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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2020 Paul B Mahol
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg 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 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg 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 FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 /**
  22  * @file
  23  * Cineform HD video encoder
  24  */
  25
  26 #include <stdlib.h>
  27 #include <string.h>
  28
  29 #include "libavutil/avassert.h"
  30 #include "libavutil/imgutils.h"
  31 #include "libavutil/opt.h"
  32
  33 #include "avcodec.h"
  34 #include "bytestream.h"
  35 #include "cfhd.h"
  36 #include "put_bits.h"
  37 #include "internal.h"
  38 #include "thread.h"
  39
  40 /* Derived from existing tables from decoder */
  41 static const unsigned codebook[256][2] = {
  42     { 1, 0x00000000 }, { 2, 0x00000002 }, { 3, 0x00000007 }, { 5, 0x00000019 }, { 6, 0x00000030 },
  43     { 6, 0x00000036 }, { 7, 0x00000063 }, { 7, 0x0000006B }, { 7, 0x0000006F }, { 8, 0x000000D4 },
  44     { 8, 0x000000DC }, { 9, 0x00000189 }, { 9, 0x000001A0 }, { 9, 0x000001AB }, {10, 0x00000310 },
  45     {10, 0x00000316 }, {10, 0x00000354 }, {10, 0x00000375 }, {10, 0x00000377 }, {11, 0x00000623 },
  46     {11, 0x00000684 }, {11, 0x000006AB }, {11, 0x000006EC }, {12, 0x00000C44 }, {12, 0x00000C5C },
  47     {12, 0x00000C5E }, {12, 0x00000D55 }, {12, 0x00000DD1 }, {12, 0x00000DD3 }, {12, 0x00000DDB },
  48     {13, 0x0000188B }, {13, 0x000018BB }, {13, 0x00001AA8 }, {13, 0x00001BA0 }, {13, 0x00001BA4 },
  49     {13, 0x00001BB5 }, {14, 0x00003115 }, {14, 0x00003175 }, {14, 0x0000317D }, {14, 0x00003553 },
  50     {14, 0x00003768 }, {15, 0x00006228 }, {15, 0x000062E8 }, {15, 0x000062F8 }, {15, 0x00006AA4 },
  51     {15, 0x00006E85 }, {15, 0x00006E87 }, {15, 0x00006ED3 }, {16, 0x0000C453 }, {16, 0x0000C5D3 },
  52     {16, 0x0000C5F3 }, {16, 0x0000DD08 }, {16, 0x0000DD0C }, {16, 0x0000DDA4 }, {17, 0x000188A4 },
  53     {17, 0x00018BA5 }, {17, 0x00018BE5 }, {17, 0x0001AA95 }, {17, 0x0001AA97 }, {17, 0x0001BA13 },
  54     {17, 0x0001BB4A }, {17, 0x0001BB4B }, {18, 0x00031748 }, {18, 0x000317C8 }, {18, 0x00035528 },
  55     {18, 0x0003552C }, {18, 0x00037424 }, {18, 0x00037434 }, {18, 0x00037436 }, {19, 0x00062294 },
  56     {19, 0x00062E92 }, {19, 0x00062F92 }, {19, 0x0006AA52 }, {19, 0x0006AA5A }, {19, 0x0006E84A },
  57     {19, 0x0006E86A }, {19, 0x0006E86E }, {20, 0x000C452A }, {20, 0x000C5D27 }, {20, 0x000C5F26 },
  58     {20, 0x000D54A6 }, {20, 0x000D54B6 }, {20, 0x000DD096 }, {20, 0x000DD0D6 }, {20, 0x000DD0DE },
  59     {21, 0x00188A56 }, {21, 0x0018BA4D }, {21, 0x0018BE4E }, {21, 0x0018BE4F }, {21, 0x001AA96E },
  60     {21, 0x001BA12E }, {21, 0x001BA12F }, {21, 0x001BA1AF }, {21, 0x001BA1BF }, {22, 0x00317498 },
  61     {22, 0x0035529C }, {22, 0x0035529D }, {22, 0x003552DE }, {22, 0x003552DF }, {22, 0x0037435D },
  62     {22, 0x0037437D }, {23, 0x0062295D }, {23, 0x0062E933 }, {23, 0x006AA53D }, {23, 0x006AA53E },
  63     {23, 0x006AA53F }, {23, 0x006E86B9 }, {23, 0x006E86F8 }, {24, 0x00C452B8 }, {24, 0x00C5D265 },
  64     {24, 0x00D54A78 }, {24, 0x00D54A79 }, {24, 0x00DD0D70 }, {24, 0x00DD0D71 }, {24, 0x00DD0DF2 },
