Y[2] = (tmp >> 6) & 0x3F;
  326.                         Y[3] = tmp & 0x3F;
  327.                         angle = 16;
  328.                     } else { // retrieve luma samples from codebook
  329.                         tmp = bytestream2_get_be16(&s->gb);
  330.  
  331.                         angle = (tmp >> 12) & 0xF;
  332.                         tmp &= 0xFFF;
  333.                         tmp <<= 2;
  334.                         Y[0] = s->ulti_codebook[tmp];
  335.                         Y[1] = s->ulti_codebook[tmp + 1];
  336.                         Y[2] = s->ulti_codebook[tmp + 2];
  337.                         Y[3] = s->ulti_codebook[tmp + 3];
  338.                     }
  339.                     break;
  340.  
  341.                 case 3:
  342.                     if (modifier) { // all 16 luma samples
  343.                         uint8_t Luma[16];
  344.  
  345.                         if (bytestream2_get_bytes_left(&s->gb) < 12)
  346.                             goto err;
  347.                         tmp = bytestream2_get_be24u(&s->gb);
  348.                         Luma[0] = (tmp >> 18) & 0x3F;
  349.                         Luma[1] = (tmp >> 12) & 0x3F;
  350.                         Luma[2] = (tmp >> 6) & 0x3F;
  351.                         Luma[3] = tmp & 0x3F;
  352.  
  353.                         tmp = bytestream2_get_be24u(&s->gb);
  354.                         Luma[4] = (tmp >> 18) & 0x3F;
  355.                         Luma[5] = (tmp >> 12) & 0x3F;
  356.                         Luma[6] = (tmp >> 6) & 0x3F;
  357.                         Luma[7] = tmp & 0x3F;
  358.  
  359.                         tmp = bytestream2_get_be24u(&s->gb);
  360.                         Luma[8] = (tmp >> 18) & 0x3F;
  361.                         Luma[9] = (tmp >> 12) & 0x3F;
  362.                         Luma[10] = (tmp >> 6) & 0x3F;
  363.                         Luma[11] = tmp & 0x3F;
  364.  
  365.                         tmp = bytestream2_get_be24u(&s->gb);
  366.                         Luma[12] = (tmp >> 18) & 0x3F;
  367.                         Luma[13] = (tmp >> 12) & 0x3F;
  368.                         Luma[14] = (tmp >> 6) & 0x3F;
  369.                         Luma[15] = tmp & 0x3F;
  370.  
  371.                         ulti_convert_yuv(&s->frame, tx, ty, Luma, chroma);
  372.                     } else {
  373.                         if (bytestream2_get_bytes_left(&s->gb) < 4)
  374.                             goto err;
  375.                         tmp = bytestream2_get_byteu(&s->gb);
  376.                         if(tmp & 0x80) {
  377.                             angle = (tmp >> 4) & 0x7;
  378.                             tmp = (tmp << 8) + bytestream2_get_byteu(&s->gb);
  379.                             Y[0] = (tmp >> 6) & 0x3F;
  380.                             Y[1] = tmp & 0x3F;
  381.                             Y[2] = bytestream2_get_byteu(&s->gb) & 0x3F;
  382.                             Y[3] = bytestream2_get_byteu(&s->gb) & 0x3F;
  383.                             ulti_grad(&s->frame, tx, ty, Y, chroma, angle); //draw block
  384.                         } else { // some patterns
  385.                             int f0, f1;
  386.                             f0 = bytestream2_get_byteu(&s->gb);
  387.                             f1 = tmp;
  388.                             Y[0] = bytestream2_get_byteu(&s->gb) & 0x3F;
  389.                             Y[1] = bytestream2_get_byteu(&s->gb) & 0x3F;
  390.                             ulti_pattern(&s->frame, tx, ty, f1, f0, Y[0], Y[1], chroma);
  391.                         }
  392.                     }
  393.                     break;
  394.                 }
  395.                 if(code != 3)
  396.                     ulti_grad(&s->frame, tx, ty, Y, chroma, angle); // draw block
  397.             }
  398.             blocks++;
  399.                 x += 8;
  400.             if(x >= s->width) {
  401.                 x = 0;
  402.                 y += 8;
  403.             }
  404.         }
  405.     }
  406.  
  407.     *got_frame = 1;
  408.     if ((ret = av_frame_ref(data, &s->frame)) < 0)
  409.         return ret;
  410.  
  411.     return buf_size;
  412.  
  413. err:
  414.     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
  415.            "Insufficient data\n");
  416.     return AVERROR_INVALIDDATA;
  417. }
  418.  
  419. AVCodec ff_ulti_decoder = {
  420.     .name           = "ultimotion",
  421.     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("IBM UltiMotion"),
  422.     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
  423.     .id             = AV_CODEC_ID_ULTI,
  424.     .priv_data_size = sizeof(UltimotionDecodeContext),
  425.     .init           = ulti_decode_init,
  426.     .close          = ulti_decode_end,
  427.     .decode         = ulti_decode_frame,
  428.     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
  429. };
  430.