  65     {24, 0x00DD0DF3 }, {26, 0x03114BA2 }, {25, 0x0188A5B1 }, {25, 0x0188A58B }, {25, 0x0188A595 },
  66     {25, 0x0188A5D6 }, {25, 0x0188A5D7 }, {25, 0x0188A5A8 }, {25, 0x0188A5AE }, {25, 0x0188A5AF },
  67     {25, 0x0188A5C4 }, {25, 0x0188A5C5 }, {25, 0x0188A587 }, {25, 0x0188A584 }, {25, 0x0188A585 },
  68     {25, 0x0188A5C6 }, {25, 0x0188A5C7 }, {25, 0x0188A5CC }, {25, 0x0188A5CD }, {25, 0x0188A581 },
  69     {25, 0x0188A582 }, {25, 0x0188A583 }, {25, 0x0188A5CE }, {25, 0x0188A5CF }, {25, 0x0188A5C2 },
  70     {25, 0x0188A5C3 }, {25, 0x0188A5C1 }, {25, 0x0188A5B4 }, {25, 0x0188A5B5 }, {25, 0x0188A5E6 },
  71     {25, 0x0188A5E7 }, {25, 0x0188A5E4 }, {25, 0x0188A5E5 }, {25, 0x0188A5AB }, {25, 0x0188A5E0 },
  72     {25, 0x0188A5E1 }, {25, 0x0188A5E2 }, {25, 0x0188A5E3 }, {25, 0x0188A5B6 }, {25, 0x0188A5B7 },
  73     {25, 0x0188A5FD }, {25, 0x0188A57E }, {25, 0x0188A57F }, {25, 0x0188A5EC }, {25, 0x0188A5ED },
  74     {25, 0x0188A5FE }, {25, 0x0188A5FF }, {25, 0x0188A57D }, {25, 0x0188A59C }, {25, 0x0188A59D },
  75     {25, 0x0188A5E8 }, {25, 0x0188A5E9 }, {25, 0x0188A5EA }, {25, 0x0188A5EB }, {25, 0x0188A5EF },
  76     {25, 0x0188A57A }, {25, 0x0188A57B }, {25, 0x0188A578 }, {25, 0x0188A579 }, {25, 0x0188A5BA },
  77     {25, 0x0188A5BB }, {25, 0x0188A5B8 }, {25, 0x0188A5B9 }, {25, 0x0188A588 }, {25, 0x0188A589 },
  78     {25, 0x018BA4C8 }, {25, 0x018BA4C9 }, {25, 0x0188A5FA }, {25, 0x0188A5FB }, {25, 0x0188A5BC },
  79     {25, 0x0188A5BD }, {25, 0x0188A598 }, {25, 0x0188A599 }, {25, 0x0188A5F4 }, {25, 0x0188A5F5 },
  80     {25, 0x0188A59B }, {25, 0x0188A5DE }, {25, 0x0188A5DF }, {25, 0x0188A596 }, {25, 0x0188A597 },
  81     {25, 0x0188A5F8 }, {25, 0x0188A5F9 }, {25, 0x0188A5F1 }, {25, 0x0188A58E }, {25, 0x0188A58F },
  82     {25, 0x0188A5DC }, {25, 0x0188A5DD }, {25, 0x0188A5F2 }, {25, 0x0188A5F3 }, {25, 0x0188A58C },
  83     {25, 0x0188A58D }, {25, 0x0188A5A4 }, {25, 0x0188A5F0 }, {25, 0x0188A5A5 }, {25, 0x0188A5A6 },
  84     {25, 0x0188A5A7 }, {25, 0x0188A59A }, {25, 0x0188A5A2 }, {25, 0x0188A5A3 }, {25, 0x0188A58A },
  85     {25, 0x0188A5B0 }, {25, 0x0188A5A0 }, {25, 0x0188A5A1 }, {25, 0x0188A5DA }, {25, 0x0188A5DB },
  86     {25, 0x0188A59E }, {25, 0x0188A59F }, {25, 0x0188A5D8 }, {25, 0x0188A5EE }, {25, 0x0188A5D9 },
  87     {25, 0x0188A5F6 }, {25, 0x0188A5F7 }, {25, 0x0188A57C }, {25, 0x0188A5C8 }, {25, 0x0188A5C9 },
  88     {25, 0x0188A594 }, {25, 0x0188A5FC }, {25, 0x0188A5CA }, {25, 0x0188A5CB }, {25, 0x0188A5B2 },
  89     {25, 0x0188A5AA }, {25, 0x0188A5B3 }, {25, 0x0188A572 }, {25, 0x0188A573 }, {25, 0x0188A5C0 },
  90     {25, 0x0188A5BE }, {25, 0x0188A5BF }, {25, 0x0188A592 }, {25, 0x0188A580 }, {25, 0x0188A593 },
  91     {25, 0x0188A590 }, {25, 0x0188A591 }, {25, 0x0188A586 }, {25, 0x0188A5A9 }, {25, 0x0188A5D2 },
  92     {25, 0x0188A5D3 }, {25, 0x0188A5D4 }, {25, 0x0188A5D5 }, {25, 0x0188A5AC }, {25, 0x0188A5AD },
  93     {25, 0x0188A5D0 },
  94 };
  95
  96 /* Derived by extracting runcodes from existing tables from decoder */
  97 static const uint16_t runbook[8][3] = {
  98     {1,  0x0000,   1}, {7,  0x0069,  12}, {8,  0x00D1,  20}, {9,  0x018A,  32},
  99     {10, 0x0343,  60}, {11, 0x0685, 100}, {13, 0x18BF, 180}, {13, 0x1BA5, 320},
 100 };
 101
 102 /*
 103  * Derived by inspecting various quality encodes
 104  * and adding some more from scratch.
 105  */
 106 static const uint16_t quantization_per_subband[2][3][13][9] = {
 107     {{
 108         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   6,   6,   9, }, // film3+
 109         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   6,   6,   9, }, // film3
 110         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   7,   7,  10, }, // film2+
 111         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   8,   8,  12, }, // film2
 112         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,  16,  16,  26, }, // film1++
 113         { 24, 24, 12,  6,  6,  3,  24,  24,  36, }, // film1+
 114         { 24, 24, 12,  6,  6,  3,  24,  24,  36, }, // film1
 115         { 32, 32, 24,  8,  8,  6,  32,  32,  48, }, // high+
 116         { 32, 32, 24,  8,  8,  6,  32,  32,  48, }, // high
 117         { 48, 48, 32, 12, 12,  8,  64,  64,  96, }, // medium+
 118         { 48, 48, 32, 12, 12,  8,  64,  64,  96, }, // medium
 119         { 64, 64, 48, 16, 16, 12,  96,  96, 144, }, // low+
 120         { 64, 64, 48, 16, 16, 12, 128, 128, 192, }, // low
 121     },
 122     {
 123         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   6,   6,   9, }, // film3+
 124         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   6,   6,  12, }, // film3
 125         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   7,   7,  14, }, // film2+
 126         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   8,   8,  16, }, // film2
 127         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,  16,  16,  26, }, // film1++
 128         { 24, 24, 12,  6,  6,  3,  24,  24,  36, }, // film1+
 129         { 24, 24, 12,  6,  6,  3,  24,  24,  48, }, // film1
 130         { 32, 32, 24,  8,  8,  6,  32,  32,  48, }, // high+
 131         { 48, 48, 32, 12, 12,  8,  32,  32,  64, }, // high
 132         { 48, 48, 32, 12, 12,  8,  64,  64,  96, }, // medium+
 133         { 48, 48, 32, 12, 12,  8,  64,  64, 128, }, // medium
 134         { 64, 64, 48, 16, 16, 12,  96,  96, 160, }, // low+
 135         { 64, 64, 48, 16, 16, 12, 128, 128, 192, }, // low
 136     },
 137     {
 138         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   6,   6,   9, }, // film3+
 139         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   6,   6,  12, }, // film3
 140         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   7,   7,  14, }, // film2+
 141         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   8,   8,  16, }, // film2
 142         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,  16,  16,  26, }, // film1++
 143         { 24, 24, 12,  6,  6,  3,  24,  24,  36, }, // film1+
 144         { 24, 24, 12,  6,  6,  3,  24,  24,  48, }, // film1
 145         { 32, 32, 24,  8,  8,  6,  32,  32,  48, }, // high+
 146         { 48, 48, 32, 12, 12,  8,  32,  32,  64, }, // high
 147         { 48, 48, 32, 12, 12,  8,  64,  64,  96, }, // medium+
 148         { 48, 48, 32, 12, 12,  8,  64,  64, 128, }, // medium
 149         { 64, 64, 48, 16, 16, 12,  96,  96, 160, }, // low+
 150         { 64, 64, 48, 16, 16, 12, 128, 128, 192, }, // low
 151     }},
 152     {{
 153         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  24,  24,  36, }, // film3+
 154         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  24,  24,  36, }, // film3
 155         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  32,  32,  48, }, // film2+
 156         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  32,  32,  48, }, // film2
 157         { 16, 16,  8, 20, 20, 10,  80,  80, 128, }, // film1++
 158         { 24, 24, 12, 24, 24, 12,  96,  96, 144, }, // film1+
 159         { 24, 24, 12, 24, 24, 12,  96,  96, 144, }, // film1
 160         { 32, 32, 24, 32, 32, 24, 128, 128, 192, }, // high+
 161         { 32, 32, 24, 32, 32, 24, 128, 128, 192, }, // high
 162         { 48, 48, 32, 48, 48, 32, 256, 256, 384, }, // medium+
 163         { 48, 48, 32, 48, 48, 32, 256, 256, 384, }, // medium
 164         { 56, 56, 40, 56, 56, 40, 512, 512, 768, }, // low+
 165         { 64, 64, 48, 64, 64, 48, 512, 512, 768, }, // low
 166     },
 167     {
 168         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  24,  24,  36, }, // film3+
 169         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  48,  48,  72, }, // film3
 170         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  48,  48,  72, }, // film2+
 171         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  64,  64,  96, }, // film2
 172         { 16, 16,  8, 20, 20, 10,  80,  80, 128, }, // film1++
 173         { 24, 24, 12, 24, 24, 12,  96,  96, 144, }, // film1+
 174         { 24, 24, 12, 24, 24, 12, 192, 192, 288, }, // film1
 175         { 32, 32, 24, 32, 32, 24, 128, 128, 192, }, // high+
 176         { 32, 32, 24, 32, 32, 24, 256, 256, 384, }, // high
 177         { 48, 48, 32, 48, 48, 32, 256, 256, 384, }, // medium+
 178         { 48, 48, 32, 48, 48, 32, 512, 512, 768, }, // medium
 179         { 56, 56, 40, 56, 56, 40, 512, 512, 768, }, // low+
 180         { 64, 64, 48, 64, 64, 48,1024,1024,1536, }, // low
 181     },
 182     {
 183         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  24,  24,  36, }, // film3+
 184         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  48,  48,  72, }, // film3
 185         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  48,  48,  72, }, // film2+
 186         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  64,  64,  96, }, // film2
 187         { 16, 16, 10, 20, 20, 10,  80,  80, 128, }, // film1++
 188         { 24, 24, 12, 24, 24, 12,  96,  96, 144, }, // film1+
 189         { 24, 24, 12, 24, 24, 12, 192, 192, 288, }, // film1
 190         { 32, 32, 24, 32, 32, 24, 128, 128, 192, }, // high+
 191         { 32, 32, 24, 32, 32, 24, 256, 256, 384, }, // high
 192         { 48, 48, 32, 48, 48, 32, 256, 256, 384, }, // medium+
 193         { 48, 48, 32, 48, 48, 32, 512, 512, 768, }, // medium
 194         { 56, 56, 40, 56, 56, 40, 512, 512, 768, }, // low+
 195         { 64, 64, 48, 64, 64, 48,1024,1024,1536, }, // low
 196     }},
 197 };
 198
 199 typedef struct Codebook {
 200     unsigned bits;
 201     unsigned size;
 202 } Codebook;
 203
 204 typedef struct Runbook {
 205     unsigned size;
 206     unsigned bits;
 207     unsigned run;
 208 } Runbook;
 209
 210 typedef struct PlaneEnc {
 211     unsigned size;
 212
 213     int16_t *dwt_buf;
 214     int16_t *dwt_tmp;
 215
 216     unsigned quantization[SUBBAND_COUNT];
 217     int16_t *subband[SUBBAND_COUNT];
 218     int16_t *l_h[8];
 219
 220     SubBand band[DWT_LEVELS][4];
 221 } PlaneEnc;
 222
 223 typedef struct CFHDEncContext {
 224     const AVClass *class;
 225
 226     PutBitContext       pb;
 227     PutByteContext      pby;
 228
 229     int quality;
 230     int planes;
 231     int chroma_h_shift;
 232     int chroma_v_shift;
 233     PlaneEnc plane[4];
 234
 235     uint16_t lut[1024];
 236     Runbook  rb[321];
 237     Codebook cb[513];
 238     int16_t *alpha;
 239 } CFHDEncContext;
 240
 241 static av_cold int cfhd_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 242 {
 243     CFHDEncContext *s = avctx->priv_data;
 244     const int sign_mask = 256;
 245     const int twos_complement = -sign_mask;
 246     const int mag_mask = sign_mask - 1;
 247     int ret, last = 0;
 248
 249     ret = av_pix_fmt_get_chroma_sub_sample(avctx->pix_fmt,
 250                                            &s->chroma_h_shift,
 251                                            &s->chroma_v_shift);
 252     if (ret < 0)
 253         return ret;
 254
 255     if (avctx->width & 15) {
 256         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Width must be multiple of 16.\n");
 257         return AVERROR_INVALIDDATA;
 258     }
 259
 260     s->planes = av_pix_fmt_count_planes(avctx->pix_fmt);
 261
 262     for (int i = 0; i < s->planes; i++) {
 263         int w8, h8, w4, h4, w2, h2;
 264         int width  = i ? avctx->width >> s->chroma_h_shift : avctx->width;
 265         int height = i ? FFALIGN(avctx->height >> s->chroma_v_shift, 8) :
 266                          FFALIGN(avctx->height >> s->chroma_v_shift, 8);
 267         ptrdiff_t stride = FFALIGN(width / 8, 8) * 8;
 268
 269         w8 = FFALIGN(width / 8, 8);
 270         h8 = height / 8;
 271         w4 = w8 * 2;
 272         h4 = h8 * 2;
 273         w2 = w4 * 2;
 274         h2 = h4 * 2;
 275
 276         s->plane[i].dwt_buf =
 277             av_mallocz_array(height * stride, sizeof(*s->plane[i].dwt_buf));
 278         s->plane[i].dwt_tmp =
 279             av_malloc_array(height * stride, sizeof(*s->plane[i].dwt_tmp));
 280         if (!s->plane[i].dwt_buf || !s->plane[i].dwt_tmp)
 281             return AVERROR(ENOMEM);
 282
 283         s->plane[i].subband[0] = s->plane[i].dwt_buf;
 284         s->plane[i].subband[1] = s->plane[i].dwt_buf + 2 * w8 * h8;
 285         s->plane[i].subband[2] = s->plane[i].dwt_buf + 1 * w8 * h8;
 286         s->plane[i].subband[3] = s->plane[i].dwt_buf + 3 * w8 * h8;
 287         s->plane[i].subband[4] = s->plane[i].dwt_buf + 2 * w4 * h4;
 288         s->plane[i].subband[5] = s->plane[i].dwt_buf + 1 * w4 * h4;
 289         s->plane[i].subband[6] = s->plane[i].dwt_buf + 3 * w4 * h4;
 290         s->plane[i].subband[7] = s->plane[i].dwt_buf + 2 * w2 * h2;
 291         s->plane[i].subband[8] = s->plane[i].dwt_buf + 1 * w2 * h2;
 292         s->plane[i].subband[9] = s->plane[i].dwt_buf + 3 * w2 * h2;
 293
 294         for (int j = 0; j < DWT_LEVELS; j++) {
 295             for (int k = 0; k < FF_ARRAY_ELEMS(s->plane[i].band[j]); k++) {
 296                 s->plane[i].band[j][k].width  = (width / 8) << j;
 297                 s->plane[i].band[j][k].height = (height / 8) << j;
 298                 s->plane[i].band[j][k].a_width  = w8 << j;
 299                 s->plane[i].band[j][k].a_height = h8 << j;
 300             }
 301         }
 302
 303         /* ll2 and ll1 commented out because they are done in-place */
 304         s->plane[i].l_h[0] = s->plane[i].dwt_tmp;
 305         s->plane[i].l_h[1] = s->plane[i].dwt_tmp + 2 * w8 * h8;
 306         // s->plane[i].l_h[2] = ll2;
 307         s->plane[i].l_h[3] = s->plane[i].dwt_tmp;
 308         s->plane[i].l_h[4] = s->plane[i].dwt_tmp + 2 * w4 * h4;
 309         // s->plane[i].l_h[5] = ll1;
 310         s->plane[i].l_h[6] = s->plane[i].dwt_tmp;
 311         s->plane[i].l_h[7] = s->plane[i].dwt_tmp + 2 * w2 * h2;
 312     }
 313
 314     for (int i = 0; i < 512; i++) {
 315         int value = (i & sign_mask) ? twos_complement + (i & mag_mask): i;
 316         int mag = FFMIN(FFABS(value), 255);
 317
 318         if (mag) {
 319             s->cb[i].bits = (codebook[mag][1] << 1) | (value > 0 ? 0 : 1);
 320             s->cb[i].size = codebook[mag][0] + 1;
 321         } else {
 322             s->cb[i].bits = codebook[mag][1];
 323             s->cb[i].size = codebook[mag][0];
 324         }
 325     }
 326
 327     s->cb[512].bits = 0x3114ba3;
 328     s->cb[512].size = 26;
 329
 330     s->rb[0].run = 0;
 331
 332     for (int i = 1, j = 0; i < 320 && j < 7; j++) {
 333         int run = runbook[j][2];
 334         int end = runbook[j+1][2];
 335
 336         while (i < end) {
 337             s->rb[i].run = run;
 338             s->rb[i].bits = runbook[j][1];
 339             s->rb[i++].size = runbook[j][0];
 340         }
 341     }
 342
 343     s->rb[320].bits = runbook[7][1];
 344     s->rb[320].size = runbook[7][0];
 345     s->rb[320].run = 320;
 346
 347     for (int i = 0; i < 256; i++) {
 348         int idx = i + ((768LL * i * i * i) / (256 * 256 * 256));
 349
 350         s->lut[idx] = i;
 351     }
 352     for (int i = 0; i < 1024; i++) {
 353         if (s->lut[i])
 354             last = s->lut[i];
 355         else
 356             s->lut[i] = last;
 357     }
 358
 359     if (s->planes != 4)
 360         return 0;
 361
 362     s->alpha = av_calloc(avctx->width * avctx->height, sizeof(*s->alpha));
 363     if (!s->alpha)
 364         return AVERROR(ENOMEM);
 365
 366     return 0;
 367 }
 368
 369 static inline void filter(int16_t *input, ptrdiff_t in_stride,
 370                           int16_t *low, ptrdiff_t low_stride,
 371                           int16_t *high, ptrdiff_t high_stride,
 372                           int len)
 373 {
 374     low[(0>>1) * low_stride]   = av_clip_int16(input[0*in_stride] + input[1*in_stride]);
 375     high[(0>>1) * high_stride] = av_clip_int16((5 * input[0*in_stride] - 11 * input[1*in_stride] +
 376                                                 4 * input[2*in_stride] +  4 * input[3*in_stride] -
 377                                                 1 * input[4*in_stride] -  1 * input[5*in_stride] + 4) >> 3);
 378
 379     for (int i = 2; i < len - 2; i += 2) {
 380         low[(i>>1) * low_stride]   = av_clip_int16(input[i*in_stride] + input[(i+1)*in_stride]);
 381         high[(i>>1) * high_stride] = av_clip_int16(((-input[(i-2)*in_stride] - input[(i-1)*in_stride] +
 382                                                       input[(i+2)*in_stride] + input[(i+3)*in_stride] + 4) >> 3) +
 383                                                       input[(i+0)*in_stride] - input[(i+1)*in_stride]);
 384     }
 385
 386     low[((len-2)>>1) * low_stride]   = av_clip_int16(input[((len-2)+0)*in_stride] + input[((len-2)+1)*in_stride]);
 387     high[((len-2)>>1) * high_stride] = av_clip_int16((11* input[((len-2)+0)*in_stride] - 5 * input[((len-2)+1)*in_stride] -
 388                                                       4 * input[((len-2)-1)*in_stride] - 4 * input[((len-2)-2)*in_stride] +
 389                                                       1 * input[((len-2)-3)*in_stride] + 1 * input[((len-2)-4)*in_stride] + 4) >> 3);
 390 }
 391
 392 static void horiz_filter(int16_t *input, int16_t *low, int16_t *high,
 393                          int width)
 394 {
 395     filter(input, 1, low, 1, high, 1, width);
 396 }
 397
 398 static void vert_filter(int16_t *input, ptrdiff_t in_stride,
 399                         int16_t *low, ptrdiff_t low_stride,
 400                         int16_t *high, ptrdiff_t high_stride, int len)
 401 {
 402     filter(input, in_stride, low, low_stride, high, high_stride, len);
 403 }
 404
 405 static void quantize_band(int16_t *input, int width, int a_width,
 406                           int height, unsigned quantization)
 407 {
 408     const int16_t factor = (uint32_t)(1U << 15) / quantization;
 409
 410     for (int i = 0; i < height; i++) {
 411         for (int j = 0; j < width; j++)
 412             input[j] = av_clip_intp2(((input[j] * factor + 16384 * FFSIGN(input[j])) / 32768), 10);
 413         input += a_width;
 414     }
 415 }
 416
 417 static int put_runcode(PutBitContext *pb, int count, const Runbook *const rb)
 418 {
 419     while (count > 0) {
 420         const int index = FFMIN(320, count);
 421
 422         put_bits(pb, rb[index].size, rb[index].bits);
 423         count -= rb[index].run;
 424     }
 425
 426     return 0;
 427 }
 428
 429 static void process_alpha(const int16_t *src, int width, int height, ptrdiff_t stride, int16_t *dst)
 430 {
 431     for (int i = 0; i < height; i++) {
 432         for (int j = 0; j < width; j++) {
 433             int alpha = src[j];
 434
 435             if (alpha > 0 && alpha < 4080) {
 436                 alpha *= 223;
 437                 alpha += 128;
 438                 alpha >>= 8;
 439                 alpha += 256;
 440             }
 441
 442             dst[j] = av_clip_uintp2(alpha, 12);
 443         }
 444
 445         src += stride;
 446         dst += width;
 447     }
 448 }
 449
 450 static int cfhd_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 451                              const AVFrame *frame, int *got_packet)
 452 {
 453     CFHDEncContext *s = avctx->priv_data;
 454     PutByteContext *pby = &s->pby;
 455     PutBitContext *pb = &s->pb;
 456     const Codebook *const cb = s->cb;
 457     const Runbook *const rb = s->rb;
 458     const uint16_t *lut = s->lut;
 459     unsigned pos;
 460     int ret;
 461
 462     for (int plane = 0; plane < s->planes; plane++) {
 463         int width = s->plane[plane].band[2][0].width;
 464         int a_width = s->plane[plane].band[2][0].a_width;
 465         int height = s->plane[plane].band[2][0].height;
 466         int act_plane = plane == 1 ? 2 : plane == 2 ? 1 : plane;
 467         int16_t *input = (int16_t *)frame->data[act_plane];
 468         int16_t *low = s->plane[plane].l_h[6];
 469         int16_t *high = s->plane[plane].l_h[7];
 470         ptrdiff_t in_stride = frame->linesize[act_plane] / 2;
 471         int low_stride, high_stride;
 472
 473         if (plane == 3) {
 474             process_alpha(input, avctx->width, avctx->height,
 475                           in_stride, s->alpha);
 476             input = s->alpha;
 477             in_stride = avctx->width;
 478         }
 479
 480         for (int i = 0; i < height * 2; i++) {
 481             horiz_filter(input, low, high, width * 2);
 482             input += in_stride;
 483             low += a_width;
 484             high += a_width;
 485         }
 486
 487         input = s->plane[plane].l_h[7];
 488         low = s->plane[plane].subband[7];
 489         low_stride = s->plane[plane].band[2][0].a_width;
 490         high = s->plane[plane].subband[9];
 491         high_stride = s->plane[plane].band[2][0].a_width;
 492
 493         for (int i = 0; i < width; i++) {
 494             vert_filter(input, a_width, low, low_stride, high, high_stride, height * 2);
 495             input++;
 496             low++;
 497             high++;
 498         }
 499
 500         input = s->plane[plane].l_h[6];
 501         low = s->plane[plane].l_h[7];
 502         high = s->plane[plane].subband[8];
 503
 504         for (int i = 0; i < width; i++) {
 505             vert_filter(input, a_width, low, low_stride, high, high_stride, height * 2);
 506             input++;
 507             low++;
 508             high++;
 509         }
 510
 511         a_width = s->plane[plane].band[1][0].a_width;
 512         width = s->plane[plane].band[1][0].width;
 513         height = s->plane[plane].band[1][0].height;
 514         input = s->plane[plane].l_h[7];
 515         low = s->plane[plane].l_h[3];
 516         low_stride = s->plane[plane].band[1][0].a_width;
 517         high = s->plane[plane].l_h[4];
 518         high_stride = s->plane[plane].band[1][0].a_width;
 519
 520         for (int i = 0; i < height * 2; i++) {
 521             for (int j = 0; j < width * 2; j++)
 522                 input[j] /= 4;
 523             input += a_width * 2;
 524         }
 525
 526         input = s->plane[plane].l_h[7];
 527         for (int i = 0; i < height * 2; i++) {
 528             horiz_filter(input, low, high, width * 2);
 529             input += a_width * 2;
 530             low += low_stride;
 531             high += high_stride;
 532         }
 533
 534         input = s->plane[plane].l_h[4];
 535         low = s->plane[plane].subband[4];
 536         high = s->plane[plane].subband[6];
 537
 538         for (int i = 0; i < width; i++) {
 539             vert_filter(input, a_width, low, low_stride, high, high_stride, height * 2);
 540             input++;
 541             low++;
 542             high++;
 543         }
 544
 545         input = s->plane[plane].l_h[3];
 546         low = s->plane[plane].l_h[4];
 547         high = s->plane[plane].subband[5];
 548
 549         for (int i = 0; i < width; i++) {
 550             vert_filter(input, a_width, low, low_stride, high, high_stride, height * 2);
 551             input++;
 552             low++;
 553             high++;
 554         }
 555
 556         a_width = s->plane[plane].band[0][0].a_width;
 557         width = s->plane[plane].band[0][0].width;
 558         height = s->plane[plane].band[0][0].height;
 559         input = s->plane[plane].l_h[4];
 560         low = s->plane[plane].l_h[0];
 561         low_stride = s->plane[plane].band[0][0].a_width;
 562         high = s->plane[plane].l_h[1];
 563         high_stride = s->plane[plane].band[0][0].a_width;
 564
 565         if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_YUV422P10) {
 566             for (int i = 0; i < height * 2; i++) {
 567                 for (int j = 0; j < width * 2; j++)
 568                     input[j] /= 4;
 569                 input += a_width * 2;
 570             }
 571         }
 572
 573         input = s->plane[plane].l_h[4];
 574         for (int i = 0; i < height * 2; i++) {
 575             horiz_filter(input, low, high, width * 2);
 576             input += a_width * 2;
 577             low += low_stride;
 578             high += high_stride;
 579         }
 580
 581         low = s->plane[plane].subband[1];
 582         high = s->plane[plane].subband[3];
 583         input = s->plane[plane].l_h[1];
 584
 585         for (int i = 0; i < width; i++) {
 586             vert_filter(input, a_width, low, low_stride, high, high_stride, height * 2);
 587             input++;
 588             low++;
 589             high++;
 590         }
 591
 592         low = s->plane[plane].subband[0];
 593         high = s->plane[plane].subband[2];
 594         input = s->plane[plane].l_h[0];
 595
 596         for (int i = 0; i < width; i++) {
 597             vert_filter(input, a_width, low, low_stride, high, high_stride, height * 2);
 598             input++;
 599             low++;
 600             high++;
 601         }
 602     }
 603
 604     ret = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, 64LL + s->planes * (2LL * avctx->width * avctx->height + 1000LL), 0);
 605     if (ret < 0)
 606         return ret;
 607
 608     bytestream2_init_writer(pby, pkt->data, pkt->size);
 609
 610     bytestream2_put_be16(pby, SampleType);
 611     bytestream2_put_be16(pby, 9);
 612
 613     bytestream2_put_be16(pby, SampleIndexTable);
 614     bytestream2_put_be16(pby, s->planes);
 615
 616     for (int i = 0; i < s->planes; i++)
 617         bytestream2_put_be32(pby, 0);
 618
 619     bytestream2_put_be16(pby, TransformType);
 620     bytestream2_put_be16(pby, 0);
 621
 622     bytestream2_put_be16(pby, NumFrames);
 623     bytestream2_put_be16(pby, 1);
 624
 625     bytestream2_put_be16(pby, ChannelCount);
 626     bytestream2_put_be16(pby, s->planes);
 627
 628     bytestream2_put_be16(pby, EncodedFormat);
 629     bytestream2_put_be16(pby, avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV422P10 ? 1 : 3 + (s->planes == 4));
 630
 631     bytestream2_put_be16(pby, WaveletCount);
 632     bytestream2_put_be16(pby, 3);
 633
 634     bytestream2_put_be16(pby, SubbandCount);
 635     bytestream2_put_be16(pby, SUBBAND_COUNT);
 636
 637     bytestream2_put_be16(pby, NumSpatial);
 638     bytestream2_put_be16(pby, 2);
 639
 640     bytestream2_put_be16(pby, FirstWavelet);
 641     bytestream2_put_be16(pby, 3);
 642
 643     bytestream2_put_be16(pby, ImageWidth);
 644     bytestream2_put_be16(pby, avctx->width);
 645
 646     bytestream2_put_be16(pby, ImageHeight);
 647     bytestream2_put_be16(pby, avctx->height);
 648
 649     bytestream2_put_be16(pby, -FrameNumber);
 650     bytestream2_put_be16(pby, avctx->frame_number);
 651
 652     bytestream2_put_be16(pby, Precision);
 653     bytestream2_put_be16(pby, avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV422P10 ? 10 : 12);
 654
 655     bytestream2_put_be16(pby, PrescaleTable);
 656     bytestream2_put_be16(pby, avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV422P10 ? 0x2000 : 0x2800);
 657
 658     bytestream2_put_be16(pby, SampleFlags);
 659     bytestream2_put_be16(pby, 1);
 660
 661     for (int p = 0; p < s->planes; p++) {
 662         int width = s->plane[p].band[0][0].width;
 663         int a_width = s->plane[p].band[0][0].a_width;
 664         int height = s->plane[p].band[0][0].height;
 665         int16_t *data = s->plane[p].subband[0];
 666
 667         if (p) {
 668             bytestream2_put_be16(pby, SampleType);
 669             bytestream2_put_be16(pby, 3);
 670
 671             bytestream2_put_be16(pby, ChannelNumber);
 672             bytestream2_put_be16(pby, p);
 673         }
 674
 675         bytestream2_put_be16(pby, BitstreamMarker);
 676         bytestream2_put_be16(pby, 0x1a4a);
 677
 678         pos = bytestream2_tell_p(pby);
 679
 680         bytestream2_put_be16(pby, LowpassSubband);
 681         bytestream2_put_be16(pby, 0);
 682
 683         bytestream2_put_be16(pby, NumLevels);
 684         bytestream2_put_be16(pby, 3);
 685
 686         bytestream2_put_be16(pby, LowpassWidth);
 687         bytestream2_put_be16(pby, width);
 688
 689         bytestream2_put_be16(pby, LowpassHeight);
 690         bytestream2_put_be16(pby, height);
 691
 692         bytestream2_put_be16(pby, PixelOffset);
 693         bytestream2_put_be16(pby, 0);
 694
 695         bytestream2_put_be16(pby, LowpassQuantization);
 696         bytestream2_put_be16(pby, 1);
 697
 698         bytestream2_put_be16(pby, LowpassPrecision);
 699         bytestream2_put_be16(pby, 16);
 700
 701         bytestream2_put_be16(pby, BitstreamMarker);
 702         bytestream2_put_be16(pby, 0x0f0f);
 703
 704         for (int i = 0; i < height; i++) {
 705             for (int j = 0; j < width; j++)
 706                 bytestream2_put_be16(pby, data[j]);
 707             data += a_width;
 708         }
 709
 710         bytestream2_put_be16(pby, BitstreamMarker);
 711         bytestream2_put_be16(pby, 0x1b4b);
 712
 713         for (int l = 0; l < 3; l++) {
 714             for (int i = 0; i < 3; i++) {
 715                 s->plane[p].quantization[1 + l * 3 + i] = quantization_per_subband[avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_YUV422P10][p >= 3 ? 0 : p][s->quality][l * 3 + i];
 716             }
 717         }
 718
 719         for (int l = 0; l < 3; l++) {
 720             int a_width = s->plane[p].band[l][0].a_width;
 721             int width = s->plane[p].band[l][0].width;
 722             int stride = FFALIGN(width, 8);
 723             int height = s->plane[p].band[l][0].height;
 724
 725             bytestream2_put_be16(pby, BitstreamMarker);
 726             bytestream2_put_be16(pby, 0x0d0d);
 727
 728             bytestream2_put_be16(pby, WaveletType);
 729             bytestream2_put_be16(pby, 3 + 2 * (l == 2));
 730
 731             bytestream2_put_be16(pby, WaveletNumber);
 732             bytestream2_put_be16(pby, 3 - l);
 733
 734             bytestream2_put_be16(pby, WaveletLevel);
 735             bytestream2_put_be16(pby, 3 - l);
 736
 737             bytestream2_put_be16(pby, NumBands);
 738             bytestream2_put_be16(pby, 4);
 739
 740             bytestream2_put_be16(pby, HighpassWidth);
 741             bytestream2_put_be16(pby, width);
 742
 743             bytestream2_put_be16(pby, HighpassHeight);
 744             bytestream2_put_be16(pby, height);
 745
 746             bytestream2_put_be16(pby, LowpassBorder);
 747             bytestream2_put_be16(pby, 0);
 748
 749             bytestream2_put_be16(pby, HighpassBorder);
 750             bytestream2_put_be16(pby, 0);
 751
 752             bytestream2_put_be16(pby, LowpassScale);
 753             bytestream2_put_be16(pby, 1);
 754
 755             bytestream2_put_be16(pby, LowpassDivisor);
 756             bytestream2_put_be16(pby, 1);
 757
 758             for (int i = 0; i < 3; i++) {
 759                 int16_t *data = s->plane[p].subband[1 + l * 3 + i];
 760                 int count = 0, padd = 0;
 761
 762                 bytestream2_put_be16(pby, BitstreamMarker);
 763                 bytestream2_put_be16(pby, 0x0e0e);
 764
 765                 bytestream2_put_be16(pby, SubbandNumber);
 766                 bytestream2_put_be16(pby, i + 1);
 767
 768                 bytestream2_put_be16(pby, BandCodingFlags);
 769                 bytestream2_put_be16(pby, 1);
 770
 771                 bytestream2_put_be16(pby, BandWidth);
 772                 bytestream2_put_be16(pby, width);
 773
 774                 bytestream2_put_be16(pby, BandHeight);
 775                 bytestream2_put_be16(pby, height);
 776
 777                 bytestream2_put_be16(pby, SubbandBand);
 778                 bytestream2_put_be16(pby, 1 + l * 3 + i);
 779
 780                 bytestream2_put_be16(pby, BandEncoding);
 781                 bytestream2_put_be16(pby, 3);
 782
 783                 bytestream2_put_be16(pby, Quantization);
 784                 bytestream2_put_be16(pby, s->plane[p].quantization[1 + l * 3 + i]);
 785
 786                 bytestream2_put_be16(pby, BandScale);
 787                 bytestream2_put_be16(pby, 1);
 788
 789                 bytestream2_put_be16(pby, BandHeader);
 790                 bytestream2_put_be16(pby, 0);
 791
 792                 quantize_band(data, width, a_width, height,
 793                               s->plane[p].quantization[1 + l * 3 + i]);
 794
 795                 init_put_bits(pb, pkt->data + bytestream2_tell_p(pby), bytestream2_get_bytes_left_p(pby));
 796
 797                 for (int m = 0; m < height; m++) {
 798                     for (int j = 0; j < stride; j++) {
 799                         int16_t index = FFSIGN(data[j]) * lut[FFABS(data[j])];
 800
 801                         if (index < 0)
 802                             index += 512;
 803                         if (index == 0) {
 804                             count++;
 805                             continue;
 806                         } else if (count > 0) {
 807                             count = put_runcode(pb, count, rb);
 808                         }
 809
 810                         put_bits(pb, cb[index].size, cb[index].bits);
 811                     }
 812
 813                     data += a_width;
 814                 }
 815
 816                 if (count > 0) {
 817                     count = put_runcode(pb, count, rb);
 818                 }
 819
 820                 put_bits(pb, cb[512].size, cb[512].bits);
 821
 822                 flush_put_bits(pb);
 823                 bytestream2_skip_p(pby, put_bits_count(pb) >> 3);
 824                 padd = (4 - (bytestream2_tell_p(pby) & 3)) & 3;
 825                 while (padd--)
 826                     bytestream2_put_byte(pby, 0);
 827
 828                 bytestream2_put_be16(pby, BandTrailer);
 829                 bytestream2_put_be16(pby, 0);
 830             }
 831
 832             bytestream2_put_be16(pby, BitstreamMarker);
 833             bytestream2_put_be16(pby, 0x0c0c);
 834         }
 835
 836         s->plane[p].size = bytestream2_tell_p(pby) - pos;
 837     }
 838
 839     bytestream2_put_be16(pby, GroupTrailer);
 840     bytestream2_put_be16(pby, 0);
 841
 842     av_shrink_packet(pkt, bytestream2_tell_p(pby));
 843
 844     pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 845
 846     bytestream2_seek_p(pby, 8, SEEK_SET);
 847     for (int i = 0; i < s->planes; i++)
 848         bytestream2_put_be32(pby, s->plane[i].size);
 849
 850     *got_packet = 1;
 851
 852     return 0;
 853 }
 854
 855 static av_cold int cfhd_encode_close(AVCodecContext *avctx)
 856 {
 857     CFHDEncContext *s = avctx->priv_data;
 858
 859     for (int i = 0; i < s->planes; i++) {
 860         av_freep(&s->plane[i].dwt_buf);
 861         av_freep(&s->plane[i].dwt_tmp);
 862
 863         for (int j = 0; j < SUBBAND_COUNT; j++)
 864             s->plane[i].subband[j] = NULL;
 865
 866         for (int j = 0; j < 8; j++)
 867             s->plane[i].l_h[j] = NULL;
 868     }
 869
 870     av_freep(&s->alpha);
 871
 872     return 0;
 873 }
 874
 875 #define OFFSET(x) offsetof(CFHDEncContext, x)
 876 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
 877 static const AVOption options[] = {
 878     { "quality", "set quality", OFFSET(quality), AV_OPT_TYPE_INT,   {.i64= 0}, 0, 12, VE, "q" },
 879     { "film3+",   NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64= 0}, 0,  0, VE, "q" },
 880     { "film3",    NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64= 1}, 0,  0, VE, "q" },
 881     { "film2+",   NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64= 2}, 0,  0, VE, "q" },
 882     { "film2",    NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64= 3}, 0,  0, VE, "q" },
 883     { "film1.5",  NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64= 4}, 0,  0, VE, "q" },
 884     { "film1+",   NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64= 5}, 0,  0, VE, "q" },
 885     { "film1",    NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64= 6}, 0,  0, VE, "q" },
 886     { "high+",    NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64= 7}, 0,  0, VE, "q" },
 887     { "high",     NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64= 8}, 0,  0, VE, "q" },
 888     { "medium+",  NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64= 9}, 0,  0, VE, "q" },
 889     { "medium",   NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=10}, 0,  0, VE, "q" },
 890     { "low+",     NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=11}, 0,  0, VE, "q" },
 891     { "low",      NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=12}, 0,  0, VE, "q" },
 892     { NULL},
 893 };
 894
 895 static const AVClass cfhd_class = {
 896     .class_name = "cfhd",
 897     .item_name  = av_default_item_name,
 898     .option     = options,
 899     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 900 };
 901
 902 AVCodec ff_cfhd_encoder = {
 903     .name             = "cfhd",
 904     .long_name        = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Cineform HD"),
 905     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 906     .id               = AV_CODEC_ID_CFHD,
 907     .priv_data_size   = sizeof(CFHDEncContext),
 908     .priv_class       = &cfhd_class,
 909     .init             = cfhd_encode_init,
 910     .close            = cfhd_encode_close,
 911     .encode2          = cfhd_encode_frame,
 912     .capabilities     = AV_CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
 913     .pix_fmts         = (const enum AVPixelFormat[]) {
 914                           AV_PIX_FMT_YUV422P10,
 915                           AV_PIX_FMT_GBRP12,
 916                           AV_PIX_FMT_GBRAP12,
 917                           AV_PIX_FMT_NONE
 918                         },
 919 };